430不銹鋼冷軋鋼帶表面短擦傷缺陷分析研究

孟保功， 牛國棟

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司， 山西 太原 030003）

430不銹鋼冷軋鋼帶屬于400系鐵素體不銹鋼，具有良好的耐蝕性、抗氧化性、成型性以及表面光亮的優(yōu)點[1]，其冷軋鋼帶被廣泛應(yīng)用于建筑裝飾用、家庭用器具、家電部位等領(lǐng)域。當前市場需求使430不銹鋼冷軋鋼帶產(chǎn)品的表面質(zhì)量向更細膩、更光亮方向發(fā)展，下游用戶將其制作裝飾面板以及家電產(chǎn)品外觀件，而裝飾面板以及家電產(chǎn)品外觀件的表面質(zhì)量要求非常嚴格，檢查標準是整個表面不允許有目視可見的缺陷[2]。

430不銹鋼冷軋鋼帶表面等級主要有2B、BA兩種，主要采用SENDZIMIR二十輥可逆冷軋機軋制[3]，軋制過程中表面出現(xiàn)了嚴重的短擦傷缺陷，該缺陷有深度、長度，存在一定的手感，呈現(xiàn)金屬亮色，嚴重影響客戶使用。

1 430冷軋鋼帶短擦傷缺陷的分析

1.1 430冷軋鋼帶短擦傷的形成機理

430冷軋鋼帶短擦傷產(chǎn)生的基本機理是軋制過程中鋼帶與其接觸系統(tǒng)（如圖1）的力平衡出現(xiàn)瞬時性破壞，即在整個或局部寬面的相互接觸點上發(fā)生相對滑動，產(chǎn)生具有一定深度、一定長度的擦傷，缺陷位置呈現(xiàn)金屬亮色。

1.2 短擦傷缺陷的分類及其形貌

根據(jù)短擦傷產(chǎn)生的機理與現(xiàn)場跟蹤發(fā)現(xiàn)，430冷軋鋼帶短擦傷可以按照不同產(chǎn)生位置進行分類，一般有三大類:刮油擦拭器短擦傷、板形/導(dǎo)向輥短擦傷、鋼卷層間短擦傷。

三大類短擦傷產(chǎn)生位置不同，其分布特點及形貌特征也不同，見表1與圖2。

表1 三大類短擦傷缺陷的分布特點及形貌特征

圖2 430冷軋鋼帶短擦傷缺陷圖

1.3 430冷軋鋼帶短擦傷缺陷的產(chǎn)生原因分析

1.3.1 刮油擦拭器工藝對短擦傷缺陷的影響

SENDZIMIR二十輥可逆冷軋機采用“兩輥+四輥”形式的刮油擦拭器系統(tǒng)[4]，兩輥一般為銅輥、萬能輥兩種材質(zhì)，采用兩端液壓承壓進行初刮油，四輥一般為鋼質(zhì)，采用多段風(fēng)壓承壓精刮油。由于四輥采用多段風(fēng)壓承壓，能保證軋制過程中其與鋼帶在寬度方向上貼合緊密，不易產(chǎn)生短擦傷，因此刮油擦拭器短擦傷主要是兩輥擦拭器造成（見圖3）。

兩輥擦拭器的萬能輥由于其表面為特殊的不織布纖維材質(zhì)，表面易扎入鐵削，形成硬質(zhì)點，軋制時產(chǎn)生短擦傷。兩輥擦拭器的銅輥由于其材質(zhì)較軟，軋制過程中產(chǎn)生的鐵削等異物易造成坑疤，局部有明顯凸起，軋制時產(chǎn)生短擦傷。實際生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，長時間生產(chǎn)厚度規(guī)格大于1.5 mm鋼帶時使用萬能輥比銅輥更易產(chǎn)生短擦傷，原因主要是厚度規(guī)格大于1.5 mm鋼帶生產(chǎn)時產(chǎn)生大量鐵削，萬能輥表面扎入的鐵削清理難度高于銅輥，從而產(chǎn)生大量短擦傷。

圖3 兩種材質(zhì)的兩輥擦拭器表面情況

兩輥擦拭器的輥凸度與壓力是影響短擦傷缺陷的關(guān)鍵工藝參數(shù)（見圖4），從圖4可以看出過大的凸度或過小的壓力易造成刮油輥與鋼帶在邊部位置接觸不緊密，易在邊部位置產(chǎn)生短擦傷；而過大的壓力或過小的凸度易造成刮油輥與鋼帶在中部位置接觸不緊密，易在中部位置產(chǎn)生短擦傷。

1.3.2 板形/導(dǎo)向輥表面質(zhì)量對短擦傷缺陷的影響

板形輥、導(dǎo)向輥是帶鋼軋制接觸系統(tǒng)中重要部分，其表面質(zhì)量直接影響鋼帶下表面質(zhì)量，板形輥、導(dǎo)向輥在大生產(chǎn)環(huán)境下長期使用或頭尾穿帶操作不當都易使表面出現(xiàn)嚴重坑疤或擦傷，從而使鋼帶下表面易產(chǎn)生短擦傷（見圖5）。

1.3.3 開卷張力對短擦傷缺陷的影響

通過對現(xiàn)場實際生產(chǎn)情況的跟蹤發(fā)現(xiàn)，上下工序間的張力匹配特別重要，一般要求軋制工序開卷張力低于熱線工序卷取張力，否則，在軋制過程中鋼帶層間發(fā)生錯動產(chǎn)生短擦傷。

圖4 兩輥擦拭器不同工藝參數(shù)下與鋼帶接觸的示意圖

圖5 板形輥、導(dǎo)向輥表面情況

1.3.4 軋制速度工藝對短擦傷缺陷的影響

通過現(xiàn)場跟蹤，發(fā)現(xiàn)成品前道次與成品道次軋制速度過快，造成鋼帶運行過程中振動加劇，與整個接觸系統(tǒng)極易產(chǎn)生短擦傷，該問題對BA表面等級尤其明顯。

2 控制430冷軋鋼帶短擦傷缺陷的對策及實施效果

2.1 定期清理鋼帶接觸系統(tǒng)

建立交接班鋼帶接觸系統(tǒng)清理制度，重點清理圖1中鋼帶接觸系統(tǒng)各部位，通過清理連續(xù)大生產(chǎn)條件下鋼帶接觸系統(tǒng)殘留的鐵屑等異物，從而降低整個接觸系統(tǒng)表面質(zhì)量對短擦傷產(chǎn)生的影響。

2.2 優(yōu)化刮油擦拭系統(tǒng)及工藝

為了減少刮油擦拭器對短擦傷的影響，按照厚度規(guī)格采用不同材質(zhì)的兩輥擦拭器，厚度規(guī)格大于1.5 mm時，兩輥擦拭器采用銅輥；厚度規(guī)格小于1.5 mm時，兩輥擦拭器采用萬能輥。

實際生產(chǎn)過程中，兩輥擦拭器凸度由原先的50道優(yōu)化為35道，壓力采?。?.02 ～0.04）×105Pa/mm。

2.3 減小開卷張力

為了避免上下工序張力不匹配造成的鋼帶層間擦傷，軋制工序開卷張力一般高于15 t。

2.4 優(yōu)化軋制速度工藝

根據(jù)現(xiàn)場實際生產(chǎn)經(jīng)驗，按照不同的表面等級規(guī)范了成品前道次與成品道次的軋制速度，2B表面等級成品前道次和成品道次軋制速度不大于300 m/min，BA表面等級成品前道次軋制速度不大于200 m/min、成品道次軋制速度不大于150 m/min。

2.5 實施效果

通過對430冷軋鋼帶表面短擦傷缺陷產(chǎn)生原因分析以及制定實施改善措施，短擦傷缺陷不合格率由4.5%降低到1%以下。

3 結(jié)論

1）430冷軋鋼帶短擦傷產(chǎn)生的基本機理是軋制過程中鋼帶與接觸系統(tǒng)的力平衡出現(xiàn)瞬時性破壞，在相互接觸點上發(fā)生相對滑動產(chǎn)生短擦傷。

2）鋼帶接觸系統(tǒng)的表面質(zhì)量、開卷張力、軋制速度是影響430冷軋鋼帶短擦傷產(chǎn)生的重要因素，通過定期清理鋼帶接觸系統(tǒng)、減小開卷張力、優(yōu)化軋制速度來減少三類短擦傷缺陷。

3）刮油擦拭器工藝是430冷軋鋼帶刮油擦拭器短擦傷產(chǎn)生的關(guān)鍵影響因素，通過優(yōu)化刮油擦拭器工藝提高鋼帶與刮油擦拭系統(tǒng)接觸度，減少刮油擦拭器短擦傷缺陷。