冷軋涂鍍基板邊部缺陷成因分析及預(yù)防

供稿|馬海龍，田貴昌，喬煥山，徐亮，韓樂

作者單位：首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司制造部，河北 唐山 063200

內(nèi)容導(dǎo)讀

隨著家電產(chǎn)品制造商對(duì)冷軋涂鍍基板表面質(zhì)量要求的日趨嚴(yán)格，無手感的邊部細(xì)線缺陷已不能滿足客戶使用要求。通過大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和缺陷分析發(fā)現(xiàn)，邊部細(xì)線缺陷成因主要與熱軋工序工藝控制有關(guān)。通過調(diào)整板坯出爐溫度、減寬量及定寬機(jī)錘頭模型等，邊部細(xì)線缺陷逐步得到控制。工藝改進(jìn)措施實(shí)施后，邊部細(xì)線缺陷發(fā)生率由0.52%降至0.06%，效果顯著，為客戶提供了優(yōu)良的產(chǎn)品質(zhì)量，為企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。

近年來家電產(chǎn)品制造商對(duì)表面品質(zhì)的要求日益提高，為達(dá)到高表面級(jí)別要求，必須嚴(yán)格控制家電用鋼板表面缺陷的發(fā)生率[1-2]。線狀缺陷是冷軋薄板最常見的缺陷之一，由于從煉鋼到軋制成品的工藝較長(zhǎng)，導(dǎo)致冷軋薄板出現(xiàn)線狀缺陷的因素較多，因而線狀缺陷的產(chǎn)生原因需要具體問題具體分析[3-4]。隨著客戶對(duì)冷軋涂鍍基板表面質(zhì)量要求提高，無手感的邊部細(xì)線缺陷已不能滿足客戶使用要求。自2017年下半年以來，冷軋工序邊部細(xì)線缺陷逐步升高，特別是2017年8月份之后呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，嚴(yán)重影響訂單兌現(xiàn)和客戶質(zhì)量保證，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失[5]。本文對(duì)冷軋工序邊部細(xì)線缺陷的產(chǎn)生規(guī)律和原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，提出相應(yīng)的改進(jìn)措施并得到驗(yàn)證，效果顯著，提升了客戶滿意度。

典型邊部細(xì)線缺陷形貌及發(fā)生規(guī)律

邊部細(xì)線缺陷形貌

邊部細(xì)線缺陷形貌可分為三類，如圖1所示：一類為輕度缺陷，冷軋帶鋼運(yùn)行中可見，靜止不易發(fā)現(xiàn)，表檢儀不可見；二類為中度缺陷，該類缺陷較多，運(yùn)行中可見，靜止側(cè)光可見，但表檢儀不可見；三類為重度缺陷，該類缺陷發(fā)生頻率較低，運(yùn)行可見，靜止正視可見，表檢儀也可見。

邊部細(xì)線缺陷發(fā)生規(guī)律

邊部細(xì)線缺陷一般為通卷斷續(xù)分布。

圖1 邊部細(xì)線形貌：(a) 靜止不易發(fā)現(xiàn)(輕度)；(b) 側(cè)光可見(中度)；(c) 表檢可見(嚴(yán)重)；(d) 實(shí)物(嚴(yán)重)

位置規(guī)律：通卷邊部位置相對(duì)固定，上表面居多，部分卷上下表面同時(shí)存在，兩側(cè)位置基本對(duì)稱；不同卷距離邊部位置存在差異性，最大的在40 mm左右，最小在8 mm以內(nèi)。

鋼種規(guī)律：主要以涂鍍基板SEC1為最易發(fā)生鋼種，占比36.47%。

邊部細(xì)線缺陷產(chǎn)生原因分析

鋼種成分及工藝路線

冷軋采用鋼種成分分析見表1。冷軋薄板工藝路線：轉(zhuǎn)爐煉鋼—RH精煉—板坯連鑄—板坯加熱—粗軋—精軋—層流冷卻—卷取—噴號(hào)—入庫(kù)。

電鏡分析

通過對(duì)連退過程出現(xiàn)的邊部細(xì)線鋼卷進(jìn)行取樣分析。缺陷距邊部12 mm，側(cè)光可見，屬中度缺陷。電鏡分析發(fā)現(xiàn)缺陷處表面、截面及組織與正常部位無明顯異常，如圖2。

圖中可以看出，缺陷位置存在輕微氧化質(zhì)點(diǎn)，無脫碳，主要成分為氧和鐵，缺陷處深度為20 μm左右。理論上，在850～930 ℃范圍內(nèi)，低碳鋼存在高溫脆性區(qū)。在這一溫度區(qū)間內(nèi)，試樣材料進(jìn)入(α+γ)兩相區(qū)，隨著奧氏體向鐵素體相變的發(fā)生，在奧氏體相界面上產(chǎn)生了薄膜狀的先共析鐵素體，變形應(yīng)力較小，外部應(yīng)力容易在鐵素體相集中，因局部累積變形較大，在先共析鐵素體中產(chǎn)生了很多空隙，空隙成長(zhǎng)、合并而導(dǎo)致脆裂，最終導(dǎo)致帶鋼邊部細(xì)線及翹皮缺陷。

對(duì)熱軋工序溫度進(jìn)行反查，該鋼種在熱軋產(chǎn)線出鋼溫度在1240～1255 ℃之間，總體呈升高趨勢(shì)，實(shí)驗(yàn)提高出鋼溫度至1268 ℃。加熱二段溫度控制在1205～1236 ℃，實(shí)驗(yàn)提高溫度至1248 ℃。RDT控制在1045～1065 ℃，總體呈升高趨勢(shì)，實(shí)驗(yàn)提高溫度至1088 ℃?？傮w看，溫度控制波動(dòng)范圍與8月份異常升高無明顯對(duì)應(yīng)關(guān)系。

以缺陷爆發(fā)月份SEC1為研究對(duì)象，對(duì)減寬量、粗軋出口溫度、均熱時(shí)間、加熱二段時(shí)間等進(jìn)行了分析，如圖3。

從分析結(jié)果看，采用大減寬量，適當(dāng)降低加熱二段、均熱溫度，有利于缺陷發(fā)生率的降低。

表1 鋼種成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

圖2 邊部細(xì)線缺陷和正常表面微觀形貌分析對(duì)比：(a) 實(shí)物形貌；(b) 截面；(c) 缺陷處表面；(d) 正常表面；(e) 缺陷處表面組織；(f) 正常表面組織；(g) 缺陷處截面組織；(h) 缺陷處截面組織

影響因素

從2250產(chǎn)線的分析結(jié)果看，錘頭類型、鑄機(jī)、總在爐時(shí)間、均熱段時(shí)間對(duì)缺陷發(fā)生率有較為顯著的影響。主要規(guī)律包括：(1)20錘頭缺陷率低；(2)2號(hào)鑄機(jī)缺陷率最低；(3)增加均熱段時(shí)間有利于缺陷的降低；(4)總在爐時(shí)間存在最小值，在200～250 min區(qū)間內(nèi)。障，為企業(yè)贏得良好的質(zhì)量信譽(yù)和客戶認(rèn)可度。

圖3 缺陷發(fā)生率與工藝參數(shù)的散點(diǎn)圖：(a) 減寬量；(b) R2DT截面；(c) 均熱段時(shí)間；(d) 加熱二段時(shí)間；(e) 加熱二段末計(jì)算溫度；(f) 均熱段末計(jì)算溫度

改進(jìn)措施

制定的關(guān)鍵工藝控制參數(shù)：

(1)采用倒角坯(使用倒角結(jié)晶器或直角坯手工倒角)；(2)適當(dāng)增大板坯減寬量，減寬量應(yīng)控制在≤100 mm；(3)出爐溫度控制在1200～1240 ℃；(4)總在爐時(shí)間200～250 min。

效果驗(yàn)證

自2017年8月份逐步開展技術(shù)攻關(guān)以后，邊部細(xì)線缺陷發(fā)生率逐步降低，至2018年5月份邊部細(xì)線缺陷發(fā)生率為0.06%，缺陷得到有效控制，并且達(dá)到攻關(guān)后的最好水平，如圖4。為生產(chǎn)順行提供有力保

圖4 冷軋涂鍍基板邊部細(xì)線缺陷發(fā)生率改善前后的單值控制圖

結(jié)束語(yǔ)

對(duì)邊部細(xì)線缺陷的影響因素進(jìn)行分析并提出針對(duì)性控制措施。工藝改進(jìn)后，缺陷發(fā)生率從0.52%降至0.06%。有效提升質(zhì)量一次命中率及合同兌現(xiàn)率，進(jìn)一步提升了客戶滿意度，為企業(yè)贏得良好經(jīng)濟(jì)效益。