CN107511400B - 一种控制冷轧薄规格高强钢的表面斜纹缺陷的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种控制冷轧薄规格高强钢的表面斜纹缺陷的方法，所述方法包括：提高用于平整所述高强钢的平整机的张力；提高所述平整机入口和出口的防皱辊高度；提高所述平整机在平整所述高强钢过程中使用的平整液的浓度；降低所述平整机的速度；降低所述平整机的工作辊的粗糙度。通过优化带钢平整工艺、匹配带钢运行速度、调整轧辊粗糙度等系列措施，根本解决了连退薄规格高强钢表面斜纹缺陷问题，取得了显著的应用效果，本发明明确了斜纹缺陷的产生机理，最终通过相应的工艺参数匹配解决斜纹缺陷，解决了现有技术中的薄规格高强带钢表面极易产生斜纹缺陷，影响了机组的成材率和质量，无法满足客户使用标准的技术问题。

Description

一种控制冷轧薄规格高强钢的表面斜纹缺陷的方法
技术领域
本发明涉及钢材料技术领域，尤其涉及一种控制冷轧薄规格高强钢的表面斜纹缺陷的方法。
背景技术
随着我国汽车产量及汽车保有量的不断增加，能源短缺和环境污染的危机日益加剧。在不断提高汽车安全性、舒适性、可操控性等性能要求以及降低生产成本的同时，采用汽车轻量化途径实现低油耗和低排放，开发环境友好型汽车，成为汽车企业的主要研究方向。由于冷轧薄规格高强钢产品具有重量轻、成本低、抗碰撞性能强等优点，在汽车工业中得到了越来越广泛的应用。
连续退火产线在生产厚度小于1.2mm的薄规格高强钢产品时，带钢表面极易产生斜纹缺陷，经喷漆或涂镀后缺陷放大，无法满足客户使用标准，带钢表面斜纹缺陷严重影响了机组的成材率和质量带出品等经济指标，同时也限制了企业产品向高端汽车板和家电板等钢铁市场的拓展。
发明内容
本申请提供一种控制冷轧薄规格高强钢的表面斜纹缺陷的方法，解决了现有技术中的薄规格高强带钢表面极易产生斜纹缺陷，影响了机组的成材率和质量，无法满足客户使用标准的技术问题。
本申请提供一种控制冷轧薄规格高强钢的表面斜纹缺陷的方法，其特征在于，所述方法包括：
提高用于平整所述高强钢的平整机的张力；
提高所述平整机入口和出口的防皱辊高度；
提高所述平整机在平整所述高强钢过程中使用的平整液的浓度；
降低所述平整机的速度；
降低所述平整机的工作辊的粗糙度。
优选地，所述提高用于平整所述高强钢的平整机张力，具体为：提高用于平整所述高强钢的平整机前后张力。
优选地，所述提高用于平整所述高强钢的平整机的张力，具体为：将所述平整机的张力提高至30KN-65KN。
优选地，所述提高所述平整机入口和出口的防皱辊高度，具体为：将所述防皱辊高度提高到40mm-178mm。
优选地，所述提高所述平整机在平整所述高强钢过程中使用的平整液的浓度，具体为：将所述平整液的浓度提高至1.5％-6.25％。
优选地，所述方法还包括：提高所述平整液的喷射压力。
优选地，所述提高所述平整液的喷射压力，具体为：将所述平整液的喷射压力提高至1.5bar-4.0bar。
优选地，所述降低所述平整机的速度，具体为：将所述平整机地速度范围降低至60m/min-820m/min。
优选地，所述降低所述平整机的工作辊的粗糙度，具体为：将所述工作辊的粗糙度降低至2.0um-3.5um。
本申请有益效果如下：
通过优化带钢平整工艺、匹配带钢运行速度、调整轧辊粗糙度等系列措施，根本解决了连退薄规格高强钢表面斜纹缺陷问题，取得了显著的应用效果，本发明明确了斜纹缺陷的产生机理，最终通过相应的工艺参数匹配解决斜纹缺陷，解决了现有技术中的薄规格高强带钢表面极易产生斜纹缺陷，影响了机组的成材率和质量，无法满足客户使用标准的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。
图1(a)为冷轧连退薄规格高强钢上表面斜纹缺陷宏观形貌；
图1(b)为冷轧连退薄规格高强钢下表面斜纹缺陷宏观形貌；
图2为冷轧连退薄规格高强钢表面斜纹缺陷微观形貌；
图3为带钢表面粗糙度对比分析结果；
图4为带钢表面峰值密度对比分析结果；
图5为连退平整机传动结构图；
图6为连退平整机有限元模型；
图7为带钢不同传动模式下延伸率差的对比结果；
图8(a)和8(b)为轧制力对带钢上下表面延伸率差的影响关系；
图9(a)和9(b)为平整机前后张力对轧制力影响曲线图；
图10为平整机设备布置示意图；
图11为不同应变速率下的应力应变曲线；
图12为轧制力与轧辊粗糙度的影响关系图；
图13为改善前后带钢表面斜纹情况图；
图14为一种控制冷轧薄规格高强钢的表面斜纹缺陷的方法的流程图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种控制冷轧薄规格高强钢的表面斜纹缺陷的方法，解决了现有技术中的薄规格高强带钢表面极易产生斜纹缺陷，影响了机组的成材率和质量，无法满足客户使用标准的技术问题。
本申请实施例中的技术方案为了解决上述技术问题，总体思路如下：
通过优化带钢平整工艺、匹配带钢运行速度、调整轧辊粗糙度等系列措施，根本解决了连退薄规格高强钢表面斜纹缺陷问题，取得了显著的应用效果，本发明明确了斜纹缺陷的产生机理，最终通过相应的工艺参数匹配解决斜纹缺陷，解决了现有技术中的薄规格高强带钢表面极易产生斜纹缺陷，影响了机组的成材率和质量，无法满足客户使用标准的技术问题。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
为了解决现有技术中的薄规格高强带钢表面极易产生斜纹缺陷，影响了机组的成材率和质量，无法满足客户使用标准的技术问题，本申请提供一种控制冷轧薄规格高强钢的表面斜纹缺陷的方法。
以下先对表面斜纹缺陷产生的原因进行分析
1、带钢表面斜纹缺陷形貌特征
连退高强钢产品表面斜纹缺陷集中出现在平整工序，其形貌特征表现为正视轻微可见，侧视较清晰，无明显手感。带钢上表面较严重，下表面轻微或不可见。缺陷位置与水平方向呈45度左右，方向有时变换，厚规格带钢斜纹较轻，薄规格带钢斜纹较重。带钢表面斜纹缺陷的宏观形貌如图1所示。
采用ZEISS扫描电子显微镜(SEM)对比分析带钢斜纹缺陷与正常位置的表面微观形貌，观察结果如图2所示。
由图2可以看出，在带钢表面斜纹区域有固定方向的微观划痕，而无斜纹区域表面光滑，除了带钢表面粗糙度的波峰、波谷外，没有其他缺陷。因此，通过带钢斜纹缺陷形貌特征分析，微观划痕位置对光线反射率的视觉差异是导致宏观形貌斜纹缺陷产生的原因。
2斜纹缺陷产生原因分析
2.1带钢表面粗糙度的影响
连续退火产品的表面形貌是通过平整机工作辊遗传复制而来，轧辊表面不均匀的粗糙度(Ra)或峰值密度(Rpc)可能会导致带钢表面出现视觉色差，从而造成带钢表面斜纹缺陷。采用TR220型手持粗糙度仪对带钢斜纹位置和无斜纹位置处的粗糙度和峰值密度进行测量分析，具体对比结果如图3和图4所示。
由图3和图4可知，带钢表面斜纹区域粗糙度范围在[1.015，1.233]之间，均值为1.108um，峰值密度范围在[125,162]之间，均值为139。带钢表面无斜纹区域粗糙度范围在[1.016,1.267]之间，均值为1.131um，峰值密度范围在[120,147]之间，均值为133，测量结果差异性较小。因此，带钢表面形貌得到了平整机工作辊的有效复制，其粗糙度的波峰和波谷在数量、大小和密度比较接近，带钢表面粗糙度和峰值密度对斜纹缺陷没有显著影响。
2.2平整机传动方式的影响
连续退火产线配有六辊单机架平整机，其中中间辊为CVC辊型曲线，支撑辊为反CVC辊型曲线，工作辊为平辊。平整机采用下支撑辊单辊传动模式，其中下支撑辊为主动辊，通过支撑辊主电机驱动，上支撑辊为从动辊，主要通过带钢与辊子之间的摩擦力驱动，如图5所示。为了系统分析平整机单辊传动模式对带钢上下表面延伸率的影响规律，采用Abaqus有限元软件建立连退六辊CVC平整机轧制过程三维有限元仿真模型，如图6所示。
通过平整机轧制过程有限元数值模拟仿真，得到下支撑辊单辊传动和上下支撑辊同时传动两种工况下的带钢截面纵向延伸率分布情况，如图7所示。
由图7可知，当平整机采用下支撑辊单辊传动时，带钢上表面延伸率略大于下表面延伸率，上下表面延伸率差约为0.0017％。而当平整机采用上下支撑辊同时传动时，带钢上下表面延伸率差为相同，则上下表面没有延伸率差。因此，平整机驱动方式的不同会导致带钢上下表面的不均匀延伸，从而造成在延伸率较大的带钢上表面出现斜纹缺陷。
2.3平整轧制力的影响
通过统计连退产品出现表面斜纹缺陷的情况，主要集中在厚度1.2mm以下的薄规高强钢产品，而普碳钢和IF软钢则出现比例相对较小。进一步分析可知，高强钢的碳含量较高、屈服强度较大，需要较大的平整延伸率和平整轧制力来消除屈服平台。此外，由于薄规格产品的运行速度较快，因此薄规格产品的平整轧制力要高于厚规格产品，从而造成薄规格高强钢表面斜纹缺陷更加严重。
平整轧制过程中，轧制力增大主要由于带钢延伸率的增大或屈服强度的提高。通过理论计算研究轧制力增大对上下表面延伸率差的影响规律，如图8所示。
由图8可知，当带钢屈服强度不变的情况下，平整轧制力越大则带钢上下表面延伸率差越大；当带钢平整延伸率保持不变的情况下，平整轧制力越小则带钢上下表面延伸率差越大。
基于上述分析结果，本申请提供一种控制冷轧薄规格高强钢的表面斜纹缺陷的方法，所述方法包括：
A、提高平整机张力
在连退产品平整过程中，带钢施加张力是控制延伸率、调整板形以及保证轧制稳定性的重要手段。具体地，提高平整机张力为提高平整机前后张力，此外，提高平整机前后张力可以改变带钢在轧辊变形区内的受力状态，从而有效减小平整轧制力，且平整机前后张力对轧制力的影响程度不同，如图9所示。
由图9可知，当平整机张力由37KN提高41KN时，平整轧制力由4150KN降低到3925KN。因此，提高平整机张力，可以有效降低平整轧制力，从而减轻斜纹缺陷的严重程度。但是，提高平整机张力可能导致板形检测失真、带钢褶皱或断带等风险，因此提高平整机张力有一定的局限性，只能减轻斜纹缺陷的程度，无法根本解决斜纹缺陷问题。
优选地，将所述平整机的张力范围提高至30-65KN。
B、提高防皱辊高度
连退平整机入口和出口防皱辊的主要作用是通过增大轧辊与带钢的夹角，减少带钢与轧辊的非接触长度，从而减少带钢抖动，如图10所示。平整机入口防皱辊可以防止由于来料带钢板形不良所造成的平整机褶皱问题。平整机出口防皱辊可以防止由于带钢抖动大所造成的非接触式板形仪检测失真问题。
通过提高平整机入口和出口防皱辊高度，增大了带钢上表面与轧辊的接触面积，从而减小了带钢上下表面的延伸率差，可以有效减轻带钢表面斜纹缺陷。但是，由于平整机防皱辊区域狭小，同时包括平整液喷梁、吹扫喷梁和板形仪等设备，因此提高防皱辊高度对带钢斜纹缺陷的消除能力有限。优选地，将所述防皱辊高度提高到40-178mm。
平整机防皱辊优化前后的高度值如表1所示。
表1平整机防皱辊高度调整结果
C、提高平整液浓度
连退平整机为湿平整控制系统，所采用的平整液成分主要包括水、有机酸、有机胺、表面活性剂、无机盐和钝化促进剂等，在带钢轧制平整过程中起到润滑、清洗和防锈的作用。提高平整液的浓度，可以改善带钢与轧辊接触区域的润滑性，从而减小带钢轧制变形过程中的摩擦阻力，进而降低带钢的平整轧制力。通过现场试验结果，当平整液浓度由2％提高到5％时，平整轧制力可由3600KN减小到2600KN。此外，当平整液的喷射压力由1.5bar提高到3.0bar时，平整液流量可由12.5L/min提高到20.7L/min，轧制力由4000KN降低到3400KN。因此，确定平整液浓度为4.5％，压力为2.4bar，流量为17.4L/min，可以有效保证带钢轧制区域具有足够的润滑性，从而减小平整轧制力和减轻带钢表面斜纹缺陷的严重程度。
因此，在本实施方式中，将平整液的浓度提高至1.5％-6.25％，将平整液的喷射压力提高至1.5bar-4.0bar。
D、降低平整机速度
连退平整机速度是影响轧制力的关键参数。由于带钢应变速率对材料加工硬化的影响，当平整机速度减小时，平整轧制力随之降低，而当平整机速度增大时，平整轧制力也会随之增高。某连续退火产品的应力-应变曲线如图11所示。
由图11可知，平整机速度为400m/min时，其对应的轧制力3200KN，平整机速度为180m/min时，其对应的轧制力2600KN，平整机速度为60m/min时，其对应的轧制力2300KN。因此，在不影响产量的前提下，通过合理实用活套套量，减少带钢较大幅度升速所引起的轧制力增大，可以有效避免带钢表面产生严重斜纹的现象。
因此，在本实施方式中，将所述平整机地速度范围降低至60-820m/min。
E、降低平整机工作辊粗糙度
在相同的延伸率情况下，平整机工作辊的粗糙度越高，轧辊与带钢之间的摩擦系数越大，则平整轧制力越大。因此，在保证客户粗糙度要求的前提下，降低平整机工作辊的粗糙度，由初期使用的3.0μm降低到2.4μm，有效减轻了带钢表面斜纹缺陷。平整机轧辊粗糙度与轧制力的影响关系如图11所示。
因此，在本实施方式中，将所述粗糙度降低至2.0-3.5um。
通过以上措施，连退薄规格高强钢表面斜纹缺陷得到根本解决，产品质量得到显著提升，取得了良好的实用效果。带钢表面斜纹缺陷改善前后对比结果如图12所示。
本申请通过优化带钢平整工艺、匹配带钢运行速度、调整轧辊粗糙度等系列措施，根本解决了连退薄规格高强钢表面斜纹缺陷问题，取得了显著的应用效果，本发明明确了斜纹缺陷的产生机理，最终通过相应的工艺参数匹配解决斜纹缺陷，解决了现有技术中的薄规格高强带钢表面极易产生斜纹缺陷，影响了机组的成材率和质量，无法满足客户使用标准的技术问题。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种控制冷轧薄规格高强钢的表面斜纹缺陷的方法，其特征在于，所述方法包括：
提高用于平整所述高强钢的平整机的张力，将所述平整机的张力提高至30KN-65KN；
提高所述平整机入口和出口的防皱辊高度，将所述防皱辊高度提高到40mm-178mm；
提高所述平整机在平整所述高强钢过程中使用的平整液的浓度，将所述平整液的浓度提高至1.5％-6.25％；
降低所述平整机的速度，将所述平整机地速度范围降低至60m/min-820m/min；
降低所述平整机的工作辊的粗糙度，将所述工作辊的粗糙度降低至2.0um-3.5um。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提高用于平整所述高强钢的平整机的张力，具体为：提高用于平整所述高强钢的平整机前后张力。
3.如权利要求1-2中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：提高所述平整液的喷射压力。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述提高所述平整液的喷射压力，具体为：
将所述平整液的喷射压力提高至1.5bar-4.0bar。
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