冷軋帶鋼表面色差原因分析

1、冷軋帶鋼表面色差原因分析摘要: 隨著我國國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，汽車、家電等高品質冷軋鋼板的市場需求 量逐年增加，冷軋板已經(jīng)成為鋼鐵工業(yè)的主要產(chǎn)品之一。從客觀的角度來說，冷 軋板的出現(xiàn)，推動了我國鋼鐵工作的較大發(fā)展，并且在很大程度上促使各方面的 工藝和技術有了新的突破。但是，面對強烈的需求和客觀上的技術標準，目前的 冷軋板并未表現(xiàn)出理想的效果。在生產(chǎn)過程中，由于控制不當，冷軋板表面會產(chǎn) 生一些色差缺陷，本文針對冷軋帶鋼表面色差產(chǎn)生的具體原因進行了分析，通過 實驗總結色差出現(xiàn)的特征規(guī)律，有針對性地提出相應的改善措施并取得良好的改 善效果。關鍵詞：冷軋薄板；色差；粗糙度；乳化液；潤滑1 冷軋帶鋼表面色

2、差缺陷的產(chǎn)生原因冷軋薄板主要用于汽車、家電和各類食品包裝，因此，除了通常的力學性能 和板形要求外，對帶鋼的表面質量都有很高的要求。而冷軋薄板表面條狀色差是 生產(chǎn)過程中一種常見的缺陷，這種缺陷主要特征為沿帶鋼軋制方向呈無規(guī)律的條 帶狀分布。條狀色差嚴重影響帶鋼的外觀形貌，并使帶鋼表面出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。冷 軋薄板表面色差嚴重制約產(chǎn)品檔次的提升，但對色差缺陷形成的原因主要包括：色差區(qū)域的氧化鐵皮與基體界面的結合形貌不同于正常區(qū)域，酸洗后帶鋼表面 粗糙度的差異造成了視覺襯度的差異，形成了斑狀色差缺陷。由于帶鋼表面粗糙 度有所差異，勢必會影響后續(xù)的涂鍍工序，對酸洗板類產(chǎn)品質量造成巨大影響。熱軋表面除磷不干凈

3、，導致帶鋼表面酸洗后殘留山水紋狀色差;帶鋼在平整軋制過程中，由于帶鋼表面軋制力和伸長率分布不均勻，使得 帶鋼或者軋輥表面粗糙度出現(xiàn)局部不均勻，造成其反光性的差異，從而在視覺上 表現(xiàn)出色差;此類斑狀色差缺陷主要與熱軋精軋工作輥輥面氧化膜狀態(tài)有關。氧化膜剝 落、粗糙時，軋輥碾壓帶鋼使得三次鐵皮生成不均勻并出現(xiàn)非均勻壓入，壓入處 的鐵皮與帶鋼基體的界面粗糙、多凹坑，經(jīng)酸洗除去鐵皮后，粗糙度的差異導致 色差的出現(xiàn)。2 試驗方法以及色差缺陷的具體分析措施試驗材料為DC03冷軋板。DC03冷軋板的生產(chǎn)工藝流程為:熱軋原料-5機架酸 連軋-電解清洗-連續(xù)退火-平整-重卷。在冷軋板上截取存在色差缺陷的試樣，經(jīng)

4、超 聲波清洗后吹干。利用掃描電鏡和激光共聚焦顯微鏡對缺陷的微觀形貌進行分析。乳化液對色差缺陷的影響在冷軋過程中，乳化液起到潤滑和冷卻兩方面作用。當乳化液噴射到帶鋼和 工作輥之間時，依靠乳化液的離水展著性，軋制油會從乳化液中分離出來，形成 油池，起到潤滑作用;而水的蒸發(fā)則起到冷卻吸熱作用。在軋制過程中，帶鋼表面 油膜是限制工作輥和帶鋼之間接觸摩擦的保護膜。因此，乳化液的穩(wěn)定性與均勻 性直接關系到工作輥與帶鋼之間摩擦的均勻性。而乳化液的穩(wěn)定性和均勻性與乳 化液的噴射方式、軋制速度、乳化液的顆粒度和接觸角等因素都密切相關。乳化液的噴射方式乳化液在帶鋼進入軋制變形區(qū)前分布十分不均勻，而這種不均勻的分布

5、也吻 合色差缺陷在帶鋼表面分布的隨機性。為改善乳化液在帶鋼表面的分布狀態(tài)，定 期檢查機架內(nèi)乳化液噴射梁的角度和噴嘴堵塞情況，每次檢修時采用熱脫鹽水沖 洗牌坊，沖洗前把收集槽內(nèi)乳化液全部提升到乳化液箱內(nèi)，沖洗后把收集槽內(nèi)廢 水排放干凈，沖洗后帶鋼表面乳化液分布變得更加均勻。2.1.2 軋制速度 在改善乳化液的噴射方式之后，色差缺陷和軋制速度密切相關。當軋制速度 低于800mmin 1時，帶鋼表面狀態(tài)良好;軋制速度在800mmin 1以上時，帶 鋼表面存在輕微色差;當軋制速度提高至1000mmi n 1以上時，色差缺陷明顯。根據(jù)摩擦學 Stribeck 曲線，在潤滑軋制過程中，低速軋制時主要以邊界

6、潤滑 為主，摩擦系數(shù)較大，油膜厚度也非常薄，此時工作輥和帶鋼幾乎完全接觸，軋 機工作輥能很好地將其表面粗糙度復制到帶鋼表面，這就造成在低速軋制時表面 色差輕微;當軋制速度進一步提高時，潤滑進入混合潤滑階段，油膜厚度隨著軋制 速度的增加而增大，摩擦系數(shù)也迅速降低，此時工作輥對帶鋼表面的拋光作用減 弱;當軋制速度超過一定值時，帶鋼完全以流體潤滑為主，此時油膜很厚，工作輥 與帶鋼完全隔離，工作輥失去對帶鋼厚度的控制，軋機出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。因此，為 控制帶鋼厚度和表面粗糙度，就必須使軋制潤滑處于混合潤滑狀態(tài)。而在混合潤 滑階段，油膜厚度的均勻性直接關系到最終帶鋼表面粗糙度的均勻性。隨著軋制 速度的提高，軋

7、制時油膜厚度增加，而變形咬合區(qū)軋制油總量不變，這就導致油 膜在帶鋼寬度方向上分布不均勻，進而導致帶鋼寬度方向不同部位摩擦系數(shù)不同 導致高速軋制時帶鋼表面出現(xiàn)粗糙度不均勻分布。2.3.3 軋制油的顆粒度和接觸角 冷軋薄板在高速軋制時油膜不均問題主要和軋制油的鋪展性有關，而軋制油 的鋪展性取決于其自身的顆粒度和接觸角。工作輥表面狀態(tài)對色差缺陷的影響通過以上對色差缺陷產(chǎn)生的特點分析，確定色差的產(chǎn)生原因為酸軋5#機架在 軋制過程中引起帶鋼表面粗糙度的不均勻。在冷軋過程中，只有軋輥與乳化液和 帶鋼直接接觸，為進一步明確軋輥表面狀態(tài)對帶鋼表面色差的影響，分別對冷軋 機架工作輥上機前和軋制 130km 后表

8、面粗糙度進行測量。輥面粗糙度在上機前為 0.42ym，經(jīng)軋制130km后粗糙度下降至0.26ym。從粗糙度橫向分布來看，工作 輥在上機前后分布均勻性較好，沒有明顯的粗糙度差異。總之，從機架工作輥表 面粗糙度和表面形貌上看，表面色差并非由工作輥表面粗糙度差異或表面劃傷引 起。具體控制措施通過上述實驗分析，冷軋帶鋼表面色差控制的具體措施如下：第一：冶煉過 程中，對添加的廢鋼進行嚴格的檢驗，避免一些雜質元素超標的廢鋼流入，從而 導致鋼水中元素成分超標。第二：采取優(yōu)化配料技術，合理配入適量的含殘余元 素低的HBI、生鐵及優(yōu)質廢鋼等來有效稀釋港中殘余元素，提高鋼的質量和潔凈 度。第三：提高熱軋加熱爐的加

9、熱溫度以降低界面元素含量。因為加熱溫度 1000C, Cu與Ni彌散分布在靠近界面的氧化層中；加熱溫度1100C，在基板與 氧化層間形成富Cu和Ni相；加熱溫度1200C，基板與氧化層間Cu與Ni擴散； 加熱溫度1300C時，基體表面由于擴散速度加快導致Cu與Ni迅速下降。第四： 延長酸洗時間。由于 Fe-Cu 與 Fe-Ni 是耐蝕合金，因此酸洗時間要比普通的時間 長，按照正常的設計的酸洗時間是不可能除掉黑色條紋。結束語：冷軋板表面色差缺陷呈縱向黑白條紋相間分布，黑條區(qū)域較白條區(qū)域粗糙;帶 鋼表面粗糙度大或小不會造成色差缺陷，區(qū)域性粗糙度差異才會在宏觀上表現(xiàn)為 色差缺陷，粗糙度差異越大，色差越明顯。帶鋼升降速軋制時，色差比勻速軋制 明顯;末機架光輥軋制產(chǎn)生的色差缺陷較毛輥軋制嚴重;經(jīng)平整后帶鋼的色差變輕 微。冷軋在一定程度上可消除熱軋來料表面的粗糙度不均勻問題。冷軋末機架帶 鋼表面附著的軋制油顆粒度不均勻及油膜分布不均勻，導致軋輥對帶鋼的轉印率 不均勻，是色差產(chǎn)生的主要原因。通過降低軋制油顆粒度、減小軋制油顆粒接觸 角，提高軋制油顆粒均勻性及軋制油潔凈度，汽車用冷軋板的色差問題得到了有 效解決。參考文獻：吳圣杰，劉新院，趙剛，