厚規格厚鍍層熱鍍鋅鋼板表面黑點缺陷成因分析

高緒亮，王衛遠

(馬鋼股份公司制造管理部 安徽馬鞍山 243000)

熱鍍鋅板因其良好的耐腐蝕性，廣泛應用在建筑、家電、汽車領域。厚規格厚鍍層熱鍍鋅是指厚度大于等于2.0 mm，雙面鋅層大于等于240 g/m的熱鍍鋅板，因其較高的耐蝕性，多應用于光伏、基建、機械行業。如在建筑行業做建筑樓承板、在光伏行業做支架等。

熱鍍鋅板其表面存在多種點狀缺陷,例如夾雜在鋅層中的鋅渣顆粒、鋅灰成團狀聚集在鋅層表面以及局部脫落的鋅層等。金鑫炎等研究的一種存在于合金化鍍鋅板表面的點狀缺陷，此缺陷來源于光整輪表面累積的鋅灰凸起點。Cui等研究的鍍鋅基板上一種小點狀缺陷,認為小點來源于鋅層表面的細小凹坑。李研等研究的鍍鋅生產雙相鋼過程中表面存在大量點狀缺陷,并有細微手感,認為此缺陷是板面的漏鍍點造成。然而，厚規格厚鍍層實際生產中會出現另一種黑點狀缺陷,對產品的表面有很大影響。

目前，馬鋼熱鍍鋅厚規格厚鍍層產品表面質量已能滿足客戶要求，但偶爾會出現客戶對表面質量抱怨，如下表較多小黑點。針對客戶提出的該缺陷，對缺陷進行跟蹤和調查，通過微觀分析與成分檢測，確定該缺陷產生原因和形成位置，采取對應措施，最終解決此缺陷。

1 試驗方法及材料

本文以生產中板面存在黑點缺陷的DX51D+Z產品進行研究，厚度寬度分別為2.0 mm×1000 mm，化學成分如表 1所示，雙面鋅層重量為275 g/m。黑點缺陷宏觀形貌如圖1所示。

圖1 熱鍍鋅板面黑點缺陷宏觀形貌

表1 試驗卷成分(質量分數百分比)

本試驗把存在黑點的樣板剪成20 mm×20 mm的小塊，用超聲波對其清洗后，利用金相顯微鏡觀察缺陷的表面,再利用掃描電鏡(SEM)進行表面微觀形貌與EDS能譜分析,然后采用一定量鹽酸和少量的緩蝕劑溶液腐蝕掉鍍鋅板表面的鋅層，利用掃描電鏡(SEM)對缺陷部位和正常部位的抑制層進行形貌觀察及能譜分析。

2 結果與分析

利用金相顯微鏡對存在缺陷樣板微觀形貌進行觀察可知(圖 2)，其中黑點狀缺陷(圖 2(a))表現為凹坑和異物壓入，凹坑直徑 100-200 μm，凹坑缺陷位置鍍層表面明顯可見刮蹭痕跡，局部伴有鋅層撕裂痕跡與周圍正常區域相比高度略為凹陷，異物壓入(圖 2(b))可見明顯黑色物體壓入，直徑約40 μm。凹坑EDS結果顯示，缺陷位置表面主要由Zn及少量的Fe和Al組成，與正常位置表面金屬元素構成相同，如圖 3所示。異物壓入EDS結果顯示，缺陷表面主要成分為Al及少量Zn和Fe組成，可判斷為鋅渣，如圖 3(c)所示。

圖2 試驗卷表面黑點微觀形貌

圖3 試驗熱鍍鋅板表面黑點缺陷能譜分析

試驗熱鍍鋅板黑點缺陷凹坑形貌位置鋅層腐蝕后與正常位置鋅層腐蝕后的SEM形貌如圖 4所示。可以發現，黑點缺陷位置和正常位置鋅層腐蝕后抑制層均完整。

圖4 黑點缺陷凹坑形貌位置鋅層腐蝕后與正常位置鋅層腐蝕后的顯微形貌

3 討論

研究發現，表面黑點缺陷可能是基板表面存在細小麻坑，原因是熱軋帶鋼表面存在較厚的點狀氧化鐵皮，酸洗連軋后在軋硬卷表面存在小麻坑或退火爐某些位置氧氣含量偏高，在帶鋼表面發生反應形成點狀氧化物，進而被鋅液中的Al還原，形成點狀形貌凹坑。通過試驗可知，鍍鋅板經腐蝕后正常位置和凹坑位置抑制層形貌基本一致，故不屬于基板存在麻坑造成。

王有祿等總結了熱鍍鋅板表面黑點的種類，分為鑲嵌、銹斑、黏附和表面損傷四類。本文所述黑點缺陷屬于表面損傷類，但產生原因不同。

4 整改措施

基于黑點缺陷來自鍍鋅后產生的凹坑與鋅渣壓入，消除該缺陷的要點就是消除鍍后凹坑和鋅渣壓入。根據現場生產經驗，這兩種缺陷來源于以下兩方面：

鋼帶從鋅鍋上行到塔頂輥過程中，因厚規格厚鍍層本身帶出熱量較高，造成帶鋼到達塔頂輥時表面鋅液未凝固好，鋅液粘附在塔頂輥表面，長時間和帶鋼擠壓，造成帶鋼表面凹坑。

帶鋼將鋅液中鋅渣帶出，與鋅鍋糾正輥、穩定輥及上行段輥子接觸中，在鋅液未完全凝固前，被壓入帶鋼。

采取以下措施進行改善：

降低鋼帶上行段塔頂輥的溫度。塔頂輥溫度設置由220 ℃-230 ℃降低到190 ℃-200 ℃，減少鋅液及鋅渣在塔頂輥上粘結。

在鍍后輥上增加刮刀修磨裝置。定期進行修磨，去除粘連在輥面的鋅渣和鋅粉。