供稿|焦坤，王洪斌，王亞?wèn)|，姜文超，趙瀟逸，盧秉仲 /

冷軋汽車板對(duì)表面質(zhì)量有著極高的要求，O5級(jí)冷軋板不但要求光學(xué)檢驗(yàn)無(wú)缺陷，而且要經(jīng)油石打磨無(wú)缺陷[1]。冷軋板表面的縱向色差缺陷不僅對(duì)沖壓件表面質(zhì)量具有嚴(yán)重的不良影響，也影響涂裝后的外觀質(zhì)量，從而造成冷軋板表面的降級(jí)，這直接影響下游工序生產(chǎn)和用戶使用[2]。因而發(fā)現(xiàn)并找出冷軋板表面的縱向色差缺陷產(chǎn)生機(jī)理，為進(jìn)一步改進(jìn)工藝提供理論依據(jù)，對(duì)消除此類缺陷及提高冷軋板表面實(shí)物質(zhì)量具有重要意義。

縱向色差形貌特征及檢驗(yàn)分析

形貌特征

縱向色差缺陷普遍存在于冷軋鋼板中。在生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，縱向色差缺陷比較明顯地顯現(xiàn)于超低碳鋼種上，分布于整個(gè)板寬方向并且出現(xiàn)呈明暗相間的條紋形貌，經(jīng)油石打磨后，形貌明顯且界限分明，寬度一般在5～15 mm。

檢驗(yàn)分析

利用掃描電鏡觀察冷軋超低碳鋼DC06鋼板表面明暗條紋區(qū)域微觀形貌，用能譜儀分別進(jìn)行微區(qū)成分分析，并分別測(cè)量不同區(qū)域的表面粗糙度。如圖1所示，從微觀形貌看，明處區(qū)域即正常區(qū)域，分布著來(lái)自于軋輥復(fù)制而來(lái)的大小不一的毛化坑，此毛化坑有基本一致的形態(tài)且均勻分布[3]，毛化坑之間的表面紋理是通過(guò)均勻軋制而形成，清晰、連續(xù)且穩(wěn)定；暗處區(qū)域即色差區(qū)域，微觀表面毛化坑分布不均勻，毛化坑邊緣不規(guī)則也不完整，且無(wú)明顯軋制紋理。能譜分析結(jié)果見(jiàn)表1，明、暗條紋處的表面化學(xué)成分均為Fe，沒(méi)有其他的類似于非金屬夾雜物的成分。對(duì)其它的色差區(qū)域進(jìn)行測(cè)試，其結(jié)果均相同，這說(shuō)明色差區(qū)域的形成與非金屬夾雜物沒(méi)有必然聯(lián)系。從表1中粗糙度測(cè)量結(jié)果可以看出暗處區(qū)域與明處區(qū)域粗糙度存在明顯差異，暗處區(qū)域粗糙度較大。

圖1 DC06鋼板表面明暗條紋區(qū)域微觀形貌：(a)明處區(qū)域；(b)暗處區(qū)域

表1 DC06鋼板表面不同區(qū)域的主要化學(xué)成分及表面粗糙度Ra

縱向色差產(chǎn)生機(jī)理

超低碳鋼表面較易出現(xiàn)縱向色差缺陷，說(shuō)明該缺陷與鋼種制工藝參數(shù)及特性軋有關(guān)。為此，考慮到現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)影響帶鋼表面粗糙度的影響因素進(jìn)行分析。

熱軋工序

熱軋油的投入可使帶鋼和軋輥表面形成一層潤(rùn)滑膜保護(hù)帶鋼，使得在軋制過(guò)程中氧化鐵皮大大減少?gòu)亩纳茙т摫砻尜|(zhì)量[4]。且潤(rùn)滑膜起到隔離作用，減少帶鋼和軋輥接觸面積，同時(shí)帶鋼和軋輥表面的大量微凸體被潤(rùn)滑劑填充，促使帶鋼和軋輥表面成為“平”的接觸，有效減弱軋輥和帶鋼之間微凸體的黏著、焊合及大的微凸體犁過(guò)界面的作用，最終軋輥和帶鋼表面的摩擦和粗化程度相比不潤(rùn)滑時(shí)顯著減輕，帶鋼表面粗糙度可降低20%～30%[5]。假使帶鋼表面有較大粗糙度，由于表面張力的作用，容易改變?nèi)榛毫鲃?dòng)方向，縱向條狀分布出現(xiàn)在軋制過(guò)程中，乳化液厚的區(qū)域有相對(duì)較小的軋制力，帶鋼原始表面粗糙度由于偏厚的油膜得以保留，削減軋輥對(duì)帶鋼的轉(zhuǎn)印效果，而乳化液薄的區(qū)域轉(zhuǎn)印效果明顯，所以帶鋼表面粗糙度大，易使帶鋼表面出現(xiàn)縱向色差。熱軋油的投入可有效的降低帶鋼表面粗糙度，改善乳化液在帶鋼表面分布狀態(tài)，促使乳化液在帶鋼表面均勻分布，從而減輕縱向色差。

冷軋工序

在冷軋過(guò)程中，冷軋末機(jī)架主要進(jìn)行平整、壓下率很小；而壓下量都比較大的是上游機(jī)架，一般可以達(dá)到30%左右，此時(shí)帶鋼的表面轉(zhuǎn)印出現(xiàn)軋輥表面的大部分特征[6]，且隨著軋制長(zhǎng)度數(shù)的加大，軋輥表面粗糙度的衰減不是均勻增大。因此上游機(jī)架冷軋輥表面粗糙度對(duì)縱向色差缺陷的影響較大。調(diào)整平整輥粗糙度可在一定程度上減輕帶鋼表面缺陷。研究表明：平整輥表面粗糙度Ra和峰值數(shù)分別為0.80～1.20 μm和130～170個(gè)，可使帶鋼表面縱向條紋缺陷明顯減輕甚至消除[7]。適當(dāng)?shù)钠秸由炻士梢允蛊秸伇砻娲植诙扔行У膫鬟f到帶鋼表面上，并能通過(guò)平整延伸率的不同來(lái)控制帶鋼表面粗糙度的大小。因此根據(jù)不同鋼種調(diào)整平整輥表面粗糙度和平整延伸率，可一定程度上減輕或者消除縱向色差缺陷。

縱向色差控制策略

熱軋工序工藝參數(shù)控制

熱軋工序生產(chǎn)前對(duì)熱軋機(jī)組機(jī)架間噴嘴、上下工作輥表面質(zhì)量進(jìn)行檢查，確認(rèn)均處于良好狀態(tài)。熱軋過(guò)程中熱軋油比例控制情況見(jiàn)表2。

表2 試驗(yàn)鋼種及參數(shù)

試生產(chǎn)DC04及DC06產(chǎn)品的工藝參數(shù)及熱軋板粗糙度見(jiàn)表3。熱軋后帶鋼表面質(zhì)量良好，僅DC06的表面粗糙度略大于DC04。

表3 試驗(yàn)鋼種工藝及熱軋板表面粗糙度Ra

冷軋工序工藝參數(shù)控制

冷軋工序生產(chǎn)前對(duì)冷軋機(jī)組機(jī)架噴嘴、上下工作輥表面質(zhì)量進(jìn)行檢查，確認(rèn)均處于良好狀態(tài)。冷軋輥軋制情況見(jiàn)表4。對(duì)生產(chǎn)結(jié)束后的工作輥進(jìn)行油石打磨檢查，軋輥表面未發(fā)現(xiàn)明顯通過(guò)原料轉(zhuǎn)印來(lái)的色差缺陷，冷硬板經(jīng)油石打磨表面質(zhì)量良好，無(wú)明顯可見(jiàn)的色差缺陷，冷硬態(tài)鋼板粗糙度測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表5。

表4 冷軋輥表面粗糙度及軋制里程

在連退工序出口檢查臺(tái)對(duì)帶鋼表面進(jìn)行油石打磨檢查，確認(rèn)帶鋼表面質(zhì)量良好，均未發(fā)現(xiàn)明顯可見(jiàn)的縱向色差缺陷。取樣測(cè)量退火態(tài)鋼板表面粗糙度，退火態(tài)鋼板粗糙度測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 帶鋼不同處理階段的情況

微沖后表面檢驗(yàn)

分別對(duì)試驗(yàn)鋼種每個(gè)分卷取樣并進(jìn)行微沖實(shí)驗(yàn)，沖壓后試件表面質(zhì)量良好，除外來(lái)粉塵雜質(zhì)導(dǎo)致試件表面?zhèn)€別位置有輕微凹凸痕外，無(wú)任何原板經(jīng)沖壓可能導(dǎo)致放大的缺陷形貌。試件經(jīng)油石打磨后，表面質(zhì)量良好，無(wú)任何明顯可見(jiàn)缺陷，如圖2所示。

圖2 油石打磨后試件表面質(zhì)量：(a)DC04；(b)DC06

結(jié)束語(yǔ)

(1)冷軋板表面縱向色差宏觀表現(xiàn)為明暗相間條紋，微觀檢驗(yàn)為粗糙度不均。

(2)冷軋?jiān)媳砻娲植诙炔痪?，?dǎo)致軋制時(shí)乳化液沿縱向分布形成縱向色差；冷軋輥表面粗糙度及平整工藝均對(duì)縱向色差有不同程度的影響。

(3)通過(guò)投熱軋油，調(diào)整冷軋輥表面粗糙度、平整輥表面粗糙度等工藝參數(shù)，生產(chǎn)結(jié)束后在連退檢查臺(tái)確認(rèn)帶鋼表面無(wú)明顯可見(jiàn)縱向色差缺陷。

(4)微沖后檢驗(yàn)試件表面質(zhì)量良好，通過(guò)工藝控制可有效減輕或消除縱向色差缺陷。