汽车工程机械用钢翘曲原因分析与处理研究

汽车工程机械用钢翘曲原因分析与处理研究

发布时间：2021-10-13T02:24:29.437Z 来源：《工程建设标准化》2021年7月14期作者：冯浩

[导读] 目前，随着产品不断向着强度更高、宽度更宽、厚度更薄的极限发展

冯浩

身份证号码：37078219870220****

摘要：目前，随着产品不断向着强度更高、宽度更宽、厚度更薄的极限发展，板形控制难度不断加大。一些钢种由于加工和使用的特殊需要，板形翘曲度要求在５ｍｍ以内，远低于国标要求，这对板形控制水平提出了极高的要求。汽车工程机械用钢是安钢１７８０ｍｍ热连轧机组的重点品种，年产量在１００万吨以上，在市场上有着极高的占有率，但板形的翘曲问题一直未能得到有效控制。为了保证交货板形精度，扩大平整规格范围，期望通过平整的手段降低板形缺陷，但板形异议数量不降反升，成为严重制约生产的瓶颈问题。

关键词：汽车工程机械用钢；翘曲问题；板形

引言

汽车工程机械用钢强度高、钢制纯净、规格薄，在钢市场占据较大的份额，对板形控制的要求较多，在加工制作过程中很容易出现板形翘曲问题，如四角翘、C翘等，导致钢板面有缺陷存在，而这种缺陷在平整过程中很难被发现，部分会在用户使用中才能发现，严重影响生产企业的形象，需要对其翘曲原因进行深入分析，探究其处理方式。

1汽车工程机械用钢现状

当前，在生产加工该钢的过程中，常见的主要工序就是热连轧平整，该工序可以对工料进行一定程度的延伸，使钢板发生正向变形，进而获取良好的板形，能够提升钢的表面质量并进一步改善钢的性能。但是，也正是由于其会使钢原有的板形发生变形，破坏原有状态，很容易降低钢的塑性，产生新的板形问题，增加翘曲出现的概率，受钢对纵向延伸应变情况不统一的影响，板形会出现缺陷。

同时，纵向延伸不均会导致钢在各个部位的厚度存在差异，进而导致其横向上也产生分布不均匀的问题，会在其内部形成残余应力，在钢完整形态下，受钢各部分之间协调性和约束性的影响，各部分之间会具有平衡效果，导致在平整过程中翘曲问题无法暴露，而在使用过程中，将钢进行切割之后，各部分的平衡性和协调性就会被打破，导致应力分布出现二次变化，切割各部分的边角没有整体上的束缚就会出现翘曲现象。其中，如果在厚度方向上的横向延伸率分布不均匀其翘曲的类型为C翘，而纵向延伸率分布不均匀则是L翘，如果两种情况同时存在则是四角翘，其翘曲程度和钢厚度之间的关系为反比例关系，即厚度越大翘曲程度越小，和钢宽度为正比例关系，即宽度越大，翘曲程度越大。

2原因分析与讨论

2.1带钢屈服强度对翘曲的影响

汽车工程机械用钢屈服强度普遍较高，轧制时板形控制难度较大。研究指出带钢的残余应力值与带钢的屈服点呈递增关系，带钢的屈服强度越高，塑性应变差越大，则带钢的翘曲越大，通过不同强度带钢的平整实验也反映出，相同的延伸率下高强度带钢翘曲显著大于普碳钢和低碳软钢。这一特征造成了高强度带钢板形在生产中存在以下特点：带钢在轧后冷却过程中残余应力值会更大，在平整时塑性应变差更大，平整后也更容易出现板形翘曲，这也合理地解释了高强钢种更容易出现板形质量异议的原因。

2.2钢原始板形

钢翘曲问题的出现和钢原始板形情况有直接关联，处于冷却状态下的钢，受板形大小的影响，钢卷的中间部分和两侧部分的冷却速度并不一致，会出现差值，导致小周期边浪的出现，这种边浪程度随板形厚度的减少而增大，随其宽度的增加而增加，导致钢的中间部分会受到拉应力，而两侧部分则会受到压应力，这种边浪的出现就会导致板形受温度梯度影响而出现缺陷，外观容易出现边浪形态。在平整过程中使用小轧制压力并不能有效进行纠正，工作人员常常会使用和普碳钢相比较大的延伸率来避免出现这类板形缺陷，在平整过程中会有更大的平整压力，因而其残余应力相对也会更大，极易引起翘曲，且切分之前翘曲问题不可见，基本难以进行预先控制。

2.3工作辊辊径差对翘曲的影响

采用轧制实验的方法分析了辊径差对带钢Ｌ翘的影响。一方面，由于平整机下支承辊传动的特征会导致带钢上下表面速度差，从而引起延伸差，产生翘曲；另一方面，假定从动辊与主动辊线速度一致的情况下，过大的辊径差也会导致带钢上下表面纵向延伸，当两者同时作用时则会加剧翘曲的产生。在平整机工作辊配辊时，辊径差配置随意性较大，有时上下辊径差最大可达３ｍｍ以上，会加剧带钢上下表面的延伸差。

3改进措施

3.1提高轧制速度

通过提高终轧温度、增加机架间冷却水的方式，提高轧制速度，降低轧件在精轧机组的纯轧时间，减少带钢表面与空气的接触时间，减少带钢的氧化。采用200m/min、250m/min、300m/min、320m/min的精轧穿带速度对厚度10mm的车轮钢进行试验。通过试验发现，当穿带速度在300m/min以上时，得到的带钢表面质量良好，但穿带速度达到320m/min时，轧机的冲击电流过大，容易造成轧机事故。因此，最终将穿带速度设定在300m/min。

3.2加强设备管理

需要积极引进先进生产设备，并加快新工艺的研发，但是，考虑到这两者在时间上的问题，在当前防止钢翘曲现象的出现上，需要工作人员加强对设备的管理，研究控制轧辊运行速度的方法，增强对平整机运行的控制力，实现钢生产加工全过程的可控化，降低翘曲出现概率，保证钢质量。同时，为了防止设备在运行过程中出现问题，工作人员可以在运行前检查好设备的性能情况，做好养护管理，在企业制度允许的范围内进行钢的生产加工工作，保证工作行为的合理性和可靠性，有效处理翘曲问题。

3.3改善轧后板形

针对板形问题，考虑其产生原因一般是轧后出现的板形差引起的，所以为了有效避免翘曲出现，工作人员需要改进工作终端，在板形问题的解决上避免将平整机作为最后环节，可以适当优化钢的原始板形，为平整前提供良好的初始形态，防止在平整过程中出现过度平整

情况，降低钢残余应力的积累量。同时，为了有效缓解边浪问题，工作人员可以在保证钢要求性能的基础上，将卷取的温度进行适当提升，减少层流冷却速度。例如，这针对车厢用钢AG600XT（厚度设定为2.3mm），工作人员可以将卷取温度提升至640℃，并调整方式，将以往的连续冷却方式调整成为稀疏冷却方式，减弱边浪趋势。

3.4规范平整机工作辊上下辊辊径差

规范平整机工作辊上下辊辊径差配置，要求上下辊辊径差≤０．５ｍｍ，并严格执行，严禁辊径随意配置的现象，减少因辊径差过大造成的上下表面延伸差，减少因此带来的板带翘曲。

3.5降低精轧入口温度

将精轧机入口温度分别控制在1040℃、1020℃、1000℃、980℃对厚度10mm的车轮钢进行试验，入口温度在1000℃以下时板面得到明显抑制，缺陷得到显著改善，但当精轧入口温度控制在980℃以下时，轧机主传动电流过大，轧机负荷达到上限。因此，最终将精轧入口温度设定为980～1000℃。

结语

总而言之，影响钢出现翘曲的因素较多，需要工作人员结合生产加工条件进行有效调整，改进工作辊辊径差设定，将钢质量作为工作的主要出发点，尽可能地监管好其全过程，避免出现翘曲问题，保证汽车工程机械用钢质量，从而树立良好的企业形象，提升交货板形精度。

参考文献

[1]王雅琴.专业汽车英语在汽车机械维修与检测中的应用——评《汽车工程专业英语》[J].机械设计,2020,37(05):149.

[2]王益土,夏博艺,雷春香.加强应用型本科院校基层教工党支部建设研究——以浙江水利水电学院机械与汽车工程学院

[3]张清东，李博，张晓峰．带钢平整轧制板形控制行为及效应的研究[J]．机械工程学报，2014，50（8）：45－51.