低碳钢罩式炉退火白边缺陷形成机理研究.pdf

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1、边缺陷形成机理FormationMechanismofiteOxidativeDefectsforCold-rolledLowCarbonSteelCoilsinAnnealingProcess供稿l孔祥华，李山桐，张传伟，陈祥。，王更超／KONGXiang-hua，LIShan—tong，ZHANGChuan-wei，CHENXiang，WANGGeng—chao低碳钢冷轧后不经脱脂处理的钢卷要进行退以通过降低出炉温度、强化氢气吹扫、减少炉内漏火，以消除带钢在轧制过程中产生的应力，改善冷气等措施降低氧化色。但白色氧化色是很多企轧板的机械性能，满足对冷轧板进行深加工的表面

2、业感到非常棘手的一种氧化色缺陷，由于该氧化色质量和机械性能要求，其中罩式炉再结晶光亮退火缺陷多生成于钢卷的侧边，因此又被称为白边型氧是冷轧钢卷经常采用的退火方式。由于工艺不当或化色，从目前的研究结果看，白边氧化色与出炉温者设备故障可能造成退火钢卷存在自边部向中部逐度、炉内漏气与否、氢气的吹扫强度等因素没有关渐变淡的黄褐色、蓝色、白色等氧化色缺陷，氧联。本文针对氧化色缺陷的微观组织和成分进行了化色缺陷的存在会使冷轧钢卷表面存在色差，同时分析研究，探讨了白边型氧化色缺陷的形成机理。会产生光亮度下降，粗糙度上升，表面质量降组等缺陷，影响用户的喷、涂、镀及冲压等进一步深加实验材料

3、与方法工，严重的表面氧化甚至可以使钢卷报废¨。]。研究实验用原材料发现，黄褐色、蓝色等氧化色缺陷为铁的氧化膜，多数是由于生产过程中存在氧化性气氛造成的，可实验材料为国内某冷轧厂生产的st37．2G冷轧作者单位：1北京科技大学新材料技术研究院，北京100083；2．北京市腐蚀、磨蚀与表面技术重点实验室，北京100083—162014fg第2期钢板，具体化学成分见表1。厂家的退火工艺如表2表征方法所示。采用场发射扫描电镜(QUANTA600)X~氧化色微表l实验用stl6、st37冷轧板化学成分(质量分数)％观形貌及元素进行了分析。采用辉光放电原于发射CMnSiCr46Al6

4、光谱仪(JYProfiler)分析了氧化色膜层中元素随深度588—OOOSt370．15O．920．040．02～0～．052～577变化的规律性。l13OOO—表2低碳钢冷轧卷罩式退火工艺退火段起始温度／℃持续时问／Il备注6保温时间与钢卷规格及重量有关，l7～2l戴加热罩冷却8h度蝴佻乃实验结果与讨论表3低碳钢st一37罩式退火白边缺陷EDS结果(质量分数)成分正常颜色／％自边／％CK2盘2典型罩式退火白边缺陷外观MnK6．85罔l所尔为低碳钢罩式退火白边缺陷外观。由FeK9033l可，在钢卷的边部形成了一层灰白色的氧化Tl0tal1O0．00色缺陷。氧化色沿着钢板缝

5、隙向内扩展，扩展深度一一为2～5cm。GD—OESn~谱分眦析啪一～白边缺陷微观组织表征图3所示为st37退火板GD—OES分析结果，GD—图2所示为低碳钢st一37罩式退火白边缺陷SEM。OES揭示的是由表面沿深度方向各种成分的分舰从2所示结果。颜色正常与白边氧化色缺陷部位在一律。由图3(a)及(b)可以看出st37板退火之后表而扫描电镜下几乎看不出差别。表3所示为低碳钢St．37除了Mn的含量偏高之外，还富集了比基体含量高}JJ罩式退火白边缺陷EDS结果。由表3可见，退火后钢很多的A1和Cr元素，相比正常部位，白边缺陷部位板表面的Mn含量显著高于表t所示的基体Mn含量

6、，A1、Cr等活性元素的富集更加明显，大约是正常部示在退火过程中存在Mn向钢板表面富集的行为。位的3倍。这两者都是比较活泼的金属，容易吸附更对比表3中正常颜色部位和白边缺陷的EDS结果发多的氧元素，形成非常簿的氧化膜，因此在光谱分现，二者在成分上也差别不大。析结果中看不到氧元素。正是由于这层非常薄的氧图1低碳钢罩式退火白边缺陷外观2014／g第2期17一—‘念篷世錾JlNSHU5HIJlE图2低碳钢st一37罩式退火白边缺陷SEM(a)iF常颜色(b)氧化色白边8O0．85O．90O．951．OO1．O51．1O1．151．20时问／s时间／s图3st37退火板GD—OE

7、S分析结果(a)正常部位；(b)白色氧化色化膜，导致表面部位与其他部位氧化膜成分存在显白边缺陷的形成机理著差别，最终对外显示不同的颜色。即在st37退火板表面除了有铁的氧化物之外，还含有铝和铬的氧图4所示为我们建立的低碳钢罩式退火白边缺化物。这者的复合氧化物，附着于钢板表面，区陷形成机理模型。如图4所示，钢卷的每层之间在卷别于以铁的氧化物为主的红褐色氧化色及蓝色氧化曲张力的作用下会紧紧连在一起，但在钢卷的外侧色，表现为无光泽的白色氧化色。总会有缝隙，炉内循环流动的氢气不断通过钢板的氧分压降低．．——————鲁选择性氧化模型。一