冷硬卷質(zhì)量缺陷分析及解決措施

諶小峰，鄒鵬飛，裴伶會

冷軋廠從2021 年4 月份開始投產(chǎn)到生產(chǎn)穩(wěn)定期間，生產(chǎn)中出現(xiàn)過多種質(zhì)量缺陷。按產(chǎn)生原因可分人為原因、原料原因、設(shè)備原因及最主要的工藝參數(shù)不合理原因；按表現(xiàn)形式可分表面缺陷、邊部缺陷、卷形缺陷及尺寸缺陷。各類質(zhì)量缺陷在下游客戶使用過程，產(chǎn)生不同程度的影響，影響小的降級銷售，有些嚴重的徹底成為廢品，不能滿足客戶工藝使用要求，導(dǎo)致客戶提出質(zhì)量異議，即增加了客戶損失又降低了產(chǎn)品競爭力。為保證冷軋產(chǎn)品質(zhì)量盡快滿足行業(yè)標準要求及客戶使用需求，減少質(zhì)量缺陷的產(chǎn)生，通過現(xiàn)場試驗、金相檢測、外聘專家及外出對標等手段分析質(zhì)量缺陷產(chǎn)生原因，逐一解決或減輕質(zhì)量缺陷。

1 缺陷產(chǎn)生原因及分析

1.1 表面缺陷

1.1.1 挫傷

形貌特征：沿軋制方向一條或多條金屬亮色簇狀分布，軋制方向上主要在帶鋼頭尾幾十米范圍內(nèi)，越靠近頭尾越嚴重；寬度方向上分布在邊部或中間位置，上下表面均可能會有酸洗或者冷硬卷挫傷的出現(xiàn)。

形成機理：冷軋在入口開卷機處開卷過程中，由于帶鋼相鄰層與層之間的靜摩擦力無法抵消帶鋼的轉(zhuǎn)動慣量，使得帶鋼層間發(fā)生相對滑動，且局部壓力較大，導(dǎo)致挫傷缺陷的產(chǎn)生。

金相分析：宏觀描述為冷硬板板面沿軋制方向有多條金屬亮色簇狀缺陷；顯微描述為對缺陷處及缺陷處組織進行不同放大倍數(shù)觀察分析。

檢驗結(jié)果：試樣缺陷處存在多層裂紋，裂紋最大深度約0.3mm，裂紋內(nèi)有少量塊狀氧化鐵及輕微氧化現(xiàn)象。侵蝕后觀察缺陷處組織變形嚴重?zé)o明顯晶界?？v向組織存在沿一定受力方向變形現(xiàn)象，通過結(jié)果、缺陷形貌以及詢問外聘專家判斷為帶鋼層與層之間相對滑動產(chǎn)生的挫傷缺陷。

電鏡結(jié)果：缺陷處主要元素有：Fe、O。

原因分析：原料頭尾板形差、松卷：通過對近期挫傷缺陷進行分析，原料厚度越小挫傷缺陷產(chǎn)生比例越大。即原料卷薄規(guī)格易出現(xiàn)挫傷缺陷。熱軋在生產(chǎn)薄規(guī)格時，帶鋼頭部出熱軋F7后直至卷取區(qū)域這段距離處于無張力狀態(tài)，卷取時會出現(xiàn)層間隙較大現(xiàn)象，冷軋卷時易造成挫傷缺陷，且距離與開卷挫傷長度差不多。同時帶鋼尾部板形也不好，但相對頭部較輕；熱軋薄規(guī)格經(jīng)過熱脹冷縮，放置一段時間會出現(xiàn)收縮情況造成層間間隙變大。卷取建張后，由于薄規(guī)格帶鋼保證寬度穩(wěn)定張力設(shè)定不能過大，所以帶鋼易出現(xiàn)松卷問題。薄規(guī)格帶鋼頭部剛度差、支撐力不足，帶鋼在冷卻或受到震動時，在重力影響下易出現(xiàn)松卷問題，層間間隙大易出挫傷問題。

開卷機開卷張力大：經(jīng)外出對標和現(xiàn)場實驗發(fā)現(xiàn)上下道工序間張力的匹配對于挫傷缺陷產(chǎn)生影響較大，一般要求冷軋的開卷機開卷張力要比熱軋卷取張力要小得多，否則在開卷時易造成內(nèi)圈挫傷缺陷。初期投產(chǎn)時開卷張力設(shè)定30KN，挫傷問題較突出，主要出現(xiàn)在原料頭尾，后期先試驗逐漸降低冷軋開卷機開卷張力，挫傷缺陷比例明顯減少，然后再恢復(fù)到原始開卷機開卷張力，挫傷缺陷比例再次增加，表明除與原料松卷等有關(guān)，與開卷張力大小有關(guān)，即開卷張力越大，缺陷越嚴重，量也越多。

1.1.2 亮線

形貌特征：沿軋制方向一條或多條金屬亮條，整卷存在，觸摸無手感。亮線多屬于質(zhì)量異議亮線或者是生產(chǎn)時產(chǎn)生的亮線。

形成機理：軋制時帶鋼與工作輥之間速度不匹配導(dǎo)致帶鋼打滑、原料存在熱劃傷或者軋制潤滑不好，導(dǎo)致亮線缺陷的產(chǎn)生。

金相分析：宏觀描述為冷軋板板面沿軋制方向有直線狀亮線缺陷；顯微描述為對缺陷處及缺陷處組織進行200×放大倍數(shù)進行觀察分析。

檢驗結(jié)果：取樣觀察，缺陷處表層沒有明顯裂紋、氧化等缺陷。侵蝕后觀察組織無明顯變化為冷軋變形組織。

電鏡結(jié)果：Fe。

原因分析：原料存在熱劃傷：熱卷軋制時由于軋制通道輥子存在異物、輥傷或者過渡板過高等原因，導(dǎo)致熱卷存在通卷的輕微劃傷，熱軋工序未發(fā)現(xiàn)，再經(jīng)過酸連軋工序軋制后未能完全消缺。

乳化液雜油含量多：生產(chǎn)初期未出現(xiàn)此缺陷，但在近期軋制薄規(guī)格冷硬卷亮線缺陷頻繁出現(xiàn)，調(diào)查當(dāng)時原料、生產(chǎn)工藝及設(shè)備情況，發(fā)現(xiàn)由于軋機彎輥液壓缸缸蓋密封圈和支承輥軸承座密封設(shè)計缺陷導(dǎo)致漏油嚴重，正常乳化液顏色為乳白色，當(dāng)時為黑褐色，乳化液雜油含量40%左右，乳化液太臟，期間乳化液皂化值110mgKOH/g ～130mgKOH/g，不滿足乳化液皂化值工藝標準＞150mgKOH/g，當(dāng)時為了確定是否為乳化液臟導(dǎo)致進行試驗，在軋制鋼種、規(guī)格、軋制速度和乳化液壓力、溫度等條件相同時，重新配置乳化液和臟乳化液軋制對比，同樣軋制30 卷SPCC0.38*1250，使用新乳化液軋制出的冷硬卷未出現(xiàn)亮線缺陷；還通過外出對標了解到別的冷軋廠乳化液雜油含量達到15%～20%時，必須停機進行處理；通過實驗和外出對標表明乳化液雜油含量多導(dǎo)致生產(chǎn)時軋制潤滑效果不好，出現(xiàn)冷硬卷表面亮線缺陷。

軋機速度設(shè)定不合理：生產(chǎn)初期為了軋制穩(wěn)定，軋制速度都控制在1000m/min 以內(nèi)，經(jīng)過一段時間的生產(chǎn)，操作工能力得到提高，設(shè)備也較穩(wěn)定，可提高軋制速度來提高產(chǎn)量。統(tǒng)計實際生產(chǎn)中同鋼種、同規(guī)格，但不同速度產(chǎn)生亮線缺陷比例情況，根據(jù)對10 次300 卷產(chǎn)品的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)隨著速度增加亮線產(chǎn)生頻次增加，即速度越大，軋制時越容易產(chǎn)生亮線缺陷。

乳化液壓力低及潤滑能力差：軋機乳化液作用為工藝潤滑和冷卻，其中潤滑效果的好壞對冷硬卷表面質(zhì)量至關(guān)重要，生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)軋制速度越大潤滑效果越差，聯(lián)系軋制油廠家，此軋制油配方潤滑效果不能滿足生產(chǎn)需求，軋制油廠家把我廠乳化液系統(tǒng)與別的冷軋廠乳化液系統(tǒng)進行對比，發(fā)現(xiàn)我廠乳化液噴嘴壓力較低1 機架～4 機架在500Kpa，5 機架在550Kpa，別的冷軋廠在600Kpa ～700Kpa 左右，認為乳化液壓力低和潤滑效果不好共同導(dǎo)致高速軋制時容易產(chǎn)生亮線缺陷。

1.1.3 乳化液斑

形貌特征：冷硬卷表面，多在頭尾出現(xiàn)，雨季出現(xiàn)概率大，兩側(cè)距邊部居多，向外擴散，會在中間部位或者邊部產(chǎn)生乳化液斑。

形成機理：軋制時乳化液清理不凈導(dǎo)致表層乳化液斑較多，客戶不能完全清洗干凈；運輸途中遮蓋不嚴導(dǎo)致進水，冷硬卷表面乳化液聚集，不能完全清洗干凈；客戶生產(chǎn)工藝問題，無脫脂工序直接退火；乳化液雜油含量多，脫脂和退火不能完全清除，產(chǎn)生乳化液斑。

原因分析：乳化液吹掃不凈：外出對標發(fā)現(xiàn)我廠乳化液噴嘴壓力較低1 機架～4 機架在500Kpa，5 機架在550Kpa，別的冷軋廠在600Kpa ～700Kpa 左右，不能完全吹掃干凈，表層留存的乳化液較多，客戶清洗不凈，產(chǎn)生乳化液斑。

運輸途中遮蓋不嚴導(dǎo)致進水：生產(chǎn)初期未出現(xiàn)此缺陷，但在近期突然出現(xiàn)并急劇增多，多家客戶提出質(zhì)量異議，通過到客戶現(xiàn)場實際查看，發(fā)現(xiàn)未使用的冷硬卷存在進水情況，再結(jié)合我廠生產(chǎn)、發(fā)貨及客戶到貨天氣情況，認為軋冷硬卷在運輸過程遮蓋不嚴，又遇到下雨天氣，冷硬卷進水導(dǎo)致表面乳化液聚集，聚集部位客戶不能完全清洗干凈，導(dǎo)致局部乳化液殘留，產(chǎn)生乳化液斑。

客戶工藝不合理：在客戶現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有的客戶冷硬卷直接退火，沒有脫脂清洗工序，與外聘專家和冷軋客戶技術(shù)交流，認為冷硬卷不經(jīng)過脫脂直接退火，容易產(chǎn)生乳化液斑。

乳化液雜油含量多：乳化液雜油含量多期間生產(chǎn)的冷硬卷產(chǎn)生乳化液斑缺陷的比例較大，分析為乳化液為軋制油和水按照一定比例配置而成，軋制油易揮發(fā)和清洗，但液壓油不易揮發(fā)和清洗，當(dāng)乳化液雜油含量過多時，客戶經(jīng)過脫脂和退火工序不能完全清楚軋制油，導(dǎo)致表面殘留乳化液斑跡。

1.1.4 色差

形貌特征：冷硬卷表面存在亮暗條紋，位置不固定，多在冷硬卷邊部，有時在冷硬卷中間，觸摸無手感，嚴重缺陷正面可見，輕微缺陷只側(cè)光可見。

形成機理：冷硬卷表面粗糙度不同，乳化液殘留不同導(dǎo)致出現(xiàn)色差缺陷。

原因分析：高溫卷取冷硬卷容易出色差，主要為1、2 機架出現(xiàn)色差，通過外出對標和詢問外聘專家認為色差主要為酸洗處理問題，板面酸洗不凈，導(dǎo)致軋輥表面粗糙度不同，然后反映到冷硬卷成品表面出現(xiàn)色差缺陷。結(jié)合熱軋和冷軋現(xiàn)場試驗，熱軋改變卷取溫度和冷軋改變酸洗速度、溫度和濃度，進行對比，發(fā)現(xiàn)熱軋高溫卷取比低溫卷取的熱卷容易出色差缺陷，冷軋酸洗速度快比酸洗速度慢容易出色差缺陷，冷軋酸洗溫度低比酸洗溫度高容易出色差缺陷；熱卷高溫卷取比低溫卷取氧化鐵皮厚，不好酸洗，冷軋酸洗速度高和溫度低導(dǎo)致酸洗效果不好，然后再經(jīng)過軋制卷數(shù)越來越多，導(dǎo)致軋輥表面粗糙度不同，最終導(dǎo)致冷硬卷成品表面出現(xiàn)色差缺陷。

1.1.5 氧化鐵皮

形貌特征：冷硬卷表面存在斷續(xù)黑色斑點，無手感。

形成機理：熱卷表面氧化鐵皮經(jīng)冷軋酸洗工序沒有酸洗干凈。

原因分析：熱軋工藝不合理：生產(chǎn)過程中頭尾易出現(xiàn)氧化鐵皮缺陷，查看熱軋表檢確實存在氧化鐵皮嚴重情況，查看熱軋工藝發(fā)現(xiàn)，熱軋在生產(chǎn)含鋁鋼過程中，工藝溫度控制過高導(dǎo)致熱卷表面氧化鐵皮增多；高壓除磷設(shè)備壓力低或水嘴堵塞導(dǎo)致軋制過程除磷效果不好，熱卷產(chǎn)生嚴重氧化鐵皮缺陷，經(jīng)過冷軋不能完全酸洗干凈。

冷軋酸洗工藝不合理：有些熱卷未發(fā)現(xiàn)明顯氧化鐵皮缺陷但是冷軋后表面仍出現(xiàn)氧化鐵皮缺陷，通過現(xiàn)場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)冷軋酸洗溫度越低酸洗效果越差，酸洗速度越快酸洗效果越差。

1.2 邊部缺陷

1.2.1 鋸齒邊

形貌特征：鋼卷邊部周期或非周期性地呈現(xiàn)鋸齒狀，嚴重時呈現(xiàn)裂口狀。

形成機理：裁邊后邊部質(zhì)量不好，經(jīng)軋制后邊部出現(xiàn)鋸齒狀。

原因分析：原料鐮刀彎：原料頭尾鐮刀彎嚴重，導(dǎo)致裁邊時斷邊絲，斷邊絲處邊部質(zhì)量差，經(jīng)軋機后出現(xiàn)鋸齒邊缺陷。

圓盤剪間隙、重疊量不合理：圓盤剪間隙、重疊量對裁邊質(zhì)量至關(guān)重要，不同的原料厚度以及原料鋼種圓盤剪間隙和重疊量不同，要在摸索實踐中總結(jié)出適合的圓盤剪參數(shù)。

軋制力及張力不合理：有時裁邊質(zhì)量良好但軋制后仍然出現(xiàn)鋸齒邊缺陷，結(jié)合專家分析為軋制力和張力設(shè)置不合理，過大導(dǎo)致軋制時邊部出現(xiàn)鋸齒邊。

1.2.2 缺口

形貌特征：鋼卷裁邊后邊部存在單個或多個大缺口或小缺口。形成機理：裁邊后邊部質(zhì)量不好，經(jīng)軋制后邊部出現(xiàn)缺口。

原因分析：

原料邊部刮傷、夾雜、磕傷等：原料邊部存在邊部刮傷、夾雜、磕傷等缺陷，裁邊時未能全部裁掉，經(jīng)軋制后出現(xiàn)缺口缺陷。

圓盤剪參數(shù)不合理：圓盤剪間隙、重疊量設(shè)置不合理會導(dǎo)致缺口缺陷，不同的原料厚度以及原料鋼種需要的圓盤剪間隙和重疊量不同。

結(jié)論：原料刮傷、夾雜、磕傷等和圓盤剪間隙、重疊量參數(shù)不合理導(dǎo)致軋制后邊部出現(xiàn)缺口缺陷。

1.2.3 裂邊多肉

形貌特征：鋼卷側(cè)面存在未裁凈的邊絲。

形成機理：裁邊時邊部多肉，經(jīng)軋制后邊部出現(xiàn)裂邊多肉。原因分析：

原料鐮刀彎、窄尺等：在裁邊時由于原料存在鐮刀彎或窄尺情況導(dǎo)致裁邊不凈，邊部有的邊絲極窄，未能裁掉，粘在帶鋼邊部，經(jīng)軋制后出現(xiàn)裂邊多肉缺陷。

圓盤剪蹦刀：在生產(chǎn)過程中存在由于圓盤刀質(zhì)量問題、軋制里程超標、原料邊部帶傷等原因圓盤剪出現(xiàn)蹦刀情況，未能及時發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致裁出來的邊部多肉，經(jīng)軋制后邊部出現(xiàn)裂邊多肉。

1.3 卷形缺陷

1.3.1 雞心卷

形貌特征：帶鋼內(nèi)圈反向變形擠的，每卷邊部數(shù)圈局部凸起1 處～2 處。

形成機理：張力過大或板形不好導(dǎo)致內(nèi)圈局部向內(nèi)塌陷。

原因分析：卷取張力大：有些為下線時完好，經(jīng)過運輸?shù)娇蛻籼帟r才表現(xiàn)出來，通過外出對標學(xué)習(xí)，卷取張力越大，越容易出現(xiàn)雞心卷缺陷。

頭部板形不好：有些下線時就表現(xiàn)出來，調(diào)查生產(chǎn)記錄，發(fā)現(xiàn)頭部出現(xiàn)中間浪、肋浪和邊浪等缺陷時，內(nèi)圈出現(xiàn)雞心卷概率較大。

1.3.2 扁卷

形貌特征：冷硬卷整體變形，塌陷變扁。

形成機理：張力小大導(dǎo)致內(nèi)圈整體向內(nèi)塌陷。

原因分析：伴隨調(diào)整雞心卷缺陷時出現(xiàn)，主要為卷取張力太小，層與層之間存在縫隙，卷得太松，導(dǎo)致出現(xiàn)塌卷缺陷，卷取張力過大容易出雞心卷，過小容易出塌卷，所以要摸索一個合理的卷取張力。

1.4 尺寸缺陷

寬度不符

形貌特征：冷硬卷實際寬度未達到與客戶簽訂技術(shù)協(xié)議控制標準。

形成機理：圓盤剪參數(shù)設(shè)定不合理導(dǎo)致超寬或窄尺，冷硬卷熱脹冷縮導(dǎo)致窄尺。

原因分析：圓盤剪參數(shù)設(shè)定不合理：從投產(chǎn)到現(xiàn)在共出現(xiàn)5 起寬度不符質(zhì)量問題，為2 起客戶反饋窄尺質(zhì)量異議和3 起生產(chǎn)實際中窄尺或超寬，結(jié)合專家意見、外出對標和現(xiàn)場實際生產(chǎn)情況發(fā)現(xiàn)，軋機由于鋼種、規(guī)格不同有的存在拉窄量，有的無拉窄量，且拉窄量不同，導(dǎo)致成品冷硬卷寬度不符。

冷硬卷熱脹冷縮：剛下線的冷硬卷溫度在80℃～100℃左右，有些冷硬卷熱態(tài)寬度在協(xié)議下限，當(dāng)冷硬卷到客戶處時已經(jīng)冷卻到室溫，由于熱脹冷縮，寬度會有一定程度的縮窄，導(dǎo)致冷硬卷窄尺不滿足客戶使用要求。

2 解決措施

挫傷：熱軋?zhí)岣咴O(shè)備精度，保證熱卷板形來減少熱卷內(nèi)圈卷芯松問題；冷軋根據(jù)熱卷厚度制定開卷機張力，≤3.1mm厚度熱卷開卷機張力10KN，＞3.1mm 厚度熱卷開卷機張力20KN；開卷機增加二次漲徑功能。

亮線：熱軋加強熱卷表面檢查，減少劃傷缺陷；冷軋定期檢查乳化液皂化值，若有漏油立即處理，雜油含量達到20%立即停軋，待乳化液正常再生產(chǎn)；冷軋根據(jù)規(guī)格制定軋制速度，≤0.5mm 厚度薄規(guī)格軋制速度最大1350m/min；冷軋更換乳化液噴嘴型號來提高壓力，由550Kpa 提高到700Kpa；與軋制油廠家結(jié)合調(diào)整軋制油配方，增強潤滑能力。

乳化液斑：在5 機架出口處增設(shè)1 組空氣吹掃設(shè)施；加強運輸和發(fā)貨管理，要求出廠前必須遮蓋防雨布；冷軋定期檢查乳化液皂化值，若有漏油立即處理，雜油含量達到20%立即停軋，待乳化液正常再生產(chǎn)。

色差：調(diào)整熱軋工藝，在保證性能及客戶使用的同時降低卷取溫度；冷軋根據(jù)鋼種不同制定不同酸洗溫度、酸洗速度。

氧化鐵皮：熱軋嚴控工藝溫度及除磷設(shè)備檢查，發(fā)現(xiàn)異常及時檢查表面檢測儀，減少熱卷氧化鐵皮缺陷；冷軋根據(jù)鋼種不同制定不同酸洗溫度、酸洗速度。

鋸齒邊：熱軋加強熱卷頭尾鐮刀彎控制，有問題及時切除；冷軋根據(jù)鋼種、規(guī)格制定詳細的圓盤剪間隙和重疊量指導(dǎo)生產(chǎn)；結(jié)合軋機二級程序廠家優(yōu)化程序。

缺口：熱軋加強熱卷檢查，減少刮傷、夾雜、磕傷等發(fā)往冷軋，冷軋加強原料檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時切除；冷軋根據(jù)鋼種、規(guī)格制定詳細的圓盤剪間隙和重疊量指導(dǎo)生產(chǎn)。

裂邊多肉：熱軋嚴控原料鐮刀彎、窄尺等；冷軋加強圓盤刀和切邊后邊部質(zhì)量檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時更換刀片。

雞心卷、扁卷：雞心卷需要適當(dāng)調(diào)小卷取張力，扁卷需要適當(dāng)調(diào)大卷取張力。

寬度不符：冷軋根據(jù)生產(chǎn)實際制定軋機拉窄量，指導(dǎo)生產(chǎn)。

3 結(jié)論

通過采取各項措施，對缺陷追根溯源，已經(jīng)形成規(guī)范化、標準化、精細化質(zhì)量管理，質(zhì)量缺陷從生產(chǎn)初期的32.3%已降到2.47%。保證了冷軋產(chǎn)品質(zhì)量過硬，滿足客戶使用要求。