馬口鐵冷軋板表面缺陷研究

周景龍

(中國重型機械有限公司，北京 100036)

0 前言

鍍錫薄鋼板簡稱鍍錫板，俗稱馬口鐵，是兩面鍍有純錫的低碳薄鋼板。鍍錫板機械強度高，加工性能良好，具有良好的綜合防護性能［1-2］，是傳統(tǒng)的制罐材料，除大量用于罐頭工業(yè)和易拉罐外，還可用于制作糖果、餅干、茶葉的聽盒。

表面缺陷是馬口鐵薄板生產(chǎn)中常見的質量問題［4-7］。近來，某廠生產(chǎn)的馬口鐵熱軋板在冷軋為0.18 mm 厚薄板時表面出現(xiàn)灰色條帶狀缺陷，并提出了質量異議。本文研究了此類缺陷產(chǎn)生的機理以及解決的措施。

1 缺陷的檢測

馬口鐵薄板化學成分如見表1。

表1 馬口鐵薄板化學成分Tab.1 Chemical compositions of tinplate cold-rolled sheet %

馬口鐵冷軋薄板上出現(xiàn)的長條狀缺陷，呈灰黑色，寬度為0.1～0.25 mm，長度為0.7～1.2 mm，如圖1 所示。這類缺陷集中在冷軋板的一面上，另一面未發(fā)現(xiàn)此類缺陷。在500 倍電鏡下觀測到此類缺陷上未發(fā)現(xiàn)任何裂紋或孔洞，而是由大尺寸夾雜物構成。缺陷內(nèi)部分為兩部分，一部分顏色較淺，另一部分顏色發(fā)黑。能譜分析表明，這種夾雜物為CaO-MnO-SiO2-Al2O3-TiO2復合夾雜物，黑色夾雜物部位TiO2含量更高。如圖3 所示。

為進一步檢測夾雜物的構成，在3000 倍電鏡下進行了檢測，發(fā)現(xiàn)這種大塊夾雜物是由許多小顆粒夾雜聚合而成，并在其中發(fā)現(xiàn)了高碳類夾雜物顆粒，如圖4 所示。夾雜物中還含有K、Na等元素，如圖5 所示。

圖4 高碳類夾雜顆粒形貌及能譜圖Fig.4 Morphology and energy spectrum of high-carbon inclusion

圖5 含K、Na 類夾雜物形貌及能譜圖Fig.5 Morphology and energy spectrum of sodium and potassium inclusion

另外，在夾雜物內(nèi)部，有一些部位基體裸露出來，如圖7 所示，說明夾雜物厚度較小，在軋制過程中發(fā)生了較大的變形。

圖6 夾雜物內(nèi)裸露部位形貌及能譜圖Fig.6 Morphology and energy spectrum of exposed spot of inclusion

2 缺陷分析

檢測可以看出，馬口鐵冷軋板上這類缺陷為大尺寸復合夾雜物構成。夾雜物內(nèi)部有鋼基體裸露現(xiàn)象，表明這類夾雜物熔點較低，在軋制過程中發(fā)生了很大的變形，因此在冷軋板上呈現(xiàn)很薄的一層。

所檢測的大部分夾雜物碳含量均較高(10%～25%)，是中間包卷渣的產(chǎn)物。所使用的是低堿度中包覆蓋劑(堿度1.6)，且覆蓋劑中碳含量較高，為4.4%。這種覆蓋劑熔點較低，粘度很小，容易與碳化稻殼保溫劑混合在一塊，在中包液面不穩(wěn)定或澆鑄末期，形成卷渣進入鋼液，由于熔點較低，在鋼中主要呈液態(tài)，聚集能力很強，并迅速與鋼中其它夾雜物發(fā)生反應，結合長大到一塊，形成尺寸較大的夾雜物。

當鋼液通過浸入式水口進入結晶器內(nèi)時，由于這類夾雜物尺寸很大，且熔點較低，上浮能力較強。大部分這類夾雜物均能上浮到渣面，被結晶器保護渣吸附。其中一少部分來不及上浮到渣面，最后聚積到內(nèi)弧接近表面位置，在熱軋及冷軋過程中由于經(jīng)過了較大變形，裸露在冷軋板的表面，從而形成缺陷。由于這類夾雜物上浮能力較強，因此都聚集在內(nèi)弧附近，因此這類缺陷只出現(xiàn)在冷軋板的一面，另一面不會發(fā)現(xiàn)這類缺陷。

在一部分所檢測的夾雜物中發(fā)現(xiàn)有K 和Na元素存在，說明有保護渣成分的存在。這類夾雜物是在結晶器內(nèi)隨流場運動時，與保護渣接觸并發(fā)生反應，但由于流場動能作用，并沒有被保護渣吸附，又重新隨流場跡線進入鋼液。如圖7所示。

圖7 夾雜物與保護渣反應示意圖Fig.7 Sketch of inclusion reacting with casting powder

3 工藝的改進

為杜絕馬口鐵產(chǎn)品此類缺陷的產(chǎn)生，該廠采取了一系列工藝優(yōu)化措施，主要包括以下方面。

3.1 中間包覆蓋劑

提高覆蓋劑堿度，中間包覆蓋劑堿度由1.8改為3.7，把覆蓋劑中游離碳嚴格控制在1.5%以下，并優(yōu)化了中包內(nèi)覆蓋劑的添加制度。

3.2 中包操作

通過控制節(jié)奏，嚴禁中包液面波動過大。在澆鑄末期，當中包內(nèi)鋼水液面低于300 mm 時，停止?jié)茶T。通過這些措施基本杜絕了中間包卷渣現(xiàn)象。

3.3 結晶器液面

該廠有結晶器液面自動控制系統(tǒng)。但拉速不夠穩(wěn)定，且浸入式水口對中做的不夠到位。針對這種情況，該廠改為恒拉速操作，且加強了水口對中操作管理。

通過以上工藝改進措施，該廠生產(chǎn)的馬口鐵薄板產(chǎn)品質量明顯提升，沒有再出現(xiàn)表面夾雜物缺陷問題。

4 結束語

(1)馬口鐵冷軋板上帶狀缺陷為大尺寸復合夾雜物，熔點較低，在軋制過程中發(fā)生了較大的變形，分布在冷軋板一面的表面部位。

(2)這類夾雜物是中包卷渣的產(chǎn)物，并與結晶器保護渣反應復合而成，由于熔點較低，在澆鑄過程中上浮聚集到內(nèi)弧附近，是這類缺陷只出現(xiàn)在冷軋板一面的主要原因。

(3)通過改進中間包覆蓋劑、規(guī)范中包操作、恒拉速操作以及水口對中操作管理等優(yōu)化措施，馬口鐵板材表面帶狀缺陷得到解決。

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