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(jié)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(zhì)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(zhì)量的重要特性之一，不僅影響到帶鋼沖壓時(shí)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(shí)在冷板的生產(chǎn)過程中，帶鋼表面粗糙度是影響粘結(jié)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(jìn)行控制，避免粗糙度超差就成為現(xiàn)場技術(shù)攻關(guān)的重點(diǎn)與難點(diǎn)。為此，本文經(jīng)過大量的現(xiàn)場試驗(yàn)與理論研究，簡要地分析了影響冷連軋機(jī)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(yīng)用到鞍鋼冷軋廠的生產(chǎn)實(shí)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(jié)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(yīng)用較多的有以下五種：比較法：借助粗糙度標(biāo)準(zhǔn)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(fù)制被測表面后，使用粗糙度測量儀進(jìn)行測量。其中比較法屬于定性評價(jià)表面粗糙度的方法，其他屬于定量評價(jià)方法，目前國際上已廣泛采用定量評價(jià)方法。近年來，國內(nèi)外對表面粗糙度測量技術(shù)以及測量方法的研究十分活躍。從查閱大量文獻(xiàn)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(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)（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(biāo)準(zhǔn)，但其中未提到RPc這一概念，所以我廠一直不采用該標(biāo)準(zhǔn);（2）SEP1940-2002與EU49-1972

是國外比較常用的粗糙度檢測標(biāo)準(zhǔn)。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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)。

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改善冷軋鋼板表面粗糙度的對策結(jié)語3影響帶鋼表面粗糙度的因素3.1軋機(jī)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(guān)系

冷軋后帶鋼表面粗糙度是由軋機(jī)第五機(jī)架工作輥表面顯微幾何結(jié)構(gòu)的傳遞或復(fù)印造成的，其復(fù)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(zhì)的關(guān)系

由于鋼板表面表面粗糙度是由軋輥表面“復(fù)制”而來，對于所軋鋼種的強(qiáng)度而言，強(qiáng)度高的材料復(fù)制的能力也比較差，所以隨著鋼種的強(qiáng)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(guān)系

通過對軋后鋼板表面粗糙度與所軋寬度之間的關(guān)系進(jìn)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(guān)系

通過對軋制厚度與表面粗糙度進(jìn)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(guān)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(guān)系

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于受軋機(jī)各機(jī)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(qiáng)度、軋制厚度、軋制寬度和壓下率有關(guān)，可以通過對以上影響因素進(jìn)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(jī)相似，平整工作輥的粗糙度也會按一定的復(fù)制率復(fù)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(jī)組和B31機(jī)組平后鋼板的粗糙度進(jìn)行分析研究，干平整的復(fù)制率為：60～80%，而濕平整的復(fù)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(jì)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(jié)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(jié)果是隨機(jī)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(guān)性很強(qiáng),提高PC值,Ra則下降，難以得到Ra和PC值比例適當(dāng)?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(yīng)用，所以噴丸毛化的軋輥不能滿足大工業(yè)生產(chǎn)中長時(shí)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(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于其加工過程是把電能轉(zhuǎn)換成熱能進(jìn)行軋輥表面蝕除，所以可加工由高硬度、高強(qiáng)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(dāng)?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(fù)性很好。目前EDT工藝比較成熟,且其投資和設(shè)備運(yùn)行成本相對較低,是目前最具產(chǎn)業(yè)化價(jià)值的毛化技術(shù)。

4.1.3激光毛化(LT)

激光毛化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于它的工作過程是一種熱能轉(zhuǎn)換的物理化學(xué)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(shè)備,其效率較電火花毛化技術(shù)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(shù)理論上可實(shí)現(xiàn)毛化表面任意范圍的表面粗糙度值,同時(shí)其PC值可以很高,而且PC值與Ra之間也沒有固定的相關(guān)性。由于EBT工藝是在真空中進(jìn)行的,因此其設(shè)備十分昂貴,這就限制了EBT工藝的推廣和實(shí)際應(yīng)用。4.2EDT工藝特點(diǎn)

由于EDT本身的工藝特點(diǎn)，其Ra值與PC值成反比關(guān)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(jié)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(jì)劃

由于在實(shí)際生產(chǎn)中，帶材的厚度及材質(zhì)是不能因?yàn)樾枰刂瞥善钒迕娲植诙榷M(jìn)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(jī)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(jī)負(fù)荷等因素的約束，實(shí)際生產(chǎn)中壓下率的值是不可以隨意設(shè)定的，工作輥換輥后的軋制公里數(shù)雖然隨著生產(chǎn)的進(jìn)行而不斷變化，但是可以通過生產(chǎn)計(jì)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(jì)劃安排到軋輥服役期的前半程或后半程進(jìn)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(jìn)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(jié)語6結(jié)語

在大量的現(xiàn)場試驗(yàn)與理論研究的基礎(chǔ)上，以鞍鋼冷軋廠2#線五機(jī)架連軋機(jī)和四輥