研究与分析
王 平 毛一标 聂文金
（江苏沙钢集团有限公司 张家港 215625）
摘 要：以沙钢无取向硅钢表面翘皮缺陷为研究对象，采用金相检测、流变组织观察、夹杂物能谱分析等手段，分析硅钢冷轧工序翘皮缺陷微观形貌，并分析了翘皮缺陷在酸轧、连退工序缺陷演变过程。最后，对硅钢冷轧基板表面翘皮缺陷根据其微观特征，将冷轧基板翘皮缺陷成因分类，针对性提出相应改善措施，翘皮缺陷得到明显改善。 关键词：硅钢；翘皮；微观形貌；表面缺陷
RESEARCH AND ANALYSIS ON THE CAUSES OF
SURFACE WARPING OF SILICON STEEL STRIP
Wang Ping Mao Yibiao Nie Wenjin
（Jiangsu Shagang Group Co., Ltd. Zhangjiagang 215625,China)
Abstract： Taking the surface warping defect of non-oriented silicon steel in Shagang as the research object, the micro morphology of skin warping defect in cold rolling process of silicon steel was analyzed by means of metallographic examination, rheological structure observation and inclusion energy spectrum analysis, and the evolution process of skin warping defect in acid rolling and continuous annealing process was analyzed. Finally, according to its microscopic characteristics, the causes of surface warping defects of cold-rolled silicon steel substrate are classified, and the corresponding improvement measures are put forward. The skin warping defects are obviously improved.
Key words： silicon steel; surface warping; micro morphology; surface defects
第一作者：王平，女，28岁，工程师收稿日期：2021-01-20质量问题。翘皮缺陷一直是带钢表面质量的一个重要研究方面，目前在这方面研究也比较多[1-7]。主要集中在炼钢夹杂或夹渣等方面，该类翘皮缺陷已比较容易识别，随着炼钢质量控制水平提升，其他问题导致的翘皮缺陷问题日益突出。
沙钢冷轧厂硅钢车间生产硅钢带钢表面存在翘皮缺陷，硅钢连退缺陷样板，宏观形貌如图1所示，采用蔡司扫描电镜对板面缺陷进行形貌观察如图2所示。
1 冷轧工序硅钢翘皮缺陷试验室分析
为分析翘皮缺陷成因，采用扫描电子显微镜和
0 引言
随着钢铁生产技术的进步，客户对带钢表面质量的要求也逐步提高，带钢在满足客户使用要求的前提下，应尽量提高表面质量，提高产品客户满意度及市场竞争力。硅钢生产过程包括炼钢-连铸-热轧-酸洗-冷轧-退火-涂镀等，牵涉工序众多，为表面质量控制带来挑战，因此针对成品带钢表面缺陷应多工序协同排查缺陷成因，从根本解决表面
能谱仪对连退硅钢成品及硅钢冷轧基板表面翘皮缺陷取样分析，观察缺陷在不同工序演变微观特征。1.1 硅钢成品表面翘皮特征
图3 连退硅钢表面翘皮缺陷形貌
图4 缺陷处能谱分析
图3连退硅钢表面翘皮缺陷微观分析表明，缺陷出主要表现为起皮或不规则凹坑形貌，图4对缺陷处能谱分析表明，部分缺陷处无残留物，部分存在少量颗粒，其主要成分为Fe 和O。1.2 硅钢冷轧基板表面翘皮特征
图5 缺陷截面形貌
谱图C O Mg Si S K Ca Fe 谱图 1
1.1034.37 1.260.710.360.460.5761.17谱图 2
2.50
35.11
2.11
0.90
0.61
0.54
0.98
57.26
图6 缺陷处截面能谱分析
冷轧基板缺陷样截面检测表明，酸轧表面缺陷深度约2～3 μm，缺陷处带钢浅表层下存在夹层，夹层主要成分为Fe、O。 试验室分析表明，连退带钢表面缺陷处无明显残留物，仅少量缺陷处存在氧化铁颗粒。硅钢轧硬板翘皮缺陷截面浅表层2～3 μm 处存在氧化铁夹层。翘皮存在氧化铁表面缺陷最早并非在冷轧工序形成，冷轧硅钢翘皮缺陷与硅钢冷轧基板表面翘皮经酸洗、冷轧、连续退火后演变而来。硅钢冷轧基板表面翘皮缺陷经酸洗后，翘皮缺陷夹层氧化铁难以彻底清除，在经冷轧工序压入带钢浅表层，连续退火后形成硅钢成品表面翘皮缺陷。
因此，解决硅钢成品表面翘皮缺陷需从硅钢冷轧基板表面着手，提高冷轧基板表面质量，减少冷轧基板表面翘皮、划伤等问题，可从根本上解决硅钢翘皮问题。
2 硅钢冷轧基板表面翘皮缺陷分析
2.1 热轧工序压印、划伤等造成翘皮缺陷
热轧工序压印、划伤等造成翘皮缺陷剖面微观形貌如图7所示，热轧压印划伤在热轧过程形成后，后续轧制周围金属补充形成楔形氧化铁插入基体形貌。
图1 硅钢成品翘皮缺陷宏观形貌
图2眼镜清洗剂
连退硅钢表面翘皮缺陷微观形貌
图7 热轧工序压印、划伤等造成翘皮缺陷微观形貌
2.2氧化铁压入导致翘皮缺陷
氧化铁压入导致翘皮缺陷剖面形貌如图8所示，剖面形貌为浅表层氧化铁压入，氧化铁在基体中分布无规律。
图8 氧化铁压入造成翘皮缺陷微观形貌
现场调查发现，部分硅钢成品板缺陷与硅钢轧硬卷热轧卷缺陷发生位置对应关系较强，如图9所示，主要发生在OS侧距板宽中部150～450 mm，现场调查发现R1下机工作辊表面质量，发现轧辊表面粗糙，部分区域发生轻微脱落，其位置与硅钢下表面缺陷位置对应，结合微观分析，因此认为是辊面状态不佳造成的翘皮缺陷。
图9 边部翘皮对应关系
针对热轧工序导致的翘皮缺陷，建议热轧工序缩短R1换辊周期，以保证一个良好的工作辊辊面状态。卷板车间将R1工作辊使用周期由三周缩短为两周，并定期检查除鳞喷嘴及除鳞参数，保证除鳞效果。
2.3钢坯浅表层气泡导致翘皮缺陷
钢坯浅表层存在气泡也容易导致热轧后带钢表面存在翘皮缺陷[8]，钢坯浅表层气泡在轧制过程中会顺轧制方向延伸和溢出，在钢坯表面分层后再被压合，最终形成翘皮缺陷。导致的翘皮缺陷剖面形貌如图10所示，采用水溶液水浴80 ℃腐蚀，其流变组织形貌如图11所示。
图10 钢坯浅表层气泡导致翘皮缺陷微观形貌
图11 钢坯浅表层气泡导致翘皮缺陷流变组织
2.4钢坯表层夹杂物导致翘皮缺陷
图12 钢坯表层夹杂物造成翘皮缺陷微观形貌
热轧硅钢下表面中部翘皮，剖面金相如图12所示，出现翘皮位置，浅表层出现夹杂物带，夹杂物带能谱分析如图12所示，其主要成分为Fe和O，图13中谱图2和谱图3还含有Ca、Mg、Si、O、Fe等元素，为钢中复合夹杂物，夹杂物呈片条状分布，为塑性夹杂物，夹杂物周围含有FeO。
空气雾化喷嘴对热卷表面翘皮样分析，如图14所示，翘皮样处主要含有Ca、Mg、Si、O、Fe等元素（谱图1和谱图2），翘皮处周围能谱分析如谱图5、谱图6
所示。与剖面分析钢中复合夹杂物成分相似。因
此判断钢坯浅表层存在复合夹杂物是导致此类下表面中部翘皮缺陷产生的根源。
谱图C O Mg Si S Cl Ca Fe
Spectrum 114.3844.27 3.220.39 1.580.2311.6024.33Spectrum 210.6924.51 2.600.99 1.530.6712.3846.63Spectrum 38.3630.760.78-0.26- 4.8355.01Spectrum 4 6.4038.400.70--- 2.3352.17Spectrum 5 3.4032.54-----64.06Spectrum 6
3.29
34.50
-
-
-
-
-62.21
图14 热轧翘皮缺陷表面形貌
采用饱和水溶液腐蚀翘皮剖面金相试样，夹杂物周围流变组织如图15所示，从图中可以看出，夹杂物周围流变线与基体流变线一致，进一步判定，含有Fe 和O 的夹杂物不是来自于热轧过程氧化铁压入。由于热轧温度下夹杂物变形抗力大于基体变形抗力，导致大颗粒夹杂物周围流变线产生轻微弯曲。
图16为带钢浅表层复合背散射电子形貌，浅夹杂物为FeO，深灰物质含有Ca、Mg、Si、Fe、O 等元素，为钢中复合夹杂物，夹杂物呈条带
状或链状分布，深灰夹杂物与浅灰块状FeO 共生，夹杂物周围未发现二次氧化现象。综合判断认为，浅表层导致翘皮缺陷的的夹杂物为炼钢脱氧产物。消除此类翘皮缺陷，需对炼钢工艺进行优化，
图13
钢坯浅表层夹杂物能谱分析
图15
翘皮缺陷截面流变组织检测
图16 浅表层夹杂物扫描电镜背散射形貌
将转炉钢水氧含量标准再压降，同时在真空炉处理工序优化加入低钛低铝硅铁或硅钙线等工序，加大去渣能力，减少后道连铸时板坯浅表层夹杂物的产生机率。
通过有针对性的控制板坯表层夹杂物工艺优化及质量攻关活动，优化热轧工艺制度及执行，沙钢硅钢翘皮缺陷发生率明显降低，缺陷问题得到有力控制（见表1）。
表1 2019年硅钢翘皮缺陷发生量情况
项目5月6月7月8月9月翘皮数量吨位/t2 616.241 674.797 266.94355.26148.56数量/卷39126111265925
翘皮判次量吨位/t31.65219.35 741.4312838.78数量/卷940891259
硅钢生产总量吨位/t72 007.9278 926.4973 782.7374 592.1475 301.31数量/卷11 22613 22211 87711 726 12 312
钻孔电视
3 结论scm435
针对硅钢成品及硅钢冷轧基板出现“翘皮”缺陷，试验室检测硅钢成品、轧硬板、硅钢热卷翘皮样20余块，查翘皮成因并提出相应改善措施。结果表明：
1）硅钢成品表面出现翘皮缺陷主要是由于热轧带钢表层翘皮在冷轧酸洗过程不能彻底清除导致的。
2）热轧板表面翘皮缺陷成因比较复杂，但主要由四个方面原因导致：一是热轧工序压印、划伤等造成翘皮缺陷；二是氧化铁压入导致翘皮缺陷；三是钢坯浅表层气泡导致翘皮缺陷；四是钢坯表层夹杂物导致翘皮缺陷。
3）通过对量炼钢工艺的调整和优化，对热轧轧辊工艺管理制度的完善，沙钢硅钢的翘皮缺陷质量问题得到有效解决，成品质量得到有效控制。
参考文献
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大大减轻了炉前人员的劳动强度，降低了炉前人员测温取样时被高温烫伤风险，同时也为生产单位人员结构优化提供了空间。
4 结论
1）投弹式副设备结构简单，能够满足目前九江萍钢60 t小型转炉的使用，对小型转炉提高自动化水平有很好的作用。
2）使用投弹式副可有效降低转炉热量损失，降低氧气消耗，对做低铁水消耗，节能降耗起到比较重要的作用。
3）使用投弹式副可减少或取消倒炉测温取样环节，缩短炉钢周期，有效提高转炉生产效率。
参考文献
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