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        平整工藝對(duì)汽車(chē)板產(chǎn)品表面粗糙度影響簡(jiǎn)析

        2020-08-10 09:08:13孟博
        卷宗 2020年13期
        關(guān)鍵詞:粗糙度

        孟博

        摘 要:冷軋產(chǎn)品工藝對(duì)產(chǎn)品的沖壓性能和涂裝性能有著重要的影響。文章針對(duì)連退機(jī)組平整軋制的工藝控制點(diǎn)分析了平整過(guò)程中關(guān)鍵控制點(diǎn)對(duì)成品表面粗糙度的影響,通過(guò)汽車(chē)板平整關(guān)鍵控制點(diǎn)分析確定了帶鋼表面粗糙度的影響因素。對(duì)影響成品表面粗糙度的關(guān)鍵控制工藝點(diǎn)開(kāi)展了全面的分析,建立各鋼種大類(lèi)產(chǎn)品表面粗糙度在平整過(guò)程中的發(fā)展變化模型,試驗(yàn)測(cè)試結(jié)論與分析出的模型基本吻合。經(jīng)過(guò)分析及試驗(yàn)驗(yàn)證確定關(guān)鍵工藝控制點(diǎn)對(duì)成品帶鋼表面粗糙度的影響,為滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)帶鋼表面粗糙度要求實(shí)現(xiàn)預(yù)先設(shè)計(jì)提供了理論支撐。

        關(guān)鍵詞:平整;粗糙度;預(yù)先設(shè)計(jì)

        近年來(lái),隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展,用戶(hù)對(duì)汽車(chē)板的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)的質(zhì)量穩(wěn)定性的要求也越來(lái)越高。冷軋汽車(chē)板產(chǎn)品的表面粗糙度對(duì)帶鋼在沖壓過(guò)程中的性能和涂裝性能有著關(guān)鍵的影響。為保證沖壓和涂裝以及外板顯影性能和涂漆質(zhì)量,通常汽車(chē)廠對(duì)鋼板內(nèi)表面件要求帶鋼表面粗糙度為0.6-1.6μm;外表面件要求帶鋼表面粗糙度為0.8-1.2μm。另外由于不同汽車(chē)用戶(hù)生產(chǎn)工藝的各自特點(diǎn),對(duì)不同部件鋼板表面粗糙度要求范圍也有一定差異。所以為了能滿(mǎn)足各個(gè)汽車(chē)用戶(hù)對(duì)產(chǎn)品表面粗糙度的不同要求,同時(shí)滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的連續(xù)性和控制的穩(wěn)定性,需要實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品表面粗糙度的預(yù)先調(diào)整和穩(wěn)定控制。那么,研究和建立鋼板表面粗糙度的關(guān)鍵影響因子控制及使用技術(shù)訣竅就尤為重要。

        1 鋼板表面粗糙度特征的形成

        鋼板表面粗糙度的各個(gè)評(píng)定特征參數(shù)是通過(guò)平整工作輥在軋制過(guò)程中“復(fù)制”到鋼板表面的,平整軋制力就是將工作輥表面粗糙度及形貌復(fù)制在鋼板上的驅(qū)動(dòng)力,軋制力對(duì)鋼板表面形貌及成品粗糙度的特征參數(shù)有著決定性的作用。如果原料鋼種規(guī)格相同、工作輥各項(xiàng)指標(biāo)相同的條件下,平整軋制力越大,軋輥表面的粗糙度形貌特征越容易“復(fù)制”到鋼板表面。平整機(jī)工作輥的表面形貌特征及初始粗糙度等對(duì)汽車(chē)板產(chǎn)品的表面粗糙度有關(guān)鍵的作用。

        雖然平整軋制力及平整工作輥初始表面粗糙度及形貌特征對(duì)鋼板表面粗糙度影響較大,但仍有很多因素對(duì)成品鋼板表面粗糙度有較大影響,例如原料鋼種類(lèi)別、產(chǎn)品尺寸規(guī)格、工作輥輥徑、鋼板平整軋制延伸率的工藝參數(shù)、平整軋制的潤(rùn)滑狀態(tài)等因素對(duì)鋼板表面粗糙度的復(fù)制率均有顯著的影響。由于影響因素眾多,且受連續(xù)生產(chǎn)及計(jì)劃編排的一些限制,就使得控制鋼板表面粗糙度始終符合各個(gè)用戶(hù)要求的難度更大。所以必須對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)關(guān)鍵影響因素進(jìn)行交互作用的綜合分析,最終得出汽車(chē)板產(chǎn)品的表面粗糙度控制技術(shù)訣竅。

        2 影響鋼板表面粗糙度評(píng)價(jià)特征的因子分析

        軋制力與平整延伸率相關(guān),平整延伸率與鋼種和規(guī)格有關(guān)。鋁鎮(zhèn)靜鋼/高強(qiáng)鋼等鋼種大類(lèi)產(chǎn)品的平整延伸率與原料厚度一般呈線性相關(guān)性,通常是隨厚度的增加平整延伸率值越大;軟鋼系列如IF鋼或以無(wú)間隙原子鋼為基的高強(qiáng)鋼的平整延伸率為特定值,不隨厚度規(guī)格發(fā)生變化。在其他關(guān)鍵控制要點(diǎn)相同的前提下,結(jié)合平整軋制工藝?yán)碚摚吞间摷捌涓邚?qiáng)鋼在厚度相同的情況下,平整延伸率越大則軋制力越大,軋輥粗糙度的復(fù)制率逐漸增大;無(wú)間隙原子鋼及其高強(qiáng)鋼由于平整延伸率一定,那么產(chǎn)品隨厚度增加則軋制力降低,軋輥粗糙度的復(fù)制率隨之下降。

        平整軋制的潤(rùn)滑狀態(tài)與平整液濃度和噴淋效果相關(guān),而平整液的濃度及噴淋效果通常來(lái)說(shuō)是固定的不會(huì)隨著生產(chǎn)產(chǎn)品的不同而發(fā)生變化,所以可默認(rèn)潤(rùn)滑狀態(tài)是一致的不對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的粗糙度復(fù)制進(jìn)行影響。

        由于使用鍍鉻工作輥,提升了工作輥表面的耐磨性,降低了生產(chǎn)過(guò)程軋輥粗糙度的快速衰減,也保證了粗糙度各項(xiàng)評(píng)價(jià)參數(shù)復(fù)制后的完整性,保證了軋輥表面軋制較長(zhǎng)周期或多種原料鋼種軋制后表面形貌仍然較均勻,只是按照一定的周期逐漸平穩(wěn)的衰減。那么用軋制周期可以作為軋輥粗糙度復(fù)制和衰減的一個(gè)因子進(jìn)行影響分析。

        通過(guò)上述關(guān)鍵控制要點(diǎn)對(duì)鋼板表面粗糙度的影響分析,可以確定影響汽車(chē)板成品表面粗糙度的關(guān)鍵因子分別為工作輥原始粗糙度、原料鋼種、產(chǎn)品厚度、軋制計(jì)劃編排、工作輥軋制周期。

        3 試驗(yàn)分析與結(jié)果驗(yàn)證

        試驗(yàn)研究選用原始粗糙度為2.2μm和2.5μm輥徑相似,且實(shí)際粗糙度精度為±0.1μm的鍍鉻工作輥8對(duì),分別軋制低碳鋼、IF鋼、低碳高強(qiáng)鋼、低碳鋼和IF鋼混排以及各鋼種分批混排,對(duì)各生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤記錄。試驗(yàn)過(guò)程中每軋制一大卷進(jìn)行一次鋼板粗糙度測(cè)量,測(cè)量采用儀器為同一手持粗糙度儀,使用前進(jìn)行了標(biāo)定,測(cè)量系統(tǒng)可以信賴(lài)。

        將測(cè)量記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)分析。根據(jù)原料規(guī)格、軋制周期對(duì)鋼板表面粗糙度影響的相關(guān)性數(shù)據(jù)收集,通過(guò)多元回歸及相關(guān)性分析軋輥原始粗糙度、軋制周期及厚度規(guī)格等因素對(duì)鋼板表面粗糙度的作用,得出回歸公式。

        低碳鋼成品Ra=R1×(0.559-0.0445×ln(l+L))+0.0336×ln)公式1

        IF鋼成品Ra=R1×(0.720-0.0463×ln(l+L))-0.115×ln)公式2

        高強(qiáng)鋼成品Ra=R1×(0.568-0.0450×ln(l+L))+0.041×ln)公式3

        L:為工作輥軋制周期(單位為:Km);h:為原料厚度(單位為:mm);R1:為工作輥原始粗糙度(單位為:μm)

        三個(gè)鋼種大類(lèi)汽車(chē)板產(chǎn)品表面粗糙度變化趨勢(shì)公式可明顯地展現(xiàn)各類(lèi)鋼種在平整過(guò)程中由于關(guān)鍵控制要點(diǎn)差異引起的粗糙度變化情況。低碳鋼與厚度因子呈正相關(guān),原料越厚成品表面粗糙度越大;IF鋼與厚度因子呈負(fù)相關(guān),原料越厚成品表面粗糙度越小;高強(qiáng)鋼由于在相同延伸率參數(shù)下,軋制力相對(duì)低碳鋼更大,所以成品表面粗糙度也相對(duì)更大。各鋼種大類(lèi)產(chǎn)品的成品表面粗糙度均與工作輥軋制周期成負(fù)相關(guān),且由于是對(duì)數(shù)相關(guān)性,隨著軋制周期的增加,汽車(chē)板成品表面粗糙度的變化逐漸減小,而從回歸公式分析看,IF鋼隨著軋制周期增加對(duì)成品粗糙度的影響相對(duì)低碳鋼和高強(qiáng)鋼更小。另外,通過(guò)混排各類(lèi)鋼種計(jì)劃進(jìn)行平整軋制后,每類(lèi)鋼種成品粗糙度的變化趨勢(shì)與單獨(dú)鋼種生產(chǎn)粗糙度變化趨勢(shì)相同,只不過(guò)由于鋼種類(lèi)別較多,軋輥粗糙度磨損相對(duì)單鋼種大類(lèi)生產(chǎn)更快,即工作輥可軋制周期相對(duì)縮短。

        平整工作輥表面粗糙度對(duì)汽車(chē)板成品表面粗糙度復(fù)制率,通過(guò)上述回歸方程分析和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際軋制后測(cè)得的成品粗糙度數(shù)據(jù),確定了粗糙度變化的規(guī)律和生產(chǎn)各鋼種計(jì)劃產(chǎn)品表面的粗糙度變化規(guī)律。所以可以依據(jù)回歸方程在用戶(hù)提出產(chǎn)品粗糙度要求后,結(jié)合鋼種、規(guī)格及工作輥原始粗糙度,進(jìn)行軋制周期和軋輥使用以及計(jì)劃編排的預(yù)先設(shè)計(jì)。也可以通過(guò)在工作輥周期內(nèi)先按照IF鋼產(chǎn)品生產(chǎn),再銜接低碳鋼和高強(qiáng)鋼產(chǎn)品計(jì)劃,從而實(shí)現(xiàn)工作輥周期的最大化,降低生產(chǎn)成本。

        4 結(jié)論

        1)通過(guò)各平整關(guān)鍵控制點(diǎn)對(duì)影響汽車(chē)板成品表面粗糙度的因素進(jìn)行了分析,得出關(guān)鍵影響因子。

        2)確定了由工作輥軋制周期、工作輥原始粗糙度、原料厚度以及鋼種類(lèi)別為因子的鋼板表面粗糙度回歸方程,明確了各因子對(duì)汽車(chē)板產(chǎn)品表面粗糙度的影響程度和交互作用。

        3)可以通過(guò)回歸方程結(jié)合用戶(hù)需求,確定實(shí)際生產(chǎn)計(jì)劃及工作輥粗糙度和軋制周期的選擇,實(shí)現(xiàn)對(duì)成品粗糙度評(píng)價(jià)參數(shù)的預(yù)先識(shí)別與工藝設(shè)計(jì)。

        參考文獻(xiàn)

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