电镀锌板流星状白色亮斑缺陷的研究

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等局部区域有粗大晶粒出现。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，粗大晶粒优先成长起来，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，容易发生粗大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。