摘要：冷轧板在当今制造行业的用途十分广泛，但当今常用的部分不锈钢冷轧板存在较多表面缺陷，如4.0mm不锈钢冷轧板在冶金中因原材料导致的表面褶皱与波浪缺陷、黄带与锈蚀缺陷、裂纹缺陷等，都会导致冷轧板的质量达不到实际要求。因此，本文对国内当前阶段的冷轧板的生产现状及所面临的部分缺陷问题和解决办法逐一综述，试提出科学且合理的改善措施，以改善冷轧板在生产过程中表面质量。

　　关键词：冷轧板；表面质量；工艺优化

　　冷轧板是将钢材置于结晶温度以下再进行轧制变形的一种冶金技术，相比于热轧，其优势是其轧制品尺寸更加精准且厚度均匀，当前工艺下冷轧板的最薄厚度可达0.001mm以下，且厚度差一般不超过0.01mm~0.03mm甚至更小，可满足各种制造业的精度要求，同时冷轧板的表面质量较热轧更为优越，不会出现热轧常常出现的麻点或压入氧化铁皮等缺陷，其屈伸性及强度等工艺性能更高。冷轧板早期通常采用单片式四辊冷轧机制造，但近年来随着科学水平的提升，已基本采用成卷轧制，相对前者，后者的生产效率更高，材料损耗更小。当前国内冷轧板的生产周期较长，且整个冶金工艺流程十分复杂，生产过程中经常出现如线状、波浪、黄带、裂纹或锈蚀等缺陷，多数情况下缺陷存于产品表面且难以区分，给生产过程带来严重影响。目前国内制造业所使用的冷轧板通常厚度较薄，其缺陷产生机制现尚不明确，这就导致即时是产线上的专业质检人员对某些缺陷也毫无办法。另外，生产中的各个工序熟练与否也是影响产品质量的重要原因，使得产品品级降低，甚至报废。通过对相关冷轧板缺陷发生机制的统计，发现其主要缺陷集中在原材料及板面缺陷、黄带及锈蚀缺陷、铸坯氧化缺陷、平坦度缺陷，现本文针对上述常见缺陷问题进行详细分析，并根据相关理论及实验提出工艺优化流程。

　　1原材料及板面缺陷及工艺优化流程

　　研究表明，冷轧工艺及热轧原料工艺的不完善可能是导致原材料及板面缺陷的主要原因。其中原材料缺陷是在进行冷轧工艺前便已存在，通常缺陷类型包括：原材料存在气泡、杂质及铁皮压入，或由运输流程不规范导致的原材料划伤或辊印等。

　　此类缺陷多是由质检流程不完善及工作人员疏忽大意导致。针对此类缺陷，可采取的工艺流程优化措施包括：加强对原材料生产厂家的联系，减少热轧薄板的带钢缺陷；同时加强对原材料入厂的监察力度，减少不必要的原材接触流程，入厂后的原材料及时进行封闭管理，多次检查原材料，提检不符合生产条件的原材料禁止其上线加工；板面缺陷主要是由带钢表面轧油或冷轧时所产生的铁粉残留导致，铁粉在碳化后在带钢表面形成黑斑，难以清除。究其原因可能在于冷轧后残余油量超标，造成铁粉吸附。优化流程：①优化对连轧机出口空气吹扫系统：既往轧机出口吹扫多为左右吹扫，没有上下吹扫功能，十分容易引发二次吹扫污染，因此原基础上增加上下吹扫梁一道。同时扩大吹扫机的风压及空气吸入量，操作人员每日对吹扫机内部进行清扫，清除残留铁粉。②加强对乳化系统的管理：首先为防止撇油器因长期工作发生位移跑偏，可将撇油带从动辊由平面改外凸面，并增加乳胶固定。同时调整磁性过滤器的刮板材质，以及调节角度和刮板行程，防止出现弯度较大的磁棒。并提高撇油器的过滤能力，充分发挥乳化液的铁粉及杂质过滤作用。在后续生产中，定期检查过滤芯以及过滤网强度，并积极替换过滤强度更高的过滤网。通过上述措施降低吹扫系统残留的铁粉，以及过滤系统遗留的乳化液，进而起到防止带钢表面铁粉及乳化液残留等预防作用。③罩退工序工艺优化：罩退工序是平整的上一道工序，在实际生产过程中，罩退线使产品出现表面缺陷的主要是由粘结所致，粘结主要发生在带钢中部，极少发生在边部，如发生粘结的带钢在执行平整工序时，会撕开粘结部位，使得带钢局部应力在短时间内迅速增大，待超过屈服极限时便会形成垂直带钢的弧形缺陷，少数情况下甚至发生撕裂。通过查阅相关文献发现，发生粘结的原因与带钢成分以及冷轧板轧制工艺以及罩式退火工艺有关，其中最主要的粘结因素为罩退工艺。加热、保温、冷却、氢气吹扫是整个退火工艺的全部流程，罩式退火炉内各垛位钢卷和统一钢卷的不同位置温度皆不相同，钢卷在加热时会产生最高温度点，在冷却时会产生最低温度点，而在常规生产中，最热点则通常都位于钢卷边缘，最冰点都位于钢卷中心，这就导致在退火过程中，如不能精准控制冰点及热点的温差，便不能完全控制钢卷受热和冷却，使得产品性能下降。因此，只要控制好保温时间，便能减少层间粘结缺陷的发生。

　　2平坦度缺陷及工艺优化流程

　　冷轧板的平坦度缺陷即为板面的平直度缺陷以及凸出缺陷，客观上可表现为冷轧板在横向轧制环节因各种原因导致的工艺精度控制出现失误，因此在板面出现皱褶或波浪型凸起缺陷。在实际生产过程中，冷轧板波浪缺陷按照其形态差异可区分为以下几种。①单边波浪缺陷：此类缺陷主要指在冷轧板生产过程中，带钢边的延伸长度大于中部延伸，属于冷轧板波浪缺陷中较为常见的一种。根据相关研究报道显示，原材料本身存在单边浪超标缺陷可能是单边波浪缺陷发生主要原因，由职工替换及原材料审查流程不完善导致。另外，未重视原料轧制前的轧辊归零也是导致该缺陷的重要原因，如轧辊在冷轧板轧制前未被标为零，则必定使轧辊两侧轧制力出现较大差异，带钢受力不匀致使单侧冷轧板出现波浪缺陷，且在冷轧板日常生产中，操作人员的操作技能水平较差，都可能导致单边波浪缺陷的发生。②双边波浪缺陷：顾名思义，此类缺陷是指带钢两边的延伸度都高于中间部分，残余应力过于突出导致。其主要产生原因同样是原材料审核问题，双边波浪缺陷与单边缺陷不同的是，中间浪原本超标后即使在冷轧后也无法改善，对原材料的耗损较高。③中间波浪缺陷：中间波浪缺陷是指带钢中部的延伸度超过两边，继而产生中间浪。此类缺陷的产生除原材料缺陷外，最主要的原因在于工作人员在轧制过程中，无法合理有效的调整正弯辊力，工作辊的凸度精准度得不到有效控制，导致凸度过大也是发生中间波浪缺陷的重要原因。④复合型波浪缺陷：此类缺陷发生在带钢两边、中间或任意处，无特异性，其主要发生原因在于在带钢轧制过程中，工作人员对轧辊轧制的吨位未进行科学化、合理化的控制，使其磨损程度出现较大差异，继而出现复合型波浪缺陷，另外，轧辊的预热程度可能使轧制后轧制板的冷却过程受到影响。

　　对于上述波浪类型缺陷，基本发生原因皆与原材料审核流程不完善，以及在冷轧板轧制过程中的各项操作流程不规范所导致，其工艺优化主要包含以下几个方面：①在提升工作人员综合素质的基础上，采用辊温控制法对辊缝进行时刻调整，通过使轧辊辊身的预热均匀，来使制成后的冷轧板冷却平衡达到一致。②采用液压弯辊控制法利用液压缸压力所产生的额外完全补偿载辊缝的变化，进而起到改变辊缝形状的目的。波浪缺陷主要由原材料及人为导致，因此加强原材料的审核力度，提高操作人员的整体素质是改善此类缺陷的重要举措。

　　3冷轧板黄带和锈蚀缺陷及工艺优化流程

　　当前国内外对黄带及锈蚀的机理通常有两种解释，其一为板面氧化所致，带钢在轧制前可能存在水分，或空气湿度过高；亦或是板带与空气直接接触，空气中氧气含量较高。另外，原材料表面缺陷如杂质、粗糙、划伤等基本缺陷都可能导致锈蚀程度加剧并扩大，该类缺陷受环境温度及湿度影响较大；其二为电腐蚀导致的钢板锈蚀。在日常轧制过程中，如轧板表面清洁不够彻底，在中部残留的铁粉或残碳过多，不仅可能导致板面发生黑斑，还会因中部与两侧电位差过大发生电腐蚀反应；其三为轧板在平整过程中，原氧化膜遭到破坏也会在新老界面形成电位差，发生电腐蚀。或因轧板表面未彻底清除平整液，继而发生电腐蚀，平整液转化为电解质形成锈蚀或黄带。综合看来，黄带及锈蚀都与水分残留有紧密联系，而在日常生产中，环境中的水分主要来自平整液残留，如生产地区处于雨季，空气湿度的增大使得空气水分更容易在钢卷端或轧板表面凝聚。另外根据有关报道显示，部分厂生产厂家在实行冷轧时采用微中浪控制，这就导致在退火时难以彻底挥发中部乳化液，继而发生裂解导致残留物遗于轧板表面，因此对微中浪控制冷轧的厂家而言，其黄带部位多发生于中部，且平整液清洗后仍有残余，对于冷轧板发生锈蚀及黄带缺陷的主要优化目标便在于控制板面水分，且避免其与氧气接触，同时提高板带抗氧化能力。通过对某厂的具体生产流程报告发现，锈蚀及黄带主要发生在平整前，而此前的工艺流程主要为终冷台冷却和平整前的入库存放工序，此外涂油的选择以及吹扫效果也是造成钢卷易发生锈蚀的重要原因，而黄带则主要发生在不涂油的平整卷，鉴于此，根据锈蚀及黄带的发生特性，可根据具体缺陷类型建立以下几项优化流程：①终冷台冷却和平整前库区存放：当前冷轧板轧制过程为了加快生产速率，加快热轧后冷却速率，一般厂家会在退火后将刚卷置于终冷台进行冷却，但冷却风通常为自然风，冷却速率较慢，且在湿度较大的生产区域，空气湿度在阴雨天气可能显著高于临界湿度，加之昼夜温差等因素，钢卷长时间置于终冷台极易结成露珠，使得轧板表面局部发生氧化反应形成铁锈。另外，在存放冷硬卷时，多数储存时间较长，尤其是板面本身含有缺陷时，更容易在退火前发生氧化反应，虽然部分原始锈迹在经过退火后氧化铁会被还原，但锈迹仍会存在并且持续影响周边区域。对于该类型缺陷，可通过改造终冷台进风口的方式，将进风口设置在厂区内减少外界自然风的流入，同时定期测量厂房的湿度温度，视情况采用干燥剂等措施使得厂房内外相对湿度低于10%RH，以减少环境因素干扰。②挑选平整液型号，平整液在整个冷轧过程中起到防锈、清洗和润滑的作用，但在既往的平整过程中，部分作业人员作业不规范，在平整后直接存放，丢弃了涂油步骤，此行为将直接导致黄带的发生，致使钢卷防锈性能减弱，平整液的水分含量存在差异，部分平整液在因粘性高不易流动，可能存在清理不彻底现象，致使水分堆积使得板面出现黑斑，因此在进行轧制过程前，应谨慎选择平整液型号，根据对市面上常见的两种平整液进行文献搜集，发现奎克平整液的防锈性能更好。③平整机空气吹扫系统改造，现多数平整吹扫系统存在吹扫盲区，同时喷嘴数量及间距和吹扫冲击力都存在较大问题，极容易出现平整液吹扫不干净的情况。为改善此缺陷，首先应通过实验调整平整机出口的压力，在增加喷嘴加大吹扫区域的同时，调整喷嘴位置，使得前排喷嘴能完全阻挡从辊缝中或带钢中的平整液，而后排喷嘴主要起到将带钢剩余平整液从带钢两侧吹掉，使得吹扫系统能完整覆盖整个轧板。同时，需精确调整喷嘴间距，在常规喷嘴间隔中间再增加一喷嘴，使旁边喷嘴交叉区域的平整液残余向前吹扫。此外另设吹扫梁，立于平整机入口，吹扫板面铁粉及杂质，在平整机的出口设置防水布，改善其密封和防飞溅效果。同时定期对空气滤芯和喷嘴进行清理，使得内在压缩空气压力保持稳定。④入库储存优化，新入库的钢卷全部置于仓库前列，以加快使用率，同时对所有钢卷进行封闭保存，避免其接触到灰层，覆盖物选择具有吸水或防水性能的防锈罩，以增加钢卷的存储时间，防止其直接接触水分发生黄带以及锈蚀。整体看来，黄带及锈蚀缺陷主要是存放及水分残留导致，因此优化库房存储管理与控制厂房湿度是减少此类缺陷的关键所在。

　　4铸坯氧化缺陷及工艺优化流程

　　此缺陷以最容易发生线状缺陷的4.0mm316L不锈钢冷轧板为例，其轧制过程包含通过180tEAF-AOD-LF-200mm连铸板坯随后热轧至2.5mm~14.0mm板后冷轧制板。316L不锈钢冷轧板的要求较高，其最常见的表面质量缺陷为线状缺陷，其成因通过对其表面进行化学成分分析发现，线状缺陷导致的裂纹附近存在大面积氧化区域，且其中成分以Si(硅)为主，另有较多O(氧)元素，猜测连铸坯表面裂纹在高温加热过程，由于炉内氧化性气体与裂纹直接接触，并渗入基体并与其中亲氧物质Si结合，导致大面积的氧化区域在裂纹附近形成，最终在经过热轧制后形成线状缺陷，同时由于酸洗不到位，导致氧化区域直接遗留至冷轧板，导致冷轧板表面缺陷。通常情况下，线状缺陷通常平行于冷轧板并侧边延伸，边部密集于中部，通过对其成分检测与电镜观察发现，其中基本无较大杂质或黑斑存在，基本为正常基体组织下的氧化铁成分。通过观察冷轧板表面缺陷与连铸坯表面缺陷的位置关系，发现两者存在相对应关系，表明冷轧板线状缺陷是由连铸坯表面的微裂纹直接引起的。对于该项缺陷，可采用连铸坯表面轻修磨工艺以及控制连铸坯质量进行相对控制。①连铸坯表面轻修磨工艺：316L不锈钢连铸坯表面出现微裂纹的深度一般小于300μm，制因此在保证修磨精度的基础上，需要使用20#以上的砂轮轻修磨以便磨损掉裂纹使其表面平整光滑无微裂纹。②控制连铸坯质量：提高连铸坯的质量是彻底消除冷轧变表面线状缺陷的根本，在实际生产过程中，不锈钢冷轧板表面缺陷基本为存在较小的渣坑或者微裂纹，另外可能伴有较深的振痕等，其中振痕属于常见缺陷，是结晶器振动后必然的产物，其处于负滑脱期间，结晶器压力与渣圈挤压作用共同使得弯月面初生坯壳弯向钢液侧方；但处于正滑脱期间，钢水静压的作用力又会使初生坯壳向铜壁弯曲，导致钢水溢出使凝固壳前段形成振痕。而板坯横裂纹的主要发源地在振痕波谷处，同时该位置还可能是杂质及气泡的聚集场所，缺陷的发生几率与振痕深度存在密切相关。而振痕的深度又是由结晶器的振动形式所决定，因此对于此类缺陷，只要保证在铸坯顺利脱模的情况下，使得负滑脱落时间减少，就能明显减轻振痕，并减少冷轧板线状缺陷。此外，该不锈钢冷轧板在凝固早期通常会发生较大的体积收缩，使得坯壳外状呈现不均匀状况，此状态下，应力集中在坯壳薄弱处，结晶器在工作使产生的热能不能均匀的通过内渣膜传递，使得铸坯间润滑出现问题，致使连铸坯表面发生凹陷，并使凹陷底部断裂出现裂纹。因此，只有保证结晶器内膜传热均匀，才能有效控制连铸坯表面的凹陷发生。这就要求保护渣渣膜需薄厚均匀，使得结晶器内能均匀受热冷却。

　　5结语

　　冷轧板的表面缺陷较多，严重影响到了冷轧板的质量以及生产速率，同时也造成了原材料的浪费。在实际生产中，只有找到冷轧板轧制过程的中缺陷原因，并根据其发生机制，进行科学化的工艺流程优化，才能最大限度的保证冷轧板的正常生产。只有业内人员在未来的生产中不断探索及创新，不断探究出更为科学合理的工艺流程和操作方法，才能为冷轧板产品质量的提升不断积攒实践经验，提升冷轧板生产的整体质量。