軋硬板表面色差及凹坑缺陷的成因分析

陳維晉,何小麗,張曉宇

(1.梅山鋼鐵公司技術中心;2.梅山鋼鐵公司冷軋廠,南京210039)

軋硬板表面色差及凹坑缺陷的成因分析

陳維晉1,何小麗2,張曉宇2

(1.梅山鋼鐵公司技術中心;2.梅山鋼鐵公司冷軋廠,南京210039)

調查了梅鋼軋硬板出現的表面色差并伴隨少量凹坑的缺陷,通過取樣對鋼板正常處、色差處及凹坑處進行宏觀形貌觀察、低倍光學觀察、掃描電鏡分析及能譜分析等對比分析工作,結果表明:缺陷產生原因為軋機熱劃傷。

軋硬板;色差及凹坑;成因分析

1　引言

梅鋼冷軋廠酸洗連軋機組在生產DC51D+Z軋硬板時,出現了批量的表面凹坑和條狀色差,嚴重的凹坑經過鍍鋅后也無法覆蓋,造成下道機組批量退料。初步從缺陷形貌看,目視可見大面積的暗色色差,而色差本身是由一個個的橢圓狀柳葉組成起來,連續分布在帶鋼上下表面,可出現在整個板寬方向上,除了頭尾較少外,幾乎整卷長度上存在,色差觸摸基本無手感,其中存在的零星凹坑有明顯手感。此類缺陷比較少見,不同于一般常見的細線牛毛狀熱劃傷[1],也不同于軋輥磨損的條狀色差[2]或軋制條紋[3],與來料導致的鋼板起皮類色差也不相似[4]。為了查找該批缺陷產生的原因,取樣進行了深入的檢測分析。

2　理化檢驗

2.1宏觀觀察

板面色差以不規則的柳葉狀沿軋制方向連續分布(見圖1),單個柳葉狀的尺寸為長約8mm、寬1mm,柳葉狀色差的邊緣可見白色的細條紋,其中嚴重的存在長約2mm、寬1mm的小凹坑(見圖2),400mm板寬的板面上約分布3～4個小凹坑,凹坑內未見明顯異物。

圖1　缺陷宏觀照片(整體的色差)

圖2　缺陷宏觀照片(凹坑處)

2.2光學顯微鏡低倍分析

分別在鋼板上色差處、凹坑處及正常區域取樣,經酒精清洗后,采用光學顯微鏡進行低倍觀察表面形貌,可見鋼板表面正常處呈顯著的軋制紋路(見圖3);而色差處除了主流的縱向軋制紋路外,還存在較多的雜向短紋路,表面更加粗糙(見圖4);凹坑處則有明顯的金屬缺失。從低倍的形貌對比來看,色差處和凹坑處未見明顯的異物壓入,以正常軋制紋路為主。

圖3　正常處照片(50倍)

圖4　色差處照片(50倍)

圖5　凹坑處照片(50倍)

2.3掃描電鏡分析

將清洗后的正常處、色差處和凹坑處試樣分別使用掃描電鏡進行微觀形貌分析,正常處有縱向的軋制紋路,也有少量的橫向淺微裂紋,見圖6(a、b);色差處微觀可見基板存在沿縱向的條狀淺層脫落,也即宏觀上柳葉色差狀的邊緣細白線,見圖6(c),局部還存在少量的異物顆粒壓入,尺寸約20μm～40μm,見圖6(d);凹坑處存在基體剝落,凹坑邊部可見清晰的撕裂痕跡,另外,坑底未見有異物壓入,見圖6(e、f)。

圖6　各區域的顯微組織形貌

2.4能譜分析

采用EDAX能譜儀分別對鋼板正常處、色差處及凹坑處進行化學元素定性及半定量分析,結果見圖7,可見缺陷處均僅含Fe及少量的C元素,無其它雜質元素。

3　分析與討論

從低倍和高倍的缺陷形貌對比來看,與正常處比較,色差處存在較大區域的淺層脫落,并伴隨少量的異物顆粒壓入,凹坑處可見更加大面積和深度的脫落,其中脫落處及異物顆粒的成分檢測僅為Fe、C,加上無顯著的氧化物壓入痕跡,可排除前工序的翹皮和氧化鐵皮類缺陷造成的影響,缺陷產生區域應為軋機本身。

微觀形貌觀察,色差處基板脫落較淺,與一般的機械劃傷有顯著差異。微觀上看色差處較正常區域粗糙,導致與正常區域反射率不一致,視覺上形成色差。再結合其缺陷分布位置的規律為短條并連續分布,鋼卷高速軋制的中部位置缺陷程度相對嚴重,此種缺陷與常見的熱劃傷類似,故認為該缺陷為熱劃傷的一種。凹坑處為顯著的基板剝落,邊緣有明顯的撕裂痕跡,應為高速軋制中油膜破裂處軋輥與帶鋼直接接觸,基板材質較軟,局部金屬擠壓后造成撕裂掉肉。

圖7　各區域的能譜分析結果

4　結論

(1)該冷軋板表面的色差缺陷為軋機熱劃傷產生,其中零星凹坑為嚴重的熱劃傷形成的撕裂剝落。

(2)需對軋制過程乳化液系統、機架間噴嘴等進行排查,以改善輥縫區冷卻和潤滑條件。

[1] 李洪翠,張虎.濟鋼冷軋生產中熱劃傷現象的研究[J].山東冶金,2007,29(6):51-54.

[2] 多旗,初元璋.不銹鋼表面條痕色差缺陷的分析[J].河北冶金,2007(2):22-25.

[3] 郭曉波,鐘莉莉,劉躍華.冷軋板常見表面缺陷特征及成因分析[J].鞍鋼技術,2011(6):37 -42.

[4] 劉曉程,張向東,孫學玉.冷軋板表面色差缺陷控制[J].河北冶金,2013(11):60-61.

Analysis on Causes Leading to Chromatic Aberration and Pit of Cold-rolled Sheet

CHEN Wei-jin1,HE Xiao-li2,ZHANG Xiao-yu2

(1.Technology Center of Meishan Iron&Steel Co.,
2.Cold Rolling Plant of Meishan Iron&Steel Co.,Nanjing 210039)

The defect about chromatic aberration and pit on Meigang coil-rolled sheet was investigated.The areas with chromatic aberration and pit were contrasted with the regular areas by macroscopic inspection,low range optical analysis,scanning electron microscopy analysis andenergy spectrum snalysis.The results show that the defect was determined as hot scratching of cold mill.

cold-rolled sheet;chromatic aberration and pit;analysis on causes

1001-5108(2016)02-0033-04

TG115

A

陳維晉,軋鋼工藝工程師。