薄规格深冲钢产品生产过程中的关键质量控制

胡国雄

【摘 要】采用罩式退火工艺生产薄规格深冲产品存在较大难度。因无脱脂线、拉矫机等设备，粘结、浪形缺陷较为突出。通过不断摸索优化工艺，特别是辊型优化，较好的解决了浪形、粘结等缺陷，将薄规格深冲产品的一次合格率由最初的不到40%提升至90%左右，实现了批量稳定生产，取得了较好的效果。

【关键词】罩式退火；薄规格；深冲钢；生产实践；辊型；肋

【Abstract】Its difficult to produce thin-gauge deep-drawing products under the batch annealing process. Wave shape and layer bonding defects are very prominent due to lack of equipment such as tension leveler and degrease line. Wave shape and layer bonding defects were solved through continuing process optimizing， especially roll-shape optimizing. Primary qualification rate of thin-gauge deep-drawing products was improved to 90 percent from 40 percent， and mass-produce was achieved.

【Key words】Batch annealing； Thin gauge； Deep drawing steel； Production practice； Roll shape； Rib wave

0 引言

近年来，钢铁市场形势一直萎靡不振，下游用钢企业需求不旺，产能远远供大于求，钢材价格不断探底。在新的形势下，冷轧产品用户需求也在悄然发生变化：一是，存在以低代高使用的情况，以前用DC04级别的现在改用DC03级别，哪个厂家DC03能满足自身要求就选择哪个厂家的产品，倒逼厂家不断提升对应级别产品的内在性能；二是，表面及外观要求不断提高，几近苛刻的程度，以前可以接受的轻微缺陷现在无法接受；三是，产品厚度不断减薄，且厚度负公差要求越来越大。为适应新的需求，各厂家争相开发薄规格深冲钢产品，特别是0.3～0.5mm规格的DC03级别产品存在较大的市场需求。

然而，不同厂家装备水平千差万别，装备水平高的如连轧连退，开发起来比较顺手；装备水平稍差但适应薄规格产品生产的企业难度也不大，但不适应薄规格产品生产的企业则存在较大生产难度。脱脂线、拉矫机在业内被认为是生产薄规格冷轧产品的标配，本文重点介绍无脱脂线、拉矫机，且采用罩式退火工艺开发0.3～0.5mm规格的高冲压性能DC03级别产品的生产实践。

1 工艺装备情况及生产中出现的主要问题

本文开发0.3～0.5mm规格的高冲压性能DC03级别产品所用工艺装备情况如下：CSP薄板坯连铸连轧（采用130mm板坯生产），连续酸洗线，双机架可逆式四辊冷轧机，罩式退火炉，单机架四辊平整机，重卷分卷线，无脱脂线，无拉矫机。

0.3～0.5mm规格DC03级别产品用在家电产品上的较多，对表面质量、板形、冲压性能等均有较高的要求。

在开发过程中遇到的主要问题：一是，板形方面肋浪控制难度很大；二是，表面容易产生粘结纹缺陷；三是，用户使用过程中出现了部分开裂的情况。针对这些问题，通过反复的工艺试验和摸索，摸清了工艺控制关键点，产品合格率得到较大程度的提升，用户满意度也得到提高，投诉大幅降低。

2 主要缺陷的工艺应对措施

2.1 肋浪的控制

板形控制的三个关键点：一是，热轧来料板形要尽量控制好，一般要求楔形不超过25～30μm，凸度不超过40μm，无明显浪形缺陷。如热轧来料板形较差，则尽量在酸洗线拉矫机能力范围内提高拉矫延伸率以改善原料板形，为轧机板形控制提供良好条件。二是，轧机板形控制，轧机板形是基础，故工艺控制较为关键。三是，平整机板形控制，平整机板形即为成品板形，是对轧机板形的重要调整和改善，决定了最终产品质量。这里重点介绍轧机和平整机的板形控制。

轧机板形控制，除了各种常规的板形控制手段如窜辊、CVC辊型、多区冷却、弯辊、倾斜等以外，比较关键的是乳化液浓度、轧辊辊径的选择、压下规程的合理分布、轧机板形控制策略的选择等。轧制薄规格深冲钢时可适当提高乳化液浓度，如采用好富顿轧制油，正常使用浓度范围1～4%，轧制0.3～0.5mm规格DC03级别产品时可适当提升至3.5%左右，以提高润滑、冷却效果，达到降低轧制力、改善板形控制的效果。尽量选用小辊径轧辊，如轧辊正常辊径范围400～450mm时，一般选择420mm以内的辊径，以410mm为宜，由轧钢原理可知小辊径明显更有利于薄规格产品板形的生产控制。对于压下规程的合理选择，充分体现了双机架可逆轧机的灵活性特点，生产0.4mm规格的产品，原料厚度较多选择2.75mm，总压下率86%左右，一般选择6道次（3个轧程）或8道次（4个轧程）生产，3轧程与4轧程在轧制力方面差别不大，但成品道次板形却差别较大，4轧程板形控制明显优于3轧程，因此适当降低各道次压下率对薄规格生产是非常有利的。轧机板形控制策略的选择，更多的是基于为后续退火、平整工序创造良好的条件，减少后续工序缺陷的产生。生产实践表明，微边浪控制时，虽然从理论上讲有利于罩退时板面乳化液的挥发，提高钢板表面清洁度，但极不利于平整机板形控制，在这种情况下平整机出现肋浪无法调整的几率非常高。微中浪控制时，平整机板形缺陷相对较少，因此轧机主要采用了微中浪控制的策略。

平整机生产过程中出现的主要难题是肋浪的控制，生产实践表明关键点有二：一是，辊型的优化控制；二是，卷取张力的优化控制。平整机出口卷取张力过大时，钢板被拉直，出口真实板形被掩盖，不利于操作工的及时调整和控制，容易出现板形缺陷。平整机生产时板形良好，但重卷开卷检查时又发现浪形严重，就是这种原因所致。平整机卷取张力过小，钢板容易出现抖动，也不利于板形的控制，实际选择的卷取张力范围一般为35～40N/mm2。平整机辊型的优化非常关键，对于改善轧机板形、减少并消除薄规格肋浪非常关键。如果平整机辊型不合适，对薄规格产品而言，不仅不能起到改善修复轧机板形的作用，还会产生新的肋浪无法消除。平整机产生肋浪时，无论是降低平整力、平整速度、优化卷取张力还是二次平整等，都不能很好的消除，甚至根本无法起车生产。

辊型决定板形，确切地说是轧钢时辊缝的实际形状决定了板形。平整过程中出现肋浪，说明在平整过程中钢板肋部（板幅1/4处）变形量过大，需要降低对应部位的辊凸度才能消除肋浪。平整机一般有抛物线曲线辊型和正弦曲线辊型两种类型。抛物线辊型的辊型曲线表达式为：y=Δ，式中，ΔR—轧辊辊身中部与边部的半径差，L—辊身长度。正弦曲线辊型的辊型曲线表达式为：y=cos-cosα，式中，ΔR—轧辊辊身中部与边部的半径差，L—辊身长度，当角度α选定之后，辊型曲线就是正弦曲线正半周上的部分曲线。为消除肋浪，一种做法是人为的在原正常辊型基础上降低局部辊型凸度，确定产品宽度后，在轧辊对应位置局部降低辊凸度。这样调整后有一定效果，但对产品宽度适应性不强，且因过渡部位无法与原曲线完全实现圆滑过度，对板形还是存在一定影响。生产实践中发现，采用正弦曲线辊型时，选择不同角度α时辊型曲线是不完全一样的。

图1给出了抛物线辊型与正弦曲线辊型的对比，抛物线辊型与α=1°时的正弦辊型基本重合，是一致的；α=72°为常用的正弦辊型曲线，由图1可以看出α=72°时的正弦辊型凸度比抛物线辊型对应部位凸度更小，更适合于肋浪的控制。实际生产中发现，α=72°时的正弦辊型仍然不能满足板形控制要求，需要进一步减小肋部辊凸度。图2分别给出了α=1°，72°，120°，150°，175°的正弦辊型曲线，可以看出，随着α角度的增加，辊凸度变化率增加，且辊凸度绝对值降低，曲线变化圆滑，非常适合肋浪的控制。一般以120°为临界，肋浪比较严重时选择α角度在120～180°之间的辊型曲线，根据板形实际情况选择。实际生产表明，α=150°时即可对肋浪实现较好的控制，且对板宽适应性很强。与α=72°时曲线比较，α=150°时辊凸度降低值如下表1所示，最高降低约0.0225mm。一般支撑辊采用微凸度辊型，凸度0.04～0.08mm，工作辊凸度0.10～0.15mm。

2.2 粘结缺陷的控制

粘结缺陷也是0.3～0.5mm规格DC03级别产品的主要缺陷之一。粘结缺陷的控制主要采取了以下措施：一是，严格控制好热轧辊期，避免宽窄规格交替轧制，消除局部高点，热轧局部高点一旦形成，在薄规格产品上将会表现为严重的局部隆起，对应部位同时并发浪形、粘结缺陷，无法消除。二是，控制好轧机板形，前面已经详细介绍，在此不再赘述。三是，结合产品性能要求，优化退火工艺，一般热点温度控制在650～660℃，冷点温度控制在620～630℃，组垛时一炉最多装2卷薄规格产品，且放在堆垛最上方。四是，加强平整机工艺控制，入口必须走“S”辊穿带，控制好开卷角度；增加开卷张力，保证平稳开卷；在优化辊型的基础上高速平整。通过以上措施，可以明显降低0.3～0.5mm规格DC03级别产品的粘结缺陷改判率。

2.3 冲压性能的改善

通过对冲压开裂样品进行金相分析表明，出现冲压开裂的主要原因之一是混晶的产生，因为微观晶粒组织不均匀，导致材料加工性能变差。一方面要强化热轧层流冷却的控制，实行680℃以上高温卷取，保证热轧原料的组织均匀，另一方面尽量提高轧制压下率，实践表明，压下率至少应在86%以上才能达到比较好的效果。优化化学成分，提高材料力学性能指标，也是改善冲压性能的关键。生产统计数据表明，DC03级别产品的C含量由0.02%降低到0.01%以内时，平均屈服强度可由200MPa降低至180～190MPa，延伸率可以提高2～3%，抗拉强度、n值、R值变化不显著。通过以上措施，用户使用效果得到明显改善。

3 结语

为适应市场需求，薄规格深冲产品的开发已成为各厂家竞争的一个重点。因装备水平的差异，各企业开发工艺路线和生产难度也不一样。无脱脂线、无拉矫机、采用罩式退火工艺的厂家，开发过程中可能会出现粘结、肋浪等影响产品质量的难点问题。通过优化成分、冷热轧工艺，深入分析辊型对板形的影响，是可以实现薄规格深冲产品批量稳定生产的。通过本文中采取的系列工艺措施，将0.3～0.5mm规格DC03级别产品的一次合格率由最初的不到40%提升至90%左右，用户使用效果良好，实现了批量稳定生产，取得了较好的效果。

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[责任编辑：王伟平]