冷軋帶鋼表面缺陷檢測與控制
來源：無錫創視2015年03月26日熱度：584
一、前言
隨著用戶對冷軋帶鋼表面質量要求的提高，表面缺陷的控制越來越受到關注，其控制水平已成為能否向高端用戶供貨的關鍵因素之一。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生表面缺陷，其成因涉及工藝、設備、技術、管理、操作、生產組織的各個環節。因此，表面缺陷控制也是產品質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
根據表面缺陷產生的機理，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產生，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部的顆粒夾雜物經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律分布在帶鋼表面。一部分夾雜經熱軋后就暴露在表面，而有些夾雜需經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，顏色發灰黑，少量發白，有明顯延伸，零星或密集出現。
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)，經過退火平整后，在普冷表面此缺陷往往很難發現[4]。但如帶鋼表面發生碳化使表面發黑，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
主要是在生產過程中帶鋼表面附著了其他物質造成。特別是生產過程中的一些工藝介質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、平整機發生振動時產生的一種表面缺陷，檢查軋后的帶鋼可以發現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過程中帶鋼與設備等硬物接觸造成，使帶鋼的表層受到破壞，如擦劃傷、卷取擦傷等。
根據擦劃傷的形貌（見圖9），通常可分為短線狀劃傷和長線劃傷。短線劃傷一般密集或較密集出現，呈牛毛狀且發亮，與軋制方向平行，易發生于薄帶鋼，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境影響，表面發生化學反應造成腐蝕，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、吹掃設備及壓縮空氣效果不佳、涂油機噴嘴不暢通以及包裝質量和庫區存放條件較差等因素都可能導致帶鋼表面產生銹斑。
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.嚴格把關來料質量
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，會直接影響冷軋產品表面質量。而這些缺陷往往是相關的，如夾雜、氧化鐵皮的存在就可能引起輥印的產生；浪形的存在會引起粘結和折皺。所以對來料缺陷要加強前工序的質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測，將有缺陷的鋼卷控制在熱處理之前。
2.優化生產工藝制度和減少事故發生
冷軋生產過程生產工藝制度不合理，如乳化液溫度及濃度、軋制速度等參數控制不好可能會導致熱劃傷缺陷；軋輥壓下量調整不當、張力設置不合理等可能會出現厚差、浪形缺陷。因此要不斷優化生產工藝制度，嚴格控制生產過程的各項工藝參數，預防各類表面缺陷的發生。
在冷軋生產過程中，一方面要嚴格執行設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和責任心，避免由于生產工藝執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生，以及建立完備的各工序質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
產品的質量形成于其生產過程之中，涉及到這個過程中的每一個因素。產品制造過程中的各個關鍵點的控制，決定了產品質量的好壞。正是由于關鍵點的控制不到位導致這些缺陷的產生，因此要加強對機組各個環節的關鍵工藝控制點和質量關注點控制。對于諸如邊裂、退火氧化等孤立發生的缺陷，針對其產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的缺陷，就更有必要從頭控制，及時發現并解決。
4.加強清潔生產和輥系管理
冷軋帶鋼生產過程中，清潔生產和輥系管理至關重要，如異物壓入等表面缺陷都是因為生產、搬運過程中清潔生產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的工藝制度，定期進行設備的清潔，是減少表面缺陷的有效措施。
5.利用帶鋼表面質量檢測儀進行實時在線檢測
表面質量檢測儀基于機器視覺技術先進檢測設備，它通過架設在生產線上的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表面質量檢測系統對進行分析，對帶鋼表面缺陷實時在線檢測并進行分類定位，及時發現質量問題。目前，人工檢測無法適應高速運轉的帶鋼產線，在帶鋼產線安裝表面質量檢測儀已成為帶鋼表面缺陷檢測的必要手段。
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