摘要：鞍钢冷乳酸洗机组是以生产热轧酸洗板为主的生产线，产品广泛应用 于汽车制造、压缩机、机械加工等行业，具有较高的经济效益。通过对热轧酸洗板表面的斑状色差缺陷，从微观特征与生产关联性因素方面进行了研究。结果表明：斑状色差缺陷的产生与基体和氧化铁皮的界面状态密切相关，酸洗后表面粗糙度的差异是导致色差缺陷产生的直接原因。为此，制定了合理的热轧工艺及轧辊使用和精轧用水、轧制润滑的优化等控制措施，成功消除了热轧酸洗板表面的斑状色差缺陷。
关键词：热轧酸洗板；斑状色差；缺陷
酸洗板是以优质热乳薄板为腿，经酸洗去除氧化层，切边，精整后，表面质量和使用要求主要是冷弯成型或冲压性能介于热乳板和冷轧板之间的中间产品，是部分热轧板和冷轧板理想的替代产品。热轧酸洗板是介于冷轧板和热轧板之间的产品，其质量要求要高于热轧板，且部分热轧酸洗板需按照冷轧板的质量要求进行生产。在首钢迁安钢铁有限责任公司现场生产中发现大批量热轧带钢经酸洗后表面存在斑状色差缺陷，影响了成品的表观质量。此类缺陷经冷轧大压下率轧制后逐渐消失，对成品表面质量影响较小；但该缺陷对于以热代冷的热轧酸洗板类产品影响巨大，严重影响产品的涂镀性能。本文分析了热轧酸洗板酸洗后表面斑状色差缺陷的产生机理，同时提出了改善及预防措施。
一、酸洗后斑状色差缺陷的特征
1、斑状色差缺陷的外观形貌。通过大量观察，可以将热轧酸洗板酸洗后的斑状色差缺陷按程度分成轻、中、重。轻度时缺陷侧光能见，界限模糊；中度时缺陷较明显可见，板卷表面局部分布；重度时缺陷明显可见，板卷整个表面均可见，色差呈大理石斑纹状，无明显手感。通常带钢酸洗后表面呈灰色、银灰色，表面质量较好的酸洗板整个表面颜色均一、衬度均匀；而出现酸洗后斑状色差缺陷的酸洗板表面颜色不一、衬度不均匀，表面间或存在呈各类斑状的色块，斑状色差缺陷大体上沿轧制方向有延伸，有的甚至沿轧向呈条带状。
2、斑状色差缺陷微观形貌
SEM分析显示：色差区域与正常区域的区别主要是表面粗糙度存在差异，如图所示。
色差区域带钢表面呈现出凹坑密集、粗糙度较高的形貌，而正常区域带钢表面平整光滑、基本无疏松多孔形貌存在。EDS能谱显示，正常区域及色差区域均为100％的Fe元素，可以证实氧化铁皮已经全部去除。正常区域与色差区域的截面观察，可以更加清晰地观察到带钢表面粗糙度的差异可见：色差处截面存在轻微的凹坑起伏，界面有犬牙交错的锯齿样形貌，表明此处曾经存在铁皮压人类缺陷造成的凹坑；而正常处平坦度相对较高，界面更加平直光滑。色差处及正常处带钢组织形貌均为多边形铁素体，无明显差异。但色差处的凹坑破坏了表层组织的完整性看出，色差缺陷产生的原因是：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。
二、斑状色差缺陷产生机理
1、斑状色差缺陷与轧辊氧化膜剥落的关联性。为了探明斑状色差缺陷产生的根本原因，选取轧辊的热轧带钢进行观察，可以发现典型的轧辊氧化膜剥落导致的热轧带钢表面铁皮压入缺陷。距离带钢头部200.44 m处，带钢上表面距操作侧约156 mm处有明显的轧辊氧化膜剥落形成的条带状表面缺陷，该缺陷反复出现，位置均为上表面距操作侧155～158 mm，同时具有一定的周期性，相差2．59 m，对应辊径约为矽800mm，推测为前部机架氧化膜剥落导致。本批次热轧酸洗板产品，经酸洗跟踪后都发现了明显的斑状色差缺陷。热轧过程中，精轧工作辊表面氧化膜的建立、维系及氧化膜优劣，均直接影响热轧带钢的表面质量。在一个辊期内，经烫辊材过渡后，轧辊氧化膜处于较好的状态，此时热卷的表面质量较好：轧制过程中，因偶然因素破坏的轧辊氧化膜可以自发进行修补，对最终热卷表面质量影响也较小；末期时，经反复热疲劳的作用，加之轧制中轧辊与带钢的摩擦磨损渐趋严重，轧辊氧化膜遭到较大的破坏，其自修复速度低于破坏速度，热轧带钢表面质量随之下降，出现由轧辊氧化膜剥落导致的氧化铁皮压人类缺陷。经过长期的生产跟踪及理论分析，认为由轧辊氧化膜剥落导致的氧化铁皮压人缺陷是导致带钢酸洗后出现斑状色差缺陷的主要原因。
2、轧辊氧化膜剥落导致色差缺陷的机理分析。连续出现的轧辊氧化膜崩坏导致的热轧带钢表面质量缺陷，是比较常见的辊系原因导致的铁皮压入缺陷，其轧辊表面由于轧制载荷过高、轧制温度过高而产生了局部或者沿辊身的带状、斑状剥落。局部氧化膜剥落后的轧辊碾压带钢导致带钢此处的氧化铁皮凹凸不平，凹凸不平的氧化铁皮在随后的轧制过程中以非均匀的方式压人带钢表面，形成了氧化铁皮压入缺陷。因此，此处氧化铁皮与带钢基体的界面必然粗糙、存在大量铁皮压入导致的凹坑。生产中也发现氧化膜剥落的形貌与斑状色差缺陷的形貌具有较好的对应性。由此可见：热轧酸洗板酸洗后的表面斑状色差缺陷，主要与热轧精轧T作辊辊面氧化膜的状态有关。氧化膜剥落、粗糙时，碾压带钢使得三次铁皮出现不均匀压入的情况，造成铁皮与带钢基体界面粗糙、多凹坑，经酸洗除去铁皮后，粗糙度的差异导致色差缺陷的出现。
三、斑状色差缺陷的控制措施
1、轧制温度制度及排产的优化。现场跟踪发现：终轧温度过高(不小于900℃)、辊期靠后时，该缺陷多发；而终轧温度较低(870～900℃)、辊期在中前期时，可较好地抑制该缺陷。因此，对于酸洗后表面质量要求较高的热轧酸洗板，为避免高温终轧时轧辊氧化膜的破坏，应采用热轧区域全线降低温度的策略：出炉温度设定在(1 200±30)℃，精轧人口温度设定在(1 000土30)℃，终轧温度设定在(880土30)℃，各关键点温度控制较之前的各段温度平均下降20～50℃左右。排产方面，应多采用辊期中前部安排酸洗板生产的热轧制度，可有效抑制酸洗后斑状色差缺陷。
2、轧辊使用的优化。应从优化精轧工作辊氧化膜角度进行一系列工艺及设备优化。首先，精轧区前部负荷较大的机架应采用高速钢轧辊，这是由于高速钢轧辊平均日消耗为0.1 mm，仅为传统高铬铁材质轧辊日消耗1／3，可以有效避免轧辊氧化膜剥落导致的酸洗后斑状色差缺陷。
3、精轧用水制度及轧制润滑技术的优化。经工业试验，已摸索出了氧化铁皮压人发生率最低时精轧各机架间冷却水的开启量，并通过二级设定的修改，固化针对特定钢种的生产工艺。而轧辊防剥落水是保证轧辊表面质量的关键因素，因此生产热轧酸洗板时，要保证轧辊防剥落水全部开启。轧制润滑技术的应用是维持轧辊氧化膜处于较优状态的有效手段。将轧制油进行预热并优化轧制油水混合物的喷射角度，可以大幅度提高轧制润滑效果，有效降低轧辊氧化膜的剥落倾向。通过上述控制措施，可以明显消除热轧酸洗板酸洗后的表面斑状色差缺陷，某厂生产热轧酸洗板斑状色差缺陷的发生率由15％～20％降至0．5％～1．0％。
结论：
(1)热轧酸洗板酸洗后表面斑状色差缺陷的本质为：色差部分氧化铁皮与基体界面的接触形貌不同，酸洗后带钢表面粗糙度的差异造成了观察上衬度的差异，形成了斑状色差缺陷。
(2)通过轧制制度的优化、轧辊使用的优化和精轧用水制度、轧制润滑技术的优化，可以有效消除热轧酸洗板酸洗后的斑状色差缺陷。
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论文作者:谢超
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/5/6
标签：酸洗论文; 色差论文; 缺陷论文; 轧辊论文; 表面论文; 带钢论文; 铁皮论文; 《防护工程》2019年第1期论文;