冷轧涂镀基板边部缺陷成因分析及预防

供稿|马海龙，田贵昌，乔焕山，徐亮，韩乐

作者单位：首钢京唐钢铁联合有限责任公司制造部，河北 唐山 063200

内容导读

随着家电产品制造商对冷轧涂镀基板表面质量要求的日趋严格，无手感的边部细线缺陷已不能满足客户使用要求。通过大量数据统计和缺陷分析发现，边部细线缺陷成因主要与热轧工序工艺控制有关。通过调整板坯出炉温度、减宽量及定宽机锤头模型等，边部细线缺陷逐步得到控制。工艺改进措施实施后，边部细线缺陷发生率由0.52%降至0.06%，效果显著，为客户提供了优良的产品质量，为企业创造良好的经济效益。

近年来家电产品制造商对表面品质的要求日益提高，为达到高表面级别要求，必须严格控制家电用钢板表面缺陷的发生率[1-2]。线状缺陷是冷轧薄板最常见的缺陷之一，由于从炼钢到轧制成品的工艺较长，导致冷轧薄板出现线状缺陷的因素较多，因而线状缺陷的产生原因需要具体问题具体分析[3-4]。随着客户对冷轧涂镀基板表面质量要求提高，无手感的边部细线缺陷已不能满足客户使用要求。自2017年下半年以来，冷轧工序边部细线缺陷逐步升高，特别是2017年8月份之后呈爆发式增长，严重影响订单兑现和客户质量保证，造成较大的经济损失[5]。本文对冷轧工序边部细线缺陷的产生规律和原因进行统计分析，提出相应的改进措施并得到验证，效果显著，提升了客户满意度。

典型边部细线缺陷形貌及发生规律

边部细线缺陷形貌

边部细线缺陷形貌可分为三类，如图1所示：一类为轻度缺陷，冷轧带钢运行中可见，静止不易发现，表检仪不可见；二类为中度缺陷，该类缺陷较多，运行中可见，静止侧光可见，但表检仪不可见；三类为重度缺陷，该类缺陷发生频率较低，运行可见，静止正视可见，表检仪也可见。

边部细线缺陷发生规律

边部细线缺陷一般为通卷断续分布。

图1 边部细线形貌：(a) 静止不易发现(轻度)；(b) 侧光可见(中度)；(c) 表检可见(严重)；(d) 实物(严重)

位置规律：通卷边部位置相对固定，上表面居多，部分卷上下表面同时存在，两侧位置基本对称；不同卷距离边部位置存在差异性，最大的在40 mm左右，最小在8 mm以内。

钢种规律：主要以涂镀基板SEC1为最易发生钢种，占比36.47%。

边部细线缺陷产生原因分析

钢种成分及工艺路线

冷轧采用钢种成分分析见表1。冷轧薄板工艺路线：转炉炼钢—RH精炼—板坯连铸—板坯加热—粗轧—精轧—层流冷却—卷取—喷号—入库。

电镜分析

通过对连退过程出现的边部细线钢卷进行取样分析。缺陷距边部12 mm，侧光可见，属中度缺陷。电镜分析发现缺陷处表面、截面及组织与正常部位无明显异常，如图2。

图中可以看出，缺陷位置存在轻微氧化质点，无脱碳，主要成分为氧和铁，缺陷处深度为20 μm左右。理论上，在850～930 ℃范围内，低碳钢存在高温脆性区。在这一温度区间内，试样材料进入(α+γ)两相区，随着奥氏体向铁素体相变的发生，在奥氏体相界面上产生了薄膜状的先共析铁素体，变形应力较小，外部应力容易在铁素体相集中，因局部累积变形较大，在先共析铁素体中产生了很多空隙，空隙成长、合并而导致脆裂，最终导致带钢边部细线及翘皮缺陷。

对热轧工序温度进行反查，该钢种在热轧产线出钢温度在1240～1255 ℃之间，总体呈升高趋势，实验提高出钢温度至1268 ℃。加热二段温度控制在1205～1236 ℃，实验提高温度至1248 ℃。RDT控制在1045～1065 ℃，总体呈升高趋势，实验提高温度至1088 ℃。总体看，温度控制波动范围与8月份异常升高无明显对应关系。

以缺陷爆发月份SEC1为研究对象，对减宽量、粗轧出口温度、均热时间、加热二段时间等进行了分析，如图3。

从分析结果看，采用大减宽量，适当降低加热二段、均热温度，有利于缺陷发生率的降低。

表1 钢种成分(质量分数，%)

图2 边部细线缺陷和正常表面微观形貌分析对比：(a) 实物形貌；(b) 截面；(c) 缺陷处表面；(d) 正常表面；(e) 缺陷处表面组织；(f) 正常表面组织；(g) 缺陷处截面组织；(h) 缺陷处截面组织

影响因素

从2250产线的分析结果看，锤头类型、铸机、总在炉时间、均热段时间对缺陷发生率有较为显著的影响。主要规律包括：(1)20锤头缺陷率低；(2)2号铸机缺陷率最低；(3)增加均热段时间有利于缺陷的降低；(4)总在炉时间存在最小值，在200～250 min区间内。障，为企业赢得良好的质量信誉和客户认可度。

图3 缺陷发生率与工艺参数的散点图：(a) 减宽量；(b) R2DT截面；(c) 均热段时间；(d) 加热二段时间；(e) 加热二段末计算温度；(f) 均热段末计算温度

改进措施

制定的关键工艺控制参数：

(1)采用倒角坯(使用倒角结晶器或直角坯手工倒角)；(2)适当增大板坯减宽量，减宽量应控制在≤100 mm；(3)出炉温度控制在1200～1240 ℃；(4)总在炉时间200～250 min。

效果验证

自2017年8月份逐步开展技术攻关以后，边部细线缺陷发生率逐步降低，至2018年5月份边部细线缺陷发生率为0.06%，缺陷得到有效控制，并且达到攻关后的最好水平，如图4。为生产顺行提供有力保

图4 冷轧涂镀基板边部细线缺陷发生率改善前后的单值控制图

结束语

对边部细线缺陷的影响因素进行分析并提出针对性控制措施。工艺改进后，缺陷发生率从0.52%降至0.06%。有效提升质量一次命中率及合同兑现率，进一步提升了客户满意度，为企业赢得良好经济效益。