冷軋連退帶鋼“白斑”缺陷形成機理與控制措施

劉耀軍

摘要：文中通過收集分類冷軋退火板“白斑”缺陷，分析了各類“白斑”缺陷的形成機理，并給出了四種常見缺陷的控制措施。

關鍵詞：連續退火;白斑;缺陷;控制措施

冷軋退火板的生產流程是通過冷軋機生產出相應規格并具有一定機械性能的中游產品。由于退火板生產流程長、工藝復雜，常見的表面缺陷種類較多，其中“白斑”是退火板常見的表面缺陷之一。帶有“白斑”缺陷的退火板在沖壓、涂裝等深加工過程中合格率明顯下降，嚴重影響客戶的使用和生產廠商的信譽。由于“白斑”產生的原因較多，且形狀不一，沒有顯著規律，一直對各大鋼廠產品質量控制造成困擾。本文總結分類研究了“白斑”缺陷產生的原因，并提出了相應的控制措施。

1收集分類

收集自生產以來出現的各類“白斑”缺陷，根據“白斑”外觀特征、分布情況等特點進行分類：A類：外觀呈條狀，寬度基本不變，整卷連續出現，缺陷寬度基本不變，位置于板材橫向固定。B類：“白斑”呈長條狀，連續出現，寬度大范圍內變化，多整卷出現，多發生于帶鋼下表面。C類：外觀片狀或點狀，斷續出現，發生位置于橫向固定，兩表面均可能出現，且多發生于下表面，觀察可發現異物嵌入。D類：“白斑”面積較大，形狀無規則，斷續，通常整卷出現，兩表面均可能出現。

2“白斑”的形成機理

2.1 乳化液殘留“白斑”缺陷

帶鋼經軋機軋制后并未出現“白斑”，經退火爐后才顯現。乳化液殘留造成的“白斑”多發生于帶鋼上下表面的邊部，條狀且連續出現在整卷帶鋼。“白斑”缺陷位于帶鋼邊部20mm位置，且上下表面均存在，表面輕微發黃。“白斑”缺陷在顯微鏡下與合格帶鋼表面形貌對比發現缺陷區域分布有片狀、形態不規則的黑色斑點，整體呈“麻窩”狀。缺陷部位取樣經X射線能譜分析可發現帶鋼表面的C、O元素含量明顯高于合格帶鋼表面。

因此，軋制后的帶鋼表面C、O元素殘留較高多是由于帶鋼在進入退火爐前在清洗工藝中局部清洗不徹底造成。殘留的乳化液在退火爐內高溫還原條件下發生裂解碳化，C元素殘留在板材表面，H、O元素揮發。別一方面，帶鋼經酸洗工藝后，乳化液內存在少量氯離子，堿洗過程中，OH—與Fe在電解及氯離子的催化作用下發生反應生成Fe（OH）2 ，因此樣品中的O元素含量較高，這也是“白斑”輕微發黃的原因。

2.2輥面脫膠

該類“白斑”缺陷呈周期性出現在帶鋼表面，橫向位置無規律，呈水滴狀，存在壓入延伸跡象。顯微鏡下局部呈“橘皮”形態，能夠觀察到黑色片狀物殘留。缺陷部位取樣經X射線能譜分析可發現帶鋼表面的C、O元素含量明顯高于合格帶鋼表面，根據實驗數據并結合有關參考文獻推斷，這類“白斑”缺陷是因板材表面附著的有機異物經退火爐高溫碳化形成。在冷軋全工藝流程中，所用膠輥較多，輥面襯膠脫落后隨帶鋼一起進入到軋機，在軋制力的作用下鑲入帶鋼表面。當帶鋼進入到熱火爐內，在高溫與還原作用下，表面膠質物碳化，剝離后形成“橘皮”狀表面，便在帶鋼表面留下少量C、O元素。

2.3 氧化鐵殘留

此類缺陷通常呈片狀或點狀，沒有固定位置，無明顯規律。顯微鏡下可發現帶鋼表面組織被破壞。經X射線能譜分析未發現帶鋼表面殘留除鐵元素以外的其他元素。該類型“白斑”缺陷形成機理為：熱軋卷原料在酸洗工藝過程中，表面的氧化鐵皮未徹底去除，帶有氧化鐵皮的酸洗板經軋制后，氧化鐵皮被壓入到表面組織，進入到退火爐后被還原氣份還原，O元素被去除后只留下殘余的Fe雜亂無章地分布在帶鋼表面，從而呈現出“白斑”缺陷。

2.4晶界弱化

晶界弱化“白斑”呈斷續、整卷大面積狀存在于帶鋼的上下表面，缺陷處呈破碎狀，存在大量微孔，沒有碾壓痕跡。經X射線能譜分析，基體表面基體由純鐵組成，沒有異物殘留的痕跡。正常晶界與過燒晶界元素組成C、O含量有所不同。此種“白斑”出現的主要原因是晶界過燒。高溫的氧滲透到晶界處，使晶界氧化形成脆殼，破壞了晶粒之間的聯結。在軋制過程中，局部能軋碎而破裂，在帶鋼表面形成微孔。晶界過燒需要在長時間的高溫作用下才會發生，因此可以確定這種“白斑”缺陷是在熱軋過程中產生的。

3 控制措施

⑴造成A類“白斑”缺陷的原因主要是帶鋼表面的浮化液殘留未清洗徹底。停車檢修時應重點對清洗段設備進行排查：檢查擠干輥、刷輥磨損情況;檢查擠干輥壓下量及氣缸壓力是否正常。在本案例中，經查發現2#漂洗擠干輥上輥驅動側磨損嚴重，造成局部輥隙較大。通過測量“白斑”缺陷所處位置與擠干輥磨損部位一致。同時，檢查擠干輥氣缸壓力時發現壓力設定過大，加劇了擠干輥的磨損。調節氣缸壓力，更換該對擠干輥后，“白斑”缺陷消除。⑵對于輥面脫膠造成的“白斑”缺陷，應加強全流程生產線各種輥子管理，細化輥子的更換周期，加強點檢和維護，以防膠層老化、脫落。⑶對于氧化鐵殘留類“白斑”缺陷，在熱軋工序中可提高高壓水除鱗壓力，降低鋼卷的卷取溫度，以減少原料的氧化鐵皮厚度;酸洗時可提高酸液濃度和溫度，以提高酸洗能力，避免氧化鐵殘留。⑷對于晶界弱化“白斑”，通過反查熱軋工藝參數發現此類缺陷多發生在DC05鋼種，將該牌號鋼種加熱溫度由1243℃降至1210℃后“白斑”消除。

4 結論

冷軋板生產的特點是產線長、工序多、工藝復雜，再加上造成表面“白斑”缺陷的原因有好多種，因此當帶鋼表面出現“白斑”查找原因時比較困難。通過對不同形貌特征的“白斑”缺陷的研究和分析，了解各類缺陷產生的機理，結合生產過程的調查、總結、改進和驗證，有助于查找原因和制定有效的控制措施。

參考文獻

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