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电镀锌板流星状白色亮斑缺陷的研究

2016-06-18 20:19 | 慧聪表面处理网

电镀锌板流星状白色亮斑缺陷的研究

刘亮,桂洲,马珩嗥,周一中,谢懋亮,雷凯,张小红
(武钢热轧总厂生产技术部,湖北武汉430083)


摘要:低碳钢(w(C)≤0.06%)作为电镀锌基材,在热轧轧制时易发生混晶现象。该缺陷表现为钢板表面电镀锌后,上表面出现流星状白色亮斑缺陷。通过冷轧和热轧原板样的金相检测,判断亮斑缺陷与基板混晶存在关联,且源于热轧工序。并对混晶发生的原因进行了分析,开展了相应的工艺调整试验,确认混晶与热轧FT7、CT目标值设定相关性显著。最终通过对FT7、CT工艺的联合调整,亮斑缺陷得以消除。

关键词:电镀锌板;混晶;缺陷

中图分类号:TG335.11 文献标识码:B 文章编号:1008-4371(2014)04-0022-03

某冷轧电镀锌生产线开机生产后,陆续反映生产过程中,某低碳钢牌号钢板表面出现流星状白色亮斑缺陷,单个缺陷大小约1mm×3mm,分布的特征是,主要集中在上表面(对应热轧上表面)宽度方向中部,整卷头、尾50m 以内,边部300mm 以内没有该缺陷,当上表面缺陷比较严重时,下表面也有少量该缺陷发生。


    1、缺陷检测和分析
    1.1 冷轧电镀锌板SEM 分析
    电镀锌板上表面的流星状白色斑点如图1所示。将缺陷样脱去镀锌层制成金相试样,能谱分析显示缺陷区域与正常区域化学成分无异常,缺陷区域基板表面缺陷形貌呈柳叶状(图2(a)),局部放大500倍观察(图2(b)),组织存在明显的混晶现象,初步判断亮斑缺陷与基板混晶有关。
     


    1.2 热轧原板金相分析
    为了弄清冷轧板出现的混晶是否与热轧工序存在关联。送热轧原板试样6件检验,编号为1号、2号、3号、4号、5号、6号。热轧板板宽约1 200mm,1号~6号为沿宽度方向每200mm一个样,检测结果如表1所示。
    
    由表1和图3、图4典型金相检测结果可知,混晶均发生在上表面,沿宽度方向边部(0~200mm和1 000~1 200mm 范围内)晶粒度正常。沿宽度方向200~400、400~600、600~800、800~1 000mm等局部区域有**晶粒出现。综合上述金相检验结果,发现电镀锌板流星状白斑对应位置存在混晶现象,并确认冷轧板混晶现象和热轧板相关。


    2、热轧混晶原因及试验结果分析
    2.1 混晶原因分析
    针对热轧板出现的晶粒异常,结合该电镀锌基材化学成分和热轧工艺开展相关因素分析。如表2所示,通过比较发现FT7目标温度较Ar3富余量偏小,相差约10℃。一旦终轧温度控制不稳定,易出现两相区轧制情形,发生混晶。
    


    另外,该钢种卷取目标温度设计偏高(CT温度>Ar1),由晶界迁移驱动力公式:
    
    在温度场的影响下,大晶粒具有界面能较低的特点,故界面张力更小。大晶粒曲率半径更大,晶界迁移所需驱动力反而更小,处于优先长大的地位。在较高的卷取温度下,**晶粒优先成长起来,将会以较快的速度吞噬周围的小晶粒。在冷轧退火过程中晶粒度差异进一步劣化,最终形成严重的混晶组织。


    2.2 试验结果分析
    为了验证流星状白斑缺陷与热轧板混晶的相关性,开展了多轮热轧工艺调整试验。首先将FT7目标值上调20℃,CT目标值保持不变,经统计,流星状白斑缺陷发生率从54 %降低至25%左右;然后,在FT7目标上调20℃的基础上,以每20℃为1个试验批次逐步下调CT目标值,经统计,随着CT的逐步下调,缺陷发生率继续下降,当CT 目标值调整到“目标值-40 ℃”时,缺陷完全消失。统计结果如表3所示。

    


    综合分析上述热轧工艺试验结果认为,电镀锌板表面流星状白斑缺陷与热轧板混晶存在关联,且与FT7、CT目标值设定相关性显著。较高的FT7有利于从源头上降低两相区轧制的风险,防止不均匀晶粒的发生。一旦混晶粒形成,则较低的CT有助于改善混晶组织的劣化程度,是一种强力有效的补救措施。


    3、消除电镀锌板流星状白斑缺陷的措施
    3.1 调整热轧生产工艺
    在多轮热轧工艺调整试验的基础上,确定了表4所示的最终调整方案。
    


    3.2 避免精轧漏水
    1)采取措施避免精轧F1~F6工作辊冷却水反弹、漏洒,造成带钢表面局部温降过大;
    2)生产电镀锌钢板时,关闭某些冷却水,避免漏水滴溅到带钢表面。


    4、改进效果
    如图5所示,从2012年4月开始,电镀锌板发生批量流星状白斑缺陷,通过6月、7月多个批次的热轧工艺调整试验并最终固化工艺,至2012年8月缺陷基本消除。
    


    5、结语
    1)本次电镀锌板表面批量流星状白斑缺陷与热轧板混晶存在关联,且与FT7、CT目标值设定相关性显著。


    2)造成热轧板混晶的主要原因有2个:一是原FT7目标值设计偏低,现场适应性差,一旦终轧温度控制不稳定,易发生两相区轧制情形,引起铁素体混晶;二是原CT目标值设计偏高,钢卷入库后温度长时间保持在铁素体再结晶温度以上,容易发生**晶粒吞噬小晶粒的现象,导致混晶更加劣化,并遗传至冷轧退火后最终为混晶组织,表现为电镀锌后上表面流星状白斑缺陷。


    3)较高的FT7有利于从源头上避免混晶形成;其次,通过减少精轧F1~F6机架间漏水,可以有效防止板面局部低温;避免发生在两相区轧制的现象,而较低的CT有助于改善混晶组织的劣化程度,是一种强力有效的补救措施。


[参考文献]
[1]汪福成,浦绍康,罗德信.热轧低碳钢板表面铁素体晶粒异常**的实验研究[J].轧钢,1990(6):26-29. 来源:中国电镀助剂网