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        汽車(chē)寬幅板邊部褶皺的發(fā)生機(jī)理與改進(jìn)技術(shù)

        2020-03-03 04:24:28
        工業(yè)加熱 2020年1期
        關(guān)鍵詞:來(lái)料凸度板形

        (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(chē)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(chē)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(wú)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(guò)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(wèn)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(chē)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(shuō)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(guó)內(nèi)外相關(guān)專(zhuān)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(wèn)題,因此專(zhuān)家經(jīng)過(guò)大量的研究,發(fā)現(xiàn)帶鋼板在生產(chǎn)過(guò)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(guó)內(nèi)學(xué)者還發(fā)現(xiàn)來(lái)料板形也可以造成板形缺陷,因此在生產(chǎn)寬幅汽車(chē)板時(shí)嚴(yán)格控制退火來(lái)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(zhuān)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(chē)板在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)熱瓢曲的原因??偠灾瑤т撛谶B續(xù)通過(guò)沒(méi)有封口的退火爐過(guò)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(guò)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(guò)程示意圖

        由圖1可知,生產(chǎn)過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(lái)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(guò)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(guò)分析帶鋼生產(chǎn)機(jī)理,終冷段和過(guò)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(guò)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(lái)料板形的影響

        冷壓帶鋼受力不均勻并且超過(guò)張力自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)定值,那么帶鋼在軋制過(guò)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(wèn)題。帶鋼出現(xiàn)熱瓢曲問(wèn)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(wú)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(méi)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(kāi)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(méi)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(wú)法起到矯正帶鋼位置的作用(見(jiàn)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](méi)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(wèn)題(見(jiàn)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^(guò)大或過(guò)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(chē)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(guò)跟蹤2 150 mm連退機(jī)組生產(chǎn)帶鋼的過(guò)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(guò)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(lái)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(lái)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(lèi)、烘烤硬化類(lèi)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(méi)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(cè)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(chē)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_(kāi)卷機(jī)約束后而斷開(kāi),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(yǔ)

        本文針對(duì)寬幅汽車(chē)板在生產(chǎn)出現(xiàn)的熱瓢曲問(wèn)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(chē)板在生產(chǎn)時(shí)的來(lái)料版形與過(guò)渡料十分關(guān)鍵,首先要保證來(lái)料版形達(dá)標(biāo),其次過(guò)渡料要符合生產(chǎn)需求。在充分了解了寬幅汽車(chē)板的產(chǎn)生機(jī)理和機(jī)組的客觀情況后,通過(guò)調(diào)整生產(chǎn)汽車(chē)板時(shí)的張力、來(lái)料板形質(zhì)量等有效控制熱瓢曲情況。

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