冷軋帶鋼表面缺陷檢測與控制
來源：無錫創(chuàng)視2015年03月26日熱度：584
一、前言
隨著用戶對冷軋帶鋼表面質(zhì)量要求的提高，表面缺陷的控制越來越受到關(guān)注，其控制水平已成為能否向高端用戶供貨的關(guān)鍵因素之一。然而，表面缺陷的種類和形成原因非常復雜，從煉鋼、熱軋、冷軋直至用戶使用的每一個過程都可能產(chǎn)生表面缺陷，其成因涉及工藝、設(shè)備、技術(shù)、管理、操作、生產(chǎn)組織的各個環(huán)節(jié)。因此，表面缺陷控制也是產(chǎn)品質(zhì)量極其重要的一個方面。
二、冷軋帶鋼常見表面缺陷分類及識別
根據(jù)表面缺陷產(chǎn)生的機理，主要可為以下幾類:
1.來料缺陷
在煉鋼、熱軋等前道工序已經(jīng)產(chǎn)生，在冷軋工序無法消除并進一步暴露。如孔洞、夾雜、氧化鐵皮壓入、絲狀斑跡等。
孔洞是薄規(guī)格冷軋帶鋼中的一種常見缺陷（見圖1），一般是指鑄坯中的夾雜、卷渣、表面裂紋等缺陷在軋制過程中形成。微小的孔洞肉眼無法識別，對高速運行帶鋼來說，可采用在線孔洞儀裝置來檢測。
圖1 孔洞
夾雜是殘留在板坯內(nèi)部的顆粒夾雜物經(jīng)冷軋后沿軋制方向平行的黑色、灰黑色、灰白色長條狀缺陷無規(guī)律分布在帶鋼表面。一部分夾雜經(jīng)熱軋后就暴露在表面，而有些夾雜需經(jīng)冷軋后才能暴露在表面，暴露在表面的肉眼即可鑒別。
圖2 夾雜
氧化鐵皮壓入一般分布于帶鋼的下表面（見圖3），與軋制方向平行，顏色發(fā)灰黑，少量發(fā)白，有明顯延伸，零星或密集出現(xiàn)。
圖3 氧化鐵皮壓入
絲狀斑跡屬于熱軋來料缺陷，酸洗后部分帶鋼表面肉眼即可觀察到(見圖4)，經(jīng)過退火平整后，在普冷表面此缺陷往往很難發(fā)現(xiàn)[4]。但如帶鋼表面發(fā)生碳化使表面發(fā)黑，則此缺陷往往會暴露出來。另外，電鍍鋅也會使普冷基板肉眼不可見的熱軋絲狀斑跡“泛”出來，在絲狀斑跡處與正常部位鋅的晶粒形貌有明顯的差異。
圖4 絲狀斑跡
2.表面附著物類缺陷
主要是在生產(chǎn)過程中帶鋼表面附著了其他物質(zhì)造成。特別是生產(chǎn)過程中的一些工藝介質(zhì)殘留在帶鋼表面或者異物掉落在帶鋼表面造成的缺陷，如乳化液斑跡、異物壓入等。
乳化液斑跡在帶鋼表面呈灰褐色的痕跡（見圖5），形狀多樣，乳化液油因軋制溫度高被燒結(jié)在帶鋼表面以及軋機出口乳化液吹掃裝置效果不佳都會產(chǎn)生乳化液斑跡。
圖5 乳化液斑跡
異物壓入缺陷是指外界異物黏附在帶鋼表面經(jīng)軋制、擠壓形成的點狀、線狀、塊狀缺陷（見圖6）。由于異物壓入與氧化鐵皮壓入的相似性，故目前異物壓入的定義僅用于與氧化鐵皮壓入的區(qū)別上。通常導致異物壓入缺陷的原因有：夾送輥等輔輥表面材質(zhì)脫落軋入帶鋼表面；機組油泥、爐襯等污物滴落在帶鋼或輥子表面壓入帶鋼；爐輥、擠干輥等輥面剝落壓入帶鋼；溶液、涂料顆粒雜物黏附在帶鋼表面等。
3.冷軋加工變形類缺陷
該類缺陷主要是由于設(shè)備故障、工藝或操作不當造成，還有一些是軋輥粘附異物在加工時造成，具有周期性，如振動痕、輥印等。
振動痕缺陷是軋機、平整機發(fā)生振動時產(chǎn)生的一種表面缺陷，檢查軋后的帶鋼可以發(fā)現(xiàn)表面存在灰白相間的橫向條紋，間距在15～25mm左右。嚴重的振動痕缺陷帶鋼一打開檢查就直視可見，不明顯的需要通過油石打磨才能表現(xiàn)出來，通過精確的厚度測量分析可以識別出帶鋼存在周期性的厚度波動。
圖6 異物壓入
廣義上的輥印可分為軟點、開腔印、頭子印、新輥輥印。
圖7 振動痕 圖8 輥印
4.機械損傷類缺陷
該類缺陷主要在生產(chǎn)過程中帶鋼與設(shè)備等硬物接觸造成，使帶鋼的表層受到破壞，如擦劃傷、卷取擦傷等。
根據(jù)擦劃傷的形貌（見圖9），通?？煞譃槎叹€狀劃傷和長線劃傷。短線劃傷一般密集或較密集出現(xiàn)，呈牛毛狀且發(fā)亮，與軋制方向平行，易發(fā)生于薄帶鋼，通過肉眼即可鑒別。
圖9 擦劃傷 圖10 卷取擦傷
卷取擦傷是指鋼卷層與層之間相互挫動產(chǎn)生的表面損傷（見圖10），一般有橫向和縱向兩種，呈密集細條狀和塊狀，通過肉眼即可鑒別。
5.腐蝕類缺陷
該類缺陷主要是帶鋼受到外界環(huán)境影響，表面發(fā)生化學反應(yīng)造成腐蝕，如欠酸洗、銹斑等。 欠酸洗是指帶鋼表面殘留著未酸洗掉的氧化鐵，帶鋼表面呈橫向的黑色條紋（類似“抬頭紋”），形成帶狀或片狀分布在帶鋼表面上（見圖11）。用手摸，手上將粘有黑色的污物。拉矯效果、酸洗工藝控制不當以及熱軋來料的氧化鐵皮膜過厚都是產(chǎn)生欠酸洗的原因。
銹斑是帶鋼表面呈黃褐色的斑痕（見圖12），可出現(xiàn)在帶鋼的任意部位，可分為密集點銹、零星點銹、塊狀銹斑。銹斑是在帶鋼表面形成鐵的殘留腐蝕物，會因為溫度波動、潮濕或存儲時間過長而加重。防銹劑效果欠佳、平整液濃度控制不當、吹掃設(shè)備及壓縮空氣效果不佳、涂油機噴嘴不暢通以及包裝質(zhì)量和庫區(qū)存放條件較差等因素都可能導致帶鋼表面產(chǎn)生銹斑。
圖11 欠酸洗 圖12 銹斑
三、冷軋帶鋼表面缺陷檢測與控制
冷軋帶鋼表面缺陷不僅對汽車外板、家電板等最終產(chǎn)品的美觀性造成不良影響，而且會影響到后序再加工的凃鍍性以及深沖性，造成后工序無法加工、產(chǎn)品降級或者報廢。因此，加強對這些缺陷的預防和控制尤為重要。
1.嚴格把關(guān)來料質(zhì)量
在煉鋼、熱軋等前工序形成的一些缺陷，如夾雜、氧化鐵皮壓入等，冷軋工序一般無法消除，如果控制不好，會直接影響冷軋產(chǎn)品表面質(zhì)量。而這些缺陷往往是相關(guān)的，如夾雜、氧化鐵皮的存在就可能引起輥印的產(chǎn)生；浪形的存在會引起粘結(jié)和折皺。所以對來料缺陷要加強前工序的質(zhì)量控制和冷軋的來料檢驗工作，減少流入本工序；對于中間工序缺陷，如欠酸洗、軋機輥印等，有必要在軋鋼時進行監(jiān)測，將有缺陷的鋼卷控制在熱處理之前。
2.優(yōu)化生產(chǎn)工藝制度和減少事故發(fā)生
冷軋生產(chǎn)過程生產(chǎn)工藝制度不合理，如乳化液溫度及濃度、軋制速度等參數(shù)控制不好可能會導致熱劃傷缺陷；軋輥壓下量調(diào)整不當、張力設(shè)置不合理等可能會出現(xiàn)厚差、浪形缺陷。因此要不斷優(yōu)化生產(chǎn)工藝制度，嚴格控制生產(chǎn)過程的各項工藝參數(shù)，預防各類表面缺陷的發(fā)生。
在冷軋生產(chǎn)過程中，一方面要嚴格執(zhí)行設(shè)備點檢制度和定期檢修制度；另一方面提高操作工的操作技術(shù)和責任心，避免由于生產(chǎn)工藝執(zhí)行不當或操作失誤造成表面缺陷，減少斷帶、跑偏、軋機振動等惡性事件的發(fā)生，以及建立完備的各工序質(zhì)量負責制度都是預防缺陷的有效防范措施。
3.強化過程控制
產(chǎn)品的質(zhì)量形成于其生產(chǎn)過程之中，涉及到這個過程中的每一個因素。產(chǎn)品制造過程中的各個關(guān)鍵點的控制，決定了產(chǎn)品質(zhì)量的好壞。正是由于關(guān)鍵點的控制不到位導致這些缺陷的產(chǎn)生，因此要加強對機組各個環(huán)節(jié)的關(guān)鍵工藝控制點和質(zhì)量關(guān)注點控制。對于諸如邊裂、退火氧化等孤立發(fā)生的缺陷，針對其產(chǎn)生的原因加強對某一工序的管理就可以預防；類似于輥印、劃傷這樣帶有全流程性質(zhì)的缺陷，就更有必要從頭控制，及時發(fā)現(xiàn)并解決。
4.加強清潔生產(chǎn)和輥系管理
冷軋帶鋼生產(chǎn)過程中，清潔生產(chǎn)和輥系管理至關(guān)重要，如異物壓入等表面缺陷都是因為生產(chǎn)、搬運過程中清潔生產(chǎn)不到位或者輥面粘附異物直接造成的。因此要形成清潔生產(chǎn)的工藝制度，定期進行設(shè)備的清潔，是減少表面缺陷的有效措施。
5.利用帶鋼表面質(zhì)量檢測儀進行實時在線檢測
表面質(zhì)量檢測儀基于機器視覺技術(shù)先進檢測設(shè)備，它通過架設(shè)在生產(chǎn)線上的CCD線陣相機對帶鋼表面進行同步高速掃描獲取帶鋼圖像，將采集到的圖像通過MVC表面質(zhì)量檢測系統(tǒng)對進行分析，對帶鋼表面缺陷實時在線檢測并進行分類定位，及時發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題。目前，人工檢測無法適應(yīng)高速運轉(zhuǎn)的帶鋼產(chǎn)線，在帶鋼產(chǎn)線安裝表面質(zhì)量檢測儀已成為帶鋼表面缺陷檢測的必要手段。
