SPHC冷轧基板常见表面缺陷及其原因---good

Al 1． 93 1． 47
Si 15． 9 12． 3
Ca 19． 5 17． 2
Mn 1． 87 0． 85
Fe 1． 31 1． 59
图 4 连铸坯侧面打孔试验
Fig． 4 Side punching tests on the continuously cast slab
2． 3 麻点
部发生形变，形成小凹坑。形变区域的晶粒在卷
利用真彩共聚焦显微镜观察缺陷处凹坑形 貌，如图 8 所示。用高度差测量软件测量不同位 置凹坑的深度，测量结果见表 3。
董欣欣［12-13］等 人 提 到 除 鳞 系 统 基 本 结 构 如 图 9 所示。高压水除鳞的简单机理为： 在高压水 的喷射作用下，钢坯表面氧化铁皮局部急冷，产生 很大的收缩，从而破坏表面氧化铁皮的连续性，产
李成良等： SPHC 冷轧基板常见表面缺陷及其原因
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图 5 麻点缺陷形貌及显微组织
Fig． 5 Morphology and microstructure of pitting defects
和靠近基体侧的 FeO 层组成［8-10］。由于热轧工艺
和周围环境的不同，造成带钢表面氧化铁皮的结 构和厚度 会 有 很 大 的 变 化［11］。 热 轧 板 卷 酸 洗 后
【Key Words】 SPHC Cold Rolling Substrate，Surface Defects，Sliding between Layers， Mould Powder
热轧板卷钢已成为国民经济建设所需的重要 钢材品种之一。作为冷轧基板的热轧板卷的表面 质量将直接影响冷轧产品的表面质量。热轧板卷 的表面质量是评价其产品质量的重要指标之一。 许多国外学者深入研究了生产工艺和设备对表面 缺陷的影响，而国内对量大面广的普碳钢热轧板 卷表面缺陷形成机理尚缺乏系统研究，从而阻碍 了热轧板卷档次的提升，并造成了较大的经济损 失［1-3］。本文调查了冷轧基板 SPHC 钢在用户厂 家的使用情况，结合热轧生产实践分析了热轧板
x80级基于应变设计地区用管线钢的成功开发将推动大变形管线钢在西气东输三线及其他重要管线项目中的应用对提高其安全性供稿宣钢成功开发冶炼级高强度耐低温角钢河钢集团宣钢公司成功开发冶炼了高强度耐低温角钢q345dq420d首批150新钢种经检验分析化学成分全部符合标准合期间国家将重点发展超高压特高压输送线路建设项目为电力铁塔用角钢提供了广阔的市级角钢属于特高压电力铁塔用耐低温冲击角钢相较级角钢具有更高的耐低温性能可使电网铁塔在严寒的冬季安全运行
Table 2 EDS results of rolled-in oxide scales
defects（ mass fraction）
%
位置 1 2 3 4
Fe 63． 58 98． 36 56． 57 51． 32
O 30． 58
－ 30． 28 30． 09
Mn 0． 44 0． 28
－ －
Ca － － － 1． 16
2 表面缺陷及其形成原因分析 2． 1 擦伤
擦伤缺陷主要集中在板卷头部，在板卷表面 呈弥散分布的凹坑或平行于轧制方向分布的小划 痕，呈现金属亮色，如图 1 （ a） 所示。观察缺陷处 剖面的显微组织（ 图 1 （ b） ） 可见，缺陷处晶粒尺 寸和板卷其他部位相同，但缺陷部位低于板卷表 面且擦伤处晶粒被切割，被切割部位部分晶粒边 界呈锯齿状。上述现象表明该缺陷是板卷冷却至 常温后产生的。
卷表面缺陷及其形成原因。 1 实验材料及方法
实验钢为工业生产的冷轧用热轧板卷 SPHC 钢。连铸工艺为： 铁水预脱硫处理→转炉炼钢→ 钢包精炼（ LF） →浇注等生产过程，连铸坯厚度为 220 mm。热轧工艺为： 板坯加热→高压水粗除鳞 →粗轧→热卷箱卷取→高压水精除鳞→精轧→层 流冷 却 → 卷 取 等 生 产 过 程，热 轧 板 卷 厚 度 为 2． 75 mm。分别取板卷表面不同缺陷位置材料作 为实验料。
其次，连铸坯侧面缺陷轧后延伸并翻转到带 钢表面也是形成带钢边部翘皮缺陷的原因之一。 本文研究了热轧过程中连铸坯侧面金属的流动对 翘皮形成的影响。试验方法为： 在连铸坯侧面钻 孔预制缺陷（ 图 4（ a） ） →板坯加热→热连轧→开 卷检查预制缺陷在带钢表面位置。经开卷检查发 现，连铸坯侧面的预制缺陷翻转到带钢表面且距 带钢板边部约 40 mm 处，如图 4（ b） 所示。可见， 连铸坯侧面缺陷将导致热轧后板卷边部缺陷。
缺陷的发生率。
分相同。翘皮与基体之间 的 夹 层 位 置 含 有 Na、
2． 2 翘皮
Mg、Al、Ca、Si 等元素，其成分与连铸保护渣成分
翘皮缺陷为条状且平行于轧制方向分布，长 一致，如表 1 所示。
图 2 翘皮缺陷形貌及显微组织 Fig． 2 Morphology and microstructure of the sliver defect
表面氧化铁皮压入形貌如图 6 所示，在板卷中部
呈柳叶状平行于轧制方向分布，缺陷中分布着大
小不同的凹坑，呈灰黑色。
图 7（ a） 和图 7（ b） 分别是缺陷表面和剖面的
SEM 形貌。可见，缺陷处灰黑色物质被压碎，和基体
之间有缝隙，不连续地分布在带钢表面。利用 EDS
分别对图中 1、2、3、4 位置的化学成分进行分析，结果 见表 2。可见，缺陷处灰黑色物质主要成分为氧化 铁，在和基板表面结合的部位有少量的 Ca 元素。
根据生产工艺可知，该板卷卷取温度在 660 ℃ 左 右。板卷在卷取之前表面有细小的未处理干净的
化铁皮； 精轧过程形成的三次氧化铁皮和层流冷 却及卷取后形成的四次氧化铁皮［8］。典型的氧化
颗粒物，卷取后在层间压力作用下使钢板表面局 铁皮结构由最外层较薄的 Fe2 O3 层、中间 Fe3 O4 层
第1 期
作者简介： 李成良，男，技术员，Email： licl1989@ 126． com 通讯作者： 刘东升，男，高级研究员，博士，Email： dongsliu@ gmail． com
第1 期
李成良等： SPHC 冷轧基板常见表面缺陷及其原因
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用数码相机拍摄板卷表面缺陷形貌； 切割缺 陷部位试样，经超声波清洗后用扫描电镜（ SEM， JSM-7001F） 观察缺陷表面形貌，用 X 射线能谱分 析法（ EDS） 检测缺陷表面成分； 利用真彩共聚焦 显微镜（ RCM，OPTELICS C130） 测量缺陷深度； 切 割缺陷部位试样，经镶样、磨样、4% 硝酸酒精侵蚀 后用光学显微镜（ OM，Axio Imager Z1m） 观察带钢 厚度剖面组织，并用扫描电镜观察缺陷剖面形貌， EDS 检测缺陷剖面成分； 利用 X 射线荧光光谱仪 （ XRF，ZSX Primus II） 检测冷却水沉淀物成分。
位剖面显微组织，凹坑处晶粒尺寸比基体细小，凹 坑边缘 和 基 体 结 合 部 位 有 部 分 晶 粒 被 拉 长。 可
去，在轧制过程中被压入带钢表面造成的一种表 面质量 缺 陷［7］。 热 轧 过 程 中 形 成 的 氧 化 铁 皮 分
见，缺陷部位晶粒先经变形，之后发生了再结晶。 为： 炉生一次氧化铁皮； 粗轧过程中形成的二次氧
第 35 卷 第 1 期 40 2013 年 1 月
上海金属． 35，No． 1 January，2013
SPHC 冷轧基板常见表面缺陷及其原因
李成良 周成宏 刘东升
（ 江苏省（ 沙钢） 钢铁研究院，江苏 张家港，215625）
【摘要】 研究了冷轧基板 SPHC 钢常见表面缺陷及其形成原因。结果表明，冷轧基板常见 表面缺陷有擦伤、翘皮、麻点和氧化铁皮压入等。擦伤缺陷是由于热轧板卷冷至常温后内圈松 卷，在吊取、运输及开卷过程中发生层间错动形成的。连铸坯内部有气泡夹渣或其表面有缺陷， 经轧制后沿轧制方向分布形成翘皮。麻点是在卷取过程中形成的，缺陷处晶粒在形变作用下发 生了再结晶。氧化铁皮压入与除鳞设备及机间除尘系统的工作状态有关。
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上海金属
第 35 卷
图 3 翘皮缺陷剖面 SEM 形貌 Fig． 3 SEM images of the sliver defect 形成翘皮的因素是多方面的［4-6］。首先，在连 铸 坯生产过程中，由于水口堵塞、液面波动、气泡
在钢液的自由表面爆裂等造成保护渣卷入形成皮 下缺陷，这些均是轧后形成带钢表面翘皮的主要 因素。在轧制过程中保护渣颗粒被压碎，保护渣 周围的金属沿轧制方向延伸，在带钢表面形成条 状翘皮缺陷。
【Abstract】 Defects including scratches，sliver，pitting，rolled-in oxide scales found on the surface of hot rolled strip as substrate for cold rolling and the root causes for the formation of the surface deficiencies were analyzed． The results showed that the formation of scratches was due to the inner coil looseness causing inter-layer sliding during transportation and uncoiling process． Mould powder used during slab casting trapped on the sub-surface of the slab lead to the formation of sliver type defects on the surface of the strip． Pitting was formed by pressed in particles during coiling process． Rolled-in oxide scales were attributed to the problems associated with the descaling and dust removal system．
图 1 擦伤缺陷形貌及剖面显微组织
Fig． 1 Morphology and microstructure of scratches defects
热轧板卷在运输过程中，相邻两层带钢之间 发生相互滑动，就非常容易造成擦伤缺陷［1］。经 生产现场调查发现，板卷冷却后内圈松卷现象较
短不一，多集中在钢带边部。部分翘皮处金属表 皮在轧制时被破坏，裸露在钢板表面呈深灰色或 亮白色，表皮完好的部位为亮白色［2］，如图 2 （ a）
表 1 翘皮缺陷 EDS 分析结果（ 质量分数）
Table 1 EDS results of the sliver defect（ mass fraction）
%
位置 1 2
C 3． 82 10． 9
O 38． 8 29． 3
F 9． 04 15． 5
Na 5． 02 8． 66
Mg 2． 65 1． 99
【关键词】 SPHC 冷轧基板 表面缺陷 层间错动 保护渣
SURFACE DEFECTS OF HOT ROLLED SPHC STRIP STEEL AS A SUBSTRATE FOR COLD ROLLING
Li Chengliang Zhou Chenghong Liu Dongsheng ( Institute of Research of Iron and Steel，Shasteel，Jiangsu Zhangjiagang 215625，China）
图 6 氧化铁皮压入缺陷宏观形貌 Fig． 6 Morphology of rolled-in oxide scales
图 7 氧化铁皮压入缺陷 SEM 形貌
Fig． 7 SEM images of rolled-in oxide scales
表 2 氧化铁皮压入缺陷的 EDS 分析结果
（ 质量分数）
板卷表面的麻点是指在钢板表面分布的块状 或条状的深浅不一、形状各异的小凹坑［3］。该缺
取温度下保温发生了再结晶。 2． 4 氧化铁皮压入
陷无规律地分布在板卷头部，缺陷处板卷表面呈
热轧板卷表面氧化铁皮缺陷主要指热轧过程
橘皮状，如图 5（ a） 所示。图 5 （ b） 为凹坑缺陷部 中板坯或带钢表面生成的氧化铁皮没有完全除
严重，因此推断在调取和运输过程中内圈发生层 所示。由缺陷处剖面显微组织（ 图 2 （ b） ） 可见，
间错动是产生擦伤缺陷的主要原因。
翘皮缺陷厚度均匀，不连续地分布在钢带表面，与
生产实践证明，增加板卷径向打捆道次有效 基体之间有黑色夹层。图 3 为翘皮缺陷处剖面
地防止了松卷现象的发生，从而显著降低了擦伤 SEM 形貌，经 EDS 分析，翘皮部位成分和基体成