姚春榮，羅永欣

（南通中集罐式儲運設(shè)備制造有限公司，江蘇 南通 226300）

0 引言

在罐式集裝箱的生產(chǎn)過程中，不銹鋼原板除了需要具有良好的力學性能、彎曲性能外，其耐高溫、耐腐蝕性能也是衡量罐式集裝箱質(zhì)量的重要因素。一般來說，為了提高其耐腐蝕性能，往往需要在不銹鋼表面進行酸洗鈍化以形成一層保護鈍化膜，保護膜的質(zhì)量直接決定了集裝箱的耐腐蝕性能。而不銹鋼生產(chǎn)過程中其表面劃痕、熱劃傷以及振紋等缺陷的存在會極大地影響到鈍化膜的性能，因為表面缺陷會在形成鈍化膜后顯現(xiàn)出來，而且會影響到內(nèi)表面鈍化膜的均勻性，進而影響到罐式集裝箱的抗腐蝕性能［1－3］。為此，如何通過改善罐式集裝箱不銹鋼板的表面質(zhì)量來提高罐式集裝箱的使用壽命就成為現(xiàn)場技術(shù)攻關(guān)的焦點。

1 罐式集裝箱罐體用不銹鋼表面存在的缺陷

為了研究罐式集裝箱用不銹鋼常見缺陷的產(chǎn)生機理，特以某不銹鋼廠六輥軋機為研究對象，對不銹鋼原板的表面缺陷進行了大量的現(xiàn)場統(tǒng)計與跟蹤，發(fā)現(xiàn)表面缺陷主要有以下幾種（見圖1）：①在帶鋼表面有細小的劃痕，并沿軋制方向不斷延長，寬度約為1mm，長度沿整卷帶鋼幾乎不間斷，如圖1（a）所示，一般是由于軋輥與帶鋼間打滑而引起，稱之為劃痕；②缺陷不連續(xù)，長度約5cm，帶鋼表面成撕裂狀，如圖1（b）所示，一般是由于輥縫潤滑不足引起，稱之為熱劃傷；③帶鋼表面有間斷的橫向條紋，如圖1（c）所示，一般是由于軋機振動引起，稱之為振紋。

根據(jù)文獻［4，5］，對于劃痕缺陷，可采用劃痕綜合判斷指標λ來衡量生產(chǎn)過程中劃痕缺陷的產(chǎn)生概率，即：

其中：T1，T0為前張力和后張力；R′為工作輥壓扁半徑；P為總軋制壓力；μ為摩擦系數(shù)；V為軋制速度；α為速度影響指數(shù)，一般α＝0.8～1.2；△h為壓下量。

圖1 罐式集裝箱不銹鋼常見生產(chǎn)缺陷

對于熱劃傷缺陷，一般是由于潤滑不足導(dǎo)致變形區(qū)溫度過高，潤滑油膜破裂所致，一般用劃傷指數(shù)φ來衡量其發(fā)生概率，即：

其中：ξ為當量油膜厚度；ξ′為臨界當量油膜厚度。

軋機振動可以用振動系數(shù)Φ來進行衡量，即：

其中：E為彈性模量；rm為平均壓下率；σc為帶材屈服極限；σ1為平均張力；L為相鄰機架間距離；h0為軋件入口厚度；ω為系統(tǒng)固有頻率；R為工作輥半徑。

上述指標中，劃痕綜合判斷指標、劃傷指數(shù)、振動系數(shù)的計算值越小，則說明表面發(fā)生缺陷的概率越??；反之，計算值越大，則說明缺陷發(fā)生的概率較大，一定程度后，需要進行調(diào)整。這樣，就可以以此為基礎(chǔ)建立表面質(zhì)量控制的數(shù)學模型。

2 罐式集裝箱用不銹鋼板表面質(zhì)量控制技術(shù)的實現(xiàn)

通過上述分析可以看出，不論是劃痕、熱劃傷還是振動（變形區(qū)的潤滑狀況主要通過影響軋機的頻率來影響振動）都與變形區(qū)的潤滑狀況密切相關(guān)，而在軋制工藝參數(shù)一定的情況下，變形區(qū)的潤滑狀況主要由工藝潤滑制度（包括乳化液的流量w、乳化液的初始溫度T、乳化液的濃度C）決定，其數(shù)學模型如式（4）所示，因此可通過控制工藝潤滑制度來改善不銹鋼的表面質(zhì)量。

由于軋制過程中各缺陷的計算值最小，即判斷該缺陷發(fā)生的概率最小，因此對于不銹鋼板表面質(zhì)量控制計算的目標函數(shù)可以用下式表示：

其中：β1，β2，β3為加權(quán)系數(shù)，且β1＋β2＋β3＝1；λ＊，φ＊，Φ＊分別為臨界劃痕判斷指標、臨界劃傷指數(shù)、臨界振動系數(shù)。當各參數(shù)的計算值小于其臨界值時，就判斷該缺陷沒有發(fā)生；而當其中任意一個指標計算值大于臨界值時，即判斷該生產(chǎn)過程中，帶鋼表面會產(chǎn)生缺陷。這樣，罐式集裝箱用不銹鋼板表面控制計算的優(yōu)化計算模型可表示為：

對于這樣一個簡單的單目標尋優(yōu)問題，運用鮑威爾法很容易就能得到一個合適的解。

3 罐箱罐體用不銹鋼板表面質(zhì)量控制技術(shù)的應(yīng)用效果

為了提高罐式集裝箱的整體質(zhì)量，在技術(shù)上拉大與其他企業(yè)的差距，通過與不銹鋼制造單位合作，從控制不銹鋼板的表面質(zhì)量入手，利用本文所述相關(guān)技術(shù)，對乳化液的相關(guān)參數(shù)進行優(yōu)化，極大地降低了帶鋼表面缺陷發(fā)生的概率，提高了不銹鋼板的表面質(zhì)量。相關(guān)技術(shù)應(yīng)用后，表面缺陷率從之前的0.075%下降到0.046%。另外，利用優(yōu)化后的原板進行了后續(xù)加工，并對加工出來的樣品進行了壽命測試，罐式集裝箱的使用壽命也得到了很大的提高，帶來了很大的經(jīng)濟效益。

4 結(jié)論

針對罐箱罐體主要裝載具有腐蝕性的粉末或液體，對不銹鋼表面質(zhì)量要求高的問題，從控制軋制過程乳化液相關(guān)參數(shù)的角度入手，以表面質(zhì)量最優(yōu)為目標建立了一套罐式集裝箱表面質(zhì)量控制技術(shù)，給出了相應(yīng)的實施方案，提高了不銹鋼板的表面質(zhì)量，延長了罐式集裝箱的使用壽命，為企業(yè)帶來了較大的經(jīng)濟效益，具有進一步推廣的價值。

［1］楊兵，蔣鳳如.罐式集裝箱應(yīng)力腐蝕及其防護措施［J］.集裝箱化，2013（3）：23-26.

［2］于永研，賈小平.淺談集裝箱的表面處理工藝［J］.青島遠洋船員學院學報，2008（4）：60-63.

［3］陳偉超.淺析不銹鋼罐式集裝箱的檢驗要點［J］.機電工程技術(shù)，2011，40（7）：162-165.

［4］邱格君，孫鈞，白振華.1220冷連軋機劃痕機理及影響因素分析［J］.冶金設(shè)備，2007（3）：23-26.

［5］白振華.冷連軋高速生產(chǎn)過程核心工藝數(shù)學模型［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2009.