冷軋產(chǎn)品表面粗糙度對(duì)產(chǎn)品的沖壓性能和涂裝性能有著重要的影響。文章針對(duì)連退機(jī)組平整工藝的特點(diǎn)分析了平整過(guò)程中典型工藝參數(shù)對(duì)帶鋼表面粗糙度的變化趨勢(shì)的影響，通過(guò)工藝分析簡(jiǎn)化和歸并了帶鋼表面粗糙度的影響因素。對(duì)影響帶鋼表面粗糙度的重點(diǎn)工藝因素進(jìn)行數(shù)據(jù)收集并開展數(shù)據(jù)回歸分析，建立各鋼種帶鋼表面粗糙度在生產(chǎn)期間的衰變模型，其預(yù)測(cè)結(jié)果與模型基本符合。通過(guò)分析及討論明確了原料條件及工藝因素對(duì)帶鋼表面粗糙度的影響，為用戶對(duì)帶鋼表面粗糙度的預(yù)先設(shè)計(jì)提供了理論支持。
近年來(lái)，隨著我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，汽車生產(chǎn)廠家對(duì)冷軋帶鋼的性能、表面質(zhì)量穩(wěn)定性及表面粗糙度控制均勻性的要求越來(lái)越高。冷軋產(chǎn)品表面粗糙度對(duì)產(chǎn)品的沖壓性能和涂裝性能有著重要的影響。為保證沖壓性能，一般要求汽車內(nèi)板表面粗糙度為0.9~1.6μm；為保證汽車外板的表面顯影性及涂漆質(zhì)量，一般要求表面粗糙度為0.7~1.2μm[1]，而且由于不同汽車廠家涂裝工藝的不同，表面粗糙度要求范圍也有所差異。隨著測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，連續(xù)退火機(jī)組已逐步開始采用在線測(cè)量技術(shù)對(duì)表面粗糙度進(jìn)行測(cè)量。為了能直接生產(chǎn)出用戶所要求的表面粗糙度的產(chǎn)品，就要求能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)帶鋼表面粗糙度的預(yù)先控制。因此，有必要對(duì)帶鋼表面粗糙度的影響因素及其變化規(guī)律開展技術(shù)研究及模型建立工作。
帶鋼表面粗糙度的形成
帶鋼表面粗糙度及微觀形貌是通過(guò)軋輥在軋制過(guò)程中轉(zhuǎn)印到帶鋼表面的[2]，也就是說(shuō)軋制力是將軋輥表面粗糙度傳遞到帶鋼上的動(dòng)力，對(duì)帶鋼表面粗糙的形成起著至關(guān)重要的作用，轉(zhuǎn)印過(guò)程參見(jiàn)圖1。在同等條件下，軋制力越大，軋輥表面的“尖峰”越容易“拷貝”到帶鋼表面。而作為最后一道賦予帶鋼表面粗糙度的機(jī)組，平整機(jī)組的平整輥對(duì)最終產(chǎn)品的表面粗糙度起到至關(guān)重要的作用[3]。雖然表面粗糙度主要受軋制力及平整輥表面粗糙度的影響，但實(shí)際上也受到軋制鋼種、厚度/寬度規(guī)格、不同鋼種及厚度規(guī)格的帶鋼平整延伸率的工藝要求、軋制過(guò)程中的潤(rùn)滑條件、軋輥表面狀態(tài)/輥徑在平整輥生產(chǎn)過(guò)程中的衰減等因素的影響，這使得連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中穩(wěn)定控制帶鋼表面粗糙度的難度增加。生產(chǎn)過(guò)程中必須結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件對(duì)影響帶鋼表面粗糙度的關(guān)鍵因素進(jìn)行分析，并且結(jié)合工藝要求簡(jiǎn)化分析過(guò)程，為產(chǎn)品的表面粗糙度模型的建立奠定基礎(chǔ)。
影響帶鋼表面粗糙度的因素
CQ級(jí)別鋼的平整延伸率與厚度基本上呈線性關(guān)系，即厚度越厚平整延伸率越高；IF鋼的平整延伸率基本恒定，與厚度無(wú)關(guān)，見(jiàn)表1。從平整工藝分析來(lái)看，不同鋼種的軋制力實(shí)際與該鋼種的平整工藝直接相關(guān)。根據(jù)軋制理論可知：在其他工藝條件不變時(shí)，厚度一定的情況下，平整延伸率越大則軋制力越大；平整延伸率一定的情況下，厚度越厚則軋制力越低；當(dāng)平整延伸率不變時(shí)，同一厚度材料單位軋制力恒定。從工藝分析上將原料影響條件以鋼種類別、厚度進(jìn)行歸并。
平整工藝的潤(rùn)滑條件實(shí)際上是通過(guò)平整液濃度體現(xiàn)的，而潤(rùn)滑條件變化幅度較小。在平整液濃度工藝控制時(shí)，大多數(shù)廠家的平整液濃度(體積分?jǐn)?shù))控制在3%~5%，可以認(rèn)為潤(rùn)滑條件基本一致。圖2為平整機(jī)使用某廠家平整液濃度-摩擦因數(shù)曲線。因此，從工藝上認(rèn)為軋輥直徑及潤(rùn)滑條件對(duì)粗糙度衰變無(wú)影響。
汽車板生產(chǎn)廠家均已采用鍍鉻等工藝技術(shù)，增加了軋輥表面的耐磨性，減少了軋制過(guò)程中軋輥表面粗糙度的衰減，提高了軋輥表面形貌的抗磨損性[4]，保證了軋輥表面經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間軋制后表面形貌的均一性。在軋制力相同的條件下，軋輥表面粗糙度的衰減趨勢(shì)必然體現(xiàn)在帶鋼表面。因此，在工藝分析中可將軋輥的磨損衰減直接用同一軋輥軋制帶鋼表面粗糙度的衰減進(jìn)行表述，將以上工藝影響歸結(jié)為軋制公里數(shù)(軋程)的影響。通過(guò)以上工藝條件對(duì)帶鋼表面粗糙度的影響分析，將帶鋼表面粗糙度的影響因素歸并為軋輥初始粗糙度、鋼種、厚度、軋制公里數(shù)(軋程)。
實(shí)驗(yàn)分析
為分析帶鋼表面粗糙度的衰變，平整機(jī)工作輥采用輥面初始粗糙度為2.5/3.0 μm、橫向粗糙度偏差為±0.2 μm的鍍鉻輥，對(duì)6套工作輥軋制CQ/IF鋼軋輥周期的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤。在生產(chǎn)期間每軋制5km進(jìn)行一次測(cè)量。帶鋼表面粗糙度及軋輥表面粗糙度均采用統(tǒng)一測(cè)量設(shè)備。粗糙度測(cè)量?jī)x使用德國(guó)Hommel T500粗糙度測(cè)量?jī)x。測(cè)量過(guò)程中儀表及檢查方法按照GB 2523—90執(zhí)行。將測(cè)量數(shù)據(jù)按照鋼種進(jìn)行分類。由于近似同等條件下軋輥的磨損隨軋制公里數(shù)的增加大致呈對(duì)數(shù)函數(shù)趨勢(shì)衰減。厚度直接決定軋制力大小，應(yīng)該近似與粗糙度呈線性關(guān)系[6]。因此，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)收集數(shù)據(jù)，根據(jù)厚度、軋制公里數(shù)(軋程)對(duì)帶鋼表面粗糙度影響的趨勢(shì)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)處理后，通過(guò)多變量回歸分析原始軋輥表面粗糙度、軋制公里數(shù)(軋程)及厚度等參數(shù)對(duì)帶鋼表面粗糙度的影響，得出回歸公式(1)和公式(2)：
IF鋼：Ra=R×(0.719–0.0462×ln(1+L)–0.129×h)(2)式中，Ra為粗糙度，μm；L為平整機(jī)軋制公里數(shù)(軋程)，km；h為軋制厚度，mm；R為軋輥表面粗糙度，μm。從回歸公式的回歸因數(shù)來(lái)看，線性相關(guān)性較好。公式(1)：R2=85.0%；公式(2)：R2=86.4%。同時(shí)粗糙度回歸數(shù)據(jù)殘差呈正態(tài)分布，說(shuō)明該回歸公式基本接近實(shí)際變化趨勢(shì)。圖3為IF鋼典型規(guī)格實(shí)際帶鋼表面粗糙度衰減曲線。預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際測(cè)量結(jié)果基本一致，證明粗糙度衰減模型可較好的滿足復(fù)雜多變現(xiàn)場(chǎng)條件下的實(shí)際使用。
兩個(gè)典型鋼種帶鋼表面粗糙度衰減公式可顯著地表述CQ級(jí)別鋼、IF鋼在生產(chǎn)期間由于平整工藝不同導(dǎo)致的粗糙度變化趨勢(shì)。CQ級(jí)別鋼與厚度相關(guān)的因數(shù)為正，IF鋼為負(fù)，直接表明了CQ級(jí)別鋼厚度越厚，平整延伸率越大；軋制力越大，帶鋼表面粗糙度越大。而IF鋼厚度越厚軋制力越小，表面粗糙度也越小。兩個(gè)鋼種與軋程相關(guān)的因數(shù)，均與粗糙度呈負(fù)相關(guān)，說(shuō)明在工藝條件不變的情況下，軋輥的表面粗糙度是隨著軋程的增加而呈對(duì)數(shù)曲線下降。CQ級(jí)別鋼與軋程相關(guān)的因數(shù)大于IF鋼級(jí)別，說(shuō)明CQ級(jí)別鋼軋制力大，盡管表面粗糙度隨著軋程的增加表面粗糙度逐步降低，但軋制力的影響仍發(fā)揮主要作用。公式中常數(shù)項(xiàng)及與厚度相關(guān)的項(xiàng)目，構(gòu)成了軋輥表面粗糙度向帶鋼轉(zhuǎn)移的轉(zhuǎn)印率。通過(guò)粗糙度衰變模型的建立揭示了帶鋼表面粗糙度的衰變規(guī)律。在質(zhì)量設(shè)計(jì)階段即可采用該模型實(shí)現(xiàn)對(duì)不同用戶粗糙度要求的配輥設(shè)計(jì)；在生產(chǎn)階段可依據(jù)不同粗糙度要求的產(chǎn)品安排合理的軋程范圍，可在一個(gè)軋輥周期內(nèi)先生產(chǎn)IF鋼，后生產(chǎn)CQ級(jí)別鋼或高強(qiáng)鋼，實(shí)現(xiàn)軋輥周期的最大化利用；通過(guò)衰變模型提前優(yōu)化計(jì)劃的編排模式，實(shí)現(xiàn)不同用戶、鋼種及厚度規(guī)格產(chǎn)品粗糙度的預(yù)先控制。
結(jié)束語(yǔ)
(1)從現(xiàn)場(chǎng)工藝層面分析了產(chǎn)品表面粗糙度的影響因素，簡(jiǎn)化了帶鋼表面粗糙度影響因素的分析復(fù)雜程度，為其他類似機(jī)組的產(chǎn)品表面粗糙度的控制指明了方向。(2)建立帶鋼表面粗糙度衰變模型，針對(duì)軋程、初始輥粗糙度、不同鋼種厚度對(duì)表面粗糙度的衰變影響程度進(jìn)行了分析，揭示了在穩(wěn)定軋制條件下影響表面粗糙度的主要因素及影響程度。(3)通過(guò)衰變模型可根據(jù)用戶需求來(lái)合理設(shè)計(jì)軋輥的初始粗糙度及軋程，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品表面粗糙度的預(yù)先設(shè)計(jì)。
文章來(lái)源——金屬世界
