第３２卷第６期２０１０年１１月
上．海金属
ＳＨＡＮＧＨＡＩＭＥＴＡＬＳ
Ｖ０１．３２，Ｎｏ．６Ｎｏｖｅｍｂｅｒ。２０１０
２９
热镀锌ＩＦ钢板常见表面缺陷分析
方学华１
郭树宝１
程国平１
职建军２
（１．宝钢新１３铁汽车板有限公司技术质量部管理部，上海２０１９００；２．宝钢股份公司宝钢分公司炼钢部）
【摘要】对热镀锌ＩＦ钢生产和使用过程中常见的条状、线状和表面镀锌异常等表面缺陷
进行了研究。利用扫描电镜和能谱分析分析了缺陷形成的机理。研究结果表明：条状和线状缺陷分别由连铸卷渣和气泡残留形成，而表面的镀锌组织异常则是基板的组织剥落导致。ＩＦ钢连铸卷渣和气泡残留发生的原因是钢水中夹杂含量上升导致的下水口阻塞，ＩＦ钢基板组织剥
落则可能由Ｐ偏聚导致的晶间断裂引起。
【关键词】
ＩＦ钢表面缺陷热镀锌分析
ＩＮＶＥＳＴＩＧＡＴＩｏＮｏＦＴＹＰＩＣＡＬＳＵＲＦＡＣＥ
ＤＥＦＥＣＴＳＯＦＨＤＧⅡｒＳＴＥＥＬ
ＦａｎｇＸｕｅｈｕａｌ
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ａｎｄ
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２。ＳｔｅｅｌＭａｋｉｎｇＦａｃｔｏｒｙＢａｏＳｈａｎＤｉｖｉｓｉｏｎＢａｏＳｔｅｅｌ
【Ａｂｓｔｒａｃｔ】
Ｓｕｒｆａｃｅｄｅｆｅｃｔｓｓｕｃｈ
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ｓｔｒｉｐｌｉｋｅｄｅｆｅｃｔ，ｌｉｎｅａｒｄｅｆｅｃｔａｎｄａｂｎｏｒｍａｌｚｉｎｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｗｈｉｃｈｆｒｅｑｕｅｎｆｌｙｏｃｃｕｒｒｅｄｄｕｒｉｎｇＨＤＧＩＦｓｔｅｅｌｐｒｏｄｕｃｉｎｇａｎｄｄｉｓｐｏｓａｌｐｒｏｃｅｓｓｅｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．ＴｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｗｈｅｒｅｂｙｄｅｆｅｃｔｓｏｃＣｕｌＴｅｄｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙｕｓｉｎｇＳＥＭ
ａｎｄ
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ＩＦｓｔｅｅｌｓｕｂｓｔｒａｔｅＷａｓｃａｕｓｅｄｂｙＩＧＦｉｎ—
【ＫｅｙＷｏｒｄｓ】ＩＦＳｔｅｅｌ，ＳｕｒｆａｃｅＤｅｆｅｃｔ，ＨｏｔＤｉｐＧａｌｖａｎｉｚｉｎｇ，Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ
热镀锌钢板因其良好的腐蚀防护性能和比电镀锌板低的成本在汽车和家电行业得到广泛的应用。ＩＦ、ＩＦ—ＨＳＳ及ＩＦ－ＢＨ—ＨＳＳ钢具有冲压性能优
表面缺陷对产品的影响也日益突出，影响了热镀锌ＩＦ钢板的进一步推广和使用。本文分析了条状、线状和表面锌层组织异常（如ＧＡ产品表面雪
异、不需时效处理即可保证优异的抗时效劣化性
能等特征，在热镀锌产品中占较高的比例，生产技术获得了长足的进步。随着汽车、家电产业的发展对热镀锌ＩＦ钢板的质量，尤其是表面质量提出了更高的要求，而ＩＦ、ＩＦ—ＨＳＳ及ＩＦ—ＢＨ—ＨＳＳ钢由于基体的Ｃ、Ｎ含量极低，同时热镀锌过程的冶金过程复杂，在热镀锌钢产品的生产和使用过程中，
花状斑点）等几种常见热镀锌ＩＦ钢表面缺陷，并
利用ＳＥＭ、ＥＤＸ等手段分析了缺陷的产生原因，提出了可能的工艺影响因素。
１
常见缺陷的形貌、产生规律及原因
为满足冲压加工对材料高Ｒ值的要求，ＩＦ
钢一般用钛、铌等强碳、氮化物形成元素来固定Ｃ、Ｎ间隙原子，并在生产过程中尽量降低碳、氮
作者简介：方学华，男，从事产品质量管理和技术服务工作，Ｅｍａｉｌ：ｆａｎｇｘｈ＠ｂａｏｓｔｅｅｌ．ｃｏｒｎ
３０
上海金属
第３２卷
含量以减低钛、铌的添加量从而降低成本、提高性能。由于其成分特征，热镀锌ＩＦ钢板生产、使用中时常发生条状、线状和表面锌层组织异常等表面缺陷，影响了产品的收得率和最终用户的加工、使用性能。以下对３种常见表面缺陷的典型形貌、发生规律及可能的发生原因进行了分析。
１．１条状缺陷
１．１．１典型形貌
条状缺陷为热镀锌ＩＦ钢生产、使用过程中的常见缺陷，一般宽度２—８ｍｍ，长度较长为３００—
３０００
ｍｍ，该缺陷镀锌成品上目视可见，缺陷的两
条边部基本平行，并与周围组织有明屁的分界。在用户冲压后该缺陷程度加重，缺陷部位出现翘皮状组织，翘皮剥落后可见黑灰色组织。图１、２是条状缺陷冲压前后的典型形貌。
图ｌ条状缺陷冲压前的典型形貌及缺陷边缘部位局部放大像
图２条状缺陷冲压后的典型形貌及缺陷边缘部位局部放大像
１．１．２条状缺陷产生过程及规律
条状缺陷一般产生于钢卷的单面，一般单发，在钢卷的宽度和长度方向上并无明确的发生规律，但该缺陷的发生率与炼钢生产工艺关联明显，在同一批浇注中，开浇时浇注不稳定炉次，及排在浇注后期炉次的成品中此类型缺陷的发生概率增加。图３是跟踪实际生产过程中，同一中间包前后浇注炉次的板坯生产的镀锌钢卷表面发生此类缺陷的频率。
１．１．３条状缺陷的ＳＥＭ分析及产生原因
利用ＪＥＯＬ６４６０ＬＶ扫描电镜对缺陷横截面进行分析，同时对缺陷处的组织进行能谱定性分析。从钢板垂直于条状缺陷的部位取样可以发
∞弱如筋加搭ｍ３
４
５
６
７
８
，
现，缺陷部位处钢板已分层（如图４），同时能谱分析结果表明（图５）：缺陷部位存在Ｃａ、Ｎａ、Ｓｉ、ｍ、Ｏ等元素。
入
入‘、●
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、、ＪＬ一一
／一
．一．一
同—批浇注的炉次
图３连浇中炉次对条状缺陷发生频率的影响
第６期方学华等：热镀锌ＩＦ钢板常见表面缺陷分析
３１
炼钢的连铸（ＣａＯ－ＳｉＯ：－ＮａＯ—ＡＩ：Ｏ，）系保护渣成分
的元素基本一致。这表明分层是由于连铸中保护渣的卷入，在随后的轧制过程中随基体流动造成的。卷渣在热轧的加热过程中可能吸氢，在随后的热轧、冷轧退火过程中，由于热轧、退火时板温升高，气体的压强升高，而金属基体的强度降低导致金属基体发生变形、分层，从而形成缺陷部位与
图４缺陷部位的分层形貌特征
从ＳＥＭ分析结果可以确定该缺陷是由于钢锭分层引起的成品缺陷，且缺陷处的主要元素与
正常基体明显的分界。在用户的冲压甚至冷轧生产过程中，由于保护渣无法与基体同步变形，从而在钢板表面形成翘皮剥落。
，图５
１．２线状缺陷１．２．１典型形貌
缺陷分层处能谱分析结果
ｍｍ，该缺陷镀锌成品上目视可见，缺陷与周围组织并无明显分界，局部放大后，可见缺陷部位相对于板面呈凹陷状态。线状缺陷的典型形貌见图６。
线状缺陷在热镀锌ＩＦ钢生产、使用过程中较为常见，一般宽度０．５～２ｍｍ，长度小于３００
图６线状缺陷的典型形貌及缺陷部位局部放大像
１．２．２产生过程及规律
线状缺陷常见于宽度大于１
４００
１．２．３线状缺陷的ＳＥＭ分析及产生原因
ｍｍ的热镀
利用ＪＥＯＬ６４６０ＬＶ扫描电镜对缺陷的横截
锌ＩＦ钢产品的上表面，一般单发，偶见多发。在钢卷的长度方向上并无明确的发生规律，但多发生于距带钢边部３００ｍｌｎ的部位。该缺陷的发生率与炼钢生产工艺关联明显，随连铸同一中间包
面进行分析，同时对缺陷处的组织进行能谱定性
分析，结果如图７所示。钢板垂直于条状缺陷部位形貌显示缺陷发生部位的基板存在空洞且一般并不与钢板表面连通，空洞的局部存在颗粒，对颗
连浇炉次的增加，该缺陷的发生概率增加，且易集
中发生于个别炉次。
粒的能谱分析结果表明：颗粒的成分主要含Ａ１、０
等元素。
３２
上海金属第３２卷
图７缺陷横截面部位的空洞形貌及空洞中颗粒的能谱分析结果
从缺陷的ＳＥＭ结果和生产中发生的规律可基本确定该类缺陷的发生主要是由于连铸过程随浇注的进行，水口发生一定程度的阻塞，钢水偏流，造成结晶器内流动规律发生变化，钢水的流动速度加快，吸附了小型夹杂的氩气泡无法及时上浮，在结晶器下方钢水凝同前沿被捕获，在随后的热轧板坯加热过程中，内压升高，而在热轧过程中随温度降低，气泡处的内压下降，气泡处组织强度低于其他部位发生凹陷，同时随轧制进行而延长形成目视可见的缺陷，而在整个生产过程中被气泡吸附的氧化物夹杂发生破碎并随基体金属流动。缺陷处凹陷程度虽可在冷轧过程中减轻，但凹陷无法消除，一直保留于钢板表面直至最终的成品。１．３表面镀锌异常缺陷１．３．１典型形貌－
热镀锌ＩＦ钢常用于汽车的外板制造，用户使用时发现表面镀锌异常影响外观而无法使用。表面镀锌异常主要表现为合金化产品表面局部存在雪花状斑点等，而纯锌产品表面局部存在小黑点等各种形貌。其中雪花状斑点缺陷的典型形貌见
图８。
图８
ＩＦ－ＢＨ—ＨＳＳ钢合金化产品的白斑
１．３．２产生过程及规律
上述表面镀锌异常缺陷一般发生于带钢头尾，群集发生，上下表面均可见，多发于含ＰＩＦ钢。１．３．３表面镀锌异常缺陷的ＳＥＭ分析及产生原因
利用ＪＥＯＬ６４６０ＬＶ扫描电镜对去除锌层后缺陷处进行了分析（图９），同时对缺陷处的组织进行能谱定性分析（图１０）。
图９缺陷的放大形貌
图１０缺陷处形貌和能谱分析
第６期方学华等：热镀锌ＩＦ钢板常见表面缺陷分析
３３
从缺陷的放大形貌分析看，缺陷部位的基板
上存在翘皮和凹陷缺陷。对凹陷处进行的能谱分析表明，凹陷处无明显氧化现象。
从缺陷形貌和能谱分析表明：合金化样板表面的白斑主要是由基板表面翘皮剥落而成的凹陷形成，原因是凹陷处锌层厚度相对其他部位较大，在同样合金化条件下合金化不足，铁含量低，因此颜色发白，形成缺陷。２讨论
２．１
ＩＦ钢条状（卷渣）、线状（气泡）表面缺陷多发原因
２．１．１条状（卷渣）缺陷
以往的生产经验表明卷渣发生模式可分为５
类：（１）窄液面处反转钢流直接切入钢水和保护渣界面造成；（２）结晶器１／４宽度处在不稳定反转钢流的剪切作用下较厚液渣层的卷入；（３）水口非平衡钢水造成旋涡卷渣；（４）水口处上浮的大气泡扰动钢渣界面造成卷渣；（５）水口处钢水的不平衡流动造成钢水背压降低，保护渣沿下水口外壁流入钢水形成卷渣¨】。ＩＦ钢在连铸生产中由于钢水含碳量低，ＲＨ处理结束后，钢水从大包到中间包、再到结晶器的流动过程中较易因操作因素的影响引起二次氧化，同时ＩＦ钢在浇铸过程中，随浇铸的进行，中间包中渣量不可避免的增加，钢水中的氧化物含量上升，水口的阻塞程度加
重，钢水偏流加重，结晶器液面波动，卷渣倾向加
剧。值得注意的是含钛ＩＦ钢，当钛含量较高时，Ａｌ：Ｏ，氧化物上浮困难，易形成大颗粒的夹杂幢Ｊ，水口的阻塞加剧，造成卷渣，同时钢水中的钛与水口耐材中ＳｉＯ：反应，随浇铸进行，下水口内侧部位的多孑Ｌ耐材恶化，下水口吹入的氩气气泡尺寸变大ｐＪ，上浮后扰动钢渣界面造成卷渣。２．１．２线状（气泡）缺陷
线状（气泡）缺陷目前成为困扰ＩＦ钢外板生产的难题，气泡产生主要源于连铸过程空气侵入、
下水口吹入的舡气泡被结晶器窄液面处坯壳凝
固前沿捕获、耐材中焦油沥青产生的ＣＨ。渗入、扩散性氢在钢液凝固后的聚集【４】。ＩＦ钢在连铸的凝固过程中，由于碳含量极低，液固两相区狭窄，凝固前沿移动速度快，而且凝固坯壳极易形成“棘爪”组织”Ｊ，而“棘爪”部位在随后浇铸过程中会捕捉因水口阻塞导致钢水偏流造成的卷渣和侵
入深度加大，并吸附了夹杂的较大尺寸气泡，这与生产实践相符。
２．２表面的镀锌锌层组织异常
镀锌ＩＦ钢生产实践中，锌层组织异常是生产中的难题之一，分析已发现基板的翘皮和翘皮剥落造成的基板凹陷为主要原因，而ＩＦ钢表面发生翘皮的原因则比较复杂，上述分析已表明翘皮处并无氧化痕迹，且翘皮多发于含磷钢种。可以推测翘皮发生的原因是由于工艺变动引起的Ｐ晶界偏聚，弱化了晶界结合力，在酸洗一轧制过程中，部分变形晶粒发生晶间断裂从基体局部或整体剥离，在随后生产过程中形成翘皮和剥落。Ｐ的晶界偏聚引起晶界弱化已能够确认，而ＩＦ钢由于Ｃ、Ｎ固溶原子量极低，晶界洁净，含Ｐ时，极易发生Ｐ的偏聚。Ｐ偏聚后与晶界处铁原子形成类似
Ｆｅ，Ｐ的结构状态，从而削弱铁原子之间的结合
力，弱化晶界怕Ｊ。ＩＦ钢中添加Ｂ能一定程度上降低Ｐ的偏聚程度，但Ｂ对Ｐ晶界偏聚的抑制效应受工艺因素影响，无法完全消除Ｐ的偏聚【７Ｊ。值得注意的是ＩＦ钢的晶间断裂不仅仅取决于Ｐ的偏聚量，也与材料的变形应力状态等其他因素相关Ｌ８Ｊ，因此需进一步明确生产工序中热轧加热及卷取、酸洗一轧制、拉矫等工艺参数对ＩＦ钢翘皮发生率的具体影响，减轻因ＩＦ钢翘皮和凹陷产生锌层组织异常的发生程度。３结论
镀锌ＩＦ钢为提高冲压性能、避免时效导致的性能恶化和加工后表面质量恶化，在生产中尽量
避免Ｃ、Ｎ固溶原子的存在（以防止时效问题的发
生），由于Ｃ、Ｎ含量低，在生产和使用过程中产生了各种缺陷，通过分析缺陷特征和发生规律，得到以下结论。
（１）镀锌ＩＦ钢中常见的条状缺陷主要由连铸生产时结晶器卷渣造成，卷渣发生原因主要由连铸过程中下水口阻塞导致的钢水偏流和耐材受钢
水侵蚀导致的血气泡尺寸变大扰动钢渣界面导
致。
（２）镀锌ＩＦ钢中常见的线条状缺陷则由连铸生产时吸附夹杂的气泡被结晶器窄液面处坯壳凝固前沿捕获造成，而ＩＦ钢连铸生产时皮下气泡多
发的原因是ＩＦ钢连铸生产时下水口发生阻塞且
凝固坯壳极易形成明显的“棘爪”组织。
上海金属第３２卷
（３）镀锌ＩＦ钢生产中产生的“雪花状斑点”等锌层组织异常缺陷是由基板翘皮剥落导致的锌层厚度变化、合金化程度不均造成。而ＩＦ钢生产时Ｐ在晶界偏聚、晶界弱化而发生的晶间断裂则是此类缺陷发生的深层原因。，
参考文献
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ＳｔｅｅｌＧｒａｄｅｓ
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Ｖｏｅｓｔ．Ａｌｐｉｎｅ
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（１２）：２００７—２０１４．
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００４，（４）：４１－４８．
［３］ＫａｔｓｕｈｉｍＳａｓａｉ，ＹｏｓｈｉｍａｓａＭｉｚｕｋａｍｉ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ
ｔｗｅｅｎＩｍｍｅｒｓｉｏｎＮｏｚｚｌｅＲｅｆｒｃｔｏｒｙａｎｄＭｏｌｔｅｎＳｔｅｅｌｏｆ
ｏｆＲｅａｃｔｉｏｎ
ｏｎ
［８］Ｄａｃｍｉｎｇ
ｂｅ．
Ｌｉ，ＢｌｅｃｋＷｏｌｆｇａｎｇ．ＳｅｃｏｎｄａｒｙＷｏｒｋＥｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔ
ｉｎ
ｓｈｅｅｔＳｔｅｅｌｓ［Ｊ］．ＳｔｅｅｌＲｅｓｅａｒｃｈ，１９９９。（４－５）：１５４—１６１．
Ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ
收修改稿日期：２０１０—０５—２８
Ｂｌｉｓｔｅｒｓ［Ｊ］．Ｔｅｔｓｕｔｏ＿Ｈａｇｎ６，１９９５，８１（１０）：２３—２８．
唐钢优化生产运行降低煤气消耗
２０１０年开始，河北钢铁集团唐钢炼铁厂坚持把能源管理和能源利用作为一项核心工作来抓，通过优化生产运行方式，有效地降低了高炉、烧结机和锅炉等三大系统的高炉煤气消耗，使节省下来的大量高炉煤气，用来满足自备发电机组发电，达到了节能降耗、降低成本的目的。
唐钢炼铁厂狠抓降低高炉煤气消耗，从优化生产运行方式人手，经过两个月时间已初见成效。高炉热风炉烧炉，减少换炉次数，增加烧结时间，
１４０００ｍ３／ｈ。
烧结机点火炉严格控制点火温度，把点火温
度由１１８０℃降到１１００℃以下；控制烧嘴开口，
将第一排烧嘴开口关闭５０％；短时间停机，控制点
火温度在６００℃以下，以此降低高炉煤气消耗。目前高炉煤气消耗已由原来的４５ｍ３／ｈ降低到现在的３６ｍ３／ｈ。
锅炉重点控制热风伐开度，保证达到最佳入炉空气量，使高炉煤气得到完全燃烧。降低排烟温度，回收余热，提高炉膛热效率，进而降低高炉煤气。高炉煤气消耗已由过去的ｌ目前的ｌ
０５０ｍ’／ｈ。
１００
由两烧一送改为交叉并联，保证风温，避免开混风
伐，使风温稳定在较高水平；选择科学合理的烧炉工艺曲线，提高预热温度和空燃比等等。高炉煤气消耗已由原来的１４
５００
ｍ３／ｈ降至
ｍ３／ｈ降低至目前的
罗维供稿
宝钢广钢实质性重组拉开帷幕
２０１０年５月１０日，广东省发改委与广东钢铁集团在广州举行通报会，通报了“广东淘汰钢铁产能ｌ５００万ｔ暨实施５００万ｔ广钢环保迁建湛江项目”的详细方案。从２００９年底开始，宝钢集团控股的广东钢铁集团开始按照母子公司的模
式对韶钢、广钢进行实施控管。随着湛江项目的正式启动，目前宝钢集团与广东省、广州市国资委
已经就实质性资产重组达成共识，预计不久将成
为现实。
罗维供稿
热镀锌IF钢板常见表面缺陷分析
作者：作者单位：
方学华， 郭树宝， 程国平， 职建军， Fang Xuehua， Guo Shubao， Cheng Guoping，Zhi Jianjun
方学华,郭树宝,程国平,Fang Xuehua,Guo Shubao,Cheng Guoping(宝钢新日铁汽车板有限公司,技术质量部管理部,上海,201900)， 职建军,Zhi Jianjun(宝钢股份公司宝钢分公司炼钢部)
上海金属
SHANGHAI METALS2010,32(6)
刊名：英文刊名：年，卷(期)：
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本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_shjs201006008.aspx
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【摘要】对热镀锌ＩＦ钢生产和使用过程中常见的条状、线状和表面镀锌异常等表面缺陷
进行了研究。利用扫描电镜和能谱分析分析了缺陷形成的机理。研究结果表明：条状和线状缺陷分别由连铸卷渣和气泡残留形成，而表面的镀锌组织异常则是基板的组织剥落导致。ＩＦ钢连铸卷渣和气泡残留发生的原因是钢水中夹杂含量上升导致的下水口阻塞，ＩＦ钢基板组织剥
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【关键词】
ＩＦ钢表面缺陷热镀锌分析
ＩＮＶＥＳＴＩＧＡＴＩｏＮｏＦＴＹＰＩＣＡＬＳＵＲＦＡＣＥ
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ＦａｎｇＸｕｅｈｕａｌ
ＧｕｏＳｈｕｂａ０１
ＣｈｅｎｇＧｕｏｐｉｎ９１
Ｚｈｉ
Ｊｉａｎｊｕｎ２Ｃｏ．）
（１．Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ
ａｎｄ
Ｑｕａｌｉｔｙ
ＣｏｎｔｒｏｌＤｉｖｉｓｉｏｎ，Ｂａｏｓｔｅｅｌ—ＮＳＣ／ＡｒｃｅｌｏｒＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＳｈｅｅｔＣｏ．，Ｌｔｄ；
２。ＳｔｅｅｌＭａｋｉｎｇＦａｃｔｏｒｙＢａｏＳｈａｎＤｉｖｉｓｉｏｎＢａｏＳｔｅｅｌ
【Ａｂｓｔｒａｃｔ】
Ｓｕｒｆａｃｅｄｅｆｅｃｔｓｓｕｃｈ
ａｓ
ｓｔｒｉｐｌｉｋｅｄｅｆｅｃｔ，ｌｉｎｅａｒｄｅｆｅｃｔａｎｄａｂｎｏｒｍａｌｚｉｎｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｗｈｉｃｈｆｒｅｑｕｅｎｆｌｙｏｃｃｕｒｒｅｄｄｕｒｉｎｇＨＤＧＩＦｓｔｅｅｌｐｒｏｄｕｃｉｎｇａｎｄｄｉｓｐｏｓａｌｐｒｏｃｅｓｓｅｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．ＴｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｗｈｅｒｅｂｙｄｅｆｅｃｔｓｏｃＣｕｌＴｅｄｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙｕｓｉｎｇＳＥＭ
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ＥＤＡＸ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａ－
ｔｅｄｔｈａｔｓｔｒｉｐｌｉｋｅｄｅｆｅｃｔａｎｄｌｉｎｅａｒｄｅｆｅｃｔｗｅｒｅｍａｉｎｌｙｃａｕｓｅｄｂｙｓｌａｇｅｎｔｒａｐｍｅｎｔａｎｄｒｅｔａｉｎｅｄｂｕｂｂｌｅｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｄｕｒｉｎｇｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇ，ｗｈｉｌｅ
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ＩＦｓｔｅｅｌｓｕｂｓｔｒａｔｅＷａｓｃａｕｓｅｄｂｙＩＧＦｉｎ—
【ＫｅｙＷｏｒｄｓ】ＩＦＳｔｅｅｌ，ＳｕｒｆａｃｅＤｅｆｅｃｔ，ＨｏｔＤｉｐＧａｌｖａｎｉｚｉｎｇ，Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ
热镀锌钢板因其良好的腐蚀防护性能和比电镀锌板低的成本在汽车和家电行业得到广泛的应用。ＩＦ、ＩＦ—ＨＳＳ及ＩＦ－ＢＨ—ＨＳＳ钢具有冲压性能优
表面缺陷对产品的影响也日益突出，影响了热镀锌ＩＦ钢板的进一步推广和使用。本文分析了条状、线状和表面锌层组织异常（如ＧＡ产品表面雪
异、不需时效处理即可保证优异的抗时效劣化性
能等特征，在热镀锌产品中占较高的比例，生产技术获得了长足的进步。随着汽车、家电产业的发展对热镀锌ＩＦ钢板的质量，尤其是表面质量提出了更高的要求，而ＩＦ、ＩＦ—ＨＳＳ及ＩＦ—ＢＨ—ＨＳＳ钢由于基体的Ｃ、Ｎ含量极低，同时热镀锌过程的冶金过程复杂，在热镀锌钢产品的生产和使用过程中，
花状斑点）等几种常见热镀锌ＩＦ钢表面缺陷，并
利用ＳＥＭ、ＥＤＸ等手段分析了缺陷的产生原因，提出了可能的工艺影响因素。
１
常见缺陷的形貌、产生规律及原因
为满足冲压加工对材料高Ｒ值的要求，ＩＦ
钢一般用钛、铌等强碳、氮化物形成元素来固定Ｃ、Ｎ间隙原子，并在生产过程中尽量降低碳、氮
作者简介：方学华，男，从事产品质量管理和技术服务工作，Ｅｍａｉｌ：ｆａｎｇｘｈ＠ｂａｏｓｔｅｅｌ．ｃｏｒｎ
３０
上海金属
第３２卷
含量以减低钛、铌的添加量从而降低成本、提高性能。由于其成分特征，热镀锌ＩＦ钢板生产、使用中时常发生条状、线状和表面锌层组织异常等表面缺陷，影响了产品的收得率和最终用户的加工、使用性能。以下对３种常见表面缺陷的典型形貌、发生规律及可能的发生原因进行了分析。
１．１条状缺陷
１．１．１典型形貌
条状缺陷为热镀锌ＩＦ钢生产、使用过程中的常见缺陷，一般宽度２—８ｍｍ，长度较长为３００—
３０００
ｍｍ，该缺陷镀锌成品上目视可见，缺陷的两
条边部基本平行，并与周围组织有明屁的分界。在用户冲压后该缺陷程度加重，缺陷部位出现翘皮状组织，翘皮剥落后可见黑灰色组织。图１、２是条状缺陷冲压前后的典型形貌。
图ｌ条状缺陷冲压前的典型形貌及缺陷边缘部位局部放大像
图２条状缺陷冲压后的典型形貌及缺陷边缘部位局部放大像
１．１．２条状缺陷产生过程及规律
条状缺陷一般产生于钢卷的单面，一般单发，在钢卷的宽度和长度方向上并无明确的发生规律，但该缺陷的发生率与炼钢生产工艺关联明显，在同一批浇注中，开浇时浇注不稳定炉次，及排在浇注后期炉次的成品中此类型缺陷的发生概率增加。图３是跟踪实际生产过程中，同一中间包前后浇注炉次的板坯生产的镀锌钢卷表面发生此类缺陷的频率。
１．１．３条状缺陷的ＳＥＭ分析及产生原因
利用ＪＥＯＬ６４６０ＬＶ扫描电镜对缺陷横截面进行分析，同时对缺陷处的组织进行能谱定性分析。从钢板垂直于条状缺陷的部位取样可以发
∞弱如筋加搭ｍ３
４
５
６
７
８
，
现，缺陷部位处钢板已分层（如图４），同时能谱分析结果表明（图５）：缺陷部位存在Ｃａ、Ｎａ、Ｓｉ、ｍ、Ｏ等元素。
入
入‘、●
＼
‘＼
０
＼
■、
、、ＪＬ一一
／一
．一．一
同—批浇注的炉次
图３连浇中炉次对条状缺陷发生频率的影响
第６期方学华等：热镀锌ＩＦ钢板常见表面缺陷分析
３１
炼钢的连铸（ＣａＯ－ＳｉＯ：－ＮａＯ—ＡＩ：Ｏ，）系保护渣成分
的元素基本一致。这表明分层是由于连铸中保护渣的卷入，在随后的轧制过程中随基体流动造成的。卷渣在热轧的加热过程中可能吸氢，在随后的热轧、冷轧退火过程中，由于热轧、退火时板温升高，气体的压强升高，而金属基体的强度降低导致金属基体发生变形、分层，从而形成缺陷部位与
图４缺陷部位的分层形貌特征
从ＳＥＭ分析结果可以确定该缺陷是由于钢锭分层引起的成品缺陷，且缺陷处的主要元素与
正常基体明显的分界。在用户的冲压甚至冷轧生产过程中，由于保护渣无法与基体同步变形，从而在钢板表面形成翘皮剥落。
，图５
１．２线状缺陷１．２．１典型形貌
缺陷分层处能谱分析结果
ｍｍ，该缺陷镀锌成品上目视可见，缺陷与周围组织并无明显分界，局部放大后，可见缺陷部位相对于板面呈凹陷状态。线状缺陷的典型形貌见图６。
线状缺陷在热镀锌ＩＦ钢生产、使用过程中较为常见，一般宽度０．５～２ｍｍ，长度小于３００
图６线状缺陷的典型形貌及缺陷部位局部放大像
１．２．２产生过程及规律
线状缺陷常见于宽度大于１
４００
１．２．３线状缺陷的ＳＥＭ分析及产生原因
ｍｍ的热镀
利用ＪＥＯＬ６４６０ＬＶ扫描电镜对缺陷的横截
锌ＩＦ钢产品的上表面，一般单发，偶见多发。在钢卷的长度方向上并无明确的发生规律，但多发生于距带钢边部３００ｍｌｎ的部位。该缺陷的发生率与炼钢生产工艺关联明显，随连铸同一中间包
面进行分析，同时对缺陷处的组织进行能谱定性
分析，结果如图７所示。钢板垂直于条状缺陷部位形貌显示缺陷发生部位的基板存在空洞且一般并不与钢板表面连通，空洞的局部存在颗粒，对颗
连浇炉次的增加，该缺陷的发生概率增加，且易集
中发生于个别炉次。
粒的能谱分析结果表明：颗粒的成分主要含Ａ１、０
等元素。
３２
上海金属第３２卷
图７缺陷横截面部位的空洞形貌及空洞中颗粒的能谱分析结果
从缺陷的ＳＥＭ结果和生产中发生的规律可基本确定该类缺陷的发生主要是由于连铸过程随浇注的进行，水口发生一定程度的阻塞，钢水偏流，造成结晶器内流动规律发生变化，钢水的流动速度加快，吸附了小型夹杂的氩气泡无法及时上浮，在结晶器下方钢水凝同前沿被捕获，在随后的热轧板坯加热过程中，内压升高，而在热轧过程中随温度降低，气泡处的内压下降，气泡处组织强度低于其他部位发生凹陷，同时随轧制进行而延长形成目视可见的缺陷，而在整个生产过程中被气泡吸附的氧化物夹杂发生破碎并随基体金属流动。缺陷处凹陷程度虽可在冷轧过程中减轻，但凹陷无法消除，一直保留于钢板表面直至最终的成品。１．３表面镀锌异常缺陷１．３．１典型形貌－
热镀锌ＩＦ钢常用于汽车的外板制造，用户使用时发现表面镀锌异常影响外观而无法使用。表面镀锌异常主要表现为合金化产品表面局部存在雪花状斑点等，而纯锌产品表面局部存在小黑点等各种形貌。其中雪花状斑点缺陷的典型形貌见
图８。
图８
ＩＦ－ＢＨ—ＨＳＳ钢合金化产品的白斑
１．３．２产生过程及规律
上述表面镀锌异常缺陷一般发生于带钢头尾，群集发生，上下表面均可见，多发于含ＰＩＦ钢。１．３．３表面镀锌异常缺陷的ＳＥＭ分析及产生原因
利用ＪＥＯＬ６４６０ＬＶ扫描电镜对去除锌层后缺陷处进行了分析（图９），同时对缺陷处的组织进行能谱定性分析（图１０）。
图９缺陷的放大形貌
图１０缺陷处形貌和能谱分析
第６期方学华等：热镀锌ＩＦ钢板常见表面缺陷分析
３３
从缺陷的放大形貌分析看，缺陷部位的基板
上存在翘皮和凹陷缺陷。对凹陷处进行的能谱分析表明，凹陷处无明显氧化现象。
从缺陷形貌和能谱分析表明：合金化样板表面的白斑主要是由基板表面翘皮剥落而成的凹陷形成，原因是凹陷处锌层厚度相对其他部位较大，在同样合金化条件下合金化不足，铁含量低，因此颜色发白，形成缺陷。２讨论
２．１
ＩＦ钢条状（卷渣）、线状（气泡）表面缺陷多发原因
２．１．１条状（卷渣）缺陷
以往的生产经验表明卷渣发生模式可分为５
类：（１）窄液面处反转钢流直接切入钢水和保护渣界面造成；（２）结晶器１／４宽度处在不稳定反转钢流的剪切作用下较厚液渣层的卷入；（３）水口非平衡钢水造成旋涡卷渣；（４）水口处上浮的大气泡扰动钢渣界面造成卷渣；（５）水口处钢水的不平衡流动造成钢水背压降低，保护渣沿下水口外壁流入钢水形成卷渣¨】。ＩＦ钢在连铸生产中由于钢水含碳量低，ＲＨ处理结束后，钢水从大包到中间包、再到结晶器的流动过程中较易因操作因素的影响引起二次氧化，同时ＩＦ钢在浇铸过程中，随浇铸的进行，中间包中渣量不可避免的增加，钢水中的氧化物含量上升，水口的阻塞程度加
重，钢水偏流加重，结晶器液面波动，卷渣倾向加
剧。值得注意的是含钛ＩＦ钢，当钛含量较高时，Ａｌ：Ｏ，氧化物上浮困难，易形成大颗粒的夹杂幢Ｊ，水口的阻塞加剧，造成卷渣，同时钢水中的钛与水口耐材中ＳｉＯ：反应，随浇铸进行，下水口内侧部位的多孑Ｌ耐材恶化，下水口吹入的氩气气泡尺寸变大ｐＪ，上浮后扰动钢渣界面造成卷渣。２．１．２线状（气泡）缺陷
线状（气泡）缺陷目前成为困扰ＩＦ钢外板生产的难题，气泡产生主要源于连铸过程空气侵入、
下水口吹入的舡气泡被结晶器窄液面处坯壳凝
固前沿捕获、耐材中焦油沥青产生的ＣＨ。渗入、扩散性氢在钢液凝固后的聚集【４】。ＩＦ钢在连铸的凝固过程中，由于碳含量极低，液固两相区狭窄，凝固前沿移动速度快，而且凝固坯壳极易形成“棘爪”组织”Ｊ，而“棘爪”部位在随后浇铸过程中会捕捉因水口阻塞导致钢水偏流造成的卷渣和侵
入深度加大，并吸附了夹杂的较大尺寸气泡，这与生产实践相符。
２．２表面的镀锌锌层组织异常
镀锌ＩＦ钢生产实践中，锌层组织异常是生产中的难题之一，分析已发现基板的翘皮和翘皮剥落造成的基板凹陷为主要原因，而ＩＦ钢表面发生翘皮的原因则比较复杂，上述分析已表明翘皮处并无氧化痕迹，且翘皮多发于含磷钢种。可以推测翘皮发生的原因是由于工艺变动引起的Ｐ晶界偏聚，弱化了晶界结合力，在酸洗一轧制过程中，部分变形晶粒发生晶间断裂从基体局部或整体剥离，在随后生产过程中形成翘皮和剥落。Ｐ的晶界偏聚引起晶界弱化已能够确认，而ＩＦ钢由于Ｃ、Ｎ固溶原子量极低，晶界洁净，含Ｐ时，极易发生Ｐ的偏聚。Ｐ偏聚后与晶界处铁原子形成类似
Ｆｅ，Ｐ的结构状态，从而削弱铁原子之间的结合
力，弱化晶界怕Ｊ。ＩＦ钢中添加Ｂ能一定程度上降低Ｐ的偏聚程度，但Ｂ对Ｐ晶界偏聚的抑制效应受工艺因素影响，无法完全消除Ｐ的偏聚【７Ｊ。值得注意的是ＩＦ钢的晶间断裂不仅仅取决于Ｐ的偏聚量，也与材料的变形应力状态等其他因素相关Ｌ８Ｊ，因此需进一步明确生产工序中热轧加热及卷取、酸洗一轧制、拉矫等工艺参数对ＩＦ钢翘皮发生率的具体影响，减轻因ＩＦ钢翘皮和凹陷产生锌层组织异常的发生程度。３结论
镀锌ＩＦ钢为提高冲压性能、避免时效导致的性能恶化和加工后表面质量恶化，在生产中尽量
避免Ｃ、Ｎ固溶原子的存在（以防止时效问题的发
生），由于Ｃ、Ｎ含量低，在生产和使用过程中产生了各种缺陷，通过分析缺陷特征和发生规律，得到以下结论。
（１）镀锌ＩＦ钢中常见的条状缺陷主要由连铸生产时结晶器卷渣造成，卷渣发生原因主要由连铸过程中下水口阻塞导致的钢水偏流和耐材受钢
水侵蚀导致的血气泡尺寸变大扰动钢渣界面导
致。
（２）镀锌ＩＦ钢中常见的线条状缺陷则由连铸生产时吸附夹杂的气泡被结晶器窄液面处坯壳凝固前沿捕获造成，而ＩＦ钢连铸生产时皮下气泡多
发的原因是ＩＦ钢连铸生产时下水口发生阻塞且
凝固坯壳极易形成明显的“棘爪”组织。
上海金属第３２卷
（３）镀锌ＩＦ钢生产中产生的“雪花状斑点”等锌层组织异常缺陷是由基板翘皮剥落导致的锌层厚度变化、合金化程度不均造成。而ＩＦ钢生产时Ｐ在晶界偏聚、晶界弱化而发生的晶间断裂则是此类缺陷发生的深层原因。，
参考文献
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ｏｎ
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ｂｅ．
Ｌｉ，ＢｌｅｃｋＷｏｌｆｇａｎｇ．ＳｅｃｏｎｄａｒｙＷｏｒｋＥｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔ
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ｓｈｅｅｔＳｔｅｅｌｓ［Ｊ］．ＳｔｅｅｌＲｅｓｅａｒｃｈ，１９９９。（４－５）：１５４—１６１．
Ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ
收修改稿日期：２０１０—０５—２８
Ｂｌｉｓｔｅｒｓ［Ｊ］．Ｔｅｔｓｕｔｏ＿Ｈａｇｎ６，１９９５，８１（１０）：２３—２８．
唐钢优化生产运行降低煤气消耗
２０１０年开始，河北钢铁集团唐钢炼铁厂坚持把能源管理和能源利用作为一项核心工作来抓，通过优化生产运行方式，有效地降低了高炉、烧结机和锅炉等三大系统的高炉煤气消耗，使节省下来的大量高炉煤气，用来满足自备发电机组发电，达到了节能降耗、降低成本的目的。
唐钢炼铁厂狠抓降低高炉煤气消耗，从优化生产运行方式人手，经过两个月时间已初见成效。高炉热风炉烧炉，减少换炉次数，增加烧结时间，
１４０００ｍ３／ｈ。
烧结机点火炉严格控制点火温度，把点火温
度由１１８０℃降到１１００℃以下；控制烧嘴开口，
将第一排烧嘴开口关闭５０％；短时间停机，控制点
火温度在６００℃以下，以此降低高炉煤气消耗。目前高炉煤气消耗已由原来的４５ｍ３／ｈ降低到现在的３６ｍ３／ｈ。
锅炉重点控制热风伐开度，保证达到最佳入炉空气量，使高炉煤气得到完全燃烧。降低排烟温度，回收余热，提高炉膛热效率，进而降低高炉煤气。高炉煤气消耗已由过去的ｌ目前的ｌ
０５０ｍ’／ｈ。
１００
由两烧一送改为交叉并联，保证风温，避免开混风
伐，使风温稳定在较高水平；选择科学合理的烧炉工艺曲线，提高预热温度和空燃比等等。高炉煤气消耗已由原来的１４
５００
ｍ３／ｈ降至
ｍ３／ｈ降低至目前的
罗维供稿
宝钢广钢实质性重组拉开帷幕
２０１０年５月１０日，广东省发改委与广东钢铁集团在广州举行通报会，通报了“广东淘汰钢铁产能ｌ５００万ｔ暨实施５００万ｔ广钢环保迁建湛江项目”的详细方案。从２００９年底开始，宝钢集团控股的广东钢铁集团开始按照母子公司的模
式对韶钢、广钢进行实施控管。随着湛江项目的正式启动，目前宝钢集团与广东省、广州市国资委
已经就实质性资产重组达成共识，预计不久将成
为现实。
罗维供稿
热镀锌IF钢板常见表面缺陷分析
作者：作者单位：
方学华， 郭树宝， 程国平， 职建军， Fang Xuehua， Guo Shubao， Cheng Guoping，Zhi Jianjun
方学华,郭树宝,程国平,Fang Xuehua,Guo Shubao,Cheng Guoping(宝钢新日铁汽车板有限公司,技术质量部管理部,上海,201900)， 职建军,Zhi Jianjun(宝钢股份公司宝钢分公司炼钢部)
上海金属
SHANGHAI METALS2010,32(6)
刊名：英文刊名：年，卷(期)：
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本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_shjs201006008.aspx