平整工藝對(duì)汽車板產(chǎn)品表面粗糙度影響簡(jiǎn)析

孟博

摘 要：冷軋產(chǎn)品工藝對(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)組平整軋制的工藝控制點(diǎn)分析了平整過(guò)程中關(guān)鍵控制點(diǎn)對(duì)成品表面粗糙度的影響，通過(guò)汽車板平整關(guān)鍵控制點(diǎn)分析確定了帶鋼表面粗糙度的影響因素。對(duì)影響成品表面粗糙度的關(guān)鍵控制工藝點(diǎn)開(kāi)展了全面的分析，建立各鋼種大類產(chǎn)品表面粗糙度在平整過(guò)程中的發(fā)展變化模型，試驗(yàn)測(cè)試結(jié)論與分析出的模型基本吻合。經(jīng)過(guò)分析及試驗(yàn)驗(yàn)證確定關(guān)鍵工藝控制點(diǎn)對(duì)成品帶鋼表面粗糙度的影響，為滿足用戶對(duì)帶鋼表面粗糙度要求實(shí)現(xiàn)預(yù)先設(shè)計(jì)提供了理論支撐。

關(guān)鍵詞：平整;粗糙度;預(yù)先設(shè)計(jì)

近年來(lái)，隨著我國(guó)汽車工業(yè)的快速發(fā)展，用戶對(duì)汽車板的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)的質(zhì)量穩(wěn)定性的要求也越來(lái)越高。冷軋汽車板產(chǎn)品的表面粗糙度對(duì)帶鋼在沖壓過(guò)程中的性能和涂裝性能有著關(guān)鍵的影響。為保證沖壓和涂裝以及外板顯影性能和涂漆質(zhì)量，通常汽車廠對(duì)鋼板內(nèi)表面件要求帶鋼表面粗糙度為0.6-1.6μm;外表面件要求帶鋼表面粗糙度為0.8-1.2μm。另外由于不同汽車用戶生產(chǎn)工藝的各自特點(diǎn)，對(duì)不同部件鋼板表面粗糙度要求范圍也有一定差異。所以為了能滿足各個(gè)汽車用戶對(duì)產(chǎn)品表面粗糙度的不同要求，同時(shí)滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的連續(xù)性和控制的穩(wěn)定性，需要實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品表面粗糙度的預(yù)先調(diào)整和穩(wěn)定控制。那么，研究和建立鋼板表面粗糙度的關(guān)鍵影響因子控制及使用技術(shù)訣竅就尤為重要。

1 鋼板表面粗糙度特征的形成

鋼板表面粗糙度的各個(gè)評(píng)定特征參數(shù)是通過(guò)平整工作輥在軋制過(guò)程中“復(fù)制”到鋼板表面的，平整軋制力就是將工作輥表面粗糙度及形貌復(fù)制在鋼板上的驅(qū)動(dòng)力，軋制力對(duì)鋼板表面形貌及成品粗糙度的特征參數(shù)有著決定性的作用。如果原料鋼種規(guī)格相同、工作輥各項(xiàng)指標(biāo)相同的條件下，平整軋制力越大，軋輥表面的粗糙度形貌特征越容易“復(fù)制”到鋼板表面。平整機(jī)工作輥的表面形貌特征及初始粗糙度等對(duì)汽車板產(chǎn)品的表面粗糙度有關(guān)鍵的作用。

雖然平整軋制力及平整工作輥初始表面粗糙度及形貌特征對(duì)鋼板表面粗糙度影響較大，但仍有很多因素對(duì)成品鋼板表面粗糙度有較大影響，例如原料鋼種類別、產(chǎn)品尺寸規(guī)格、工作輥輥徑、鋼板平整軋制延伸率的工藝參數(shù)、平整軋制的潤(rùn)滑狀態(tài)等因素對(duì)鋼板表面粗糙度的復(fù)制率均有顯著的影響。由于影響因素眾多，且受連續(xù)生產(chǎn)及計(jì)劃編排的一些限制，就使得控制鋼板表面粗糙度始終符合各個(gè)用戶要求的難度更大。所以必須對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)關(guān)鍵影響因素進(jìn)行交互作用的綜合分析，最終得出汽車板產(chǎn)品的表面粗糙度控制技術(shù)訣竅。

2 影響鋼板表面粗糙度評(píng)價(jià)特征的因子分析

軋制力與平整延伸率相關(guān)，平整延伸率與鋼種和規(guī)格有關(guān)。鋁鎮(zhèn)靜鋼/高強(qiáng)鋼等鋼種大類產(chǎn)品的平整延伸率與原料厚度一般呈線性相關(guān)性，通常是隨厚度的增加平整延伸率值越大;軟鋼系列如IF鋼或以無(wú)間隙原子鋼為基的高強(qiáng)鋼的平整延伸率為特定值，不隨厚度規(guī)格發(fā)生變化。在其他關(guān)鍵控制要點(diǎn)相同的前提下，結(jié)合平整軋制工藝?yán)碚摚吞间摷捌涓邚?qiáng)鋼在厚度相同的情況下，平整延伸率越大則軋制力越大，軋輥粗糙度的復(fù)制率逐漸增大;無(wú)間隙原子鋼及其高強(qiáng)鋼由于平整延伸率一定，那么產(chǎn)品隨厚度增加則軋制力降低，軋輥粗糙度的復(fù)制率隨之下降。

平整軋制的潤(rùn)滑狀態(tài)與平整液濃度和噴淋效果相關(guān)，而平整液的濃度及噴淋效果通常來(lái)說(shuō)是固定的不會(huì)隨著生產(chǎn)產(chǎn)品的不同而發(fā)生變化，所以可默認(rèn)潤(rùn)滑狀態(tài)是一致的不對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的粗糙度復(fù)制進(jìn)行影響。

由于使用鍍鉻工作輥，提升了工作輥表面的耐磨性，降低了生產(chǎn)過(guò)程軋輥粗糙度的快速衰減，也保證了粗糙度各項(xiàng)評(píng)價(jià)參數(shù)復(fù)制后的完整性，保證了軋輥表面軋制較長(zhǎng)周期或多種原料鋼種軋制后表面形貌仍然較均勻，只是按照一定的周期逐漸平穩(wěn)的衰減。那么用軋制周期可以作為軋輥粗糙度復(fù)制和衰減的一個(gè)因子進(jìn)行影響分析。

通過(guò)上述關(guān)鍵控制要點(diǎn)對(duì)鋼板表面粗糙度的影響分析，可以確定影響汽車板成品表面粗糙度的關(guān)鍵因子分別為工作輥原始粗糙度、原料鋼種、產(chǎn)品厚度、軋制計(jì)劃編排、工作輥軋制周期。

3 試驗(yàn)分析與結(jié)果驗(yàn)證

試驗(yàn)研究選用原始粗糙度為2.2μm和2.5μm輥徑相似，且實(shí)際粗糙度精度為±0.1μm的鍍鉻工作輥8對(duì)，分別軋制低碳鋼、IF鋼、低碳高強(qiáng)鋼、低碳鋼和IF鋼混排以及各鋼種分批混排，對(duì)各生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤記錄。試驗(yàn)過(guò)程中每軋制一大卷進(jìn)行一次鋼板粗糙度測(cè)量，測(cè)量采用儀器為同一手持粗糙度儀，使用前進(jìn)行了標(biāo)定，測(cè)量系統(tǒng)可以信賴。

將測(cè)量記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類分析。根據(jù)原料規(guī)格、軋制周期對(duì)鋼板表面粗糙度影響的相關(guān)性數(shù)據(jù)收集，通過(guò)多元回歸及相關(guān)性分析軋輥原始粗糙度、軋制周期及厚度規(guī)格等因素對(duì)鋼板表面粗糙度的作用，得出回歸公式。

低碳鋼成品Ra=R1×（0.559-0.0445×ln（l+L））+0.0336×ln）公式1

IF鋼成品Ra=R1×（0.720-0.0463×ln（l+L））-0.115×ln）公式2

高強(qiáng)鋼成品Ra=R1×（0.568-0.0450×ln（l+L））+0.041×ln）公式3

L：為工作輥軋制周期（單位為：Km）;h：為原料厚度（單位為：mm）;R1：為工作輥原始粗糙度（單位為：μm）

三個(gè)鋼種大類汽車板產(chǎn)品表面粗糙度變化趨勢(shì)公式可明顯地展現(xiàn)各類鋼種在平整過(guò)程中由于關(guān)鍵控制要點(diǎn)差異引起的粗糙度變化情況。低碳鋼與厚度因子呈正相關(guān)，原料越厚成品表面粗糙度越大;IF鋼與厚度因子呈負(fù)相關(guān)，原料越厚成品表面粗糙度越小;高強(qiáng)鋼由于在相同延伸率參數(shù)下，軋制力相對(duì)低碳鋼更大，所以成品表面粗糙度也相對(duì)更大。各鋼種大類產(chǎn)品的成品表面粗糙度均與工作輥軋制周期成負(fù)相關(guān)，且由于是對(duì)數(shù)相關(guān)性，隨著軋制周期的增加，汽車板成品表面粗糙度的變化逐漸減小，而從回歸公式分析看，IF鋼隨著軋制周期增加對(duì)成品粗糙度的影響相對(duì)低碳鋼和高強(qiáng)鋼更小。另外，通過(guò)混排各類鋼種計(jì)劃進(jìn)行平整軋制后，每類鋼種成品粗糙度的變化趨勢(shì)與單獨(dú)鋼種生產(chǎn)粗糙度變化趨勢(shì)相同，只不過(guò)由于鋼種類別較多，軋輥粗糙度磨損相對(duì)單鋼種大類生產(chǎn)更快，即工作輥可軋制周期相對(duì)縮短。

平整工作輥表面粗糙度對(duì)汽車板成品表面粗糙度復(fù)制率，通過(guò)上述回歸方程分析和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際軋制后測(cè)得的成品粗糙度數(shù)據(jù)，確定了粗糙度變化的規(guī)律和生產(chǎn)各鋼種計(jì)劃產(chǎn)品表面的粗糙度變化規(guī)律。所以可以依據(jù)回歸方程在用戶提出產(chǎn)品粗糙度要求后，結(jié)合鋼種、規(guī)格及工作輥原始粗糙度，進(jìn)行軋制周期和軋輥使用以及計(jì)劃編排的預(yù)先設(shè)計(jì)。也可以通過(guò)在工作輥周期內(nèi)先按照IF鋼產(chǎn)品生產(chǎn)，再銜接低碳鋼和高強(qiáng)鋼產(chǎn)品計(jì)劃，從而實(shí)現(xiàn)工作輥周期的最大化，降低生產(chǎn)成本。

4 結(jié)論

1）通過(guò)各平整關(guān)鍵控制點(diǎn)對(duì)影響汽車板成品表面粗糙度的因素進(jìn)行了分析，得出關(guān)鍵影響因子。

2）確定了由工作輥軋制周期、工作輥原始粗糙度、原料厚度以及鋼種類別為因子的鋼板表面粗糙度回歸方程，明確了各因子對(duì)汽車板產(chǎn)品表面粗糙度的影響程度和交互作用。

3）可以通過(guò)回歸方程結(jié)合用戶需求，確定實(shí)際生產(chǎn)計(jì)劃及工作輥粗糙度和軋制周期的選擇，實(shí)現(xiàn)對(duì)成品粗糙度評(píng)價(jià)參數(shù)的預(yù)先識(shí)別與工藝設(shè)計(jì)。

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