高艳 焦政华 王伟
安阳钢铁股份有限公司 河南省安阳市 455004
摘要: 随着我国国民经济的迅猛发展，汽车、家电等高品质冷轧钢板的市场需求量逐年增加，冷轧板已经成为钢铁工业的主要产品之一。从客观的角度来说，冷轧板的出现，推动了我国钢铁工作的较大发展，并且在很大程度上促使各方面的工艺和技术有了新的突破。但是，面对强烈的需求和客观上的技术标准，目前的冷轧板并未表现出理想的效果。在生产过程中，由于控制不当，冷轧板表面会产生一些色差缺陷，本文针对冷轧带钢表面色差产生的具体原因进行了分析，通过实验总结色差出现的特征规律，有针对性地提出相应的改善措施并取得良好的改善效果。
关键词：冷轧薄板；色差；粗糙度；乳化液；润滑
1冷轧带钢表面色差缺陷的产生原因
冷轧薄板主要用于汽车、家电和各类食品包装，因此，除了通常的力学性能和板形要求外，对带钢的表面质量都有很高的要求。而冷轧薄板表面条状色差是生产过程中一种常见的缺陷，这种缺陷主要特征为沿带钢轧制方向呈无规律的条带状分布。条状色差严重影响带钢的外观形貌，并使带钢表面出现锈蚀现象。冷轧薄板表面色差严重制约产品档次的提升，但对色差缺陷形成的原因主要包括：(1) 色差区域的氧化铁皮与基体界面的结合形貌不同于正常区域，酸洗后带钢表面粗糙度的差异造成了视觉衬度的差异，形成了斑状色差缺陷。由于带钢表面粗糙度有所差异，势必会影响后续的涂镀工序，对酸洗板类产品质量造成巨大影响。
(2)热轧表面除磷不干净，导致带钢表面酸洗后残留山水纹状色差;
(3)带钢在平整轧制过程中，由于带钢表面轧制力和伸长率分布不均匀，使得带钢或者轧辊表面粗糙度出现局部不均匀，造成其反光性的差异，从而在视觉上表现出色差;
(4)此类斑状色差缺陷主要与热轧精轧工作辊辊面氧化膜状态有关。氧化膜剥落、粗糙时，轧辊碾压带钢使得三次铁皮生成不均匀并出现非均匀压入，压入处的铁皮与带钢基体的界面粗糙、多凹坑，经酸洗除去铁皮后，粗糙度的差异导致色差的出现。
2试验方法以及色差缺陷的具体分析措施
试验材料为DC03冷轧板。DC03冷轧板的生产工艺流程为:热轧原料-5机架酸连轧-电解清洗-连续退火-平整-重卷。在冷轧板上截取存在色差缺陷的试样，经超声波清洗后吹干。利用扫描电镜和激光共聚焦显微镜对缺陷的微观形貌进行分析。
2.1乳化液对色差缺陷的影响
在冷轧过程中，乳化液起到润滑和冷却两方面作用。当乳化液喷射到带钢和工作辊之间时，依靠乳化液的离水展着性，轧制油会从乳化液中分离出来，形成油池，起到润滑作用;而水的蒸发则起到冷却吸热作用。在轧制过程中，带钢表面油膜是限制工作辊和带钢之间接触摩擦的保护膜。因此，乳化液的稳定性与均匀性直接关系到工作辊与带钢之间摩擦的均匀性。而乳化液的稳定性和均匀性与乳化液的喷射方式、轧制速度、乳化液的颗粒度和接触角等因素都密切相关。
2.1.1乳化液的喷射方式
乳化液在带钢进入轧制变形区前分布十分不均匀，而这种不均匀的分布也吻合色差缺陷在带钢表面分布的随机性。为改善乳化液在带钢表面的分布状态，定期检查机架内乳化液喷射梁的角度和喷嘴堵塞情况，每次检修时采用热脱盐水冲洗牌坊，冲洗前把收集槽内乳化液全部提升到乳化液箱内，冲洗后把收集槽内废水排放干净，冲洗后带钢表面乳化液分布变得更加均匀。
2.1.2轧制速度
在改善乳化液的喷射方式之后，色差缺陷和轧制速度密切相关。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当轧制速度低于800m·min－1时，带钢表面状态良好;轧制速度在800m·min－1以上时，带钢表面存在轻微色差;当轧制速度提高至1000m·min－1以上时，色差缺陷明显。
根据摩擦学Stribeck曲线，在润滑轧制过程中，低速轧制时主要以边界润滑为主，摩擦系数较大，油膜厚度也非常薄，此时工作辊和带钢几乎完全接触，轧机工作辊能很好地将其表面粗糙度复制到带钢表面，这就造成在低速轧制时表面色差轻微;当轧制速度进一步提高时，润滑进入混合润滑阶段，油膜厚度随着轧制速度的增加而增大，摩擦系数也迅速降低，此时工作辊对带钢表面的抛光作用减弱;当轧制速度超过一定值时，带钢完全以流体润滑为主，此时油膜很厚，工作辊与带钢完全隔离，工作辊失去对带钢厚度的控制，轧机出现打滑现象。因此，为控制带钢厚度和表面粗糙度，就必须使轧制润滑处于混合润滑状态。而在混合润滑阶段，油膜厚度的均匀性直接关系到最终带钢表面粗糙度的均匀性。随着轧制速度的提高，轧制时油膜厚度增加，而变形咬合区轧制油总量不变，这就导致油膜在带钢宽度方向上分布不均匀，进而导致带钢宽度方向不同部位摩擦系数不同，导致高速轧制时带钢表面出现粗糙度不均匀分布。
2.3.3轧制油的颗粒度和接触角
冷轧薄板在高速轧制时油膜不均问题主要和轧制油的铺展性有关，而轧制油的铺展性取决于其自身的颗粒度和接触角。
2.2工作辊表面状态对色差缺陷的影响
通过以上对色差缺陷产生的特点分析，确定色差的产生原因为酸轧5#机架在轧制过程中引起带钢表面粗糙度的不均匀。在冷轧过程中，只有轧辊与乳化液和带钢直接接触，为进一步明确轧辊表面状态对带钢表面色差的影响，分别对冷轧机架工作辊上机前和轧制130km后表面粗糙度进行测量。辊面粗糙度在上机前为0.42μm，经轧制130km后粗糙度下降至0.26μm。从粗糙度横向分布来看，工作辊在上机前后分布均匀性较好，没有明显的粗糙度差异。总之，从机架工作辊表面粗糙度和表面形貌上看，表面色差并非由工作辊表面粗糙度差异或表面划伤引起。
2.3具体控制措施
通过上述实验分析，冷轧带钢表面色差控制的具体措施如下：第一：冶炼过程中，对添加的废钢进行严格的检验，避免一些杂质元素超标的废钢流入，从而导致钢水中元素成分超标。第二：采取优化配料技术，合理配入适量的含残余元素低的HBI、生铁及优质废钢等来有效稀释港中残余元素，提高钢的质量和洁净度。第三：提高热轧加热炉的加热温度以降低界面元素含量。因为加热温度1000℃，Cu与Ni弥散分布在靠近界面的氧化层中；加热温度1100℃，在基板与氧化层间形成富Cu和Ni相；加热温度1200℃，基板与氧化层间Cu与Ni扩散；加热温度1300℃时，基体表面由于扩散速度加快导致Cu与Ni迅速下降。第四：延长酸洗时间。由于Fe-Cu与Fe-Ni是耐蚀合金，因此酸洗时间要比普通的时间长，按照正常的设计的酸洗时间是不可能除掉黑色条纹。
结束语：
冷轧板表面色差缺陷呈纵向黑白条纹相间分布，黑条区域较白条区域粗糙;带钢表面粗糙度大或小不会造成色差缺陷，区域性粗糙度差异才会在宏观上表现为色差缺陷，粗糙度差异越大，色差越明显。带钢升降速轧制时，色差比匀速轧制明显;末机架光辊轧制产生的色差缺陷较毛辊轧制严重;经平整后带钢的色差变轻微。冷轧在一定程度上可消除热轧来料表面的粗糙度不均匀问题。冷轧末机架带钢表面附着的轧制油颗粒度不均匀及油膜分布不均匀，导致轧辊对带钢的转印率不均匀，是色差产生的主要原因。通过降低轧制油颗粒度、减小轧制油颗粒接触角，提高轧制油颗粒均匀性及轧制油洁净度，汽车用冷轧板的色差问题得到了有效解决。
参考文献：
[1]吴圣杰，刘新院，赵刚，赵奇少，李化龙.冷轧薄板表面色差原因分析[J].锻压技术，2017，42(07):147-152.
[2]郑郧，张金玲，薛韶军，章恒，戴立刚.汽车用冷轧板表面条状色差成因分析[J].上海金属，2017，39(05):11-15.
[3]刘晓程，张向东，孙学玉.冷轧板表面色差缺陷控制[J].河北冶金，2013(11):60-62．
论文作者:高艳,焦政华,王伟
论文发表刊物:《防护工程》2018年第25期
论文发表时间:2018/12/7
标签：带钢论文; 色差论文; 表面论文; 缺陷论文; 粗糙度论文; 油膜论文; 不均匀论文; 《防护工程》2018年第25期论文;