汽車工程機(jī)械用鋼翹曲原因及處理

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摘要：本文首先結(jié)合汽車工程機(jī)械用鋼工序現(xiàn)狀分析了鋼出現(xiàn)翹曲原因，如鋼原始板形、鋼屈服強(qiáng)度以及平整機(jī)傳動等，然后主要論述了處理汽車工程機(jī)械用鋼翹曲的對策，如改善軋后板形、規(guī)范平整軋制壓力以及合理配置輥徑等，希望可以為相關(guān)人員提供一定的參考，有效地解決翹曲問題，保證生產(chǎn)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：汽車工程機(jī)械用鋼；翹曲問題；板形

汽車工程機(jī)械用鋼強(qiáng)度高、鋼制純凈、規(guī)格薄，在鋼市場占據(jù)較大的份額，對板形控制的要求較多，在加工制作過程中很容易出現(xiàn)板形翹曲問題，如四角翹、C翹等，導(dǎo)致鋼板面有缺陷存在，而這種缺陷在平整過程中很難被發(fā)現(xiàn)，部分會在用戶使用中才能發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重影響生產(chǎn)企業(yè)的形象，需要對其翹曲原因進(jìn)行深入分析，探究其處理方式。

1汽車工程機(jī)械用鋼工序現(xiàn)狀

當(dāng)前，在生產(chǎn)加工該鋼的過程中，常見的主要工序就是熱連軋平整，該工序可以對工料進(jìn)行一定程度的延伸，使鋼板發(fā)生正向變形，進(jìn)而獲取良好的板形，能夠提升鋼的表面質(zhì)量并進(jìn)一步改善鋼的性能。但是，也正是由于其會使鋼原有的板形發(fā)生變形，破壞原有狀態(tài)，很容易降低鋼的塑性，產(chǎn)生新的板形問題，增加翹曲出現(xiàn)的概率，受鋼對縱向延伸應(yīng)變情況不統(tǒng)一的影響，板形會出現(xiàn)缺陷。同時，縱向延伸不均會導(dǎo)致鋼在各個部位的厚度存在差異，進(jìn)而導(dǎo)致其橫向上也產(chǎn)生分布不均勻的問題，會在其內(nèi)部形成殘余應(yīng)力，在鋼完整形態(tài)下，受鋼各部分之間協(xié)調(diào)性和約束性的影響，各部分之間會具有平衡效果，導(dǎo)致在平整過程中翹曲問題無法暴露，而在使用過程中，將鋼進(jìn)行切割之后，各部分的平衡性和協(xié)調(diào)性就會被打破，導(dǎo)致應(yīng)力分布出現(xiàn)二次變化，切割各部分的邊角沒有整體上的束縛就會出現(xiàn)翹曲現(xiàn)象。其中，如果在厚度方向上的橫向延伸率分布不均勻其翹曲的類型為C翹，而縱向延伸率分布不均勻則是L翹，如果兩種情況同時存在則是四角翹，其翹曲程度和鋼厚度之間的關(guān)系為反比例關(guān)系，即厚度越大翹曲程度越小，和鋼寬度為正比例關(guān)系，即寬度越大，翹曲程度越大。

2分析汽車工程機(jī)械用鋼翹曲原因

2.1鋼原始板形

鋼翹曲問題的出現(xiàn)和鋼原始板形情況有直接關(guān)聯(lián)，處于冷卻狀態(tài)下的鋼，受板形大小的影響，鋼卷的中間部分和兩側(cè)部分的冷卻速度并不一致，會出現(xiàn)差值，導(dǎo)致小周期邊浪的出現(xiàn)，這種邊浪程度隨板形厚度的減少而增大，隨其寬度的增加而增加，導(dǎo)致鋼的中間部分會受到拉應(yīng)力，而兩側(cè)部分則會受到壓應(yīng)力，這種邊浪的出現(xiàn)就會導(dǎo)致板形受溫度梯度影響而出現(xiàn)缺陷，外觀容易出現(xiàn)邊浪形態(tài)。在平整過程中使用小軋制壓力并不能有效進(jìn)行糾正，工作人員常常會使用和普碳鋼相比較大的延伸率來避免出現(xiàn)這類板形缺陷，在平整過程中會有更大的平整壓力，因而其殘余應(yīng)力相對也會更大，極易引起翹曲，且切分之前翹曲問題不可見，基本難以進(jìn)行預(yù)先控制。

2.2鋼屈服強(qiáng)度

由于該類鋼普遍都有著較高的屈服強(qiáng)度，工作人員在進(jìn)行軋制過程中很難控制板形，而經(jīng)相關(guān)研究表明，鋼的屈服點和其殘余應(yīng)力值之間的關(guān)系為遞增，也就是說，鋼擁有的屈服強(qiáng)度越大，殘余應(yīng)力就越大，相應(yīng)的塑性應(yīng)變差也會增加，進(jìn)而增加鋼翹曲程度（圖1），經(jīng)過平整實驗（針對 不同強(qiáng)度的鋼）得出，在同種延伸率的情況下，具有高強(qiáng)度的汽車工程機(jī)械用鋼的翹曲程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過低碳軟鋼以及普碳鋼，受其屈服強(qiáng)度特征的影響，導(dǎo)致其在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生以下情況：軋后冷卻時鋼有更大的殘余應(yīng)力值；平整過程中具有更大的塑性應(yīng)變差；平整后出現(xiàn)翹曲問題的概率更大。

2.3平整機(jī)傳

平整機(jī)的傳動方式對鋼翹曲問題也有一定程度的影響，以四輥單機(jī)架的平整機(jī)（不帶竄輥）為例，該種平整機(jī)的傳動方式主要為下支撐輥傳動，利用輥間的摩擦力將傳動力矩進(jìn)行依次傳遞，次序為：下工作輥到軋件再到上工作輥最后傳遞給上支撐輥。軋輥運(yùn)行過程中，上下輥的速度并不一致，具有速度差，這種速度差主要由下支撐輥的傳動特征影響，導(dǎo)致異步軋制形式的出現(xiàn)，進(jìn)而在生產(chǎn)加工過程中在鋼的上下表面會出現(xiàn)延伸差，導(dǎo)致翹曲出現(xiàn)。

2.4工作輥輥徑差

工作輥輥徑對鋼翹曲的影響主要是增加L翹曲出現(xiàn)的概率。一方面，之前提過平整機(jī)在鋼上下表面上存在的速度差就是由于工作輥傳動特征影響，其中包括輥徑差；另一方面，即使主動輥和動輥之間的速度實現(xiàn)一致，不存在速度差，一旦工作輥輥徑差過大，也會在鋼表面產(chǎn)生縱向延伸效果，在其產(chǎn)生同時作用的情況下，也會增加翹曲出現(xiàn)概率，而且當(dāng)前工作人員在配輥過程中往往存在一定的隨意性，上下輥之間的徑差較大，甚至還有超過3mm輥徑差出現(xiàn)的情況，更加促成翹曲的形成。

3處理汽車工程機(jī)械用鋼翹曲的對策

3.1改善軋后板形

針對板形問題，考慮其產(chǎn)生原因一般是軋后出現(xiàn)的板形差引起的，所以為了有效避免翹曲出現(xiàn)，工作人員需要改進(jìn)工作終端，在板形問題的解決上避免將平整機(jī)作為最后環(huán)節(jié)，可以適當(dāng)優(yōu)化鋼的原始板形，為平整前提供良好的初始形態(tài)，防止在平整過程中出現(xiàn)過度平整情況，降低鋼殘余應(yīng)力的積累量。同時，為了有效緩解邊浪問題，工作人員可以在保證鋼要求性能的基礎(chǔ)上，將卷取的溫度進(jìn)行適當(dāng)提升，減少層流冷卻速度。例如，這針對車廂用鋼AG600XT（厚度設(shè)定為2.3mm），工作人員可以將卷取溫度提升至640℃，并調(diào)整方式，將以往的連續(xù)冷卻方式調(diào)整成為稀疏冷卻方式，減弱邊浪趨勢。同時，工作人員也可以結(jié)合實際生產(chǎn)需求和生產(chǎn)條件，選擇入緩冷坑緩冷或者集中堆放冷卻措施，降低冷卻差，減低鋼冷卻過程中出現(xiàn)翹曲的概率。

3.2規(guī)范平整軋制壓力

鋼翹曲問題還可以通過規(guī)范平整軋制壓力進(jìn)行處理，需要工作人員針對不同強(qiáng)度的鋼采用不同的平整軋制壓力。當(dāng)前，針對高強(qiáng)度的鋼種，部分工作人員在使用小軋制壓力無效的情況下，為了有效消除浪形，工作人員會持續(xù)增加壓力，甚至出現(xiàn)4000kN以上的軋制壓力，極大地促進(jìn)殘余應(yīng)力在鋼內(nèi)部的積累，導(dǎo)致嚴(yán)重翹曲現(xiàn)象的出現(xiàn)。對此，就需要規(guī)范軋制壓力，針對強(qiáng)度要求較低的鋼種，軋制壓力需要控制在2000～2500kN，針對強(qiáng)度要求較高的鋼種，則可以將軋制壓力限定在2500～3000kN，且最大平整軋制壓力不能高于3000kN，規(guī)范工作人員操作行為。同時，對鋼板形翹曲有特殊要求的情況，需要工作人員調(diào)整工作方法，靈活進(jìn)行處理。例如，板形翹曲度有較高要求的鋼，如果其原始板形已經(jīng)很好，工作人員在平整過程中可以取壓力限定范圍內(nèi)中的較小壓力值；如果原始板形不佳，則在增加軋制壓力的同時，工作人員還要盡量減緩軋制速度，結(jié)合板形的實際情況靈活改變彎輥力，保證平整質(zhì)量的同時避免出現(xiàn)翹曲。

3.3加強(qiáng)設(shè)備管理

需要積極引進(jìn)先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備，并加快新工藝的研發(fā)，但是，考慮到這兩者在時間上的問題，在當(dāng)前防止鋼翹曲現(xiàn)象的出現(xiàn)上，需要工作人員加強(qiáng)對設(shè)備的管理，研究控制軋輥運(yùn)行速度的方法，增強(qiáng)對平整機(jī)運(yùn)行的控制力，實現(xiàn)鋼生產(chǎn)加工全過程的可控化，降低翹曲出現(xiàn)概率，保證鋼質(zhì)量。同時，為了防止設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)問題，工作人員可以在運(yùn)行前檢查好設(shè)備的性能情況，做好養(yǎng)護(hù)管理，在企業(yè)制度允許的范圍內(nèi)進(jìn)行鋼的生產(chǎn)加工工作，保證工作行為的合理性和可靠性，有效處理翹曲問題。

3.4合理配置輥徑

相關(guān)企業(yè)應(yīng)制定嚴(yán)格的管理制度，嚴(yán)格管控工作輥的配置現(xiàn)象，保證上下輥之間的輥徑差可以不超過0.5mm，對于隨意配置的工作人員，應(yīng)加大懲罰力度，將工作輥輥徑差控制在合理的范圍內(nèi)，避免過大輥徑差導(dǎo)致鋼上下表面出現(xiàn)較大的延伸差，解決翹曲問題。一方面，企業(yè)要加強(qiáng)對工作人員的思政教育和專業(yè)技能培訓(xùn)，盡可能提升工作人員執(zhí)行力，強(qiáng)化責(zé)任意識，使其可以自覺遵守企業(yè)制度，規(guī)范配置工作輥行為。另一方面，工作人員應(yīng)具備職業(yè)道德，為后續(xù)工作負(fù)責(zé)，認(rèn)識到即使鋼翹曲問題在生產(chǎn)過程中更多是潛在的質(zhì)量問題，但是，其一旦出現(xiàn)同樣會影響客戶對企業(yè)的印象，進(jìn)而降低企業(yè)的綜合效益，工作人員需要明確自身行為會為企業(yè)帶來的影響，進(jìn)而合理配置輥徑。

4結(jié)語

總而言之，影響鋼出現(xiàn)翹曲的因素較多，需要工作人員結(jié)合生產(chǎn)加工條件進(jìn)行有效調(diào)整，改進(jìn)工作輥輥徑差設(shè)定，將鋼質(zhì)量作為工作的主要出發(fā)點，盡可能地監(jiān)管好其全過程，避免出現(xiàn)翹曲問題，保證汽車工程機(jī)械用鋼質(zhì)量，從而樹立良好的企業(yè)形象，提升交貨板形精度。

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作者：倪瀟 單位：泰安技師學(xué)院