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低碳铝镇静钢LCAK钢酸洗后表面山水画缺陷分析及控制措施
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2015-03-11
低碳铝镇静钢（LowCarbonAluminum killedsteel，简称LCAK钢）是包括冷轧基料和热轧酸洗板等诸多牌号的一大类钢种。
低碳铝镇静钢（LowCarbonAluminum killedsteel，简称LCAK钢）是包括冷轧基料和热轧酸洗板等诸多牌号的一大类钢种。其中，热轧酸洗板是以优质热轧板带为原料，经酸洗生产线去除氧化层，表面质量和使用要求（主要是冷弯成型或冲压性能）介于热轧板和冷轧板之间的中间产品，是部分冷轧板理想的替代产品，其质量要求要高于热轧板，而部分热轧酸洗板需达到冷轧板的质量要求。
在实际生产中发现，LCAK钢酸洗后存在的表面质量缺陷主要有麻点、凹坑、白斑、划伤、欠酸洗和过酸洗等，上述各类缺陷形成原因较明确，控制手段易于提出。然而，LCAK钢酸洗后表面大批量存在黑色、丝状和蜿蜒分布的线状缺陷，由于其形状类似国画中的山水画，故称为山水画缺陷。本文从山水画缺陷的微观分析入手，结合现场工艺实际，明确了LCAK钢山水画缺陷形成的机理，提出了系统的控制措施。
山水画缺陷的表现及影响
山水画缺陷主要为热轧LCAK钢经酸洗后表现出来的一种表面缺陷，而热轧卷表面并未存在明显异常，不同钢种和不同规格的热轧卷经酸洗后山水画缺陷均有存在。其中，LCAK钢山水画缺陷最严重，在带钢表面分布面积也最广。当山水画缺陷较严重时，连退成品表面仍可观察到山水画缺陷，产品用于家电和汽车等外板时无法满足客户要求，尤其是当客户采用电镀锌工艺处理后，此种缺陷显现明显，严重影响产品外观质量。
为进一步分析酸洗时间对山水画缺陷的影响，针对低碳铝镇静钢热轧卷试样进行了模拟酸洗试验。酸液为1：1的盐酸水溶液，进行常温电解酸洗。对于出现山水画表面缺陷试样，采用延长酸洗时间的方法进行不同酸洗时间下表面缺陷观察，腐蚀时间分别为10、20min。结果表明，延长酸洗时间无法消除试样表面山水画缺陷。
采用SEM（扫描电镜）对山水画缺陷进行微观分析，结果表明，山水画缺陷在SEM下表现为二次电子信号较强的白亮区域。将白亮部位放大观察，发现此处除正常基体晶粒外，表面多处粘附一层凸凹疏松、多孔和凹凸不平的膜状物质。对缺陷部位进行面扫描发现，该部位氧含量偏高，其次存在微量的铝和钙。
酸洗后试样表面山水画缺陷的截面形貌类似山包，中间峰高度约为3.18μm。通过分析缺陷的截面微观形貌及能谱分析结果可见，缺陷处氧含量较高，存在明显的铁皮残留及压入痕迹，同时在膜状物质与基体的界面处也发现了硅元素的存在，说明铁皮界面处形成了高黏附力的铁橄榄石相（Fe2SiO4），更易于造成铁皮残留的产生。
影响热轧带钢氧化铁皮状态的工艺参数包括板坯出炉温度、在炉时间、R1和R2除鳞状态、中间坯温度控制情况、精轧除鳞状态、机架间冷却水的状态、终轧与卷取温度控制状态和层流冷却水控制状态等。本文针对山水画缺陷进行典型因素对比分析。
加热制度对山水画缺陷的影响。实 际生产酸洗板的板坯入炉温度为50—300℃，均为冷装。在此温度区间内对酸轧生产线跟踪发现，酸洗后带钢表面均出现了山水画缺陷；此时将出炉温度控制为1280—1310℃，在炉时间控制为230—370min。在此温度控制区间内对酸轧产线跟踪发现，酸洗后带钢表面均出现了山水画缺陷。可见，加热制度对山水画缺陷的影响并不明显。
粗轧除鳞道次对山水画缺陷的影
响。通过对比1，3道次除鳞和1，3，5道次除鳞后山水画缺陷的形貌，得出：增加粗轧除鳞道次可明显降低带钢表面山水画缺陷的严重程度。
精轧及卷取因素对山水画缺陷的影
响。精轧除鳞均进行过打靶试验，以确保除鳞水弧面搭接量合适，且生产中精轧均采用双道次除鳞。结果表明，上述措施对山水画缺陷产生与否无明显影响；调整机架间冷却水流量，控制终轧目标温度为890℃、实际控制精度为±20℃。结果表明，冷却水流量无法明显抑制山水画缺陷的产生；卷取目标温度主要有710℃、670℃两种，实际控制精度为±20℃。结果表明，两种卷取温度下带钢表面均出现了山水画缺陷。
山水画缺陷形成机理分析
山水画缺陷微观特征的分析表明，表层存在氧化铁为主的黏附性较强的物质是导致带钢表面产生山水画缺陷的根本原因。对所有生产关联性因素进行分析后发现，山水画缺陷的产生与粗除鳞关系密切。与常规除鳞系统故障导致的氧化铁皮压入缺陷不同，山水画缺陷只有在带钢酸洗后才能表现出来，进而影响下道工序产品表面质量，而在热轧卷表面未观察到任何异常之处。然而，山水画缺陷处含有的膜状氧化铁确凿地说明了热轧板卷表层的氧化铁皮去除不彻底。本文从山水画缺陷的山峰具有沿轧向和逆轧向的双向特征出发，分析如下：
山水画缺陷是由于中间坯在R2可逆轧制时除鳞不彻底所致。除鳞不彻底导致中间坯表层并非平整光滑，因此部分表面存在凸起或台阶。由于R2一般采用1，3，5道次除鳞，奇数道次除鳞均是中间坯进入R2时进行除鳞，一直采用该方向进行除鳞，在中间坯表层的凸起或台阶的背面凹坑处必然会残留部分未除净的氧化铁皮。这些氧化铁皮在后续的往复轧制中延伸并形成山峰的特征。由于是往复可逆轧制，这种山峰必然存在沿轧向和逆轧向的特征。
控制措施及效果
通过现场跟踪发现，在R2采取1，3，5道次除鳞，比1，3道次除鳞更能减轻山水画缺陷的严重程度，因此将R2的除鳞道次固化为3道次以上。同时，酌情增加第2道次或第4道次除鳞，从反方向去除残留的氧化铁皮。另外，结合生产线实际情况，采取了新型粗轧除鳞喷嘴，以保证除鳞扇面的重叠量，提高除鳞打击力。
通过改进粗轧除鳞系统参数，改进后的除鳞扇面重叠量为5—32mm，说明除鳞系统达到了对板卷表面的全覆盖。增加除鳞道次和优化除鳞系统参数后，LCAK钢酸洗后表面的山水画缺陷得到明显改善。
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