馬鞍山鋼鐵股份有限公司冷軋總廠，安徽　馬鞍山　243000

    摘要: 針對(duì)冷軋帶鋼表面多次出現(xiàn)壓斑缺陷的問題，通過對(duì)其形貌以及微觀成分分析，將壓斑缺陷細(xì)分為點(diǎn)狀壓斑、條狀壓斑和片狀壓斑三類。結(jié)合理論分析及實(shí)驗(yàn)對(duì)比，提出三類壓斑缺陷對(duì)應(yīng)的預(yù)防措施，對(duì)不同種缺陷提出生產(chǎn)過程控制要求，以降低壓斑缺陷發(fā)生概率，促進(jìn)冷軋產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定與提升。

某冷軋廠連續(xù)退火機(jī)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(shí)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(yàn)，同時(shí)也對(duì)冷軋表檢儀數(shù)據(jù)維護(hù)提出了更高的要求。總體缺陷特征表現(xiàn)為類似斑跡的點(diǎn)狀、條狀及片狀，在連退機(jī)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(duì)隨機(jī)，且表檢儀對(duì)該缺陷的檢測(cè)顯示相對(duì)類似，無法準(zhǔn)確篩選并分類，因此對(duì)該缺陷的排查及改進(jìn)存在較大困擾，造成了大量產(chǎn)品改判降級(jí)，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(diǎn)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(diǎn)狀，嚴(yán)重時(shí)伴隨個(gè)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(jìn)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(jìn)一步確認(rèn)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(duì)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(cè)，此類壓斑出現(xiàn)的主要原因?yàn)檠趸F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(zhǎng)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(jī)組膠輥?zhàn)柁D(zhuǎn)，使得帶鋼與膠皮摩擦，膠皮粘附在帶鋼表面進(jìn)入軋機(jī)，在軋制過程中膠皮與帶鋼黏結(jié)在一起。當(dāng)帶鋼進(jìn)入退火爐后，粘附的膠皮在高溫下脫水碳化[2]，大部分會(huì)在帶鋼運(yùn)行過程中發(fā)生脫離，但少量會(huì)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(duì)隨機(jī)，上、下表面均可能出現(xiàn)，寬度方向無特定規(guī)律，長(zhǎng)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(shí)缺陷面積小于1 cm2，連續(xù)多片出現(xiàn)時(shí)，通常伴隨有一片缺陷面積較大，嚴(yán)重時(shí)帶鋼長(zhǎng)度方向連續(xù)2~3個(gè)周期出現(xiàn)該缺陷。片狀壓斑缺陷一旦發(fā)生，往往會(huì)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(duì)帶鋼進(jìn)行擦洗，對(duì)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(duì)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(cè)帶鋼表面可能有外來污染物混入[3]。

對(duì)于外來污染物的混入，從酸軋到連退工序進(jìn)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(duì)點(diǎn)狀壓斑，需要在酸洗表面質(zhì)量檢查時(shí)及時(shí)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(shí)可以適當(dāng)提高軋機(jī)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(duì)條狀壓斑，在酸軋工序中需要重點(diǎn)檢查在線膠輥的轉(zhuǎn)動(dòng)情況，防止各類原因造成的輥?zhàn)幼柁D(zhuǎn)[5]。

（3）針對(duì)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(shí)，對(duì)輥面粘附的異物進(jìn)行清理[6-7]，防止脫膠及異物隨帶鋼進(jìn)入軋機(jī)。同時(shí)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(diǎn)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(shí)間檢查確認(rèn)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(duì)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(duì)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(diǎn)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(duì)不同的壓斑缺陷，對(duì)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(jìn)冷軋產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定與提升。