平整工藝對汽車板產品表面粗糙度影響簡析

孟博

摘 要：冷軋產品工藝對產品的沖壓性能和涂裝性能有著重要的影響。文章針對連退機組平整軋制的工藝控制點分析了平整過程中關鍵控制點對成品表面粗糙度的影響，通過汽車板平整關鍵控制點分析確定了帶鋼表面粗糙度的影響因素。對影響成品表面粗糙度的關鍵控制工藝點開展了全面的分析，建立各鋼種大類產品表面粗糙度在平整過程中的發展變化模型，試驗測試結論與分析出的模型基本吻合。經過分析及試驗驗證確定關鍵工藝控制點對成品帶鋼表面粗糙度的影響，為滿足用戶對帶鋼表面粗糙度要求實現預先設計提供了理論支撐。

關鍵詞：平整;粗糙度;預先設計

近年來，隨著我國汽車工業的快速發展，用戶對汽車板的各項質量指標的質量穩定性的要求也越來越高。冷軋汽車板產品的表面粗糙度對帶鋼在沖壓過程中的性能和涂裝性能有著關鍵的影響。為保證沖壓和涂裝以及外板顯影性能和涂漆質量，通常汽車廠對鋼板內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。另外由于不同汽車用戶生產工藝的各自特點，對不同部件鋼板表面粗糙度要求范圍也有一定差異。所以為了能滿足各個汽車用戶對產品表面粗糙度的不同要求，同時滿足現場生產的連續性和控制的穩定性，需要實現對產品表面粗糙度的預先調整和穩定控制。那么，研究和建立鋼板表面粗糙度的關鍵影響因子控制及使用技術訣竅就尤為重要。

1 鋼板表面粗糙度特征的形成

鋼板表面粗糙度的各個評定特征參數是通過平整工作輥在軋制過程中“復制”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制在鋼板上的驅動力，軋制力對鋼板表面形貌及成品粗糙度的特征參數有著決定性的作用。如果原料鋼種規格相同、工作輥各項指標相同的條件下，平整軋制力越大，軋輥表面的粗糙度形貌特征越容易“復制”到鋼板表面。平整機工作輥的表面形貌特征及初始粗糙度等對汽車板產品的表面粗糙度有關鍵的作用。

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鋼板表面粗糙度影響較大，但仍有很多因素對成品鋼板表面粗糙度有較大影響，例如原料鋼種類別、產品尺寸規格、工作輥輥徑、鋼板平整軋制延伸率的工藝參數、平整軋制的潤滑狀態等因素對鋼板表面粗糙度的復制率均有顯著的影響。由于影響因素眾多，且受連續生產及計劃編排的一些限制，就使得控制鋼板表面粗糙度始終符合各個用戶要求的難度更大。所以必須對現場生產過程中各個關鍵影響因素進行交互作用的綜合分析，最終得出汽車板產品的表面粗糙度控制技術訣竅。

2 影響鋼板表面粗糙度評價特征的因子分析

軋制力與平整延伸率相關，平整延伸率與鋼種和規格有關。鋁鎮靜鋼/高強鋼等鋼種大類產品的平整延伸率與原料厚度一般呈線性相關性，通常是隨厚度的增加平整延伸率值越大;軟鋼系列如IF鋼或以無間隙原子鋼為基的高強鋼的平整延伸率為特定值，不隨厚度規格發生變化。在其他關鍵控制要點相同的前提下，結合平整軋制工藝理論，低碳鋼及其高強鋼在厚度相同的情況下，平整延伸率越大則軋制力越大，軋輥粗糙度的復制率逐漸增大;無間隙原子鋼及其高強鋼由于平整延伸率一定，那么產品隨厚度增加則軋制力降低，軋輥粗糙度的復制率隨之下降。

平整軋制的潤滑狀態與平整液濃度和噴淋效果相關，而平整液的濃度及噴淋效果通常來說是固定的不會隨著生產產品的不同而發生變化，所以可默認潤滑狀態是一致的不對生產過程的粗糙度復制進行影響。

由于使用鍍鉻工作輥，提升了工作輥表面的耐磨性，降低了生產過程軋輥粗糙度的快速衰減，也保證了粗糙度各項評價參數復制后的完整性，保證了軋輥表面軋制較長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的衰減。那么用軋制周期可以作為軋輥粗糙度復制和衰減的一個因子進行影響分析。

通過上述關鍵控制要點對鋼板表面粗糙度的影響分析，可以確定影響汽車板成品表面粗糙度的關鍵因子分別為工作輥原始粗糙度、原料鋼種、產品厚度、軋制計劃編排、工作輥軋制周期。

3 試驗分析與結果驗證

試驗研究選用原始粗糙度為2.2μm和2.5μm輥徑相似，且實際粗糙度精度為±0.1μm的鍍鉻工作輥8對，分別軋制低碳鋼、IF鋼、低碳高強鋼、低碳鋼和IF鋼混排以及各鋼種分批混排，對各生產數據進行跟蹤記錄。試驗過程中每軋制一大卷進行一次鋼板粗糙度測量，測量采用儀器為同一手持粗糙度儀，使用前進行了標定，測量系統可以信賴。

將測量記錄的數據進行分類分析。根據原料規格、軋制周期對鋼板表面粗糙度影響的相關性數據收集，通過多元回歸及相關性分析軋輥原始粗糙度、軋制周期及厚度規格等因素對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）

三個鋼種大類汽車板產品表面粗糙度變化趨勢公式可明顯地展現各類鋼種在平整過程中由于關鍵控制要點差異引起的粗糙度變化情況。低碳鋼與厚度因子呈正相關，原料越厚成品表面粗糙度越大;IF鋼與厚度因子呈負相關，原料越厚成品表面粗糙度越小;高強鋼由于在相同延伸率參數下，軋制力相對低碳鋼更大，所以成品表面粗糙度也相對更大。各鋼種大類產品的成品表面粗糙度均與工作輥軋制周期成負相關，且由于是對數相關性，隨著軋制周期的增加，汽車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成品粗糙度的影響相對低碳鋼和高強鋼更小。另外，通過混排各類鋼種計劃進行平整軋制后，每類鋼種成品粗糙度的變化趨勢與單獨鋼種生產粗糙度變化趨勢相同，只不過由于鋼種類別較多，軋輥粗糙度磨損相對單鋼種大類生產更快，即工作輥可軋制周期相對縮短。

平整工作輥表面粗糙度對汽車板成品表面粗糙度復制率，通過上述回歸方程分析和現場實際軋制后測得的成品粗糙度數據，確定了粗糙度變化的規律和生產各鋼種計劃產品表面的粗糙度變化規律。所以可以依據回歸方程在用戶提出產品粗糙度要求后，結合鋼種、規格及工作輥原始粗糙度，進行軋制周期和軋輥使用以及計劃編排的預先設計。也可以通過在工作輥周期內先按照IF鋼產品生產，再銜接低碳鋼和高強鋼產品計劃，從而實現工作輥周期的最大化，降低生產成本。

4 結論

1）通過各平整關鍵控制點對影響汽車板成品表面粗糙度的因素進行了分析，得出關鍵影響因子。

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別為因子的鋼板表面粗糙度回歸方程，明確了各因子對汽車板產品表面粗糙度的影響程度和交互作用。

3）可以通過回歸方程結合用戶需求，確定實際生產計劃及工作輥粗糙度和軋制周期的選擇，實現對成品粗糙度評價參數的預先識別與工藝設計。

參考文獻

[1]馮光宏，楊鋼，楊德江，向德淵，任慶海，李巖.加工工藝對含釩微合金鋼力學性能的影響[J].鋼鐵，1999（10）：34-37.

[2]陳紅桔，劉清友，韓力，等.控軋控冷工藝對鈮鈦微合金鋼組織和性能的影響[J].鋼鐵研究學報，1999，11（3）.

[3]孫建林，馬艷麗.軋制過程工藝潤滑技術的發展和應用[J].特殊鋼，2017，28（3）：47-49.

[4]鄭鋒，程挺宇，張巧云.冷軋不銹鋼板帶生產新技術簡介[J].軋鋼，2019，26（3）：40-41.