热轧带钢边部翘皮缺陷产生原因及判定分析

苏振军，马银龙，杨建宽，石 磊

(1.河钢集团邯钢公司技术中心，河北省汽车用先进钢铁材料重点实验室，河北 邯郸 056015；2.河钢集团邯钢公司邯宝热轧厂，河北 邯郸 056015；3.河钢集团邯钢公司邯宝炼钢厂，河北 邯郸 056015)

热轧翘皮缺陷是热轧带钢常见的缺陷之一，其产生原因一直是炼钢工序与热轧工序争议话题[1-2]。低碳钢翘皮通常发生距带钢边部20-50 mm范围内，通常以通卷断续分布带钢上、下表面，双边或和单边缺陷都有可能发生。容易批量爆发，严重影响热轧低碳钢表面质量[3-4]。

1 边部翘皮宏观特征

1.1 边部翘皮宏观形貌

边部翘皮宏观形貌如图1所示，翘皮距离带钢边部20 mm左右，断续分布在带钢上表面。缺陷严重时，在热轧表面检测仪就可发现；缺陷轻微时，需酸洗去除氧化铁皮后才可发现[5-6]。

(a)酸洗后形貌 (b)表检照片

2 边部翘皮微观特征

2.1 光镜分析

为进一步观察翘皮形貌，在翘皮缺陷处取样，垂直于轧向的横截面进行镶嵌，试样经过研磨、抛光腐蚀后进行金相观察，镶嵌后的试样截面形貌如图2所示，翘皮位置根部与基体相连，沿轧制方向延长，呈长条舌头状，翘皮部位组织比基体粗大，从脱碳层观察，此钢种为低碳成分，所以组织脱碳现象不明显。

图2 翘皮缺陷横截面形貌(×100)

如图3所示，将缺陷部位金相组织放大500倍后观察，基体正常组织为等轴的铁素体，而翘皮部位为粗大的铁素体，晶界已经模糊。翘皮厚度约15～20 um，因翘皮厚度较薄，组织内部已经出现过烧现象的小黑点，并且粗大的铁素体晶粒明显大于正常基体部位，说明翘皮部位经过高温加热，即引发翘皮缺陷原因产生在加热前的工序。

图3 翘皮缺陷横截面形貌(×500)

2.2 SEM电镜分析

为进一步分析翘皮组织内弥散分布的黑色小点，将镶嵌好的试样研磨、抛光后置于电镜下观察，并对翘皮组织内部的弥散小黑点进行扫描，进一步分析其内部成分，扫描结果见图4。

图4 翘皮缺陷截面电镜扫描结果

对翘皮缺陷样板截面进行电镜分析，结果发现翘皮区域组织内部弥散分布小黑点为MgO、MnO、Al2O3、SiO2等氧化物质点，说明翘皮部位在加热过程中不仅奥氏体已经长大，并且在高温氧化环境下，因翘皮部位较薄，翘皮组织内部已经出现弥散点状的氧化物质点。进一步证明，翘皮缺陷部位组织是经过了高温加热才会产生氧化物质点，所以，判断此缺陷产生于加热炉之前，即翘皮原因来自于铸坯缺陷。

所以，对此类翘皮缺陷可从两方面进行判定：1、翘皮部位粗大的铁素体晶粒明显大于正常基体部位，翘皮部位组织在高温加热过程，出现长大粗化现象，说明缺陷在加热之前就已经产生。2、翘皮部位组织内部出现氧化物质点。翘皮部位组织，在加热炉内高温氧化环境中，随着晶粒的不断长大和粗化，受高温环境影响，晶粒内部已经出现弥散的氧化物质点，再次证明，翘皮部位是经过了高温加热的。

通常情况下，判断热轧翘皮缺陷产生工序及原因，可通过对比翘皮与正常基体部位组织形貌差异性及铁素体是否有明显的粗大及脱碳层来进行判断分析。

1)翘皮部位组织有明显被拉长轧扁的晶粒，并且铁素体没有出现明显粗大及脱碳现象，可以判断，此类翘皮缺陷发生在热轧过程，以热轧边部温降快或粗轧区域划伤类缺陷居多。

2)翘皮部位铁素体组织与正常基体相比，存在明显粗大及脱碳组织或者出现高温氧化物质点，可以推断，此类缺陷为铸坯本身缺陷，以铸坯裂纹类缺陷居多。

3 验证判定

3.1 酸煮铸坯样本

为了验证以上判定依据准确性，对两炉次铸坯进行切边酸煮试验。取发生翘皮缺陷的同批次铸坯边角部样本，以验证铸坯边部质量与翘皮缺陷的对应关系。结果发现，经过酸煮后在铸坯边角部位发现不同程度的角横裂，裂纹长度20-30 mm，垂直于铸坯长度方向，分布于铸坯边部倒角棱部位，具体形貌见图5。

图5 铸坯边角部裂纹

3.2 火焰清理角部裂纹

针对铸坯边角部裂纹缺陷，采取火焰扫边清理。查看酸洗后带钢边部质量情况，发现边部质量良好，未发生之前的翘皮缺陷，热轧酸洗后带钢边部质量见图6。铸坯角横裂经过火焰清理后，带钢边部质量良好，证明铸坯角部横裂与翘皮缺陷有很强的对应关系，验证了以上判断依据的准确性和正确性。

图6 带钢边部质量

4 结论

通常情况下，判断热轧翘皮缺陷产生原因及工序，可通过对比翘皮与正常基体部位组织形貌差异性及翘皮部位铁素体是否有明显的粗大及脱碳层来进行判断分析。

1)翘皮部位铁素体组织与正常基体相比，翘皮部位组织有明显被拉长轧扁的晶粒，并且铁素体没有出现粗大及脱碳现象，可以判断，此类翘皮缺陷发生在热轧工序，以热轧边部温降快或粗轧区域划伤类缺陷居多。

2)翘皮部位铁素体组织与正常基体相比，存在明显粗大及脱碳现象或者出现高温氧化物质点，则可以推断，此类缺陷发生在连铸工序，以铸坯裂纹类缺陷居多，为铸坯本身缺陷。