捆帶使用效果不佳原因分析

黃 菲

（武鋼研究院， 武漢 430080）

鋼質(zhì)捆帶（簡(jiǎn)稱“捆帶”）廣泛用于鋼鐵產(chǎn)品的打捆包裝，是一種具有高附加值和廣闊市場(chǎng)前景的冷軋深加工產(chǎn)品。[1-2]當(dāng)前，鋼材生產(chǎn)呈現(xiàn)連續(xù)化、高速化、自動(dòng)化和規(guī)?；奶卣鳎瑢?duì)捆帶使用性能的要求也日益提高。某客戶外購(gòu)了一批捆帶，在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)自動(dòng)打包機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)卡帶現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)備頻繁死機(jī)，嚴(yán)重影響生產(chǎn)進(jìn)度。受客戶委托，我們對(duì)這批產(chǎn)品進(jìn)行了力學(xué)性能、板形和表面質(zhì)量等方面的檢測(cè)分析，并在現(xiàn)場(chǎng)跟蹤產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程，找到了影響其使用效果的主要原因，并提供了可行的解決措施。

一、實(shí)驗(yàn)部分

（一）實(shí)驗(yàn)試樣

實(shí)驗(yàn)試樣由該客戶提供，實(shí)驗(yàn)前對(duì)其進(jìn)行裁剪，厚度一般為0.9 mm，并清潔表面。

（二）實(shí)驗(yàn)設(shè)備

力學(xué)性能分析在GALDABINI SUN10電子拉伸試驗(yàn)機(jī)(意大利GALDABINI公司)和WJJ-6C機(jī)動(dòng)式彎折試驗(yàn)機(jī)(寧夏青山試驗(yàn)機(jī)有限公司)上完成，表面質(zhì)量分析在D/MAX-2500 PC X射線衍射儀(日本 RIGAKU公司)、QUANTA 400掃描電鏡 (荷蘭FET公司)和TR210手持式粗糙度儀(北京時(shí)代之峰科技有限公司)上完成，板形分析按照GB/T 25820-2010《包裝用鋼帶》的規(guī)定，利用鋼質(zhì)米尺和游標(biāo)卡尺，通過(guò)目視或觸摸的方式進(jìn)行。

二、結(jié)果與討論

（一）問(wèn)題描述

據(jù)客戶反映，這批捆帶（圖1）進(jìn)入自動(dòng)打包機(jī)后，頻繁發(fā)生卡帶現(xiàn)象，致使生產(chǎn)陷入停頓，即使調(diào)整設(shè)備工作參數(shù)也無(wú)濟(jì)于事。但是，在改用其它廠家生產(chǎn)的同類型產(chǎn)品后，卻沒(méi)有出現(xiàn)類似現(xiàn)象。因此，客戶認(rèn)為打包機(jī)沒(méi)有問(wèn)題，是產(chǎn)品存在質(zhì)量缺陷，因此委托進(jìn)行性能檢測(cè)分析。

圖1 產(chǎn)品外觀圖

（二）產(chǎn)品性能分析

1.力學(xué)性能：力學(xué)性能是影響捆帶使用性能的重要因素，自動(dòng)打包機(jī)對(duì)其主要有兩個(gè)要求：[3]一是強(qiáng)度、塑性和韌性必須控制在合理范圍內(nèi)。技術(shù)協(xié)議只規(guī)定了性能指標(biāo)下限，但多年的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)證明，產(chǎn)品強(qiáng)度過(guò)高，由于不易彎折，容易損傷打包機(jī)的機(jī)頭，過(guò)低則容易出現(xiàn)斷帶。與此相反，塑性和韌性太好，捆帶剪切會(huì)變得非常困難；太差也容易斷帶。二是力學(xué)性能必須保持均勻一致。捆帶在自動(dòng)打包機(jī)內(nèi)是高速連續(xù)運(yùn)行，只有力學(xué)性能恒定，才能保證與機(jī)器之間的相互作用力穩(wěn)定，從而順利進(jìn)行打包。（見(jiàn)表1）

表1 力學(xué)性能分析

表2 兩組病例不良反應(yīng)發(fā)生情況表

表3 表面質(zhì)量分析

從表1可以看到，產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度、延伸率和反復(fù)彎曲次數(shù)均在技術(shù)協(xié)議規(guī)定和經(jīng)驗(yàn)參考值內(nèi)，并且頭部、中部、尾部的力學(xué)性能也幾乎一致。因此，產(chǎn)品的力學(xué)性能可以認(rèn)為是合格的，不是影響其使用效果的主要因素。

2.板形：板形對(duì)捆帶的使用性能有著顯著影響，具體體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：[5]一是尺寸規(guī)格。尺寸公差太正，與打包機(jī)口徑不易匹配，自然難以進(jìn)入，因而造成卡帶；而如果公差太負(fù)，由于與機(jī)器的結(jié)合性太差，在高速運(yùn)行過(guò)程中容易跑偏，不好控制?？偟膩?lái)說(shuō)，為了保證設(shè)備能連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，捆帶的尺寸還是稍微呈現(xiàn)負(fù)公差比較有利。二是鐮刀彎和彎曲度。側(cè)彎和回彈是最容易出現(xiàn)的兩類板形缺陷，從冷軋的角度來(lái)說(shuō)，主要是由熱軋?jiān)虾穸炔痪?、軋制和縱剪工藝不合理以及軋輥工作狀況不佳等原因造成的。其中，鐮刀彎超標(biāo)的產(chǎn)品肯定無(wú)法進(jìn)入自動(dòng)打包機(jī)，導(dǎo)致卡帶；而彎曲度超標(biāo)的產(chǎn)品在運(yùn)行過(guò)程中因?yàn)樾枰^大的力進(jìn)行矯正，會(huì)顯著降低運(yùn)行速度，影響打包效率，并損傷設(shè)備。通常來(lái)講，這兩類缺陷一旦出現(xiàn)，將會(huì)十分明顯，肉眼都可以觀察到。三是卷形。自動(dòng)塌卷和松卷主要是由于捆帶在卷取時(shí)，卷取張力和卷徑設(shè)置不合理，造成坍塌和松垮。這類缺陷不僅使產(chǎn)品外觀不雅，捆扎鋼卷時(shí)也不易打緊。（見(jiàn)表2）

從表2可以看到，產(chǎn)品的實(shí)際尺寸都在技術(shù)協(xié)議和經(jīng)驗(yàn)參考值內(nèi)。任意取2 m長(zhǎng)捆帶，與鋼質(zhì)直尺放在同一水平面進(jìn)行目測(cè)對(duì)比，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的側(cè)彎和回彈現(xiàn)象。同時(shí)，從圖1可以看到，產(chǎn)品的外觀比較成形，圓形特征明顯，沒(méi)有自動(dòng)塌卷和松卷現(xiàn)象。從這點(diǎn)來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品的板形也可以認(rèn)為是合格的，與卡帶現(xiàn)象沒(méi)有直接關(guān)系。

3.表面質(zhì)量：捆帶表面質(zhì)量與其使用性能息息相關(guān)，具體來(lái)說(shuō)，有如下幾點(diǎn)：[6]一是表面狀態(tài)。由于產(chǎn)品應(yīng)用于高速自動(dòng)打包機(jī)，一般是焊接用的發(fā)藍(lán)捆帶。表面應(yīng)該是均勻一致的藍(lán)色，沒(méi)有黃色或紅色的Fe2O3氧化層。這是因?yàn)樵撗趸瘜咏Y(jié)構(gòu)比較疏松，附著力不強(qiáng)，鋼帶在運(yùn)行中與打包機(jī)發(fā)生摩擦?xí)r，容易脫落，堵塞通道導(dǎo)致卡帶。二是膜層質(zhì)量。發(fā)藍(lán)膜首先是應(yīng)具有一定的粗糙度。粗糙度太低，產(chǎn)品表面過(guò)于光潔，進(jìn)入打包機(jī)后容易打滑，捆扎不緊。粗糙度過(guò)高，產(chǎn)品與機(jī)器之間的摩擦力也較大，發(fā)生卡帶的頻率也會(huì)大幅增加。其次是應(yīng)有一定的厚度。膜層太薄，產(chǎn)品的耐蝕性較差；膜層太厚，則會(huì)影響焊接性能，并且也會(huì)導(dǎo)致卡帶。再次是要有一定的致密度。膜層缺陷太多，產(chǎn)品容易被腐蝕。最后是要有一定的穩(wěn)定性，不易發(fā)生脫落，否則會(huì)堵塞運(yùn)行通道。三是邊部質(zhì)量。這類缺陷主要發(fā)生在冷軋?jiān)线M(jìn)行分條時(shí)，由于剪切工藝不合理及刀刃變鈍所致。產(chǎn)品邊部如果出現(xiàn)裂邊、毛刺和切割不齊等現(xiàn)象，就會(huì)和運(yùn)行通道兩側(cè)發(fā)生強(qiáng)烈的摩擦，導(dǎo)致阻力急劇加大，極易引起卡帶。（見(jiàn)表3）

從表3可以看到，發(fā)藍(lán)膜的粗糙度和厚度均在經(jīng)驗(yàn)參考值內(nèi)。因此，可以認(rèn)為發(fā)藍(lán)膜的膜層質(zhì)量是合格的。

圖2 產(chǎn)品表面XRD衍射分析圖

圖3 發(fā)藍(lán)膜表面形貌圖

從圖2可以看到，產(chǎn)品表面除了Fe的固有特征峰外，只有很強(qiáng)的Fe3O4衍射峰，說(shuō)明生成了一層較為單一的氧化膜，這與圖1中產(chǎn)品的外觀顏色相一致。從圖3可以看到，膜層的致密度比較高，缺陷較少。反復(fù)彎曲5次或者用白紙使勁擦拭表面后，膜層很穩(wěn)定，沒(méi)有脫落。但是，在用手觸摸產(chǎn)品的邊部時(shí)，感覺(jué)不是十分光滑，容易刮傷或刺傷手指，導(dǎo)致出血。因此，可以大致判定邊部質(zhì)量缺陷是導(dǎo)致卡帶現(xiàn)象的主要原因。

（三）現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)跟蹤

為了證實(shí)檢測(cè)分析所得到的初步結(jié)論，專門到廠家進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)跟蹤。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，冷軋?jiān)显诩羟蟹謼l時(shí)，部分產(chǎn)品邊部出現(xiàn)了嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題，裂邊、毛刺和切割不齊現(xiàn)象十分明顯（見(jiàn)圖4），卷取后混雜在整個(gè)大卷中，引起卡帶。

圖4 現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況圖

（四）解決措施

這批捆帶產(chǎn)品由于邊部質(zhì)量缺陷導(dǎo)致使用時(shí)出現(xiàn)卡帶，建議生產(chǎn)廠家及時(shí)更換新的剪切刀刃并調(diào)整間隙，同時(shí)在生產(chǎn)線上增設(shè)去毛刺裝置。此外，對(duì)發(fā)往客戶的問(wèn)題產(chǎn)品重新進(jìn)行打磨處理，再次投入使用后，若無(wú)明顯改善，建議判廢。

三、結(jié)論

針對(duì)某捆帶產(chǎn)品在使用過(guò)程中出現(xiàn)卡帶現(xiàn)象，對(duì)其力學(xué)性能、板形和表面質(zhì)量進(jìn)行了檢測(cè)分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況，發(fā)現(xiàn)邊部質(zhì)量缺陷是引起卡帶的主要原因。建議生產(chǎn)廠家更換剪切刀刃并調(diào)整間隙，增設(shè)去毛刺裝置，對(duì)已發(fā)往客戶的問(wèn)題產(chǎn)品進(jìn)行相關(guān)處理。

［1］陳聶超，張寅．我國(guó)鋼質(zhì)捆帶行業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展[J]．軋鋼，2008（5）：39-42．

［2］馬列，沈瑩峰．鋼質(zhì)捆帶生產(chǎn)新技術(shù)[J]．軋鋼，2003（4）：25-26．

［3］黃菲，胡敏，鄭華，張萬(wàn)靈，劉吉斌，匡偉，余曉靜．高強(qiáng)捆帶生產(chǎn)的質(zhì)量控制[J]．武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（1）：11-15．

［4］GB/T 25820-2010，包裝用鋼帶[S].

［5］傅作寶．冷軋薄鋼板生產(chǎn)（第2版）[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，2005：179-184．

［6］黃菲，陶軍暉．影響捆帶表面質(zhì)量的因素分析[J]．襄陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2013（6）：14-17．