(寶雞職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電信息學(xué)院， 陜西 寶雞 721013)

寬幅汽車板是連退機(jī)組的主要生產(chǎn)任務(wù)，但是該機(jī)組的帶鋼成材率比較低，該機(jī)組通常生產(chǎn)尺寸為0.3～2.5 mm厚、800～2 150 mm寬的汽車板，但是機(jī)組在生產(chǎn)規(guī)格為1 860～2 150 mm寬的產(chǎn)品時(shí)無法輕易掌控住具有寬、薄、軟等特性的帶鋼板形，那么就會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)帶鋼板時(shí)出現(xiàn)熱瓢曲、從固定位置脫落等情況。本文通過分析產(chǎn)生熱瓢曲的原因、生產(chǎn)技術(shù)、廠地等，提出了幾點(diǎn)有效把控?zé)崞扒姆椒?，從而達(dá)到保證熱瓢曲問題得到解決的基礎(chǔ)上提高薄規(guī)格板成材率的目的。

1 汽車寬幅板邊部褶皺產(chǎn)生的機(jī)理

帶鋼板出現(xiàn)橘皮狀的褶皺時(shí)就是通常所說的熱瓢曲。出現(xiàn)熱瓢曲是由連續(xù)退火爐中的溫度高、運(yùn)轉(zhuǎn)速度快的環(huán)境引起的，所以導(dǎo)致冷軋帶鋼在連退生產(chǎn)時(shí)，出現(xiàn)不同程度的褶皺。

國內(nèi)外相關(guān)專家、學(xué)者認(rèn)為只有找出熱瓢曲產(chǎn)生機(jī)理的根本原因才可以有效解決成材率低的問題，因此專家經(jīng)過大量的研究，發(fā)現(xiàn)帶鋼板在生產(chǎn)過程中在爐子中橫向受熱受力分布差異較大，再加上凸度變形，才會(huì)導(dǎo)致熱瓢曲。與此同時(shí)，一部分國內(nèi)學(xué)者還發(fā)現(xiàn)來料板形也可以造成板形缺陷，因此在生產(chǎn)寬幅汽車板時(shí)嚴(yán)格控制退火來料板形的質(zhì)量，才可以有效控制板形缺陷程度，因此研究專家根據(jù)產(chǎn)生板形缺陷的原因提出了防治方法[1]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)爐輥熱凸度、帶鋼橫向溫差及爐子張力也是造成寬幅汽車板在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)熱瓢曲的原因。總而言之，帶鋼在連續(xù)通過沒有封口的退火爐過程中出現(xiàn)了不可改變的變形情況，而這種不可逆的情況是因?yàn)閹т撛谏a(chǎn)過程中受到的溫度不均。具體產(chǎn)生熱瓢曲的現(xiàn)象如圖1所示，(以單部位的瓢曲為例)。

圖1 帶鋼熱瓢曲過程示意圖

由圖1可知，生產(chǎn)過程中帶鋼存在的橫向壓應(yīng)力及橫向摩擦力是決定熱瓢曲的關(guān)鍵因素：如果帶鋼在生產(chǎn)過程中不會(huì)受到橫向壓應(yīng)力，并且爐輥與帶鋼間的橫向摩擦力足夠約束橫向壓應(yīng)力，板形就不會(huì)喪失保持穩(wěn)定平衡的能力,就可以避免鋼板出現(xiàn)熱瓢曲[2]。如果帶鋼在生產(chǎn)過程中存在橫向壓應(yīng)力，那么帶鋼在連續(xù)退火爐中橫向移動(dòng)并且與爐輥產(chǎn)生強(qiáng)烈的摩擦，就會(huì)導(dǎo)致鋼板出現(xiàn)橫向缺陷。

2 影響因素分析

經(jīng)過研究大量數(shù)據(jù)得出，造成帶鋼瓢曲缺陷的原因是冷軋來料板形、帶鋼橫向溫差、爐子張力、爐輥熱凸度等。并且研究人員通過進(jìn)一步研究冷軋廠2 150 mm連退機(jī)組所生產(chǎn)的產(chǎn)品發(fā)現(xiàn)多數(shù)為低溫段的瓢曲缺陷，通過分析帶鋼生產(chǎn)機(jī)理，終冷段和過時(shí)效段是帶鋼出現(xiàn)瓢曲的主要位置。

2.1 帶鋼橫向溫差的影響

帶鋼在連續(xù)退火爐中橫向溫度不均也是造成熱瓢曲的主要原因。通常連退機(jī)組本身的張力系統(tǒng)可以控制帶鋼在連退爐中受溫度不均影響所出現(xiàn)的變形，如果受壓位置的橫向壓應(yīng)力超過了張力控制系統(tǒng)的應(yīng)力值的臨界點(diǎn)，那么就會(huì)造成橫向瓢曲缺陷，因?yàn)閹т撛谕嘶馉t中橫向受熱是具有變化的，因此較寬的帶鋼更是存在較大的橫向溫差[3]。一般而言，帶鋼橫向溫差較大會(huì)影響帶鋼張力分布，張力分布不均勻是受到壓力位置發(fā)生變形的主要原因，所以帶鋼張力的橫向分布可以決定帶鋼的最終塑性，但是連退機(jī)組本身的張力自動(dòng)控制系統(tǒng)可以有效控制帶鋼總張力，保持帶鋼受到的張力時(shí)刻處于穩(wěn)定狀態(tài)，可以避免帶鋼一些部位受壓一些部位不受。

2.2 冷軋來料板形的影響

冷壓帶鋼受力不均勻并且超過張力自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)定值，那么帶鋼在軋制過程中會(huì)因?yàn)槭芰Σ痪鴮?dǎo)致拉伸變形，所以冷軋帶鋼會(huì)有浪形的問題。帶鋼出現(xiàn)熱瓢曲問題的關(guān)鍵原因就是橫向壓應(yīng)力分布不均勻。以連退機(jī)組生產(chǎn)的DC06、180BH鋼為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)存在拉伸變形的帶鋼會(huì)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)一松一緊的情況，如果一松一緊狀態(tài)下帶鋼穩(wěn)定受力發(fā)生變化，導(dǎo)致無法平衡帶鋼與爐輥直接的摩擦力，那么即使及時(shí)調(diào)整帶鋼位置，也會(huì)出現(xiàn)一定程度的橘皮褶皺，如果受力不均超出自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)定的變形值，那么發(fā)生嚴(yán)重的變形情況是不可避免的[4]。

2.3 爐輥熱凸度的影響

為了避免帶鋼在爐中生產(chǎn)時(shí)脫離固定位置，所以都在爐輥內(nèi)壁設(shè)置了凸度，從而保證帶鋼在爐輥內(nèi)穩(wěn)定生產(chǎn)，不會(huì)出現(xiàn)變形，但是帶鋼在爐輥內(nèi)會(huì)受熱不均勻，爐輥因?yàn)槭軣崤蛎泴?dǎo)致凸度產(chǎn)生變形，帶鋼跑偏會(huì)導(dǎo)致其在生產(chǎn)時(shí)沒有穩(wěn)定的向心力，從而影響運(yùn)行[5]。

爐輥出現(xiàn)負(fù)凸度與正凸度都與受熱分布不均有關(guān)，最開始將帶鋼放入爐輥內(nèi)加熱，帶鋼溫度低，而爐輥內(nèi)溫度較高，兩者接觸位置的溫度要低于旁邊沒有接觸位置的溫度，最終爐輥出現(xiàn)熱脹冷縮的情況，凸度變小，無法起到矯正帶鋼位置的作用(見圖2(a))。與其相反的是，將帶鋼放入冷卻段，那么帶鋼與爐輥相接觸地方的受熱狀況正好相反，兩者相接觸的地方因?yàn)闇囟雀哂谂赃厸]有接觸位置的溫度，凸度變大，最終導(dǎo)致帶鋼出現(xiàn)熱瓢曲問題(見圖2(b))。

圖2 爐輥凸度對(duì)帶鋼的影響

2.4 爐子張力的影響

通常為了避免帶鋼在退火爐中偏移固定位置，會(huì)嚴(yán)格控制爐子張力。帶鋼脫離固定位置與出現(xiàn)熱瓢曲都是因?yàn)閺埩Ψ植歼^大或過小造成的，從圖3可以看出，爐子的張力值對(duì)熱瓢曲起到直接影響，并且不同的張力設(shè)定值對(duì)熱瓢曲有具有規(guī)律性的不同的影響效果。

圖3 帶鋼在不同設(shè)定的張力值與相對(duì)應(yīng)的瓢曲數(shù)值

如圖3所示，張力大小決定瓢曲的承擔(dān)，分別設(shè)定三種張力設(shè)定值，隨著設(shè)定值變大，產(chǎn)生瓢曲的傾向越大。張力分布總體變大的同時(shí)帶鋼與爐輥之間的摩擦力、向心力也會(huì)增大。

3 防止汽車寬幅板邊部褶皺的改進(jìn)技術(shù)

3.1 優(yōu)化帶鋼生產(chǎn)技術(shù)

通過跟蹤2 150 mm連退機(jī)組生產(chǎn)帶鋼的過程，以及大量研究熱瓢曲的生產(chǎn)機(jī)理，提出了新的生產(chǎn)技術(shù)，通過連退機(jī)組生產(chǎn)1 860～2 150 mm寬的帶鋼，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的技術(shù)能夠保證帶鋼在爐輥內(nèi)正常運(yùn)行，有效控制帶鋼出現(xiàn)熱瓢曲的情況。

(1)保證來料板形質(zhì)量。尤其是在生產(chǎn)寬度較大的帶鋼時(shí)，一定要保證生產(chǎn)帶鋼時(shí)的操作符合規(guī)范，注重細(xì)節(jié)，為質(zhì)量較高的板形打下基礎(chǔ)，從而保證來料板形不影響后續(xù)連退生產(chǎn)質(zhì)量與工期。

(2)保證生產(chǎn)帶鋼時(shí)爐輥內(nèi)穩(wěn)定穩(wěn)定。連退機(jī)組生產(chǎn)寬度較大的薄外板時(shí)，為了避免帶鋼受熱不均勻，要提前調(diào)整好爐子的工作模式。

(3)帶鋼性能得到了保障后，可以在退火作業(yè)時(shí)下調(diào)溫度，可以有效降低出現(xiàn)熱瓢曲的幾率。譬如IF類、烘烤硬化類這種超低碳鋼，保證溫度達(dá)到需求的情況下可以適當(dāng)下調(diào)。

(4)帶鋼在生產(chǎn)時(shí)位置沒有出現(xiàn)偏移并且爐輥內(nèi)部情況穩(wěn)定，可以根據(jù)實(shí)際需求調(diào)低帶鋼整體張力。

(5)為了保障寬度較大的板在進(jìn)入冷卻段后橫向受熱均勻，在對(duì)帶鋼橫向溫度進(jìn)行測量后，進(jìn)行風(fēng)量或者風(fēng)箱距離的調(diào)節(jié)。但是要避免帶鋼表面出現(xiàn)劃痕。

(6)工藝速度也決定了帶鋼出現(xiàn)熱瓢曲的程度，升速與降速中間一定要保證有充足的時(shí)間，單次升速要低于規(guī)定值的10%，單次降速應(yīng)該低于規(guī)定值的20%。合理把控工藝速度可以很好的控制帶鋼產(chǎn)生熱瓢曲缺陷情況[6]，如圖4所示。

3.2 汽車板防劃傷和壓痕技術(shù)

3.2.1 導(dǎo)板設(shè)備選型

通常帶鋼與導(dǎo)板出現(xiàn)摩擦，是因?yàn)槎唛g的張力因?yàn)閹т摬皇荛_卷機(jī)約束后而斷開，那么帶鋼與導(dǎo)板接觸，出現(xiàn)的摩擦?xí)?dǎo)致帶鋼表面出現(xiàn)劃痕。為了最大程度降低帶鋼出現(xiàn)劃痕的幾率，可以在導(dǎo)板每隔一定距離處設(shè)置一根外徑70 mm左右的托輥，這種托輥具有輕便、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小的優(yōu)點(diǎn)，不僅可以達(dá)到支撐寬度較大帶鋼的目的，還可以避免表面出現(xiàn)劃痕。

3.2.2 懸垂度計(jì)算

把控好帶鋼與爐輥之間的接觸距離，可以減少帶鋼與導(dǎo)板之間的摩擦情況。帶鋼在正常運(yùn)行時(shí)受到張力控制會(huì)呈繃直狀態(tài)，但是帶鋼又受到自身一定的重力影響，那么就會(huì)增加帶鋼與爐子的摩擦力，從而影響帶鋼表面的平整度。

圖4 技術(shù)優(yōu)化前后

4 結(jié) 語

本文針對(duì)寬幅汽車板在生產(chǎn)出現(xiàn)的熱瓢曲問題進(jìn)行了研究，以某公司第三冷軋廠的2 150 mm連退機(jī)組所生產(chǎn)的產(chǎn)品為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)寬幅汽車板在生產(chǎn)時(shí)的來料版形與過渡料十分關(guān)鍵，首先要保證來料版形達(dá)標(biāo)，其次過渡料要符合生產(chǎn)需求。在充分了解了寬幅汽車板的產(chǎn)生機(jī)理和機(jī)組的客觀情況后，通過調(diào)整生產(chǎn)汽車板時(shí)的張力、來料板形質(zhì)量等有效控制熱瓢曲情況。