連退板沖壓后縱向條紋缺陷成因分析

趙永亮

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司冷軋總廠，安徽馬鞍山 243000）

前言

連退汽車外板縱向條紋缺陷是普遍存在的一種缺陷，其產生原因較為復雜，解決措施也受不同產線設備、工藝等多方面因素影響，是長期困擾國內汽車面板生產的技術難題[1,2,3]。研究結合馬鋼冷軋廠連退機組設備和工藝特點，對產生的沖壓后縱向條紋缺陷進行了分析和研究，明確了沖壓后縱向條紋缺陷的形成原因并提出了改善對策。

1 沖壓后縱向條紋形貌特征

沖壓后縱向條紋缺陷沿鋼板軋制方向縱向分布，在沖壓后油石打磨可見寬度約1 mm，間距4～5 mm，如圖1所示。

圖1 沖壓后縱向條紋缺陷形貌

通卷均可出現且變形量越大缺陷越明顯，分布于沖壓件變形區域整個板寬方向，條紋明暗相間，明處條紋比正常基板偏白。該類缺陷的最大特點是沖壓前不顯現，沖壓后油石打磨沖壓件表面出現，嚴重時影響后續涂裝效果[4]，造成客戶抱怨。

2 試驗材料與方法

試驗樣板為國內某車型連退外板沖壓后的側圍零件，存在沖壓后縱向條紋缺陷及無縱向條紋進行對比分析，其原板化學成分如表1所列。

表1 鋼板基體化學成分 Wt.%

取有缺陷側圍零件及無缺陷側圍零件后部樣板進行檢測，通過線切割方法將零件制成10×10 mm的缺陷試樣如圖1 所示。用酒精超聲波清洗及用HCI 侵蝕試樣，利用掃描電鏡(SEM)及能譜儀對試樣進行觀察、分析，并利用金相顯微鏡對基板金相組織進行分析，測量晶粒大小。

圖2 取缺陷對比樣

3 試驗結果分析

缺陷試樣表面條紋區域的電子掃描照片如圖3(a)所示，在掃描電鏡下觀察試樣，存在明顯的沿軋制方向拉長的，長寬比約為5∶1 的未回復再結晶組織，而無缺陷試樣表面未觀察到類似組織。對缺陷試樣截面金相組織進行進一步分析，發現表層存在厚度約5～15 μm的未回再結晶組織。能譜進一步分析缺陷區域、臨界區域及正常區域，缺陷區域碳元素含量異常，與臨界區域及正常區域存在明顯差異，如圖4所示。

圖3 缺陷試樣、無缺陷試樣表面及缺陷試樣截面電子掃描照片

圖4 條紋缺陷區域、臨界區域與正常區域能譜分析

4 改善措施

對于連續退火爐工藝段各項工藝參數，特別是加熱段、保溫段參數對變形金屬再結晶過程會產生不同程度的影響，而缺陷區域碳元素含量的異常上升已遠高于其成分中的碳含量，并在退火過程中抑制了回復再結晶的發生，因此控制碳元素的來源即可從源頭對缺陷進行控制。現場采用以下改進措施：

(1)提高酸軋工序表面清潔度，降低殘油殘鐵含量，軋硬卷反射率控制到65%以上。

(2)優化清洗段堿液濃度，提高清洗能力，有效去除殘油殘鐵，清洗后帶鋼反射率達到90%以上。

(3)優化清洗段漂洗水溫度等關鍵工藝參數，確保帶鋼在連退清洗段的表面清潔度。

通過工藝調整，確保帶鋼表面完全再結晶，從而避免或消除此類縱向條紋缺陷的產生。

5 結論

沖壓后縱向條紋區域截面金相組織分析及表面電鏡掃描分析：

(1)表層明顯可見厚度5～15 μm 的未回復再結晶組織；

(2)能譜分析缺陷部位碳含量異常升高。

沖壓時表層未回復再結晶層與內部組織存在較大差異，沖壓成型后打磨表面表現為沿軋制方向的明暗相間的條紋缺陷，連退機組生產時可通過提高帶鋼表面清潔度，控制鋼板表面碳元素殘留可減輕或消除沖壓后類縱向條紋缺陷的產生。