• 李宏洲

• 馬鞍山鋼鐵股份有限公司冷軋總廠，安徽　馬鞍山　243000

某冷軋廠連續(xù)退火機組帶鋼表面多次出現(xiàn)壓斑缺陷且往往伴隨多種形貌問題同時出現(xiàn)，準(zhǔn)確判斷缺陷產(chǎn)生原因需要足夠多的質(zhì)量檢查經(jīng)驗，同時也對冷軋表檢儀數(shù)據(jù)維護提出了更高的要求?？傮w缺陷特征表現(xiàn)為類似斑跡的點狀、條狀及片狀，在連退機組出口呈現(xiàn)為白色或灰色，由于部分缺陷的形狀及分布相對隨機，且表檢儀對該缺陷的檢測顯示相對類似，無法準(zhǔn)確篩選并分類，因此對該缺陷的排查及改進存在較大困擾，造成了大量產(chǎn)品改判降級，給廠內(nèi)質(zhì)量控制帶來極大影響。

1.   缺陷基本特征及原因分析

1.1   點狀壓斑

此類壓斑主要分布在帶鋼上表面，大多位于帶鋼兩側(cè)位置，通常情況下缺陷尺寸較小，分布呈彌散點狀，嚴重時伴隨個別條片狀，通常在連退入口較難發(fā)現(xiàn)。

該類缺陷從宏觀形貌上來看，無法準(zhǔn)確判斷其產(chǎn)生工序。使用掃描電子顯微鏡進行微觀觀察，可見軋制延伸痕跡，如圖1（a）所示，說明缺陷在軋制工序之前產(chǎn)生。高倍顯微放大觀察發(fā)現(xiàn)，缺陷區(qū)域呈現(xiàn)類似顆粒物的凹凸不平形貌，如圖1（b）所示，進一步確認帶鋼表面基體存在受損情況，排除表面斑跡。

圖  1  缺陷微觀形貌和能譜分析：（a）低倍形貌；（b）高倍形貌；（c）能譜分析

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對缺陷區(qū)域的能譜分析（圖1（c））發(fā)現(xiàn)，除Fe和少量的O元素，無其他雜質(zhì)元素存在。結(jié)合缺陷微觀形貌分析推測，此類壓斑出現(xiàn)的主要原因為氧化鐵皮的壓入[1]，在退火爐中氧化鐵皮被H2還原，脫離基體，剩余的Fe被留在帶鋼表面，在退火后呈現(xiàn)斑跡狀。

1.2   條狀壓斑

條狀壓斑主要分布在帶鋼下表面的兩側(cè)，缺陷形貌與劃痕類似，存在一定的長度與寬度。該類缺陷尺寸較大，且一旦出現(xiàn)則持續(xù)存在，通過連退質(zhì)量檢查可以快速發(fā)現(xiàn)并從入口處鎖定缺陷來源。分析產(chǎn)生的原因是酸軋機組膠輥阻轉(zhuǎn)，使得帶鋼與膠皮摩擦，膠皮粘附在帶鋼表面進入軋機，在軋制過程中膠皮與帶鋼黏結(jié)在一起。當(dāng)帶鋼進入退火爐后，粘附的膠皮在高溫下脫水碳化[2]，大部分會在帶鋼運行過程中發(fā)生脫離，但少量會殘留在帶鋼表面。其典型形貌如圖2所示，為酸軋入口2#轉(zhuǎn)向輥軋輥膠皮脫落所造成的條狀壓斑缺陷。

圖  2  條狀壓斑缺陷圖

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1.3   片狀壓斑

片狀壓斑分布相對隨機，上、下表面均可能出現(xiàn)，寬度方向無特定規(guī)律，長度方向大多集中在帶鋼頭尾至1000 m范圍內(nèi)。如圖3所示，缺陷形貌呈無規(guī)則的片狀，單片或連續(xù)多片出現(xiàn)，單片出現(xiàn)時缺陷面積小于1 cm2，連續(xù)多片出現(xiàn)時，通常伴隨有一片缺陷面積較大，嚴重時帶鋼長度方向連續(xù)2~3個周期出現(xiàn)該缺陷。片狀壓斑缺陷一旦發(fā)生，往往會連續(xù)多卷出現(xiàn)。

圖  3  片狀壓斑圖

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使用異丙醇對帶鋼進行擦洗，對比觀察帶鋼正常區(qū)域和壓斑區(qū)域形貌差異，如圖4所示。圖中可以看到正常區(qū)域表面平滑，基本沒有殘留物質(zhì)，而壓斑區(qū)域存在黑色不規(guī)則片狀物，表面形貌出現(xiàn)凹坑狀，故判斷帶鋼基體受損，并存在異物殘留情況。

圖  4  帶鋼不同區(qū)域微觀形貌對比圖：（a）正常區(qū)域；（b）壓斑區(qū)域；（c）壓斑區(qū)域能譜分析

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從圖4（c）的能譜分析可知，缺陷部位包含F(xiàn)e、O、Na、Mg、Al、Si、S、K、Ca等多種元素，推測帶鋼表面可能有外來污染物混入[3]。

對于外來污染物的混入，從酸軋到連退工序進行全線排查，發(fā)現(xiàn)主要在酸軋6#張緊輥表面及8#糾偏輥表面存在大量臟污的情況（圖5），其他輥系表面均有不同程度污染。連退工序除輥系清理外，清洗效果不良及堿液殘留也是外來污染的產(chǎn)生原因。

圖  5  酸軋8#糾偏輥面臟污圖

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2.   壓斑缺陷的預(yù)防措施

（1）針對點狀壓斑，需要在酸洗表面質(zhì)量檢查時及時發(fā)現(xiàn)缺陷，適當(dāng)提高酸洗濃度與溫度，避免將壓氧缺陷帶入到軋制工序中，必要時可以適當(dāng)提高軋機壓下率消除部分缺陷[4]，但根本上還是需要解決熱卷原料的壓氧缺陷。

（2）針對條狀壓斑，在酸軋工序中需要重點檢查在線膠輥的轉(zhuǎn)動情況，防止各類原因造成的輥子阻轉(zhuǎn)[5]。

（3）針對片狀壓斑，在線膠輥在使用周期內(nèi)需確保輥面狀態(tài)良好，無脫膠破損等異常情況，并在每次檢修時，對輥面粘附的異物進行清理[6-7]，防止脫膠及異物隨帶鋼進入軋機。同時在連退工序中，保證清洗段電導(dǎo)率及溫度在工藝控制范圍內(nèi)，重點檢查清洗段噴嘴、擠干輥狀態(tài)，防止出現(xiàn)噴嘴堵塞、擠干狀態(tài)不良的情況，并利用檢修時間檢查確認刷輥狀態(tài)，防止出現(xiàn)帶鋼表面清洗不良及堿液殘留的情況。

3.   結(jié)束語

本文針對某鋼廠冷軋帶鋼表面出現(xiàn)的壓斑缺陷，利用掃描電子顯微鏡觀察其形貌特征，結(jié)合能量圖譜分析其成因，從而對每類缺陷提出生產(chǎn)過程控制要求，降低其發(fā)生概率，提高產(chǎn)品質(zhì)量。（1）根據(jù)壓斑缺陷的不同微觀形貌特征，可以分為點狀壓斑、條狀壓斑及片狀壓斑，結(jié)合能量圖譜得到缺陷部位成分分析，推斷其產(chǎn)生原因。（2）針對不同的壓斑缺陷，對軋制過程提出相應(yīng)的控制要求，盡可能從過程控制角度降低壓斑缺陷的發(fā)生概率，促進冷軋產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定與提升。