冷軋硅鋼表面黑道缺陷查證分析

黃 斌，張 露

（1.山西云時(shí)代太鋼信息自動(dòng)化技術(shù)有限公司，山西 太原 030003；2.山西太鋼不銹鋼股份有限公司技術(shù)中心，山西 太原 030003）

冷軋硅鋼作為太原鋼鐵（集團(tuán)）有限公司（以下簡(jiǎn)稱太鋼）的第二大戰(zhàn)略品種，產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響企業(yè)的形象。冷軋硅鋼是生產(chǎn)發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)、變壓器鐵芯的重要原材料。太鋼冷軋硅鋼通過(guò)二十余年的發(fā)展，在無(wú)取向冷軋硅鋼的規(guī)格、牌號(hào)體系、電磁性能等方面取得了較大的進(jìn)步，但表面質(zhì)量還存在一定的提升空間。而表面質(zhì)量的好壞將直接影響用戶滿意度和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

冷軋硅鋼表面缺陷種類較多，如重皮、夾雜、擦劃傷、輥印、涂層類缺陷、黑道等缺陷經(jīng)常產(chǎn)生。現(xiàn)針對(duì)冷軋硅鋼表面黑道缺陷，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)研，同時(shí)結(jié)合實(shí)驗(yàn)室金相分析、電鏡分析、成分分析、外觀形貌分析，對(duì)冷軋硅鋼表面黑道缺陷的形成原因查證分析如下。

1 生產(chǎn)工藝流程

冷軋硅鋼采用以下工藝流程進(jìn)行生產(chǎn)，其產(chǎn)品厚度為0.35～0.65 mm。

鐵水預(yù)處理→轉(zhuǎn)爐煉鋼→RH真空處理→連鑄（電磁攪拌）→板坯紅送→熱連軋加熱→熱軋→卷取→酸洗、切邊→冷軋→堿洗（脫脂）→退火→涂層→精整→包裝→交庫(kù)。

2 研究方法

針對(duì)冷軋硅鋼表面黑道缺陷的復(fù)雜性，首先在冷軋廠的酸洗、軋鋼、退火、剪切機(jī)組進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的缺陷跟蹤，并對(duì)工序表面缺陷進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)研，一方面收集各種典型缺陷試樣，另一方面尋找缺陷發(fā)生的規(guī)律及其在各工序的演變。在實(shí)驗(yàn)室對(duì)所取的典型缺陷試樣進(jìn)行了細(xì)致的金相分析、電鏡分析、成分分析、外觀形貌分析。由于表面缺陷往往較淺，因此試樣的制備十分關(guān)鍵。

2.1 缺陷的分類

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)跟蹤，黑道缺陷可分為兩種，寬黑道和窄黑道。表1為缺陷描述與外觀形貌。

表1 黑道缺陷描述與外觀形貌

2.2 生產(chǎn)工序的對(duì)應(yīng)分析

由于表面缺陷產(chǎn)生的復(fù)雜性，對(duì)熱軋、煉鋼、冷軋各工序的生產(chǎn)、工藝、設(shè)備情況進(jìn)行了查證分析，查找產(chǎn)生缺陷的工序。

2.2.1 冷軋各工序產(chǎn)生黑道缺陷對(duì)比分析

從表2分析可知，寬黑道、窄黑道在生產(chǎn)各工序均表現(xiàn)為間斷出現(xiàn)，各班幾乎均有產(chǎn)生，從分析結(jié)果看應(yīng)排除習(xí)慣性操作失誤的情況和工序波動(dòng)情況。

表2 冷軋各工序產(chǎn)生黑道缺陷對(duì)比分析

2.2.2 冶煉工序、熱軋工序的對(duì)應(yīng)分析

寬黑道14卷分布在9個(gè)爐號(hào)，其中熱連軋僅出現(xiàn)兩卷相鄰的情況一次。

窄黑道12卷分布在9個(gè)爐號(hào)，其中熱連軋僅出現(xiàn)兩卷相鄰的情況一次。

從冶煉、熱軋對(duì)應(yīng)分析上看與冶煉、熱軋工序關(guān)系不大。

2.3 實(shí)驗(yàn)分析

2.3.1 寬黑道

2.3.1.1 寬黑道缺陷金相實(shí)驗(yàn)分析

如圖1，黑色部分存在深度在十分之一以上的晶粒未充分生長(zhǎng)的區(qū)域，由此分析可能存在成分不均。

圖1 寬黑道缺陷金相實(shí)驗(yàn)分析

2.3.1.2 黑道成分分析

黑色部分取樣w（C）為0.02074%，正常部分取樣w（C）為0.00412%，兩者相差近5倍。可以初步認(rèn)定產(chǎn)生晶粒生長(zhǎng)差異的原因在于成分不均。

2.3.2 窄黑道

2.3.2.1 窄黑道外觀形貌

由圖2，從表觀放大后可以看出明顯的粗糙面，且該黑道存在手感，可以判斷為劃傷導(dǎo)致。要判斷劃傷產(chǎn)生的原因、工序，有待于在酸洗工序、軋鋼工序模擬劃傷實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生后再做進(jìn)一步分析。

圖2 窄黑道外觀形貌

2.3.2.2 窄黑道的電鏡分析

由圖3，從掃描電鏡對(duì)缺陷處進(jìn)行成分分析結(jié)果顯示，缺陷處成分和正常處成分一致，都為硅鋼基體，未發(fā)現(xiàn)夾雜物等其它物質(zhì)存在。

圖3 窄黑道的電鏡分析

3 分析討論

3.1 寬黑道

3.1.1 工序?qū)?yīng)分析

從煉鋼、熱軋、冷軋的工序?qū)?yīng)分析結(jié)果來(lái)看：兩種缺陷與冶煉、熱軋工序關(guān)系不大。

在冷軋廠工序，兩種缺陷在生產(chǎn)各工序均表現(xiàn)為間斷出現(xiàn)，各班幾乎均有產(chǎn)生，并結(jié)合當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)、工藝、設(shè)備異常情況，可應(yīng)排除習(xí)慣性操作失誤情況和工序波動(dòng)情況。

3.1.2 寬黑道實(shí)驗(yàn)分析

從寬黑道金相實(shí)驗(yàn)分析，寬黑道黑色部分存在深度在十分之一以上的晶粒未充分生長(zhǎng)的區(qū)域，分析可能存在成分不均；從寬黑道成分分析，黑色部分取樣w（C）為0.02074%，正常部分取樣w（C）為0.00412%，兩者相差近5倍，可以初步認(rèn)定產(chǎn)生晶粒生長(zhǎng)差異的原因在于成分不均。金相分析與成分檢驗(yàn)表明缺陷可能存在成分不均。

進(jìn)一步分析造成成分不均的原因可能有兩種：

一種為擦劃傷造成局部粗糙，軋鋼乳液壓入，堿洗不凈，在退火爐內(nèi)發(fā)生滲碳，造成表面層碳含量增高，形成類似夾雜重皮的缺陷。另一種為坯料本身碳分布不均，局部碳含量過(guò)高。

綜合分析考慮缺陷出現(xiàn)的位置、情況、退火爐內(nèi)還原性氣氛以及滲碳條件要求復(fù)雜，結(jié)合硅鋼駐爐時(shí)間僅3 min左右，黑道在工作側(cè)、傳動(dòng)側(cè)、上下表面均有出現(xiàn)，而退火爐內(nèi)仍有脫碳?xì)夥沾嬖冢约翱赡艿臐B碳深度，所以總體考慮我們認(rèn)為坯料本身碳成分不均，局部碳含量過(guò)高是產(chǎn)生寬黑道缺陷的原因。

3.2 窄黑道

窄黑道表觀放大后可以看出明顯的粗糙面，且該黑道存在手感，可以判斷為劃傷導(dǎo)致。要判斷劃傷產(chǎn)生的原因、工序，有待于在酸洗工序、軋鋼工序模擬劃傷實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生后再做進(jìn)一步分析。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)表面缺陷進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)研，在實(shí)驗(yàn)室對(duì)所取的典型缺陷試樣進(jìn)行了細(xì)致的金相分析、電鏡分析、成分分析、外觀形貌分析，可得出結(jié)論：

寬黑道是由于坯料本身碳成分不均，局部碳含量過(guò)高引起。

窄黑道是由于劃傷導(dǎo)致，但劃傷產(chǎn)生的原因、工序有待于在酸洗工序、軋鋼工序模擬劃傷實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生后做進(jìn)一步分析。