马口铁冷轧板表面缺陷研究

周景龙

(中国重型机械有限公司，北京 100036)

0 前言

镀锡薄钢板简称镀锡板，俗称马口铁，是两面镀有纯锡的低碳薄钢板。镀锡板机械强度高，加工性能良好，具有良好的综合防护性能［1-2］，是传统的制罐材料，除大量用于罐头工业和易拉罐外，还可用于制作糖果、饼干、茶叶的听盒。

表面缺陷是马口铁薄板生产中常见的质量问题［4-7］。近来，某厂生产的马口铁热轧板在冷轧为0.18 mm 厚薄板时表面出现灰色条带状缺陷，并提出了质量异议。本文研究了此类缺陷产生的机理以及解决的措施。

1 缺陷的检测

马口铁薄板化学成分如见表1。

表1 马口铁薄板化学成分Tab.1 Chemical compositions of tinplate cold-rolled sheet %

马口铁冷轧薄板上出现的长条状缺陷，呈灰黑色，宽度为0.1～0.25 mm，长度为0.7～1.2 mm，如图1 所示。这类缺陷集中在冷轧板的一面上，另一面未发现此类缺陷。在500 倍电镜下观测到此类缺陷上未发现任何裂纹或孔洞，而是由大尺寸夹杂物构成。缺陷内部分为两部分，一部分颜色较浅，另一部分颜色发黑。能谱分析表明，这种夹杂物为CaO-MnO-SiO2-Al2O3-TiO2复合夹杂物，黑色夹杂物部位TiO2含量更高。如图3 所示。

为进一步检测夹杂物的构成，在3000 倍电镜下进行了检测，发现这种大块夹杂物是由许多小颗粒夹杂聚合而成，并在其中发现了高碳类夹杂物颗粒，如图4 所示。夹杂物中还含有K、Na等元素，如图5 所示。

图4 高碳类夹杂颗粒形貌及能谱图Fig.4 Morphology and energy spectrum of high-carbon inclusion

图5 含K、Na 类夹杂物形貌及能谱图Fig.5 Morphology and energy spectrum of sodium and potassium inclusion

另外，在夹杂物内部，有一些部位基体裸露出来，如图7 所示，说明夹杂物厚度较小，在轧制过程中发生了较大的变形。

图6 夹杂物内裸露部位形貌及能谱图Fig.6 Morphology and energy spectrum of exposed spot of inclusion

2 缺陷分析

检测可以看出，马口铁冷轧板上这类缺陷为大尺寸复合夹杂物构成。夹杂物内部有钢基体裸露现象，表明这类夹杂物熔点较低，在轧制过程中发生了很大的变形，因此在冷轧板上呈现很薄的一层。

所检测的大部分夹杂物碳含量均较高(10%～25%)，是中间包卷渣的产物。所使用的是低碱度中包覆盖剂(碱度1.6)，且覆盖剂中碳含量较高，为4.4%。这种覆盖剂熔点较低，粘度很小，容易与碳化稻壳保温剂混合在一块，在中包液面不稳定或浇铸末期，形成卷渣进入钢液，由于熔点较低，在钢中主要呈液态，聚集能力很强，并迅速与钢中其它夹杂物发生反应，结合长大到一块，形成尺寸较大的夹杂物。

当钢液通过浸入式水口进入结晶器内时，由于这类夹杂物尺寸很大，且熔点较低，上浮能力较强。大部分这类夹杂物均能上浮到渣面，被结晶器保护渣吸附。其中一少部分来不及上浮到渣面，最后聚积到内弧接近表面位置，在热轧及冷轧过程中由于经过了较大变形，裸露在冷轧板的表面，从而形成缺陷。由于这类夹杂物上浮能力较强，因此都聚集在内弧附近，因此这类缺陷只出现在冷轧板的一面，另一面不会发现这类缺陷。

在一部分所检测的夹杂物中发现有K 和Na元素存在，说明有保护渣成分的存在。这类夹杂物是在结晶器内随流场运动时，与保护渣接触并发生反应，但由于流场动能作用，并没有被保护渣吸附，又重新随流场迹线进入钢液。如图7所示。

图7 夹杂物与保护渣反应示意图Fig.7 Sketch of inclusion reacting with casting powder

3 工艺的改进

为杜绝马口铁产品此类缺陷的产生，该厂采取了一系列工艺优化措施，主要包括以下方面。

3.1 中间包覆盖剂

提高覆盖剂碱度，中间包覆盖剂碱度由1.8改为3.7，把覆盖剂中游离碳严格控制在1.5%以下，并优化了中包内覆盖剂的添加制度。

3.2 中包操作

通过控制节奏，严禁中包液面波动过大。在浇铸末期，当中包内钢水液面低于300 mm 时，停止浇铸。通过这些措施基本杜绝了中间包卷渣现象。

3.3 结晶器液面

该厂有结晶器液面自动控制系统。但拉速不够稳定，且浸入式水口对中做的不够到位。针对这种情况，该厂改为恒拉速操作，且加强了水口对中操作管理。

通过以上工艺改进措施，该厂生产的马口铁薄板产品质量明显提升，没有再出现表面夹杂物缺陷问题。

4 结束语

(1)马口铁冷轧板上带状缺陷为大尺寸复合夹杂物，熔点较低，在轧制过程中发生了较大的变形，分布在冷轧板一面的表面部位。

(2)这类夹杂物是中包卷渣的产物，并与结晶器保护渣反应复合而成，由于熔点较低，在浇铸过程中上浮聚集到内弧附近，是这类缺陷只出现在冷轧板一面的主要原因。

(3)通过改进中间包覆盖剂、规范中包操作、恒拉速操作以及水口对中操作管理等优化措施，马口铁板材表面带状缺陷得到解决。

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