冷軋家電板的工藝優(yōu)化實(shí)踐

劉 麗

(山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司冷軋項(xiàng)目部,山東日照 276826)

冷軋家電板的工藝優(yōu)化實(shí)踐

劉 麗

(山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司冷軋項(xiàng)目部,山東日照 276826)

結(jié)合國內(nèi)外家電板的市場需求和質(zhì)量要求,介紹了濟(jì)鋼家電板的工藝優(yōu)化實(shí)踐。為了獲得表面質(zhì)量和綜合性能優(yōu)良的冷軋家電板,對原料化學(xué)成分進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,即降低了碳和氮含量,適當(dāng)提高錳含量,并且從冷軋各工序出發(fā),采取了一系列工藝優(yōu)化措施,例如采用適宜的冷軋變形量(75%～85%)、微邊浪軋制、低溫退火、使用大凸度平整工作輥、大軋制力高速平整等。取得了顯著的效果,滿足了家電市場的使用要求。

冷軋;家電板;工藝優(yōu)化

1 引言

經(jīng)過二十多年的發(fā)展,中國已經(jīng)成為世界家電制造強(qiáng)國,主要家電產(chǎn)量躍居世界首位。冷軋薄鋼板是目前家電用鋼中使用量最大的一種,主要應(yīng)用于微波爐、冰箱、空調(diào)、彩電、洗衣機(jī)、電腦等家用電器類產(chǎn)品。隨著家電行業(yè)的激烈競爭與降本增效,下游客戶的要求越來越苛刻,家電用鋼板厚度不斷減薄,但是對于強(qiáng)度和硬度卻提出了更高的要求。

濟(jì)鋼冷軋采用連續(xù)酸洗線、雙機(jī)架四輥可逆式冷軋機(jī)、無脫脂清洗的罩式退火爐、單機(jī)架四輥平整機(jī)、重卷檢查分卷機(jī)組生產(chǎn)線生產(chǎn)家電板,難度非常大,國內(nèi)冷軋企業(yè)在這方面的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)幾乎是空白。為了全力突破重圍,快速打入家電市場,提高盈利能力,濟(jì)鋼迅速組建家電板研發(fā)團(tuán)隊(duì),找準(zhǔn)針對控制難點(diǎn),選擇最優(yōu)工藝路徑,反復(fù)試驗(yàn)摸索,不斷優(yōu)化工藝制度,解決了通過罩式爐途徑生產(chǎn)家電板的難點(diǎn)問題。

2 冷軋家電板的質(zhì)量要求

家電板的主要質(zhì)量要求包括良好的板形、優(yōu)良的表面質(zhì)量、良好的加工成形性能等,具體要求如下。

2.1 板形質(zhì)量要求

家電外板在板形方面要求非?？量?甚至比汽車板要求還高。因?yàn)榧译娡獍逶谝话闱闆r下都是經(jīng)過簡單彎折成型之后直接使用,使用面絕大多數(shù)是平面,家電外板的板形不良將直接影響家電產(chǎn)品的外形和平面反光,每米不平度基本要求小于1.5 mm,最大不能超過2 mm。

2.2 表面質(zhì)量

家電板在表面質(zhì)量方面不允許有任何影響外觀和使用的表面缺陷。因?yàn)榧译姰a(chǎn)品除了對使用功能有要求外,對其裝飾性能即表面外觀質(zhì)量要求也非常高。不能有任何輥印、壓痕、粘結(jié)印等凹凸?fàn)钊毕?經(jīng)噴塑或覆膜后表面光亮如鏡,所以鋼板表面上任何細(xì)小的凹凸缺陷涂覆后更加明顯。

2.3 力學(xué)性能要求

家電板不僅要滿足沖壓要求,更重要的是要求較好的抗凹陷性能,對鋼板的強(qiáng)度尤其是硬度要求較高,某些較好的家電外板對屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、屈強(qiáng)比、延伸率和杯突值等均有特殊要求,此外還對抗時效性能要求嚴(yán)格。

3 家電板工藝優(yōu)化

受到客觀條件限制,生產(chǎn)初期困難重重,例如我廠原料的成分設(shè)計不合理、拋丸毛化易產(chǎn)生輥印、罩式退火薄規(guī)格粘結(jié)問題、平整液殘留、重卷無拉矯浪形控制難等。

從現(xiàn)有生產(chǎn)實(shí)際出發(fā),根據(jù)家電企業(yè)客戶對家電用鋼表面質(zhì)量、板形、性能等方面的苛刻要求,兼顧降低生產(chǎn)成本的要求,進(jìn)行了創(chuàng)新性的工藝路徑設(shè)計,全面優(yōu)化冷軋全工序,包括酸洗、軋機(jī)、退火、平整、重卷工藝,實(shí)施多項(xiàng)技術(shù)難題攻關(guān),效果顯著。

3.1 提高板形控制水平

家電板常見厚度規(guī)格為0.4～0.5 mm的薄規(guī)格帶鋼,因?yàn)殇摪搴鼙?板形控制較為困難,同時家電面板對板形要求非?？量?板形不平度一般應(yīng)控制在±2 mm以內(nèi)。因此,開發(fā)家電板,板形控制是關(guān)鍵制約難點(diǎn)。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)與摸索,開發(fā)出一系列冷軋工藝過程控制標(biāo)準(zhǔn),以保證家電板用鋼帶的板形平直度需求。

(1)軋機(jī)采取微邊浪軋制,并在外圈留有1～2卷較厚的外圈;同時保證乳化液磁過濾器處于正常工作狀態(tài)。

(2)中間停車檢查板形時,一定要采用快速停車的辦法,如果按照正常停車,速度較慢,無法看見高速下的板形狀況。平整全程帶張力,不利于浪形的檢查,為此需要降低出口張力,但是這個張力不能過低,否則平整機(jī)出口板形無法控制,同時重分卷會出現(xiàn)擦劃傷,最終將出口張力減小到30～35 N/mm2。

(3)卷芯盡量焊接,防止卷芯松動,帶鋼在開卷機(jī)上擺動,如果已經(jīng)發(fā)生擺動,必須停下來進(jìn)行調(diào)整。

(4)為保證入口穩(wěn)定,入口張力需控制在35～45 N/mm2,由于軋機(jī)卷芯張力較小,所以這個張力不能過大,否則卷芯還會有很大的錯動。

(5)檢查軋機(jī)噴嘴的噴射,不能有堵塞,防止局部堵塞造成的軋輥局部高溫產(chǎn)生浪形,同時要注意噴嘴的角度,避免出現(xiàn)噴不到軋輥上的情況。

(6)平整機(jī)使用更大凸度的工作輥(0.18～0.2 mm凸度的工作輥)能夠有效減少當(dāng)前的微肋浪,需要磨輥間單獨(dú)備0.18～0.2 mm的大凸度軋輥生產(chǎn)薄規(guī)格。

(7)減少平整軋制力,為了保證帶鋼的性能,必須同時將軋制速度減小,保證帶鋼的延伸率在0.9%～1.1%。

3.2 表面斑跡類缺陷控制

家電板經(jīng)過加工變形后要進(jìn)行脫脂、磷化、涂裝等后續(xù)處理,細(xì)小的缺陷經(jīng)涂裝后都可能被顯現(xiàn),因此對鋼板表面質(zhì)量要求較高。不允許有劃傷、凸起、凹坑、色差、乳化液斑等表面質(zhì)量缺陷,為此采取以下控制措施。

(1)磨輥時進(jìn)一步控制磨輥質(zhì)量,加強(qiáng)輥面清理工作,避免產(chǎn)生走刀印和攜帶沙粒。

(2)退火爐在裝爐時進(jìn)行焊內(nèi)圈,或者在平整前焊內(nèi)圈,防止內(nèi)圈松動,導(dǎo)致鋼卷擦劃傷,并將焊渣及時清理干凈,以免在平整機(jī)開卷時產(chǎn)生輥印。

(3)平整機(jī)在裝輥前對軋輥質(zhì)量進(jìn)行細(xì)致的檢查,發(fā)現(xiàn)不合格及時換輥,生產(chǎn)前做好機(jī)架清理、軋輥吹掃清理等工作。

(4)為了控制平整液斑,需對吹掃系統(tǒng)及時維護(hù)點(diǎn)檢,保證其正常運(yùn)行,同時平整下線鋼卷,及時上重卷機(jī)組,要求時間不超過24 h。

(5)在平整工序加強(qiáng)質(zhì)量檢查,避免批量的缺陷產(chǎn)生,要求每卷平整10～20 m檢查上下表面質(zhì)量,特別是輥印、劃傷、咯傷等。另外及時下卷到重分卷進(jìn)行開卷檢查。

3.3 薄規(guī)格家電板粘結(jié)攻關(guān)

(1)適當(dāng)提高軋機(jī)出口鋼板的表面粗糙度,有利于降低粘結(jié)缺陷,粗糙度高的帶鋼層與層之間的接觸點(diǎn)數(shù)量少且尺寸小,減少了擴(kuò)散壓力焊合的形成幾率,減少了粘結(jié)的風(fēng)險。因此,一般將軋機(jī)出口帶鋼粗糙度控制在0.9～1.2μm。

(2)卷取張力值越小對減少粘結(jié)越有好處,但過小會造成鋼卷卷曲質(zhì)量差,甚至?xí)斐善秸羷潅毕?。較好的做法是根據(jù)帶鋼厚度和寬度的不同,選取較理想的張力值。根據(jù)冷軋廠的生產(chǎn)實(shí)際,經(jīng)過不斷優(yōu)化,根據(jù)帶鋼厚度規(guī)格的不同,優(yōu)化后的單位卷曲張力為25～35 N/mm2。

(3)退火工藝參數(shù)對粘結(jié)缺陷的產(chǎn)生有決定性的作用,因此為了降低粘結(jié)缺陷,研究制定了一套專門針對薄規(guī)格軟鋼的退火工藝制度。一方面確定鋼種的再結(jié)晶溫度,確定好冷點(diǎn)溫度,盡量降低退火溫度,縮小冷熱點(diǎn)的溫差;另一方面采取控制加熱速度和帶罩冷卻的退火工藝措施。

(4)平整工藝參數(shù)對粘結(jié)缺陷的消除起至關(guān)重要的作用,因此針對薄規(guī)格帶鋼,要求平整薄規(guī)格家電板時必須過S輥,并且適當(dāng)提高平整速度和平整延伸率,在保證不產(chǎn)生邊皺的前提下適當(dāng)提高平整開卷張力。

3.4 提高家電板使用性能

(1)對原料成分設(shè)計提出要求

為了提高家電板的沖壓性能,并且使硬度和抗時效性符合要求,對化學(xué)成分進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計,主要是降低了碳和氮元素的含量,適當(dāng)提高了錳含量,嚴(yán)格控制硫、磷等雜質(zhì)元素。具體要求C≤0.01%,N≤0.004%,Mn控制在0.15%～0.35%,P≤0.015%,S≤0.010%。

(2)優(yōu)化控制軋制壓下率

為了得到優(yōu)良的綜合性能,軋機(jī)機(jī)組優(yōu)化軋制工藝,保證最優(yōu)壓下率。通過取樣分析不同壓下率對性能的影響,發(fā)現(xiàn)冷軋壓下率對成品的強(qiáng)度影響較大,最終得出結(jié)論,壓下率控制在75%～85%比較合適,因此,在冷軋生產(chǎn)過程中,合理排產(chǎn),盡量保證75%～85%的冷軋壓下率。

(3)優(yōu)化控制罩式退火工藝

罩式退火工藝的控制關(guān)鍵在于既能滿足用戶的性能指標(biāo),又能解決薄規(guī)格粘結(jié)問題。為此采用的退火溫度為660～690℃,加熱速度盡量平緩,控制在20～25℃/h,保溫時間控制在7～9 h,風(fēng)冷轉(zhuǎn)水冷溫度為320～350℃。

(4)優(yōu)化控制平整工藝參數(shù)

在平整工序適當(dāng)提高軋制力,采用軋制力控制模式,軋制力控制在2700～2900 k N,確保延伸率達(dá)到1.2%～1.4%。

4 成效

經(jīng)過工藝優(yōu)化,我廠家電板成功打入市場,板形控制和表面質(zhì)量得到穩(wěn)步提升,產(chǎn)品合格率穩(wěn)定控制在90.2%左右,成品性能指標(biāo)明顯改善(見表1),晶粒更加均勻并且晶粒度級別更加適宜(見圖1、圖2),得到了用戶的一致認(rèn)可,具備了批量供貨的能力。

表1 最終性能水平與初期對比

圖1 初期JD3金相分析(100倍)

圖2 工藝優(yōu)化后JD3金相分析(100倍)

5 結(jié)語

綜上所述,全氫罩式退火工藝在生產(chǎn)較高級別家電板時也有其自身的優(yōu)勢,若充分發(fā)揮,同樣可以穩(wěn)定批量生產(chǎn),并且可以滿足產(chǎn)品定制及規(guī)格差異化的靈活切換。濟(jì)鋼利用罩式退火爐成功開發(fā)了JD1、JD2、JD3三種家電板,通過近幾年的生產(chǎn)實(shí)踐,濟(jì)鋼家電用冷軋板的表面質(zhì)量大幅提升,板形、厚度精度、表面清潔性顯著改善,同時綜合使用性能良好,具備了批量生產(chǎn)和穩(wěn)定供貨的能力,得到了國內(nèi)知名家電企業(yè)的認(rèn)可。

Process Optimization Practice for Household Appliance Sheet

LIU Li

(Shandong Steel Group Rizhao Co.,Ltd.Cold Rolling Project Department,Rizhao 276826,Shandong,China)

According to the market demand and quality requirement of household appliance plate at both home and abroad,the process optimization practice for household appliance plate of Jinan Iron&Steel Group Corporation was introduced.In order to get excellent surface quality and comprehensive performance,the chemical composition of raw materials was optimized,in which the carbon and nitrogen content was reduced and the manganese content was increased.And starting from all of the process of cold rolling,a series of process optimization measures were adopted,such as the use of suitable cold deformation(75%～85%),micro edge waves rolling,lower annealing temperature,a large crown of work roll in the skin Pass Mill,high rolling force and high speed leveling.Remarkable results was achieved eventually,and the requirements of the household appliances market were meet.

cold rolling mill,steel sheet for household appliances,process optimization

TG335.5

A

1001-5108(2017)02-0014-03

劉麗,工程師,主要從事冷軋卷退火工藝研究和新產(chǎn)品開發(fā)工作。