圖 1白線缺陷樣品形貌宏觀照片
- 摘要:鍍錫板具有表面質(zhì)量要求高、工藝復(fù)雜等特點。針對鍍錫板用戶反映存在白線、脫皮等表面缺陷，本文通過金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡對缺陷的形貌及成分進行分析，結(jié)合工藝過程研究指出：在煉鋼、冷軋生產(chǎn)過程中的夾雜、氧化鐵皮是出現(xiàn)白線、起皮缺陷的內(nèi)生原因，最終產(chǎn)品厚度規(guī)格過薄而在軋制過程中將缺陷顯露出來，并且鍍錫板厚度規(guī)格薄從而鍍層薄使得缺陷無法遮蓋。通過煉鋼過程加快凝固冷卻速度并加入電子攪拌、優(yōu)化酸軋軋輥管理制度、提高酸洗液溫度等工藝措施，使白線、脫皮缺陷的降級比例降低至0.33%。
鍍錫板是制作食品及飲料包裝盒的重要原材料，現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)的電鍍錫板是以冷軋優(yōu)質(zhì)低碳鋼作基板，采用電鍍的方法在鋼板的兩面均勻地鍍上較薄的錫層，鍍錫層經(jīng)過軟熔后形成錫所特有的光滑表面[1]，從而鋼的強度和成形性與錫的耐蝕性、錫焊性和美觀外表完美的結(jié)合在一起。由于鍍錫板主要用于各種食品及飲料等的外包裝盒，鍍錫板表面有劃傷、白線、銹蝕等缺陷將會影響用戶的使用，因此用戶對板材的表面缺陷的控制有很高的質(zhì)量要求。
1. 生產(chǎn)流程及白線缺陷形貌
1.1 鍍錫板生產(chǎn)流程
鍍錫板生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)多，工藝控制難點多。生產(chǎn)工藝流程為：煉鋼—熱連軋—酸洗—冷軋—脫脂—退火—平整—鍍錫。
1.2 外觀形貌
白線在脫脂后即可發(fā)現(xiàn)，較為輕微，鍍錫后因反光而明顯（見圖1）。白線多為沿軋制方向長度2~30 cm，無明顯分布規(guī)律，手感粗糙，失去了Sn層的光澤度，少數(shù)嚴重處有少量肉眼可見分層、脫皮，可以撕下。
2. 檢驗結(jié)果及討論
2.1 金相及掃描分析
對缺陷位置取樣進行金相檢驗。如圖2所示，金相分析顯示試樣表面及基體顯微組織為F+P組織。對試樣表面缺陷處及基體顯微組織進行分析，結(jié)果表明起皮附近夾雜物B類（氧化鋁）1.0級，C類（硅酸鹽）2.0級，D類（大顆粒氧化物）1.0級。顯而易見，缺陷處夾雜物級別及尺寸較高，尤其是C類夾雜物級別偏高，且在缺陷處分布密集。夾雜物聚集導(dǎo)致塑性變差從而破環(huán)了鋼基體連續(xù)性，在軋制過程中容易造成分層、起皮。
經(jīng)超聲波清洗后在掃描電子顯微鏡下觀察表面條帶狀缺陷部位形貌，并利用能譜儀對缺陷部位及遠離缺陷部位成分進行定性分析。
樣品表面缺陷部位形貌見圖3，缺陷部位存在明顯層狀撕裂特征，對缺陷位置做能譜分析，缺陷部位成分主要含有O、Fe、Sn等元素，個別點含有Al、Si、Ca、Mn等元素（見圖4和表1）；遠離缺陷部位成分主要含有O、Fe、Sn元素（見圖5和表2）
表 1樣品表面缺陷部位主要成分（質(zhì)量分數(shù)，%）
表 2樣品表面遠離缺陷部位主要成分（質(zhì)量分數(shù)，%）
2.2 夾雜物
從缺陷形貌分析，此次缺陷有不規(guī)則的顆粒狀形貌，同時在黑色區(qū)域缺陷內(nèi)部發(fā)現(xiàn)有Al、Ca、Si等元素，這與本鋼低碳鋼中使用的保護渣成分中含量較大的SiO2及CaO成分基本相同（表3）。分析認為此缺陷是由煉鋼夾雜造成的，主要為保護渣卷入所致[2]。這些夾雜由于分布聚集在鋼板基體表層與內(nèi)部，經(jīng)過軋制，暴露出表面，夾雜嚴重的位置產(chǎn)生沿著軋制方向的白線、甚至起皮。
表 3保護渣成分（質(zhì)量分數(shù)，%）
2.3 鐵粉及氧化鐵皮
從試樣缺陷位置與遠離缺陷位置的成分對比發(fā)現(xiàn)，缺陷處Sn含量低、Fe與O含量較高，推斷為冷軋過程與平整過程脫落的鐵粉及氧化鐵皮壓入造成。經(jīng)過生產(chǎn)跟蹤，對缺陷卷進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，出現(xiàn)白線、翹皮的產(chǎn)品80%為軋制末期產(chǎn)生。
2.4 規(guī)格厚度
相同工藝生產(chǎn)的基板在鍍鋅用戶使用過程中并未發(fā)現(xiàn)白線、翹皮缺陷。對此用戶產(chǎn)品經(jīng)過連續(xù)一個月生產(chǎn)的1000卷統(tǒng)計（見圖6），出現(xiàn)白線、翹皮缺陷的多數(shù)為厚度0.17~0.30 mm規(guī)格產(chǎn)品，0.35 mm以上的規(guī)格出現(xiàn)白線、翹皮的缺陷較少，缺陷比例隨著規(guī)格增厚而減少。因此推斷是由于產(chǎn)品規(guī)格過薄而經(jīng)過軋制使得產(chǎn)品內(nèi)部缺陷夾雜放大而形成白線、起皮缺陷。
3. 工藝改善
3.1 保護渣控制
在嚴格執(zhí)行原保護渣控制要求基礎(chǔ)上，采用電子攪拌加快保護渣上浮，減少鋼水中保護渣的殘留[3]。
3.2 氧化鐵皮及鐵粉
優(yōu)化精軋機軋輥制度，保證軋輥質(zhì)量；適當(dāng)提高酸洗液溫度，降低酸洗速度減少氧化鐵皮殘留[4]；定期檢查平整輥表面質(zhì)量，減少鐵屑脫落。
工藝改善前后的白線、翹皮缺陷統(tǒng)計：改善前白線、翹皮缺陷降級率為2.90%；改善后白線、翹皮缺陷降級率為0.33%，降低降級率2.57%。
4. 結(jié)束語
在煉鋼、冷軋生產(chǎn)過程中的夾雜、氧化鐵皮是出現(xiàn)白線、起皮的內(nèi)生原因，由于最終產(chǎn)品厚度規(guī)格過薄而在軋制過程中將缺陷顯露出來，并且鍍錫板厚度規(guī)格過薄從而鍍層過薄使得缺陷無法遮蓋。通過煉鋼過程加快凝固冷卻速度并加入電子攪拌、優(yōu)化酸軋軋輥管理制度、提高酸洗液溫度等工藝措施，使白線、翹皮缺陷的降級比例降低了2.57%。
來源：金屬世界