冷轧用热轧板卷表面缺陷的形貌特征分析和探讨.doc

冷轧用热轧板卷表面缺陷的形貌特征分析和探讨20昆钢科技2004年第3期冷轧用热轧板卷表面缺陷的形貌特征分析和探讨李江华赵亮吴光耀苏宁李超赵宇张瑜(技术中心)摘要用电镜对热轧板卷表面条带状缺陷进行观察和分析,讨论可能产生此类缺陷的原因,并提出相应的改进建议.关键词扫描电镜热轧板卷表面缺陷1前言昆钢热轧板厂生产的冷轧用热轧板卷出现较多细条状,类似重皮的表面缺陷,见照片1,2(以下称为条带状缺陷).这些缺陷给冷轧板的质量造成不良影响.技术中心轧钢室利物理研究室共同对这些缺陷的典型形貌进行了观察和分析,弄清了这些缺陷的微观形貌特征,并分析讨论了这些缺陷的性质和可能形成的各种原冈,希望对改进热轧板卷的质量有所帮助.照片1表面细条状缺陷形貌照片2表面类似重皮的条状缺陷形貌2分析研究方法刚扫描电子显微镜对缺陷的表面,横截面汞1内部形貌进行观察,并用能谱仪对缺陷处的夹杂物进行定性分析.3分析结果照片1,2中的缺陷在酸洗后的板卷表面上能够清晰显现,类似重皮的条状缺陷呈条带状,条带宽窄,长短不一,与正常区域相比,条带的颜色较浅,呈白亮色.细条状缺陷呈断续线状和少量块状,颜色为黑色.照片3条带状缺陷样品的放大图照片3是用电镜观察到的条带状缺陷样品的放大图,照片中箭头之间即为条带状缺陷,箭头所指处为条带状缺陷的边缘.在电镜下观察边缘呈裂纹状态.沿条带的横截面剖开,磨制抛光后,在电镜下观察,可看到2004年第3期昆钢科技在条带缺陷边缘处裂纹没有垂直板面延伸,而是近似平行l丁板面,见照片4,裂纹内有夹杂物包裹,经能谱仪元素分析,确认为氧化铁物质.裂纹没有在条带的宽度方向贯穿,只出现在条带的两边,但沿纵向是延伸的,因此可以人为地沿纵向撕开和翻起,照片5,6为人为撕开和翻起条带边缘的形貌图,照片5中圆圈标签处和照片6中的”1”处,经能谱分析,为氧化铁.照片7是氧化铁层的微观形貌.照片4条带状缺陷边缘处的裂纹形貌照片7夹在条带状缺陷边缘处的氧化铁层1ram.照片8条带状缺陷内夹杂物形貌及能谱分析结果照片5条带状缺陷边缘处撕裂的形貌.m.eii忡u.照片6条带状缺陷边缘处翻起的形貌100l,n.cl”嚆o照片9细条状缺陷表面形貌昆钢科技2004年第3期一0ajneh照片1o成沟槽状的细条状缺陷横截面形貌(2)照片12细条状缺陷中类似重皮缺陷的形貌图照片11沟槽内氧化铝夹杂形貌及能谱分析结果(1)从扫描电镜显微形貌观察来看,板带表面上的大部份条带缺陷,只有边缘部位夹有氧化铁层,上层和基体分离,分离层厚约lo30pm,宽窄不一,条带缺陷的中间部位则利基体连为一体,没有发现整个条带内部利基体分离的现象.此缺陷边缘和重皮性质相同,所以可称为类似重皮缺陷.但也有少部份缺陷在条带缺陷内夹有炼钢带来的夹杂物,如照片8的扫描电镜能谱分析结果所示,撕开的条带缺陷处的白色夹杂物含有fe,ca,si,k等元素,这类夹杂物只可能是冶炼浇铸过程中带来的.照片9是细条状缺陷表面形貌,此类缺陷呈沟槽和凹陷形式嵌入基体中,如照片10,沟槽内夹杂物经能谱分析,大部份为氧化铁,但也出现夹有氧化铝夹杂物的情况,见照片11.一部分细条状缺陷也和类似重皮的表面缺陷相同,只是相对尺寸较小,见照片12的(1)和(2).一般在细条状缺陷周围都有一些黑色小点,这些黑色小点也是氧化铁夹杂嵌入基体造成的.因此这类缺陷可能主要是板坯表面粗糙,有夹杂物,轧钢时氧化物不易清除干净,使氧化铁压入或划伤钢板表面而形成.热轧板卷上还有一类如照片13所示的常见缺陷,此缺陷呈泪斑状,缺陷区域中一些部分颜色较深,一些部分为发亮的凹坑.置于电镜下观察,见照片14,缺陷区域内呈疏松状,经能谱分析,缺陷中颜色较深的部分为氧化铁,宏观下见到的发亮凹坑,可能为氧化皮从基体2004年第3期昆钢科技23表面剥落后留卜的痕迹.这一缺陷和板带轧制工艺学中介绍的轧辊磨损氧化皮极为相似,它的形成利_j1.作辊的损坏剥落有关,轧辊损坏后粗糙表面把氧化皮从带钢表面撕下来,氧化皮缠绕在轧辊上,在下一个旋转周期嵌入带钢表面而形成.照片l3呈泪斑状缺陷宏观照片loo照片14呈泪斑状缺陷的显微形貌4分析讨论类似重皮的表面条带状缺陷的形成和热轧坯料(包括连铸坯和热轧过中的半成品)表面的微小凸起和凹陷有关.假如在板坯的表面有如1所示凸起和凹陷缺陷,在缺陷的根部为不易玄除的氧化物.这种表面缺陷就有可能在热轧扳卷上形成类似重皮的表面缺陷,由丁受氧化脱碳的影u向,所以在酸洗后的板卷表面呈现白亮色.按体积不变来推算,一个体积约一立方毫米的凸起,就能形成一条宽lmmkio0t200mm左右的缺陷.缺陷很小时形成细条状缺陷,人的川形成条带状缺陷.在板坯表面形成微小凸起和凹陷缺陷的可能有下面几方面:一是板坯表面缺陷(如表面夹杂,结疤,表面或浅表面气泡和裂纹):二是运输板坯和轧制过程中可能产生的机械擦伤和划痕;三是除鳞不净,由氧化皮造成的损伤.国外资料认为板带表面条痕状缺陷的产生是由连铸板坯的表面缺陷(如振痕)引起的.特别在不锈钢板生产中已经证实,较深的振痕是引起板带表面条痕状缺陷的主要原因,但碳素钢的情况有些不同,因为在热轧加热炉中,碳素钢的氧化层较厚,可以减少和消除振痕带来的影响.但较深的振痕及其它连铸坯表面缺陷引起钢板表面产生条痕状缺陷的可能是存在的.照片15,16,17,18是我们观察到的一些连铸坯表面的微小缺陷(试样为垂直铸坯表面的横截面).这些缺陷的内部在轧制加热过程中必然产生氧化,但较深部位的氧化皮难以剥落,从而在板卷上留下缺陷.图i在板坯上的不良缺陷示意图照片l5有缺陷的表面振痕24昆钢科技2004年第3期照片16连铸坯表面开口气泡照片17连铸坯表面裂纹和气泡照片18连铸坯表面夹杂物正因为铸坯表面或浅表面有振痕,气泡,裂纹,夹杂,结疤等缺陷的存在,国外在生产高质量的极带产品时,常采用连铸坯在线表面清理修整艺.对一般碳素钢板带生产而言,在保证连铸坯有正常的表面质量的前提卜,没有经过表面清理工艺的连铸坯轧制的板材表面质量是可以保证的.条带状缺陷产生的另一个原冈和氧化铁皮有关.在轧制过中如果除鳞不净,必然产生线状的,点状的缺陷,但要产生类似重皮缺陷的可能性较小.板带轧制工艺学中介绍的在板坯运输和轧制过程中产生的机械擦伤和划痕而形成的钢板表面缺陷的形貌和我们所分析的条带状缺陷的形貌很相似,机械擦伤和划痕的可能性是很大的.机械擦伤和划痕来源于运输过程中的意外损伤,轧辊磨损严重对钢板造成的损伤,以及轧制线上与钢板接触的金属装置对钢板造成的损伤等等,这些损伤在钢板表面产生线状的凹陷和局部的凸起,因此,都有可能产生类似重皮缺陷和细条状缺陷.5总结(1)热轧板卷上的条带状缺陷的边缘和基体分离,形成平行板面的裂纹,裂纹没有在宽度方向贯穿,只出现在条带的两边,但沿纵向是延伸的.条带缺陷的边缘和基体分离处的裂纹内有夹杂物存在,经能谱元素分析,确认为氧化铁.但在裂纹根部也发现ca,al,si等氧化夹杂物的存在.与基板分离层厚约lo30pm,宽窄不一,此缺陷边缘和重皮情况相同,但中间没有分裂贯穿,故称之为类似重皮缺陷.(2)细条状缺陷内夹有黑色夹杂物,经能谱仪分析,主要为氧化铁.此类缺陷的氧化物主要呈沟槽形式嵌入基体中,也发现嵌入氧化铝等夹杂的缺陷.细条状缺陷的一部分也和类似重皮的表面缺陷相同,只是相对尺寸较小.在细条状缺陷周围的黑色小点也是有氧化铁夹杂嵌入基体,还有一些缺陷属轧辊磨损氧化皮缺陷.6结束语6.1条带状缺陷形成和板坯表面的微小凸起和凹陷有关(下转第19页)2004年第3期昆钢科技19时成本增加264.6元/t.由此可见,采用fenb生产hrb400,生产成本最低.目前钢材市场价格大幅下跌,降低生产成本就显得尤为重要.7结论(1)昆钢生产的nb微合金化hrb400热轧带肋钢筋在经过对化学成分的不断调整,优化以后,力学工艺性能达到了gb14991998标准的要求.但是,在钢筋无屈服和强度低方面仍有一些问题需要解决.(2)在试制过程中,造成钢筋无屈服点主要原因是钢材的组织大量出现了贝氏体,昆钢采取的方法是稳定c含量,降低mn含量,并使nb含量保持在一定水平,取得较好效果.(3)从昆钢所做的焊接性能试验看,冷弯性能,拉伸性能都能满足使用要求.(4)和含钒hrb400热轧带肋钢筋相比,含铌hrb400热轧带肋钢筋生产成本有较大优势,具有更好的经济效益.(上接第24页)产生的原因可能有以下儿方面:(1)连铸坯表面振痕和缺陷.(2)板坯运输和轧制过程中产生的机械擦伤和划痕.包括轧辊磨损带来的影响.(3)除鳞不干净造成氧化铁皮的压入.但哪一种原因占主导作用,目前还不是十分清楚,因此,在生产上应从多方面采取必要的预防措施.6.2消除热轧板卷上的表面条带状等其它缺陷的建