凯发国际首页 冷軋鋼板表面粗糙度影響因素的分析

摘要：通過大量的現場試驗研究，分別對影響冷軋鋼板表面粗糙度的主要因素進行了分析，并提出改善鋼板表 面粗糙度的對策，同時對磨輥的工 藝作了簡單介紹。本文由青島拋丸清理機生產廠家青島淳九整理
 關鍵詞粗糙度；對策；磨輥

1 概述
 隨著冷軋板帶材的使用范圍日益廣泛，用戶對冷軋帶材表面質量 提出了越來越高的要求。表面粗糙度作為體現冷軋帶鋼表面質量的重要特性之一， 不僅影響到帶鋼沖壓時的變形行為和涂鍍后的外觀面貌，而且可以改變材料的耐蝕 性，同時在冷板的生產過程中，帶鋼表面粗糙度是影響粘結發生概率的一要因素。 于是，如何對冷軋成品帶鋼表面粗糙度值進行控制，避免粗糙度超差就成為現場技 術攻關的重點與難點。為此，本文經過大量的現場試驗與理論研究，簡要地分析了 影響冷連軋機成品帶鋼表面粗糙度的主要因素，并提出了一套冷軋板成品表面粗糙 度控制方案，將其應用到鞍鋼冷軋廠的生產實踐中Ｅ。 以下對鋼板表面形貌的兩 個重要指標定義：
１．１粗糙度平均值Ｒａ
 在取樣長度內輪廓偏距的算術平均偏差 值。該值以“ｍ示出（圖１）。
１．２峰值ＲＰｃ（ＰＣ值）
 該值是指在底線Ｃ２ 和頂線Ｃ１連續相交的標準波長范圍內經過濾波的輪廓其不規則的數量，其中這兩 條線的距離和中心線平行并對稱（圖２）。標準波長為１ｃｍ。 Ｐ３Ｐ４ Ｃｅｎｔｒｅｌｉｎｅ １３１

２鋼板表面粗糙度的測量
 ２．１粗糙度 測量方法 目前測量表面粗糙度的方法．我國應用較多的有以下五種：比較法（借助 粗糙度標準樣板靠目測或手感 來判斷）；光切法（光切顯微鏡）；干涉法（干涉顯 微鏡）；針描法（觸針式輪廓儀）；印模法（用印模材料復制被測 表面后，使用粗 糙度測量儀進行測量）．其中比較法屬于定性評價表面粗糙度的方法，其他屬于定 量評價方 法，目前國際上已廣泛采用定量評價方法。近年來，國內外對表面粗糙度 測量技術以及測量方法的研究十分 活躍。從查閱大量文獻資料來看，定量測量粗糙 度的方法有很多，但總的來說，分為觸針式和非觸針式兩大 類，前者主要有針描法 －它是目前國內外使用較多的測量方法，其優點是工作可靠，可畫出表面輪廓曲線 以及 可多參數測量，鞍鋼冷軋廠目前使用的就是觸針式測量。
２ ２表面粗糙度檢測標準

 我國的國家標準《冷軋薄鋼板（帶）表面粗糙度測量方法Ｉ）（ＧＢ／Ｔ ５２３－－１９９０）是測量冷軋板粗糙度檢測標準，但其中未提到ＲＰｃ這一概念，所以我廠一直不采用該標準，ＳＥＰ １９４０ ２００２與ＥＵ ４９ １９７ ２是國外 比較常用的粗糙度檢測標準。 目前對粗糙度有要求的汽車用戶一般都屬 于歐洲車系，其選用的標準為ＳＥＰ １９４０與ＥＵ ９—１９７２，因此鞍鋼冷軋廠各線生產的產品根據不同的用戶分別選用ＳＥＰ １９４０與ＥＵ ４９ ９７２作為粗糙度的檢測標準。

３影響帶鋼表面粗糙度的因素
３．１軋機工序表面粗糙度的影響園素
３ 軋后帶鋼表面粗糙度是由軋機第五機架工作輥表面顯微幾何結構的傳遞或復印造成的，其復制率（即鋼板粗糙度與工作輥粗糙度的比值）大約為３０％－－４０％， 所以軋后鋼板表面粗糙度隨著軋輥粗糙度的增加而增加嘲。

圖３軋機所軋鋼種的鋼 板表面粗糙度

３．１ ２軋后鋼板表面粗糙度與所軋鋼質的關系
 由于鋼板 表面表面粗糙度是由軋輥表面“復制”而米．列于所軋鋼種的強度而言，強度高的材 料復制的能力也比較差，所以隨著鋼種的強度的增加，表面粗糙度會逐漸下降（見 ３軋后鋼板表面粗糙度與所軋鋼板寬度的關系通過對軋后鋼板表面 粗糙度與所軋寬度之間的關系進行分析，得出隨著所軋鋼板寬度的增加，其表面粗 糙度也在增加（見圖４）。

圖４表面粗糙度與所軋鋼板寬度的關系

 ３．１．４軋制厚度與軋后表面粗糙度的關系
 通過對軋制厚度與表面粗糙度進行方差分析（見圖 ５），得出軋后鋼板的厚度對所軋鋼板表面粗糙度有顯著影響．隨著鋼板厚度的增 加，表面粗糙度也在增加。

 圖５軋機所軋厚度與鋼板表面粗糙度的方差分析結果

  ３．１．５軋制周期與粗糙度的關系

 由于隨著軋輥軋制量的增加，軋輥表面的粗糙度會逐漸降 低，所以鋼板表面粗糙度也會逐漸降低

圖6 表面粗糙度隨軋制量增加的時間序列圖

3.16 壓下率與表面粗糙度的關系

在實際生產過程中，由于受軋機各機架和總體較大軋制力的限制，隨著所軋鋼種變形抗力的增加，壓下率會鑄逐漸減少，即從S1到s6的壓下率逐漸降低，所以根據圖1的變化趨勢來看，表面粗糙度隨著壓下率的增加而增加。
 綜上所述，軋后鋼板表面粗糙度主要與軋輥粗糙度，所軋材料的強度，軋制厚度，軋制寬度和壓下率有關，可以通過對以上影響因素進行控制對表面粗糙度控制。
3.2 平整工序表面粗糙度的影響因素

與軋機相似，平整工作輥的粗糙度也會按一定的復制率復制到鋼板表面，形成平后鋼板表面粗糙度，所以隨著工作輥粗糙度的增加，平后鋼板表面粗糙度也會增加（見圖3）

圖７粗糙度分別為２Ｓｕｍ和３ ０ｕｒｎ的工作輥平后的鋼板粗糙度

3.２２平整方式對平后鋼板表面粗糙度的影響
 平整一般分為干平整方式和濕平整方式 兩種，通過對Ａ３１機組和Ｂ３１機組平后鋼板的粗糙 度進行分析研究，于平整的 復制率為：６０～８０“，而濕平整的復制率大約為：３０～５０“。

３ ．２３來料的原始表面粗糙度對平后鋼板表面粗糙度的影響

 通過對平前和平后的粗糙度的統 計并對比分析，得出平后粗糙度受來料影響很大。

３ ．２４其他影響表面粗糙度的因素

 較大的平整度會提高帶鋼粗糙度，考慮平整度對帶鋼的性能影響較大，一般不 考慮利用平整度控制帶鋼

 綜上所 述，平整工序是控制帶鋼表面形貌的較后一道工序，決定帶鋼較終的表面形貌。鋼 板表面形貌的決定因素，在于軋輥本身的表面形貌，但它受平整方式，平整度，來 料情況，軋制周期等方面的影響。要想得到理想的表面形貌必須對各方面加以研究 控制。

圖８原料粗糙度對平后粗糙度的影響表面形貌．

４ ＥＤＴ毛化的工藝研究
４．１軋輥的毛化方式
４．１．１ ＢＴ）
噴丸毛化工藝的根本性缺陷在于其毛化過程及結果是隨機且不均勻的、不可 控和難再現的，其毛化后的軋輥表面形貌如圖９ａ所示。Ｒａ和ＰＣ值相關性很強， 提高ＰＣ值，Ｒａ則下降，難以得到Ｒａ和ＰＣ值比例適當的軋輥毛化表面；毛化 過程中產生的塑性變形主要依賴于噴丸顆粒與軋輥表面的相對硬度，這就限制了硬 度高、耐磨性好的軋輥的應用，所以噴丸毛化的軋輥不能滿足大工業生產中長時間 連續軋制的工藝要求。
４．１．２ 電火花毛化（ＥＤＴ）
 電火花毛化技術的優點 在于其加工過程是把電能轉換成熱能進行軋輥表面蝕除，所以可加工由高硬度、高 強度、耐磨性好的材料制成的軋輥，從而從根本上解決了軋輥壽命的問題，其毛化 后的軋輥表面形貌如圖９ｂ所示。此外，表面毛化參數（Ｒａ、ＰＣ值等）可通過 選擇適當的脈沖電壓、電流、脈寬、極性等參數來精確的控制，Ｒａ值范圍寬（ｏ．５～ １５ｐｍ），而且ＰＣ值可以很高，所以電火花毛化軋輥表面均勻，具有可控性， 且重復性很好。目前ＥＤＴ工藝比較成熟，且其投資和設備運行成本相對較低，是 目前較具產業化價值的毛化技術。
４．１．３激光毛化（ＬＴ） 激光毛化技術的優點在于它的工作過程是一種熱能轉換的物理化學過程，其能加工的軋輥表面硬度在 理論上是不受限制的，可從根本上解決毛化軋輥使用壽命短的缺陷。軋輥毛化的表 面粗糙度和峰值數可控，且再現性好。但是由于激光發生器是較昂貴的設備，其效 率較電火花毛化技術低，且毛化的成本較高。激光毛化后的軋輥表面微觀形貌不利 于將其“拷貝”到鋼板表面，所以其形貌傳遞性不夠理想，衰減很明顯。
４．１．４ 電子束毛化（ＥＢＴ）電子束毛化技術理論上可實現毛化表面任意范圍的表面粗糙度 值，同時其ＰＣ值可以很高，而且ＰＣ值與Ｒａ之間也沒有固定的相關性。由于Ｅ ＢＴ ２１２藝是在真空中進行的，因此其設備十分昂貴，這就限制了ＥＢＴ工藝的 推廣和實際應用。

圖９各種毛化工藝得到的 軋輥表面形貌

４．２ ＥＤＴ工藝特點

圖１０ＥＤＴ工藝特點

 由于ＥＤＴ本身的工藝特點，其Ｒａ值與ＰＣ值成反比 關系，因此，選擇合適的平整工作輻粗糙度，得到較優的Ｒａ與ＰＣ值，鞍鋼冷軋 廠目前選用的平整工作輥粗糙度為３ ２ｕｍ。

５改善冷軋鋼板表面粗糙度的對策
５１優化生產計劃
 由于在實際生產中，帶材的厚度及材質是不能因為需要控 制成品板面粗糙度而進行改變的，真正能夠起到控制成品帶村板面粗糙度作用的就 剩下壓下率、束機架工作輥原始粗糙度吼及工作輥服役期的安排等３種，需要說明 的是．由于受到板形、軋制壓力，軋制力矩、電機負荷等因素的約束．實際生產中 壓下率的值是不可以隨意設定的，工作輥換輥后的軋制公里數雖然隨著生產的進行 而不斷變化，但是可以通過生產計劃與規程排產的調整，將軋制公里數控制到一定 的范圍內，即根據不同情況將生產計劃安排到軋輥服役期的前半程或后半程進行軋 制以控制成品板面粗糙度。

５．２磨輥工藝的優化
 由于軋輥的原始粗糙度對鋼板茬 面粗糙度有很大影響，因此ｔ對磨輥工藝進行優化，得到要求的粗糙度的軋輥是保 證鋼板表面粗糙度的前提。 另外，目前冷軋廠為了提高軋輥表面的耐磨性．使用了 鍍鉻輥來保證粗糙度和軋輥的使用壽命。

６ 結語

 在大量的現場試驗與理論研究的 基礎上，以鞍鋼冷軋廠２善線五機架連軋機和四輥平整機為研究對象，分析了影響 冷軋成品帶鋼表面粗糙度的主要因素，給出了針對冷連軋機的成品板面粗糙度控制 方案。

 參考文獻


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