冷軋退火帶鋼表面銹點缺陷的成因及控制

邵延澤， 王 浩， 張 帥， 史文禮， 王凱飛， 于 磊

（唐鋼高強汽車板有限公司， 河北 唐山 063000）

隨著汽車行業產品的不斷更迭，汽車行業對冷軋鋼板表面質量的要求也越來越高，其中汽車面板對產品表面質量的要求是最高的。退火板相比鍍鋅板價格低廉，尤其是在競爭較為激烈的中低端車型中，價格因素往往更為消費者所關注。退火板相比鍍鋅板有個很大缺點，即退火板容易生銹，其中以銹點最為突出。銹點的存在使得零件在后續涂裝中容易出現涂鍍不良，漏涂等缺陷。退火板中出現的銹點區域存在油膜覆蓋不均問題，基板發生電化學腐蝕，使得該區域產生銹跡。汽車廠明確要求對產品進行改進，提升質量，以保證零件在后續涂鍍過程中的穩定性。本文針對退火板銹點缺陷，解釋了其成因，并提出相應改進措施，這對消除缺陷，提升板表面質量，具有十分重要的現實意義。

1 實驗內容與方法

選取某鋼廠具有銹點缺陷的冷軋退火板作為試樣，規格為0.65 mm×20 mm×20 mm。首先對銹點缺陷的宏觀形貌進行觀察記錄，并對典型試樣缺陷進行丙酮超聲波清洗，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一步清洗，然后用風機烘干，后用信號筆在銹點周圍標點定位，并在銹點缺陷區域標記為a 區，正常區域為b 區，如圖1 所示。然后利用掃描電鏡觀察銹點缺陷微觀特征，并進行能譜分析，確定缺陷表面物質的成分，再利用景深顯微鏡對缺陷進行不平度觀察和測量，同時結合現場生產情況、設備狀況來分析銹點缺陷產生原因，找出主要影響因素[1]。

圖1 銹點缺陷試樣

2 實驗結果與討論

2.1 缺陷形貌及現場生產情況

如圖2 所示，在生產現場8 000 Hz 頻閃燈條件下，對缺陷形貌進行停車觀察，帶鋼表面存在無規律分布的白色小點缺陷。日光燈下對鋼卷外圈進行觀察，發現無規律分布有白色小點缺陷。但鋼卷經過一段時間存放后，再次開卷在8 000 Hz 頻閃燈條件下停車觀察，帶鋼表面存在無規律分布的黃色小點。白色小點和黃色小點均位于帶鋼中間位置，呈細點狀，直徑約為0.5～0.6 mm，無手感。

圖2 帶鋼表面白點和黃點形貌

2.2 白道缺陷形成原因分析

如下頁圖3 所示，在電子顯微鏡下，缺陷區域形貌存在區別，主要分為兩類，一類為顏色較深的區域a，一類為顏色較淺的區域b。通過對區域a 與區域b成分進行分析后發現，顏色較深區域a 中，Fe、O 元素含量高，且成分比例與鐵銹成分一致，顏色較淺區域b 中只有Fe 元素含量高。在生產過程中對比了不同種類涂油對缺陷的影響，發現不同種類涂油的退火板中均出現此缺陷。

圖3 銹點缺陷電鏡圖像及能譜圖

如圖4 所示，利用景深顯微鏡對缺陷區域和正常區域進行了平面不平度測量，可以看出缺陷位置為一個微小的凹坑，其最深處為9.8 μm。帶鋼經過光整機會復制輥子上的粗糙度，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工作輥軋制過程中產生的。在整個連退產線中，能使帶鋼產生凹坑的輥子只剩下張力輥及爐區轉向輥。一般情況下，張力輥出現的缺陷均為規律分布且缺陷區域較大，而銹點缺陷并沒有明顯的規律性，同時缺陷區域較小，因此排除了張力輥造成的影響。

如圖5 所示，在檢修期間，對爐區輥子進行排查，發現爐內會有一定數量的小顆粒聚集，而且爐區轉向輥有輕微手感存在，可以確定帶鋼表面的凹坑為爐區轉向輥在帶鋼退火過程中的壓入導致帶鋼表面出現了微小凹坑。經過排查，爐區出現的微小顆粒為帶鋼在清洗段過程中沒有得到充分清洗，帶鋼表面攜帶一定量的鐵屑進入爐區，從而造成的爐輥結瘤[2-4]。帶鋼經過已結瘤的爐輥碾壓，在帶鋼表面產生微小凹坑。在涂油工序前帶鋼表面會經過水洗、烘干工序，如果烘干不完全會導致凹坑存水，發生析氧腐蝕，從而導致帶鋼表面出現微小銹點。取生產過程中的小凹坑缺陷，經過一定時間存放，表面會逐漸發黃，也驗證了微小凹坑是銹點缺陷形成的直接原因。

圖5 爐內殘余鐵屑

3 銹點缺陷的控制措施

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

2）定期清理爐輥。對爐區轉向輥進行定期清理，檢修清理時間從1 年1 次變為1 年2 次。

3）調整生產計劃。在生產高表面汽車面板前，采用5～7 卷屈服強度在340 MPa 以上的鋼種進行磨輥，以消除爐區轉向輥中微小結瘤[5]。

4 實施效果

通過采取上述措施，帶鋼正面銹點缺陷基本消除，在生產過程中取樣未發現微小凹坑缺陷。定期開卷，也未發現帶鋼表面銹點缺陷。改進前高表面汽車板因銹點缺陷造成產品降判約20%，改進后無因銹點缺陷的降判情況發生。

5 結論

1）本文研究的銹點缺陷主要分布在連退鋼帶表面中間位置，且為無規律分布。由于冷軋帶鋼在清洗段清洗不徹底，帶鋼在進入爐區時攜帶未洗凈的殘余鐵屑，致使爐內轉向輥結瘤，帶鋼經過已結瘤的爐輥碾壓，在帶鋼表面產生微小凹坑，在涂油工序前，因凹坑存水發生析氧腐蝕，最終導致連退帶鋼銹點缺陷的形成。

2）通過采取加大清洗力度、定期清理爐輥、調整生產計劃磨輥措施，穩定且有效地控制了爐輥結瘤現象，最終徹底消除了銹點缺陷。