冷軋板起皮成因及影響因素分析

何玎杰 張 帥

鞍鋼天鐵冷軋薄板有限公司

冷軋板起皮成因及影響因素分析

何玎杰 張 帥

鞍鋼天鐵冷軋薄板有限公司

冷軋鋼板的表面質量一直是本鋼鋼板降級的主要原因，也對本鋼的生產影響比較大，只要出現這種缺陷的鋼板都要降級處理，大大降低了冷軋板的成材率。因此要通過對出現這種類型缺陷的鋼板進行宏觀、微觀分析，找出缺陷的來源和成因，并提出了控制措施。基于此，本文將著重分析探討冷軋板起皮成因及影響因素控制，以期能為以后的實際工作起到一定的借鑒作用。

冷軋板；起皮；因素；措施

1、試驗方法

在鋼板翹皮缺陷處取尺寸為10mmx10mm的試樣，進行組織觀察和能譜檢測。使用KQ-50型超聲波清洗器對試樣進行清洗，使用配x射線能譜儀(EDS)的5-4800型電子掃描電鏡對缺陷進行成分分析及組織觀察。對試樣進行磨制﹑拋光，用4vo1%的硝酸酒精溶液進行腐蝕。用蔡司Axiovert200mat顯微鏡對拋光態及腐蝕態的試樣進行組織觀察。

2、實驗結果

2.1 夾雜物聚集引起的起皮缺陷

圖1所示為65Mn冷軋鋼板表面起皮形貌，由圖1(a)可以看出，缺陷部位已經全部翹起，呈長條狀，長度約為15mm；圖1(b)顯示缺陷內部存在較為明顯的夾雜物，且尺寸較大，夾雜物群的尺寸在1.13～2.90mm，已壓入基體，成簇集狀分布。

通過試驗發現在基體表面破損翹起處的夾雜物形貌一般呈局部聚集的不規則點狀或條帶狀。此類夾雜主要為結晶器保護渣﹑耐火材料形成的夾渣和卷渣以及鋼中氧化物與夾渣的反應產物。由于覆蓋住夾雜物表面的金屬薄層與鋼板基體的結合力較弱，在冷軋過程中此薄層受力后與夾雜物交界面分離翹起，而夾雜物則進一步壓入基體或脫落，在該部位形成不規則狀小凹坑。

2.2 氧化通道引起的起皮缺陷

由圖2所示的缺陷處SEM形貌與能譜結果可知，裂紋處存在大量氧化鐵和少量的Si﹑Mn﹑Ca﹑C元素，并未發現明顯的夾雜物特征。綜合分析該缺陷是由于存在表面缺陷的連鑄坯在高溫持續加熱過程中表面的微小裂紋被氧化，隨加熱時間延長，表面裂紋缺陷處的氧化過程逐漸向基體內部發展，形成類似隧道狀的缺陷，其內部為氧化鐵，也稱為氧化通道。由于隧道內氧化鐵存在大量孔隙，氧會與通道附近珠光體中的碳元素結合，在通道外側造成脫碳。而組織中的Si﹑Mn等易氧化元素亦會與氧結合形成氧化質點。近表面層的氧化通道經軋制后造成材料表面起皮。

2.3 皮下氣泡引起的起皮缺陷

通過圖3觀察缺陷邊緣較光滑的過渡區域并非氧化鐵壓入所呈現的氧化鐵顆粒的疏松狀態，而是在軋制過程中氣泡受軋制力的作用沿軋向延伸的同時擠向兩側，兩側在內部氣體氣流的作用下形成光滑面。最終氣體由鋼板表面逸出，導致表皮翹起產生針孔狀缺現分層并最終導致起皮缺陷。

2.4 氧化鐵皮壓入引起的起皮缺陷

本試驗用50Mn鋼氧化鐵皮壓入引起起皮主要為二次氧化鐵皮，其產生在粗軋及傳送過程中，由于高壓水除鱗不凈導致進入精軋后表面的氧化鐵皮壓入鋼板表面。此缺陷由熱軋遺傳至冷軋，由于表面的氧化鐵皮已被壓實，酸洗過程中未能完全洗凈，部分已脫落形成麻坑，部分與基體結合程度減弱，在后續的軋制過程中未脫落部分受軋制力作用表面流動與基體不同步，導致鋼板表面形成起皮缺陷。

圖1

圖2

圖3

3、結論

3.1 引起翹皮缺陷的夾雜物主要為漂浮在鋼液表面的保護渣進人鋼液中形成夾渣，在最后凝固處聚集大量的夾雜物。在生產中應減少拉速和溫度的變化，防止中間包水口堵塞，避免結晶器液位波動；在澆注過程中進行全程保護，改善結晶器保護渣的潤滑和傳熱性能，防止吸氣卷渣；從保護渣成分的選取到出鋼擋渣整個工藝和生產過程加強管理，定期對擋渣設備進行檢查與維修。

3.2 異常組織引起的翹皮缺陷，典型形貌特征是由于淬火深度不夠，未達到理想的馬氏體組織深度，表面存在很薄的馬氏體組織。在馬氏體組織與鐵素體﹑珠光體分界面處，由于兩部分不能協調一致地變形，馬氏體抗塑性變形能力差，引起應力集中，產生微裂紋，以致出現翹皮缺陷。采取的主要措施包括：設計合理的鋼種成分，適當提高錳含量，使得MS降低；選取合適的淬火冷卻介質，采用鹽水冷卻，提高冷卻速度。

3.3 在軋制過程中氣泡受軋制力的作用沿軋向延伸最終由鋼板表面逸出，導致表皮翹起，產生針孔狀缺陷。預防和減少皮下氣泡缺陷應盡量減少鋼液與空氣的接觸時間，將鋼液的溶氧量控制在合理范圍內，避免煉鋼時脫氧不良現象的產生；設計合理的烘烤方案，制定合理的鋼包和中間包烘烤參數如溫度﹑時間等。

3.4 近表面層的氧化通道經軋制后造成材料表面翹皮。避免氧化通道的產生應盡量減少鑄坯表面細小裂紋缺陷；在鋼坯上進行防氧化處理，如刷涂抗氧化涂料等。

總而言之，冷軋板表面起皮是冷軋產品中常見的一種缺陷，嚴重影響冷軋板的質量和性能。隨著汽車﹑家電行業的發展對冷軋板的需求越來越大對其質量的要求也越來越高。這就要求我們在以后的實際工作中必須對進一步控制冷軋板表面起皮。

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