分享：冷轧板表面纵向色差产生机理及控制策略

冷轧汽车板对表面质量有着极高的要求，O5级冷轧板不但要求光学检验无缺陷，而且要经油石打磨无缺陷[1]。冷轧板表面的纵向色差缺陷不仅对冲压件表面质量具有严重的不良影响，也影响涂装后的外观质量，从而造成冷轧板表面的降级，这直接影响下游工序生产和用户使用[2]。因而发现并找出冷轧板表面的纵向色差缺陷产生机理，为进一步改进工艺提供理论依据，对消除此类缺陷及提高冷轧板表面实物质量具有重要意义。

1.   纵向色差形貌特征及检验分析

1.1   形貌特征

纵向色差缺陷普遍存在于冷轧钢板中。在生产实践中发现，纵向色差缺陷比较明显地显现于超低碳钢种上，分布于整个板宽方向并且出现呈明暗相间的条纹形貌，经油石打磨后，形貌明显且界限分明，宽度一般在5~15 mm。

1.2   检验分析

利用扫描电镜观察冷轧超低碳钢DC06钢板表面明暗条纹区域微观形貌，用能谱仪分别进行微区成分分析，并分别测量不同区域的表面粗糙度。如图1所示，从微观形貌看，明处区域即正常区域，分布着来自于轧辊复制而来的大小不一的毛化坑，此毛化坑有基本一致的形态且均匀分布[3]，毛化坑之间的表面纹理是通过均匀轧制而形成，清晰、连续且稳定；暗处区域即色差区域，微观表面毛化坑分布不均匀，毛化坑边缘不规则也不完整，且无明显轧制纹理。能谱分析结果见表1，明、暗条纹处的表面化学成分均为Fe，没有其他的类似于非金属夹杂物的成分。对其它的色差区域进行测试，其结果均相同，这说明色差区域的形成与非金属夹杂物没有必然联系。从表1中粗糙度测量结果可以看出暗处区域与明处区域粗糙度存在明显差异，暗处区域粗糙度较大。

2.   纵向色差产生机理

超低碳钢表面较易出现纵向色差缺陷，说明该缺陷与钢种制工艺参数及特性轧有关。为此，考虑到现场生产实际，对影响带钢表面粗糙度的影响因素进行分析。

2.1   热轧工序

热轧油的投入可使带钢和轧辊表面形成一层润滑膜保护带钢，使得在轧制过程中氧化铁皮大大减少从而改善带钢表面质量[4]。且润滑膜起到隔离作用，减少带钢和轧辊接触面积，同时带钢和轧辊表面的大量微凸体被润滑剂填充，促使带钢和轧辊表面成为“平”的接触，有效减弱轧辊和带钢之间微凸体的黏着、焊合及大的微凸体犁过界面的作用，最终轧辊和带钢表面的摩擦和粗化程度相比不润滑时显著减轻，带钢表面粗糙度可降低20%~30%[5]。假使带钢表面有较大粗糙度，由于表面张力的作用，容易改变乳化液流动方向，纵向条状分布出现在轧制过程中，乳化液厚的区域有相对较小的轧制力，带钢原始表面粗糙度由于偏厚的油膜得以保留，削减轧辊对带钢的转印效果，而乳化液薄的区域转印效果明显，所以带钢表面粗糙度大，易使带钢表面出现纵向色差。热轧油的投入可有效的降低带钢表面粗糙度，改善乳化液在带钢表面分布状态，促使乳化液在带钢表面均匀分布，从而减轻纵向色差。

2.2   冷轧工序

在冷轧过程中，冷轧末机架主要进行平整、压下率很小；而压下量都比较大的是上游机架，一般可以达到30%左右，此时带钢的表面转印出现轧辊表面的大部分特征[6]，且随着轧制长度数的加大，轧辊表面粗糙度的衰减不是均匀增大。因此上游机架冷轧辊表面粗糙度对纵向色差缺陷的影响较大。调整平整辊粗糙度可在一定程度上减轻带钢表面缺陷。研究表明：平整辊表面粗糙度Ra和峰值数分别为0.80~1.20 μm和130~170个，可使带钢表面纵向条纹缺陷明显减轻甚至消除[7]。适当的平整延伸率可以使平整辊表面粗糙度有效的传递到带钢表面上，并能通过平整延伸率的不同来控制带钢表面粗糙度的大小。因此根据不同钢种调整平整辊表面粗糙度和平整延伸率，可一定程度上减轻或者消除纵向色差缺陷。

3.   纵向色差控制策略

3.1   热轧工序工艺参数控制

热轧工序生产前对热轧机组机架间喷嘴、上下工作辊表面质量进行检查，确认均处于良好状态。热轧过程中热轧油比例控制情况见表2。

试生产DC04及DC06产品的工艺参数及热轧板粗糙度见表3。热轧后带钢表面质量良好，仅DC06的表面粗糙度略大于DC04。

3.2   冷轧工序工艺参数控制

冷轧工序生产前对冷轧机组机架喷嘴、上下工作辊表面质量进行检查，确认均处于良好状态。冷轧辊轧制情况见表4。对生产结束后的工作辊进行油石打磨检查，轧辊表面未发现明显通过原料转印来的色差缺陷，冷硬板经油石打磨表面质量良好，无明显可见的色差缺陷，冷硬态钢板粗糙度测量结果见表5。

在连退工序出口检查台对带钢表面进行油石打磨检查，确认带钢表面质量良好，均未发现明显可见的纵向色差缺陷。取样测量退火态钢板表面粗糙度，退火态钢板粗糙度测量结果见表5。

4.   微冲后表面检验

分别对试验钢种每个分卷取样并进行微冲实验，冲压后试件表面质量良好，除外来粉尘杂质导致试件表面个别位置有轻微凹凸痕外，无任何原板经冲压可能导致放大的缺陷形貌。试件经油石打磨后，表面质量良好，无任何明显可见缺陷，如图2所示。

5.   结束语

（1）冷轧板表面纵向色差宏观表现为明暗相间条纹，微观检验为粗糙度不均。

（2）冷轧原料表面粗糙度不均，导致轧制时乳化液沿纵向分布形成纵向色差；冷轧辊表面粗糙度及平整工艺均对纵向色差有不同程度的影响。

（3）通过投热轧油，调整冷轧辊表面粗糙度、平整辊表面粗糙度等工艺参数，生产结束后在连退检查台确认带钢表面无明显可见纵向色差缺陷。

（4）微冲后检验试件表面质量良好，通过工艺控制可有效减轻或消除纵向色差缺陷。

文章来源——金属世界