四類易混淆冷軋缺陷的分類與控制

劉 釗，張 帥，王 浩

（唐山鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司，河北 唐山 063000）

隨著社會(huì)生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步和人們對(duì)高質(zhì)量產(chǎn)品需求的不斷增加，廣泛應(yīng)用于汽車、家電等行業(yè)的冷軋帶鋼用量也進(jìn)一步加大。而隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，各大鋼企紛紛瞄準(zhǔn)高端家電用鋼市場(chǎng)，不斷搶占市場(chǎng)份額。如何在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，為用戶精準(zhǔn)提供所需產(chǎn)品，已經(jīng)成為各大鋼企管理工作的重中之重[1]。冷軋連退產(chǎn)品的條狀缺陷、挫傷、翹皮以及夾渣缺陷特征較為相似，易出現(xiàn)混淆情況，誤判后會(huì)造成不必要的質(zhì)量降級(jí)品或終端用戶（尤其是主機(jī)廠用戶）的質(zhì)量投訴，降低企業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，因此需要對(duì)缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確分類和控制，以便提高冷軋連退產(chǎn)品質(zhì)量的檢驗(yàn)效果，避免質(zhì)量異議發(fā)生。

1 缺陷形貌特征描述

1.1 條狀缺陷形貌特征

如圖1所示，冷軋連退板表面條狀缺陷可分為2類，缺陷的長(zhǎng)度方向均與帶鋼軋制方向一致，其特征如下：

1）I類缺陷：實(shí)物中間有一條不間斷細(xì)線，兩側(cè)類似被細(xì)線帶出的水墨浸染一樣，無手感，其中細(xì)線部分寬度在1 mm以內(nèi)，浸染寬度大約為5 mm，如圖1-1所示。

2）II類缺陷：實(shí)物中間為細(xì)線狀，線狀部分寬度在1 mm以內(nèi)，無手感，涂油后的程度處于輕度區(qū)域，肉眼觀察不明顯，如圖1-2所示。

圖1 條狀缺陷實(shí)物圖像

1.2 挫傷缺陷形貌特征

冷軋連退板表面挫傷缺陷位置不固定，多為連續(xù)或成片分布，劃痕長(zhǎng)度為5~10 mm，形貌多為一頭圓、一頭尖，嚴(yán)重時(shí)上、下表面同時(shí)存在，方向相反，可分為2類，如圖2所示，其特征如下：

1）I類缺陷：實(shí)物為間斷性的條狀凹坑，規(guī)律為凹坑→無缺陷部分→凹坑→無缺陷部分，凹坑有手感，且條狀凹坑區(qū)域中，凹坑中間位置手感最強(qiáng)，如圖2-1所示。

2）II類缺陷：在I類缺陷基礎(chǔ)上，實(shí)物中凹坑區(qū)域表皮并非完全脫落，其中類似島狀部分表皮未脫落，如圖2-2所示。

圖2 挫傷缺陷實(shí)物圖像

1.3 翹皮缺陷形貌特征

如圖3所示，實(shí)物中缺陷區(qū)域成鱗狀覆蓋，類似魚鱗一塊塊覆蓋在基體表面，有的破裂有的未破裂，沿著軋制方向伸長(zhǎng)，嚴(yán)重時(shí)能看到外層翹皮。

圖3 翹皮缺陷實(shí)物圖像

1.4 夾渣缺陷形貌特征

如圖4所示，冷軋連退板表面夾渣缺陷可分為2類，缺陷的長(zhǎng)度方向均與帶鋼軋制方向一致，其特征如下。

1）I類缺陷：通常中間平行且連續(xù)，偶爾有斷開，兩端收口，呈尖銳狀；中間有條狀斷續(xù)黑色異物，寬度在2~3 mm，無明顯手感，如下頁圖4-1所示。

2）II類缺陷：實(shí)物中間為黑色細(xì)條狀，條狀寬度在1~2 mm，缺陷粗糙，坑坑洼洼，局部斷裂，無明顯起皮，有明顯手感，如圖4-2所示。

圖4 夾渣缺陷實(shí)物圖像

2 缺陷成分及原因介紹

2.1 條狀缺陷成分及原因

通過觀察條狀缺陷I類和II類電鏡圖像和能譜圖，如圖5所示，條形缺陷中只含F(xiàn)e、Mn、O，不含Si、Ca、Na等成分，確定為非保護(hù)渣類缺陷。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況及連退產(chǎn)線排查，未發(fā)現(xiàn)異常情況，通過對(duì)原料表面觀察及成分分析，確定條狀缺陷出現(xiàn)原因如下：原料表面存在單個(gè)細(xì)條狀劃傷；原料的劃傷缺陷經(jīng)過軋制后部分閉合，有殘留的痕跡[2]。

圖5 條狀缺陷I類、II類電鏡圖和能譜圖

2.2 挫傷缺陷成分及原因

通過觀察挫傷缺陷I類和II類電鏡圖像和能譜圖，如圖6所示，挫傷缺陷I類成分只含F(xiàn)e、Mn、O，不含Si、Ca、Na等成分，確定為非保護(hù)渣類缺陷；挫傷缺陷II類成分只含F(xiàn)e、O，不含Si、Ca、Na等成分，確定為非保護(hù)渣類缺陷。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況勘察，確定挫傷缺陷出現(xiàn)原因如下：鋼帶在運(yùn)行過程中與硬物發(fā)生不連續(xù)接觸；鋼卷松，在開卷過程中層間相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成。

圖6 挫傷缺陷I類、II類電鏡圖和能譜圖

2.3 翹皮缺陷成分及原因

通過觀察翹皮缺陷電鏡圖像和能譜圖，如圖7所示，缺陷區(qū)域成分為C、O、Fe、Na、Mg、Al、Si、Ca、Mn，其中包含Si、Ca、Na等成分，與保護(hù)渣成分吻合，確定為保護(hù)渣類缺陷。該類缺陷連鑄工序異常會(huì)導(dǎo)致中包渣、保護(hù)渣被卷入鋼液中，因其極難上浮而隨鋼液流動(dòng)進(jìn)入結(jié)晶器，在后期鑄坯表面清理時(shí)未能有效去除，從而在軋制后形成翹皮[3-4]；此外鑄坯表皮下存在氣泡，經(jīng)熱軋、冷軋軋后破裂延伸，最終接觸到連退板也會(huì)形成翹皮[5]。

圖7 翹皮缺陷電鏡圖和能譜圖

2.4 夾渣缺陷成分及原因

通過觀察夾渣缺陷I類和II類電鏡圖像和能譜圖，如圖8所示，夾渣缺陷I類成分為O、Fe、Mg、Al，其中除了Fe只含有Mg、Al、O等成分，與煉鋼耐材成分吻合；夾渣缺陷II類成分為O、Fe、Si、Ca，其中包含Si、Ca等成分，與保護(hù)渣成分吻合，確定為非保護(hù)渣類缺陷。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況勘察，確定夾渣缺陷出現(xiàn)主要原因?yàn)檫B鑄澆注時(shí)球狀保護(hù)渣卷入板坯，經(jīng)過軋制后表面延展暴露在表面變成[6]。

圖8 夾渣缺陷I類、II類電鏡圖和能譜圖

3 缺陷控制方法

1）條狀缺陷是原料的劃傷經(jīng)過軋制后部分閉合所殘留下的痕跡以及單個(gè)小的細(xì)條狀劃傷所致。因此需要避免表面帶鋼發(fā)生剮蹭，控制原料劃傷缺陷。

2）挫傷是帶鋼運(yùn)行過程中與硬物不連續(xù)接觸以及開卷過程中層間相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成。對(duì)此，需對(duì)酸軋板形進(jìn)行優(yōu)化控制，確保帶鋼運(yùn)行中不會(huì)產(chǎn)生較大C翹，此外，還需控制風(fēng)機(jī)開度、托輥高度，防止帶鋼與硬物在高速運(yùn)行中接觸。

3）翹皮是皮下氣泡軋制后破裂延伸以及在連鑄過程中渣子卷入，再經(jīng)軋制形成。為此，需對(duì)原料驗(yàn)收進(jìn)行嚴(yán)格控制，按照規(guī)定嚴(yán)格完成清理工作，提高冶煉、澆注質(zhì)量。

4）夾渣主要是由于連鑄澆注時(shí)球狀保護(hù)渣卷入板坯，經(jīng)過軋制后表面延展暴露在表面形成。因此，需對(duì)煉鋼工藝進(jìn)行優(yōu)化，減少脫氧產(chǎn)物在鋼水種的水量，同時(shí)對(duì)連鑄工藝進(jìn)行優(yōu)化，減少液位波動(dòng)。

4 結(jié)語

目前冷軋連退產(chǎn)線條狀缺陷、挫傷、翹皮及夾渣的真實(shí)分類準(zhǔn)確率在85%以上，由線狀類偽缺陷影響的誤判率下降了70%，大大提高了缺陷分類準(zhǔn)確性及生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定性。通過該方法可對(duì)當(dāng)今鋼鐵冷軋連退線進(jìn)行有預(yù)見性的現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)并及時(shí)調(diào)整工藝，避免質(zhì)量事故發(fā)生，年可減少千萬元以上的經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)，還要強(qiáng)化質(zhì)檢人員對(duì)各類缺陷的識(shí)別能力，提升表面質(zhì)量判定的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，避免缺陷產(chǎn)品流出，從而在競(jìng)爭(zhēng)激烈的買方市場(chǎng)中，提升公司產(chǎn)品形象及品牌價(jià)值。