430不銹鋼表面異物缺陷分析及改進(jìn)對(duì)策

徐向東，蒲嘉亮，杜軍

（鞍鋼聯(lián)眾不銹鋼股份有限公司冷軋廠，廣東 廣州510760）

鐵素體不銹鋼由于其具有成本低、抗氯化物應(yīng)力腐蝕能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，在部分行業(yè)逐漸有取代奧氏體不銹鋼的趨勢(shì)，而430不銹鋼是鐵素體不銹鋼中生產(chǎn)和使用量最大的一種，主要集中在家電板行業(yè)［1-2］。因此，對(duì)于 430不銹鋼材料除了要求其具有很好的耐蝕性能，還要同時(shí)具有良好的板面質(zhì)量。鞍鋼聯(lián)眾不銹鋼股份有限公司是一家具有煉鋼、熱軋、冷軋、光亮全流程作業(yè)能力的公司。然而，在冷軋推拉式酸洗線生產(chǎn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)酸洗后的430不銹鋼板表面存在異物壓入缺陷，且該缺陷帶鋼在下游BA（粗糙度很低的板面）光亮板加工時(shí)，會(huì)變得比較明顯，嚴(yán)重影響了帶鋼的表面品質(zhì)。

1 表面異物壓入缺陷種類(lèi)

異物壓入缺陷按其宏觀形貌可分為塊狀缺陷、單面散點(diǎn)狀缺陷及雙面黑點(diǎn)狀缺陷三種，其宏觀形貌如圖1所示。

（1）塊狀缺陷：該類(lèi)型缺陷大多發(fā)生在帶鋼的上、下表面，缺陷呈灰黑色；也有的單獨(dú)存在，呈短條狀，其宏觀形貌見(jiàn)圖1（a）。

（2）單面散點(diǎn)狀缺陷：該類(lèi)型缺陷大多出現(xiàn)在帶鋼的下表面，而上表面相對(duì)較少，缺陷尺寸為針尖到米粒大小，且無(wú)固定位置，偶發(fā)出現(xiàn)，缺陷呈黑色或灰白色，其宏觀形貌見(jiàn)圖1（b）。

（3）雙面黑點(diǎn)狀缺陷：該類(lèi)型缺陷分布在帶鋼的上、下表面，缺陷尺寸為針尖到米粒大小，且通常密集分布在整個(gè)板面，呈黑色。此種缺陷的尺寸很小，但爆發(fā)頻率高，其宏觀形貌見(jiàn)圖 1（c）。

圖1 異物缺陷宏觀形貌

2 表面異物壓入缺陷成因分析

2.1 塊狀異物

對(duì)塊狀異物壓入缺陷進(jìn)行了SEM與EDS分析，結(jié)果見(jiàn)圖2，從圖2中可以看出，構(gòu)成異物壓入缺陷的元素組含有大量的C、O元素,從組成成分看，它與擠壓輥材質(zhì)（C8H14O2ClS）成分極為相似，下線后擠壓輥表面膠皮分析結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖2 塊狀異物壓入缺陷SEM與EDS分析

圖3 擠壓輥表面膠皮SEM與EDS分析

因此，對(duì)在線輥系進(jìn)行了排查，發(fā)現(xiàn)個(gè)別膠輥存在磨損和脫膠情況。從塊狀異物壓入缺陷的宏觀形貌判斷，該類(lèi)缺陷有擦傷和拉長(zhǎng)變形特征?；谝陨系陌l(fā)現(xiàn)以及缺陷的特征可以推測(cè)出，塊狀異物壓入缺陷的產(chǎn)生與膠輥磨損和脫膠有很大關(guān)系。一旦膠輥磨損和脫膠，產(chǎn)生的磨屑會(huì)直接粘附在鋼板表面，經(jīng)后續(xù)輥系碾壓，從而形成塊狀異物壓入缺陷。

2.2 單面散點(diǎn)狀異物

對(duì)單面散點(diǎn)狀異物壓入缺陷進(jìn)行了調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)該表面缺陷通常出現(xiàn)在帶鋼出酸洗區(qū)域后，且下表面比上表面嚴(yán)重。對(duì)單面散點(diǎn)狀異物壓入缺陷進(jìn)行SEM與EDS分析，結(jié)果見(jiàn)圖4,從圖4可以看出，缺陷處分析成分中含大量的Cu，同時(shí)含F(xiàn)、O，與混酸區(qū)酸泥成分相似，混酸酸泥成分分析如圖5。分析原因?yàn)榛焖岵蹆?nèi)積聚的酸泥轉(zhuǎn)印粘附在鋼板下表面上，經(jīng)后續(xù)工序軋制，形成點(diǎn)狀壓入外物。

圖4 單面散點(diǎn)狀異物壓入缺陷SEM與EDS分析

圖5 混酸酸泥SEM與EDS分析

2.3 雙面黑點(diǎn)狀異物

對(duì)雙面黑點(diǎn)狀異物壓入缺陷進(jìn)行分析，帶鋼出酸洗區(qū)域后可見(jiàn)其上下表面密集分布的缺陷，對(duì)黑點(diǎn)位置進(jìn)行SEM與EDS分析，結(jié)果見(jiàn)圖6,從圖6中可以看出，缺陷處分析成分中含大量的Cu與Cr，同時(shí)含少量S與O，與硫酸區(qū)酸泥成分相似，硫酸酸泥成分分析如圖7。根據(jù)硫酸區(qū)的酸泥經(jīng)過(guò)混酸區(qū)酸洗仍嵌入在鋼板基體中的現(xiàn)象分析，由于430物料較軟，噴砂強(qiáng)度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致鋼板表面粗糙度過(guò)大，進(jìn)入硫酸區(qū)后，酸泥容易附著在鋼板表面，與擠干輥擠壓后，會(huì)使酸泥嵌入鋼板內(nèi)，從而形成黑色點(diǎn)狀軋入外物，即雙面黑點(diǎn)狀異物壓入缺陷。

圖6 雙面黑點(diǎn)狀異物壓入缺陷SEM與EDS分析

圖7 硫酸酸泥SEM與EDS分析

3 改進(jìn)措施及效果

為消除或減輕冷軋帶鋼表面異物壓入缺陷，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)情況，采取了以下改進(jìn)措施。

3.1 塊狀異物壓入缺陷改進(jìn)措施

（1）控制原料上料溫度小于 80℃，防止來(lái)料過(guò)熱燙壞在線膠輥。

（2）生產(chǎn)430鋼卷時(shí)，要求每班作業(yè)人員對(duì)出口段輥群進(jìn)行擦拭,擦拭標(biāo)準(zhǔn)為輥面光潔無(wú)雜物，如圖8所示。

圖8 出口段輥群擦拭標(biāo)準(zhǔn)

（3）制定430不銹鋼穿帶作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在穿帶完成后，將9#夾送輥打開(kāi)，防止夾送輥受力異常，導(dǎo)致其反向受力頻繁磨損。

3.2 單面散點(diǎn)狀異物壓入缺陷改進(jìn)措施

（1）完善和優(yōu)化混酸槽清理的周期和標(biāo)準(zhǔn)，避免酸泥堆積。

（2）優(yōu)化刷洗段噴桿的清透制度，防止噴桿堵塞。

（3）優(yōu)化最終刷洗段加水量，從2 m3/h增加到5 m3/h，保證刷洗水的沖刷力及沖洗效果，將粘附在板面的酸泥沖洗干凈。

3.3 雙面黑點(diǎn)狀異物壓入缺陷改進(jìn)措施

（1）完善和優(yōu)化硫酸槽清理的周期和標(biāo)準(zhǔn)，避免酸泥堆積。

（2）優(yōu)化噴砂制程，優(yōu)化前后的430鋼板噴砂性能見(jiàn)表1。

表1 優(yōu)化前后的430鋼板噴砂制程

3.4 取得的效果

采取上述措施后，板面狀態(tài)得到了改善，有效控制了冷軋430不銹鋼帶鋼表面異物壓入缺陷的產(chǎn)生，缺陷量明顯降低，優(yōu)化前430異物壓入缺陷檢出率均值約為20.92%，優(yōu)化后缺陷檢出率穩(wěn)定控制在3%以下。

4 結(jié)論

（1）塊狀異物壓入缺陷是由于在線膠輥磨損和脫膠，產(chǎn)生的磨屑直接粘附在鋼板表面所致，通過(guò)對(duì)原料上料溫度的管控，430不銹鋼穿帶作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，輥系清理周期及標(biāo)準(zhǔn)的制定，改善了塊狀異物壓入缺陷。

（2）單面散點(diǎn)狀異物壓入缺陷產(chǎn)生的主要原因是混酸區(qū)酸泥粘至擠干輥上轉(zhuǎn)印到鋼板表面上所致，通過(guò)混酸段清理周期和標(biāo)準(zhǔn)的制定，以及對(duì)刷洗段清洗水量的優(yōu)化，解決了單面散點(diǎn)狀異物壓入缺陷。

（3）雙面黑點(diǎn)狀異物壓入缺陷產(chǎn)生的主要原因是鋼板與擠干輥擠壓后粘附酸泥嵌入鋼板內(nèi)部，形成黑色點(diǎn)狀軋入外物。通過(guò)采取優(yōu)化噴砂制程、制定硫酸區(qū)清理周期和檢查標(biāo)準(zhǔn)，有效控制了雙面黑點(diǎn)狀異物缺陷的產(chǎn)生。

（4）采取優(yōu)化措施后，430不銹鋼表面異物壓入缺陷量明顯降低，缺陷檢出率由原來(lái)的20.92%降至3%以下。