冷軋鍍鋅薄板表面線(xiàn)狀缺陷分析

張軍鋒，李建軍

（1.唐鋼高強(qiáng)汽車(chē)板有限公司，河北 唐山 063000；2.河鋼集團(tuán)唐鋼公司冷軋事業(yè)部，河北 唐山 063000）

在鋼鐵的生產(chǎn)工藝中，冷軋技術(shù)與鍍鋅技術(shù)對(duì)于鋼鐵生產(chǎn)的質(zhì)量能夠過(guò)關(guān)十分關(guān)鍵。根據(jù)近期重慶鋼鐵股份有限公司在生產(chǎn)中所出現(xiàn)的問(wèn)題便可窺見(jiàn)一斑，該公司在進(jìn)行熱軋薄板生產(chǎn)過(guò)程中，由于操作技術(shù)不當(dāng)，使得熱連扎鋼卷表層產(chǎn)生了大面積的瑕疵。要知道鋼板增長(zhǎng)表面的肌理平滑意味著質(zhì)量指標(biāo)是否能夠達(dá)標(biāo)，而由于過(guò)多的線(xiàn)性瑕疵的出現(xiàn)，使得這些鋼板只能面臨著降級(jí)使用。這不僅使客戶(hù)產(chǎn)生消費(fèi)不滿(mǎn)的情緒，并且對(duì)于鋼鐵公司而言也會(huì)蒙受經(jīng)濟(jì)上的虧損。為了能夠穩(wěn)控鋼鐵生產(chǎn)質(zhì)量這一關(guān)，降低公司的經(jīng)濟(jì)損失，進(jìn)行了針對(duì)性的分析，最終找到了生產(chǎn)冷軋鍍鋅薄板表面現(xiàn)狀曲線(xiàn)的原因。本文特此進(jìn)行分析，希望再找到該生產(chǎn)線(xiàn)存在問(wèn)題的同時(shí)也能夠找到有效的解決方法。

1 工藝路線(xiàn)

通常情形下生產(chǎn)冷軋鍍鋅板的工藝流程通常包括以下幾個(gè)步驟：冷軋鍍鋅板的工藝路線(xiàn)如下：220t轉(zhuǎn)爐—RH精煉—連鑄—1780mm熱連軋—酸洗—冷軋—鍍鋅—分卷、包裝。在進(jìn)行操作的過(guò)程中，首先要具備220t轉(zhuǎn)爐，它是保證工藝操作的最基礎(chǔ)設(shè)備。有了專(zhuān)業(yè)的設(shè)備后，就可進(jìn)行RH精煉操作。該操作不同是目前在鋼鐵精煉過(guò)程中使用最為普遍的，它不僅能夠進(jìn)行脫碳脫氣的操作，還能夠?qū)㈦s物加以去除，從而使鋼鐵冶煉之后便可進(jìn)行連續(xù)鑄鋼的操作，這也是使鋼水達(dá)到凝固狀態(tài)的最有效方法。有了最基本的批量就可以進(jìn)行進(jìn)一步的加工，經(jīng)過(guò)對(duì)1780mm熱連軋機(jī)械的加熱之后，便可進(jìn)行酸洗操作。該操作能夠使鋼鐵表層的雜質(zhì)能夠進(jìn)一步去除，從而使鋼鐵表面表現(xiàn)為平滑，是一種普遍運(yùn)用的清潔方法。在得到熱軋鋼卷之后，便可進(jìn)行冷軋?zhí)幚聿僮鳎軌驅(qū)⑵渲械难趸みM(jìn)行有效的去除，經(jīng)過(guò)處理完畢后便可做更近一步的鍍鋅、分卷，直至最后的包裝完成。

2 缺陷分析

2.1 宏觀形貌

在進(jìn)行冷軋鍍鋅操作時(shí)，往往會(huì)由于操作不當(dāng)產(chǎn)生一些現(xiàn)狀的缺陷，這些現(xiàn)狀缺陷從表層機(jī)理上便可看出他猶如軋制的團(tuán)線(xiàn)，會(huì)隨著線(xiàn)裝肌理的痕跡不斷蔓延，延伸的方向以及在表面所呈現(xiàn)的并非有規(guī)律性的安排，而是一種雜亂放置狀呈現(xiàn)于冷軋鍍鋅鋼卷的表層，正是由于這種無(wú)規(guī)律性，使得它在鋼卷的任何位置都有有可能出現(xiàn)。具體的形狀及機(jī)理層次表現(xiàn)如下圖1所示。

圖1 線(xiàn)狀缺陷宏觀形貌

2.2 微觀分析

金相分析。為了能夠進(jìn)一步的分析缺陷的表層肌理，因此選用硝酸進(jìn)行涂抹目的就是為了能夠使缺陷處的鋅層經(jīng)過(guò)酸性處理能夠清洗掉。利用硝酸將缺陷樣的表面鋅層酸洗掉，發(fā)現(xiàn)冷軋卷表面出現(xiàn)了與鍍鋅表面相對(duì)應(yīng)的線(xiàn)狀裂縫現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)酸性處理后發(fā)現(xiàn)冷軋卷表面所出現(xiàn)的裂痕現(xiàn)象與鍍鋅表面所出現(xiàn)的裂痕現(xiàn)象均呈現(xiàn)出線(xiàn)狀紋樣，如下圖2；為了將這種現(xiàn)象進(jìn)行更為明確的分析。將這些經(jīng)過(guò)酸性處理后的帶有缺陷性的現(xiàn)狀紋樣做進(jìn)一步的金相分析，也由此有了進(jìn)一步的發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)在該機(jī)里表層所出現(xiàn)的瑕疵處，有氧化鐵的成分。而缺陷距基體表面50.75μm，并且在這些表情中摻雜了一些雜性物質(zhì)，這些瑕疵物體體積很小，只有0.03mm～0.06mm，基體組織為鐵素體+珠光體正常組織，晶粒度10～11級(jí)。

圖2 鍍鋅層酸洗前后缺陷對(duì)比

電鏡分析。通過(guò)對(duì)這些產(chǎn)生缺陷的鋼板進(jìn)行微量的取樣，然后再經(jīng)過(guò)粗砂紙的打磨，對(duì)所采取的試樣進(jìn)行表層肌理的磨砂處理。在經(jīng)過(guò)磨砂處理后，通過(guò)酒精的清洗后，目的是為了能夠使缺陷的表面紋樣能夠更加便捷的進(jìn)行觀測(cè)剖析。通過(guò)處理后發(fā)現(xiàn)，在式樣的機(jī)體表面存在著許多純Al2O3夾雜，這些雜質(zhì)會(huì)沿著缺陷的表層機(jī)理紋樣的走向而延伸，尺寸集中在20～40μm；在進(jìn)行觀測(cè)中取側(cè)面積僅有一個(gè)平方厘米，盡管如此，上面所不滿(mǎn)的線(xiàn)性瑕疵卻有大于20μm的Al2O3，其夾雜數(shù)量非常密集，但雜志類(lèi)別僅僅局限于Al2O3，并無(wú)其它。具體電鏡照片如下圖3所示。

圖3 典型缺陷位置電鏡照片及能譜圖

3 現(xiàn)象分析

通過(guò)所進(jìn)行處理觀測(cè)的真相分析來(lái)看此鋼板所出現(xiàn)的瑕疵，它的厚度具有一定的延展性，并且是基于機(jī)體表面所進(jìn)行，在延展的過(guò)程中存在著一些斷續(xù)性雜物雜物呈現(xiàn)出較為密集的狀態(tài)性。通過(guò)電鏡照片以及能譜分析，能夠確定該式樣的表面瑕疵裂痕較為密集且嚴(yán)重，盡管只是Al2O3夾雜并無(wú)其它，但也足夠?qū)︿摪逶斐蓺缧缘钠茐?，因?yàn)槿趸X本身的特性就較為脆性，硬度也較高，因此在進(jìn)行雜質(zhì)操作的過(guò)程中，由于它的硬度較高，促進(jìn)較差，使得它不能與周?chē)匿摶w相匹配。由于周?chē)摶w擁有較強(qiáng)的塑性，因此極易操作處理，經(jīng)過(guò)軋制工藝后，基體會(huì)呈現(xiàn)出較大的流動(dòng)性及延展性，三氧化二鋁因?yàn)樗鶕诫s的異物雜質(zhì)，因此它的延展性非常脆弱。在與塑性較好的機(jī)體融合時(shí)，會(huì)因?yàn)閮烧咧g的拉伸力不同而產(chǎn)生。經(jīng)過(guò)線(xiàn)狀裂縫肌理變化。除此之外，在鋼坯經(jīng)過(guò)熱軋和冷軋兩道工序后，它的壓縮比也會(huì)由此增大。因此，它的鋼卷表層裂縫瑕疵更會(huì)經(jīng)此工藝后不斷加大。特別是經(jīng)過(guò)鍍鋅操作后，所存在的裂縫，也會(huì)由于鋅液的滲入而使裂縫面積增加，這也就使得最終所產(chǎn)生鋅堆積的現(xiàn)象發(fā)生，由此在使缺陷不斷加重的同時(shí)，也會(huì)直接降低產(chǎn)品的品質(zhì)，最終造成產(chǎn)品降級(jí)改判。

另外，縱裂紋缺陷內(nèi)夾雜物一般為細(xì)小的金屬顆粒。這些顆粒增加了與鋅液反應(yīng)的表面積，故易于形成更多的鋅鐵合金。并且缺陷處鋅液冷卻慢，這也造成了合金尤其是ζ相的過(guò)度增長(zhǎng)。這些“過(guò)剩”的合金一直生長(zhǎng)到超過(guò)正常部位的鋅層量，而且鋅鐵合金為金屬間化合物，硬度大，不易被氣刀完全吹掃掉，因此從表面看來(lái)就形成了線(xiàn)狀突起

4 結(jié)論

通過(guò)綜上所述得知，第一，在鋼鐵冶煉過(guò)程中，冷軋鋼卷表面所出現(xiàn)的裂縫瑕疵，其原因主要在于制造工藝中，由于操作上的不當(dāng)所產(chǎn)生的三氧化二鋁所致。這些較為密集的堆積雜物使得在扎鋼的過(guò)程中，它的延展性會(huì)受到一定的限制。特別是與周?chē)鷻C(jī)體功能相融合經(jīng)過(guò)，如此在經(jīng)過(guò)多重工藝后，所產(chǎn)生的裂縫瑕疵會(huì)更加嚴(yán)重。第二，鍍鋅鋼卷表面所呈現(xiàn)出的線(xiàn)性瑕疵，其產(chǎn)生的原因在于。當(dāng)他們?cè)诮?jīng)過(guò)冷軋后，他的鋼卷機(jī)體會(huì)因此變得粗糙，也會(huì)因此產(chǎn)生很多線(xiàn)性的裂縫瑕疵。這些瑕疵會(huì)在鍍鋅工藝操作的同時(shí)，由于信業(yè)的不斷深入，而使得瑕疵放棄更為加大。