上10-粗糙度研究

冷軋鋼板表面粗糙度影響因素的分析張建軍主要內(nèi)容：概述鋼板表面粗糙度的測量影響帶鋼表面粗糙度的因素★軋輥毛化的工藝研究

改善冷軋鋼板表面粗糙度的對策結語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(xiàn)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(chǎn)過程中，帶鋼表面粗糙度是影響粘結發(fā)生概率的首要因素。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(xiàn)場技術攻關的重點與難點。為此，本文經(jīng)過大量的現(xiàn)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(chǎn)實踐中主要內(nèi)容：概述鋼板表面粗糙度的測量影響帶鋼表面粗糙度的因素★軋輥毛化的工藝研究

改善冷軋鋼板表面粗糙度的對策結語2鋼板表面粗糙度的測量

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(nèi)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(nèi)外使用最多的測量方法，其優(yōu)點是工作可靠，可畫出表面輪廓曲線以及可多參數(shù)測量，鞍鋼冷軋廠目前使用的就是觸針式測量。

2.1粗糙度測量方法2.2表面粗糙度檢測標準（1）《冷軋薄鋼板（帶）表面粗糙度測量方法》（GB/T2523-1990）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;（2）SEP1940-2002與EU49-1972

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SEP1940與EU49-1972，因此鞍鋼冷軋廠各線生產(chǎn)的產(chǎn)品根據(jù)不同的用戶分別選用SEP1940與EU49-1972作為粗糙度的檢測標準。

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改善冷軋鋼板表面粗糙度的對策結語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因素

3.1.1第五架工作輥原始粗糙度與軋后鋼板粗糙度的關系

冷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。

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”而來，對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3.1.3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。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。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。

3.1.6壓下率與表面粗糙度的關系

在實際生產(chǎn)過程中，由于受軋機各機架和總體最大軋制力的限制，隨著所軋鋼種變形抗力的增加，壓下率會逐漸減少，即從S1到S6的壓下率逐漸降低，所以根據(jù)圖3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

3.2.1平整工作輥對平后鋼板粗糙度的影響

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3.2.2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，干平整的復制率為：60～80%，而濕平整的復制率大約為：30～50%。3.2.3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(tǒng)計并對比分析，得出平后粗糙度受來料影響很大。3.2.4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表面形貌.

綜上所述，平整工序是控制帶鋼表面形貌的最后一道工序，決定帶鋼最終的表面形貌。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。主要內(nèi)容：概述鋼板表面粗糙度的測量影響帶鋼表面粗糙度的因素★軋輥毛化的工藝研究

改善冷軋鋼板表面粗糙度的對策結語4軋輥毛化的工藝研究4.1軋輥的毛化方式4.1.1噴丸毛化(SBT)

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(xiàn)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?shù)能堓伱砻?毛化過程中產(chǎn)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(yè)生產(chǎn)中長時間連續(xù)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(yōu)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(shù)(Ra、PC值等)可通過選擇適當?shù)拿}沖電壓、電流、脈寬、極性等參數(shù)來精確的控制，Ra值范圍寬(0.5～15μｍ),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,是目前最具產(chǎn)業(yè)化價值的毛化技術。

4.1.3激光毛化(LT)

激光毛化技術的優(yōu)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(shù)可控,且再現(xiàn)性好。但是由于激光發(fā)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(xiàn)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EBT工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。4.2EDT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輥粗糙度，得到最優(yōu)的Ra與PC值，鞍鋼冷軋廠目前選用的平整工作輥粗糙度為3.0±0.2um。主要內(nèi)容：概述鋼板表面粗糙度的測量影響帶鋼表面粗糙度的因素★軋輥毛化的工藝研究

改善冷軋鋼板表面粗糙度的對策結語5改善冷軋鋼板表面粗糙度的對策5.1優(yōu)化生產(chǎn)計劃

由于在實際生產(chǎn)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材板面粗糙度作用的就剩下壓下率、末機架工作輥原始粗糙度以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(chǎn)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(shù)雖然隨著生產(chǎn)的進行而不斷變化，但是可以通過生產(chǎn)計劃與規(guī)程排產(chǎn)的調(diào)整，將軋制公里數(shù)控制到一定的范圍內(nèi)，即根據(jù)不同情況將生產(chǎn)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(yōu)化

由于軋輥的原始粗糙度對鋼板表面粗糙度有很大影響，因此，對磨輥工藝進行優(yōu)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。主要內(nèi)容：概述鋼板表面粗糙度的測量影響帶鋼表面粗糙度的因素★軋輥毛化的工藝研究

改善冷軋鋼板表面粗糙度的對策結語6結語

在大量的現(xiàn)場試驗與理論研究的基礎上，以鞍鋼冷軋廠2#線五機架連軋機和四輥