平整工艺对汽车板产品表面粗糙度影响简析

孟博

摘 要：冷轧产品工艺对产品的冲压性能和涂装性能有着重要的影响。文章针对连退机组平整轧制的工艺控制点分析了平整过程中关键控制点对成品表面粗糙度的影响，通过汽车板平整关键控制点分析确定了带钢表面粗糙度的影响因素。对影响成品表面粗糙度的关键控制工艺点开展了全面的分析，建立各钢种大类产品表面粗糙度在平整过程中的发展变化模型，试验测试结论与分析出的模型基本吻合。经过分析及试验验证确定关键工艺控制点对成品带钢表面粗糙度的影响，为满足用户对带钢表面粗糙度要求实现预先设计提供了理论支撑。

关键词：平整;粗糙度;预先设计

近年来，随着我国汽车工业的快速发展，用户对汽车板的各项质量指标的质量稳定性的要求也越来越高。冷轧汽车板产品的表面粗糙度对带钢在冲压过程中的性能和涂装性能有着关键的影响。为保证冲压和涂装以及外板显影性能和涂漆质量，通常汽车厂对钢板内表面件要求带钢表面粗糙度为0.6-1.6μm;外表面件要求带钢表面粗糙度为0.8-1.2μm。另外由于不同汽车用户生产工艺的各自特点，对不同部件钢板表面粗糙度要求范围也有一定差异。所以为了能满足各个汽车用户对产品表面粗糙度的不同要求，同时满足现场生产的连续性和控制的稳定性，需要实现对产品表面粗糙度的预先调整和稳定控制。那么，研究和建立钢板表面粗糙度的关键影响因子控制及使用技术诀窍就尤为重要。

1 钢板表面粗糙度特征的形成

钢板表面粗糙度的各个评定特征参数是通过平整工作辊在轧制过程中“复制”到钢板表面的，平整轧制力就是将工作辊表面粗糙度及形貌复制在钢板上的驱动力，轧制力对钢板表面形貌及成品粗糙度的特征参数有着决定性的作用。如果原料钢种规格相同、工作辊各项指标相同的条件下，平整轧制力越大，轧辊表面的粗糙度形貌特征越容易“复制”到钢板表面。平整机工作辊的表面形貌特征及初始粗糙度等对汽车板产品的表面粗糙度有关键的作用。

虽然平整轧制力及平整工作辊初始表面粗糙度及形貌特征对钢板表面粗糙度影响较大，但仍有很多因素对成品钢板表面粗糙度有较大影响，例如原料钢种类别、产品尺寸规格、工作辊辊径、钢板平整轧制延伸率的工艺参数、平整轧制的润滑状态等因素对钢板表面粗糙度的复制率均有显著的影响。由于影响因素众多，且受连续生产及计划编排的一些限制，就使得控制钢板表面粗糙度始终符合各个用户要求的难度更大。所以必须对现场生产过程中各个关键影响因素进行交互作用的综合分析，最终得出汽车板产品的表面粗糙度控制技术诀窍。

2 影响钢板表面粗糙度评价特征的因子分析

轧制力与平整延伸率相关，平整延伸率与钢种和规格有关。铝镇静钢/高强钢等钢种大类产品的平整延伸率与原料厚度一般呈线性相关性，通常是随厚度的增加平整延伸率值越大;软钢系列如IF钢或以无间隙原子钢为基的高强钢的平整延伸率为特定值，不随厚度规格发生变化。在其他关键控制要点相同的前提下，结合平整轧制工艺理论，低碳钢及其高强钢在厚度相同的情况下，平整延伸率越大则轧制力越大，轧辊粗糙度的复制率逐渐增大;无间隙原子钢及其高强钢由于平整延伸率一定，那么产品随厚度增加则轧制力降低，轧辊粗糙度的复制率随之下降。

平整轧制的润滑状态与平整液浓度和喷淋效果相关，而平整液的浓度及喷淋效果通常来说是固定的不会随着生产产品的不同而发生变化，所以可默认润滑状态是一致的不对生产过程的粗糙度复制进行影响。

由于使用镀铬工作辊，提升了工作辊表面的耐磨性，降低了生产过程轧辊粗糙度的快速衰减，也保证了粗糙度各项评价参数复制后的完整性，保证了轧辊表面轧制较长周期或多种原料钢种轧制后表面形貌仍然较均匀，只是按照一定的周期逐渐平稳的衰减。那么用轧制周期可以作为轧辊粗糙度复制和衰减的一个因子进行影响分析。

通过上述关键控制要点对钢板表面粗糙度的影响分析，可以确定影响汽车板成品表面粗糙度的关键因子分别为工作辊原始粗糙度、原料钢种、产品厚度、轧制计划编排、工作辊轧制周期。

3 试验分析与结果验证

试验研究选用原始粗糙度为2.2μm和2.5μm辊径相似，且实际粗糙度精度为±0.1μm的镀铬工作辊8对，分别轧制低碳钢、IF钢、低碳高强钢、低碳钢和IF钢混排以及各钢种分批混排，对各生产数据进行跟踪记录。试验过程中每轧制一大卷进行一次钢板粗糙度测量，测量采用仪器为同一手持粗糙度仪，使用前进行了标定，测量系统可以信赖。

将测量记录的数据进行分类分析。根据原料规格、轧制周期对钢板表面粗糙度影响的相关性数据收集，通过多元回归及相关性分析轧辊原始粗糙度、轧制周期及厚度规格等因素对钢板表面粗糙度的作用，得出回归公式。

低碳钢成品Ra=R1×（0.559-0.0445×ln（l+L））+0.0336×ln）公式1

IF钢成品Ra=R1×（0.720-0.0463×ln（l+L））-0.115×ln）公式2

高强钢成品Ra=R1×（0.568-0.0450×ln（l+L））+0.041×ln）公式3

L：为工作辊轧制周期（单位为：Km）;h：为原料厚度（单位为：mm）;R1：为工作辊原始粗糙度（单位为：μm）

三個钢种大类汽车板产品表面粗糙度变化趋势公式可明显地展现各类钢种在平整过程中由于关键控制要点差异引起的粗糙度变化情况。低碳钢与厚度因子呈正相关，原料越厚成品表面粗糙度越大;IF钢与厚度因子呈负相关，原料越厚成品表面粗糙度越小;高强钢由于在相同延伸率参数下，轧制力相对低碳钢更大，所以成品表面粗糙度也相对更大。各钢种大类产品的成品表面粗糙度均与工作辊轧制周期成负相关，且由于是对数相关性，随着轧制周期的增加，汽车板成品表面粗糙度的变化逐渐减小，而从回归公式分析看，IF钢随着轧制周期增加对成品粗糙度的影响相对低碳钢和高强钢更小。另外，通过混排各类钢种计划进行平整轧制后，每类钢种成品粗糙度的变化趋势与单独钢种生产粗糙度变化趋势相同，只不过由于钢种类别较多，轧辊粗糙度磨损相对单钢种大类生产更快，即工作辊可轧制周期相对缩短。

平整工作辊表面粗糙度对汽车板成品表面粗糙度复制率，通过上述回归方程分析和现场实际轧制后测得的成品粗糙度数据，确定了粗糙度变化的规律和生产各钢种计划产品表面的粗糙度变化规律。所以可以依据回归方程在用户提出产品粗糙度要求后，结合钢种、规格及工作辊原始粗糙度，进行轧制周期和轧辊使用以及计划编排的预先设计。也可以通过在工作辊周期内先按照IF钢产品生产，再衔接低碳钢和高强钢产品计划，从而实现工作辊周期的最大化，降低生产成本。

4 结论

1）通过各平整关键控制点对影响汽车板成品表面粗糙度的因素进行了分析，得出关键影响因子。

2）确定了由工作辊轧制周期、工作辊原始粗糙度、原料厚度以及钢种类别为因子的钢板表面粗糙度回归方程，明确了各因子对汽车板产品表面粗糙度的影响程度和交互作用。

3）可以通过回归方程结合用户需求，确定实际生产计划及工作辊粗糙度和轧制周期的选择，实现对成品粗糙度评价参数的预先识别与工艺设计。

参考文献

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