冷軋退火帶鋼表面銹點(diǎn)缺陷的成因及控制

邵延澤， 王 浩， 張 帥， 史文禮， 王凱飛， 于 磊

（唐鋼高強(qiáng)汽車(chē)板有限公司， 河北 唐山 063000）

隨著汽車(chē)行業(yè)產(chǎn)品的不斷更迭，汽車(chē)行業(yè)對(duì)冷軋鋼板表面質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，其中汽車(chē)面板對(duì)產(chǎn)品表面質(zhì)量的要求是最高的。退火板相比鍍鋅板價(jià)格低廉，尤其是在競(jìng)爭(zhēng)較為激烈的中低端車(chē)型中，價(jià)格因素往往更為消費(fèi)者所關(guān)注。退火板相比鍍鋅板有個(gè)很大缺點(diǎn)，即退火板容易生銹，其中以銹點(diǎn)最為突出。銹點(diǎn)的存在使得零件在后續(xù)涂裝中容易出現(xiàn)涂鍍不良，漏涂等缺陷。退火板中出現(xiàn)的銹點(diǎn)區(qū)域存在油膜覆蓋不均問(wèn)題，基板發(fā)生電化學(xué)腐蝕，使得該區(qū)域產(chǎn)生銹跡。汽車(chē)廠明確要求對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)，提升質(zhì)量，以保證零件在后續(xù)涂鍍過(guò)程中的穩(wěn)定性。本文針對(duì)退火板銹點(diǎn)缺陷，解釋了其成因，并提出相應(yīng)改進(jìn)措施，這對(duì)消除缺陷，提升板表面質(zhì)量，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法

選取某鋼廠具有銹點(diǎn)缺陷的冷軋退火板作為試樣，規(guī)格為0.65 mm×20 mm×20 mm。首先對(duì)銹點(diǎn)缺陷的宏觀形貌進(jìn)行觀察記錄，并對(duì)典型試樣缺陷進(jìn)行丙酮超聲波清洗，具體操作為：用丙酮洗去制作好的試樣表面污漬，用酒精擦拭干凈，再用超聲波清洗器進(jìn)一步清洗，然后用風(fēng)機(jī)烘干，后用信號(hào)筆在銹點(diǎn)周?chē)鷺?biāo)點(diǎn)定位，并在銹點(diǎn)缺陷區(qū)域標(biāo)記為a 區(qū)，正常區(qū)域?yàn)閎 區(qū)，如圖1 所示。然后利用掃描電鏡觀察銹點(diǎn)缺陷微觀特征，并進(jìn)行能譜分析，確定缺陷表面物質(zhì)的成分，再利用景深顯微鏡對(duì)缺陷進(jìn)行不平度觀察和測(cè)量，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況、設(shè)備狀況來(lái)分析銹點(diǎn)缺陷產(chǎn)生原因，找出主要影響因素[1]。

圖1 銹點(diǎn)缺陷試樣

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 缺陷形貌及現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況

如圖2 所示，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)8 000 Hz 頻閃燈條件下，對(duì)缺陷形貌進(jìn)行停車(chē)觀察，帶鋼表面存在無(wú)規(guī)律分布的白色小點(diǎn)缺陷。日光燈下對(duì)鋼卷外圈進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)無(wú)規(guī)律分布有白色小點(diǎn)缺陷。但鋼卷經(jīng)過(guò)一段時(shí)間存放后，再次開(kāi)卷在8 000 Hz 頻閃燈條件下停車(chē)觀察，帶鋼表面存在無(wú)規(guī)律分布的黃色小點(diǎn)。白色小點(diǎn)和黃色小點(diǎn)均位于帶鋼中間位置，呈細(xì)點(diǎn)狀，直徑約為0.5～0.6 mm，無(wú)手感。

圖2 帶鋼表面白點(diǎn)和黃點(diǎn)形貌

2.2 白道缺陷形成原因分析

如下頁(yè)圖3 所示，在電子顯微鏡下，缺陷區(qū)域形貌存在區(qū)別，主要分為兩類(lèi)，一類(lèi)為顏色較深的區(qū)域a，一類(lèi)為顏色較淺的區(qū)域b。通過(guò)對(duì)區(qū)域a 與區(qū)域b成分進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，顏色較深區(qū)域a 中，F(xiàn)e、O 元素含量高，且成分比例與鐵銹成分一致，顏色較淺區(qū)域b 中只有Fe 元素含量高。在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)比了不同種類(lèi)涂油對(duì)缺陷的影響，發(fā)現(xiàn)不同種類(lèi)涂油的退火板中均出現(xiàn)此缺陷。

圖3 銹點(diǎn)缺陷電鏡圖像及能譜圖

如圖4 所示，利用景深顯微鏡對(duì)缺陷區(qū)域和正常區(qū)域進(jìn)行了平面不平度測(cè)量，可以看出缺陷位置為一個(gè)微小的凹坑，其最深處為9.8 μm。帶鋼經(jīng)過(guò)光整機(jī)會(huì)復(fù)制輥?zhàn)由系拇植诙?，但其粗糙度Ra 范圍在1.0～1.8 μm之間，與凹坑深度相差較大，因此排除凹坑為光整機(jī)工作輥軋制過(guò)程中產(chǎn)生的。在整個(gè)連退產(chǎn)線中，能使帶鋼產(chǎn)生凹坑的輥?zhàn)又皇Ｏ聫埩伡盃t區(qū)轉(zhuǎn)向輥。一般情況下，張力輥出現(xiàn)的缺陷均為規(guī)律分布且缺陷區(qū)域較大，而銹點(diǎn)缺陷并沒(méi)有明顯的規(guī)律性，同時(shí)缺陷區(qū)域較小，因此排除了張力輥造成的影響。

如圖5 所示，在檢修期間，對(duì)爐區(qū)輥?zhàn)舆M(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)會(huì)有一定數(shù)量的小顆粒聚集，而且爐區(qū)轉(zhuǎn)向輥有輕微手感存在，可以確定帶鋼表面的凹坑為爐區(qū)轉(zhuǎn)向輥在帶鋼退火過(guò)程中的壓入導(dǎo)致帶鋼表面出現(xiàn)了微小凹坑。經(jīng)過(guò)排查，爐區(qū)出現(xiàn)的微小顆粒為帶鋼在清洗段過(guò)程中沒(méi)有得到充分清洗，帶鋼表面攜帶一定量的鐵屑進(jìn)入爐區(qū)，從而造成的爐輥結(jié)瘤[2-4]。帶鋼經(jīng)過(guò)已結(jié)瘤的爐輥碾壓，在帶鋼表面產(chǎn)生微小凹坑。在涂油工序前帶鋼表面會(huì)經(jīng)過(guò)水洗、烘干工序，如果烘干不完全會(huì)導(dǎo)致凹坑存水，發(fā)生析氧腐蝕，從而導(dǎo)致帶鋼表面出現(xiàn)微小銹點(diǎn)。取生產(chǎn)過(guò)程中的小凹坑缺陷，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間存放，表面會(huì)逐漸發(fā)黃，也驗(yàn)證了微小凹坑是銹點(diǎn)缺陷形成的直接原因。

圖5 爐內(nèi)殘余鐵屑

3 銹點(diǎn)缺陷的控制措施

1）加大清洗力度?？刂魄逑炊沃衅措妼?dǎo)率，使之處于在0.02 ms/dm 以下。通過(guò)加大清洗力度，可以有效減少殘鐵的攜帶量，減少爐輥結(jié)瘤。

2）定期清理爐輥。對(duì)爐區(qū)轉(zhuǎn)向輥進(jìn)行定期清理，檢修清理時(shí)間從1 年1 次變?yōu)? 年2 次。

3）調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃。在生產(chǎn)高表面汽車(chē)面板前，采用5～7 卷屈服強(qiáng)度在340 MPa 以上的鋼種進(jìn)行磨輥，以消除爐區(qū)轉(zhuǎn)向輥中微小結(jié)瘤[5]。

4 實(shí)施效果

通過(guò)采取上述措施，帶鋼正面銹點(diǎn)缺陷基本消除，在生產(chǎn)過(guò)程中取樣未發(fā)現(xiàn)微小凹坑缺陷。定期開(kāi)卷，也未發(fā)現(xiàn)帶鋼表面銹點(diǎn)缺陷。改進(jìn)前高表面汽車(chē)板因銹點(diǎn)缺陷造成產(chǎn)品降判約20%，改進(jìn)后無(wú)因銹點(diǎn)缺陷的降判情況發(fā)生。

5 結(jié)論

1）本文研究的銹點(diǎn)缺陷主要分布在連退鋼帶表面中間位置，且為無(wú)規(guī)律分布。由于冷軋帶鋼在清洗段清洗不徹底，帶鋼在進(jìn)入爐區(qū)時(shí)攜帶未洗凈的殘余鐵屑，致使?fàn)t內(nèi)轉(zhuǎn)向輥結(jié)瘤，帶鋼經(jīng)過(guò)已結(jié)瘤的爐輥碾壓，在帶鋼表面產(chǎn)生微小凹坑，在涂油工序前，因凹坑存水發(fā)生析氧腐蝕，最終導(dǎo)致連退帶鋼銹點(diǎn)缺陷的形成。

2）通過(guò)采取加大清洗力度、定期清理爐輥、調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃磨輥措施，穩(wěn)定且有效地控制了爐輥結(jié)瘤現(xiàn)象，最終徹底消除了銹點(diǎn)缺陷。