浅谈热轧镀锌基料边部黑线成因与防控

曾华锋,梁泽成,周明科

摘 要:针对冷轧镀锌基料出现的边部黑线缺陷，结合1780mm热轧生产线特点开展工艺试验，明确了边部黑线缺陷的发生在粗轧轧制阶段；同时根据生产实际提出缺陷的防治措施，显著降低了边部黑线的出现几率。

关键词：冷轧镀锌基料；边部黑线；工艺试验

1前言

自2021年12月末开始，冷轧厂陆续反馈1780mm生产线供应的镀锌基料出现批量性边部黑线缺陷，缺陷呈银灰银灰色线状缺陷，距离原料卷边部5~25mm，偶有深至距边部40mm处，整带断续出现，见图1；经酸洗-轧薄-切边后无法消除，进入镀锌工序甚至导致锌层厚度不均、出现黑线缺陷“放大”迹象，严重影响冷轧镀锌机组的产品质量。本文研究了热连轧粗轧轧制过程对带钢边部黑线缺陷产生的影响及形成机理，并结合热连轧生产线的工艺和装备，提出黑线缺陷治理及控制措施，实现冷轧镀锌基料边部黑线缺陷消除或程度显著减轻且控制在距带钢边部10mm以内，完全满足了冷轧厂镀锌机组的使用质量要求，有效降低了公司的经济损失。

图1 镀锌后边部黑线缺陷宏观形貌

2边部黑线显微组织分析

通过对缺陷取样进行金相分析，边部黑线缺陷为微裂纹，其附近未观察到聚集分布的夹杂物，裂纹内部有氧化铁填充，裂纹附近基体内有少量氧化圆点，说明裂纹附近有轻微脱碳组织特征，并存在混晶现象，见图2。从微观组织情况上看，边部黑线缺陷可能产生于粗轧或粗轧之前的工序，同时也基本排除板坯本身边部存在冶金缺陷，初步判断边部黑线缺陷产生在热轧轧制过程中的粗轧阶段。

图2 边部黑线显微组织形貌

3黑线缺陷生成机理分析

根据缺陷显微组织分析，并结合粗轧轧制阶段的金属流动规律，可以判断在粗轧可逆轧制过程中，由于中间坯边部和中部温差较大，边部提前进入两相区，导致边部晶粒异常长大，造成混晶现象，在轧制过程中边部变形不均匀，产生边裂，在后续轧制过程中由于纵向拉应力的作用使边角部金属翻平到带钢表面，形成黑线。同时，在轧制过程中，中间坯边部质量缺陷，也有可能翻转流动到上下表面形成“黑线”缺陷，亦或会加重边部黑线缺陷。

因此边部黑线缺陷防治主要从中间坯温度均匀性调整和中间坯边部质量优化等方面展开。

4 边部黑线缺陷防治研究

4.1立辊表面质量跟踪试验

一方面，粗轧侧压过程是形成带钢边部黑线的一个因素；另一方面，中间坯侧边质量缺陷也可能是产生或加重黑线缺陷产生的另一因素。由于中间坯侧边与立辊表面直接接触，而立辊表面质量与立辊过钢量存在着负相关，为进一步确认带钢边部黑线是否与粗轧立辊表面质量情况存在一定的关联性，开展E1、E2立辊服役不同时期对带钢边部黑线影响规律的探索跟踪研究，对生产线不同期更换E2立辊和E1立辊（两者均为正常服役到期更换，过钢量分别约为43万吨、30万吨）前后生产的镀锌基料边部质量进行统计分析（见表1），结果表明镀锌基料边部黑线问题与粗轧立辊过钢量有较强的关联性，即立辊表面磨损程度越严重，越容易在接触时在中间坯边部造成细微缺陷，缺陷随着立辊轧制过程侧面金属翻平宽展到带坯边部，形成不同程度的黑线缺陷。

表1 立辊不同服役阶段对镀锌基料边部黑线的影响

立辊使用阶段	缺陷卷数	生产卷数	缺陷 比例
E1、E2中后期	143	415	34.5%
E1后期、E2前期	7	127	5.5%
E1、E2前中期	4	153	2.6%
E1、E2中后期	20	75	26.7%

4.2中间坯温度分布优化试验

对黑线缺陷爆发期的生产数据进行统计分析发现采用较高粗轧出口温度（高于目标温度20~40℃左右）的钢卷边部黑线缺陷出现比例要低于采用较低的粗轧出口温度（低于目标温度0~20℃左右）的钢卷。为进一步验证粗轧工艺温度与黑线的关联性，对镀锌基料的出炉温度、粗轧出口温度进行20~30℃的提升调整，经对比确认在其他外部条件相近的情况下，温度提升后相同规格的钢卷黑线缺陷出现比例有明显降低（见表2），且黑线严重程度与调整温度前有所减轻。试验结果表面,在实际生产中对加热温度、粗轧温度进行了相应的控制和提高,使板坯边部温度避开两相区间,可有效降低黑线缺陷发生几率。

表2 温度提升对镀锌基料边部黑线的影响

阶段	缺陷卷数	生产卷数	缺陷 比例	黑线距离边部情况
工艺温度提升前	47	200	24%	两侧轻微黑线距边部约10~15mm
工艺温度提升后	11	200	6%	两侧轻微黑线距离边部8~9mm

5结论

通过以上试验和对比分析，可得出如下结论：

（1）镀锌基料边部黑线缺陷发生在粗轧工序，主要原因是中间坯边部温降过大，轧制过程中提前进入两相区，造成混晶，轧制变形时发生撕裂,形成黑线缺陷;

（2）通过优化粗轧工艺温度，合理控制控制中间坯温度分布，以及改善粗轧立辊表面质量可以有效控制和改善带钢边部黑线缺陷。

参考文献

[1] 陈连生，谷辉格.SPHC热轧带钢边部“黑线”研究［J］.钢铁钒钛，2013，34（2）：103-108.

[2] 夏小明，邸洪双，高映，等．热轧带钢边部黑线产生机理［J］．钢铁研究学报，2010，22(6):18－25．