冷轧家电板的工艺优化实践

刘 丽

(山东钢铁集团日照有限公司冷轧项目部,山东日照 276826)

冷轧家电板的工艺优化实践

刘 丽

(山东钢铁集团日照有限公司冷轧项目部,山东日照 276826)

结合国内外家电板的市场需求和质量要求,介绍了济钢家电板的工艺优化实践。为了获得表面质量和综合性能优良的冷轧家电板,对原料化学成分进行优化设计,即降低了碳和氮含量,适当提高锰含量,并且从冷轧各工序出发,采取了一系列工艺优化措施,例如采用适宜的冷轧变形量(75%～85%)、微边浪轧制、低温退火、使用大凸度平整工作辊、大轧制力高速平整等。取得了显著的效果,满足了家电市场的使用要求。

冷轧;家电板;工艺优化

1 引言

经过二十多年的发展,中国已经成为世界家电制造强国,主要家电产量跃居世界首位。冷轧薄钢板是目前家电用钢中使用量最大的一种,主要应用于微波炉、冰箱、空调、彩电、洗衣机、电脑等家用电器类产品。随着家电行业的激烈竞争与降本增效,下游客户的要求越来越苛刻,家电用钢板厚度不断减薄,但是对于强度和硬度却提出了更高的要求。

济钢冷轧采用连续酸洗线、双机架四辊可逆式冷轧机、无脱脂清洗的罩式退火炉、单机架四辊平整机、重卷检查分卷机组生产线生产家电板,难度非常大,国内冷轧企业在这方面的生产经验几乎是空白。为了全力突破重围,快速打入家电市场,提高盈利能力,济钢迅速组建家电板研发团队,找准针对控制难点,选择最优工艺路径,反复试验摸索,不断优化工艺制度,解决了通过罩式炉途径生产家电板的难点问题。

2 冷轧家电板的质量要求

家电板的主要质量要求包括良好的板形、优良的表面质量、良好的加工成形性能等,具体要求如下。

2.1 板形质量要求

家电外板在板形方面要求非常苛刻,甚至比汽车板要求还高。因为家电外板在一般情况下都是经过简单弯折成型之后直接使用,使用面绝大多数是平面,家电外板的板形不良将直接影响家电产品的外形和平面反光,每米不平度基本要求小于1.5 mm,最大不能超过2 mm。

2.2 表面质量

家电板在表面质量方面不允许有任何影响外观和使用的表面缺陷。因为家电产品除了对使用功能有要求外,对其装饰性能即表面外观质量要求也非常高。不能有任何辊印、压痕、粘结印等凹凸状缺陷,经喷塑或覆膜后表面光亮如镜,所以钢板表面上任何细小的凹凸缺陷涂覆后更加明显。

2.3 力学性能要求

家电板不仅要满足冲压要求,更重要的是要求较好的抗凹陷性能,对钢板的强度尤其是硬度要求较高,某些较好的家电外板对屈服强度、抗拉强度、屈强比、延伸率和杯突值等均有特殊要求,此外还对抗时效性能要求严格。

3 家电板工艺优化

受到客观条件限制,生产初期困难重重,例如我厂原料的成分设计不合理、抛丸毛化易产生辊印、罩式退火薄规格粘结问题、平整液残留、重卷无拉矫浪形控制难等。

从现有生产实际出发,根据家电企业客户对家电用钢表面质量、板形、性能等方面的苛刻要求,兼顾降低生产成本的要求,进行了创新性的工艺路径设计,全面优化冷轧全工序,包括酸洗、轧机、退火、平整、重卷工艺,实施多项技术难题攻关,效果显著。

3.1 提高板形控制水平

家电板常见厚度规格为0.4～0.5 mm的薄规格带钢,因为钢板很薄,板形控制较为困难,同时家电面板对板形要求非常苛刻,板形不平度一般应控制在±2 mm以内。因此,开发家电板,板形控制是关键制约难点。经过反复试验与摸索,开发出一系列冷轧工艺过程控制标准,以保证家电板用钢带的板形平直度需求。

(1)轧机采取微边浪轧制,并在外圈留有1～2卷较厚的外圈;同时保证乳化液磁过滤器处于正常工作状态。

(2)中间停车检查板形时,一定要采用快速停车的办法,如果按照正常停车,速度较慢,无法看见高速下的板形状况。平整全程带张力,不利于浪形的检查,为此需要降低出口张力,但是这个张力不能过低,否则平整机出口板形无法控制,同时重分卷会出现擦划伤,最终将出口张力减小到30～35 N/mm2。

(3)卷芯尽量焊接,防止卷芯松动,带钢在开卷机上摆动,如果已经发生摆动,必须停下来进行调整。

(4)为保证入口稳定,入口张力需控制在35～45 N/mm2,由于轧机卷芯张力较小,所以这个张力不能过大,否则卷芯还会有很大的错动。

(5)检查轧机喷嘴的喷射,不能有堵塞,防止局部堵塞造成的轧辊局部高温产生浪形,同时要注意喷嘴的角度,避免出现喷不到轧辊上的情况。

(6)平整机使用更大凸度的工作辊(0.18～0.2 mm凸度的工作辊)能够有效减少当前的微肋浪,需要磨辊间单独备0.18～0.2 mm的大凸度轧辊生产薄规格。

(7)减少平整轧制力,为了保证带钢的性能,必须同时将轧制速度减小,保证带钢的延伸率在0.9%～1.1%。

3.2 表面斑迹类缺陷控制

家电板经过加工变形后要进行脱脂、磷化、涂装等后续处理,细小的缺陷经涂装后都可能被显现,因此对钢板表面质量要求较高。不允许有划伤、凸起、凹坑、色差、乳化液斑等表面质量缺陷,为此采取以下控制措施。

(1)磨辊时进一步控制磨辊质量,加强辊面清理工作,避免产生走刀印和携带沙粒。

(2)退火炉在装炉时进行焊内圈,或者在平整前焊内圈,防止内圈松动,导致钢卷擦划伤,并将焊渣及时清理干净,以免在平整机开卷时产生辊印。

(3)平整机在装辊前对轧辊质量进行细致的检查,发现不合格及时换辊,生产前做好机架清理、轧辊吹扫清理等工作。

(4)为了控制平整液斑,需对吹扫系统及时维护点检,保证其正常运行,同时平整下线钢卷,及时上重卷机组,要求时间不超过24 h。

(5)在平整工序加强质量检查,避免批量的缺陷产生,要求每卷平整10～20 m检查上下表面质量,特别是辊印、划伤、咯伤等。另外及时下卷到重分卷进行开卷检查。

3.3 薄规格家电板粘结攻关

(1)适当提高轧机出口钢板的表面粗糙度,有利于降低粘结缺陷,粗糙度高的带钢层与层之间的接触点数量少且尺寸小,减少了扩散压力焊合的形成几率,减少了粘结的风险。因此,一般将轧机出口带钢粗糙度控制在0.9～1.2μm。

(2)卷取张力值越小对减少粘结越有好处,但过小会造成钢卷卷曲质量差,甚至会造成平整擦划伤缺陷。较好的做法是根据带钢厚度和宽度的不同,选取较理想的张力值。根据冷轧厂的生产实际,经过不断优化,根据带钢厚度规格的不同,优化后的单位卷曲张力为25～35 N/mm2。

(3)退火工艺参数对粘结缺陷的产生有决定性的作用,因此为了降低粘结缺陷,研究制定了一套专门针对薄规格软钢的退火工艺制度。一方面确定钢种的再结晶温度,确定好冷点温度,尽量降低退火温度,缩小冷热点的温差;另一方面采取控制加热速度和带罩冷却的退火工艺措施。

(4)平整工艺参数对粘结缺陷的消除起至关重要的作用,因此针对薄规格带钢,要求平整薄规格家电板时必须过S辊,并且适当提高平整速度和平整延伸率,在保证不产生边皱的前提下适当提高平整开卷张力。

3.4 提高家电板使用性能

(1)对原料成分设计提出要求

为了提高家电板的冲压性能,并且使硬度和抗时效性符合要求,对化学成分进行了优化设计,主要是降低了碳和氮元素的含量,适当提高了锰含量,严格控制硫、磷等杂质元素。具体要求C≤0.01%,N≤0.004%,Mn控制在0.15%～0.35%,P≤0.015%,S≤0.010%。

(2)优化控制轧制压下率

为了得到优良的综合性能,轧机机组优化轧制工艺,保证最优压下率。通过取样分析不同压下率对性能的影响,发现冷轧压下率对成品的强度影响较大,最终得出结论,压下率控制在75%～85%比较合适,因此,在冷轧生产过程中,合理排产,尽量保证75%～85%的冷轧压下率。

(3)优化控制罩式退火工艺

罩式退火工艺的控制关键在于既能满足用户的性能指标,又能解决薄规格粘结问题。为此采用的退火温度为660～690℃,加热速度尽量平缓,控制在20～25℃/h,保温时间控制在7～9 h,风冷转水冷温度为320～350℃。

(4)优化控制平整工艺参数

在平整工序适当提高轧制力,采用轧制力控制模式,轧制力控制在2700～2900 k N,确保延伸率达到1.2%～1.4%。

4 成效

经过工艺优化,我厂家电板成功打入市场,板形控制和表面质量得到稳步提升,产品合格率稳定控制在90.2%左右,成品性能指标明显改善(见表1),晶粒更加均匀并且晶粒度级别更加适宜(见图1、图2),得到了用户的一致认可,具备了批量供货的能力。

表1 最终性能水平与初期对比

图1 初期JD3金相分析(100倍)

图2 工艺优化后JD3金相分析(100倍)

5 结语

综上所述,全氢罩式退火工艺在生产较高级别家电板时也有其自身的优势,若充分发挥,同样可以稳定批量生产,并且可以满足产品定制及规格差异化的灵活切换。济钢利用罩式退火炉成功开发了JD1、JD2、JD3三种家电板,通过近几年的生产实践,济钢家电用冷轧板的表面质量大幅提升,板形、厚度精度、表面清洁性显著改善,同时综合使用性能良好,具备了批量生产和稳定供货的能力,得到了国内知名家电企业的认可。

Process Optimization Practice for Household Appliance Sheet

LIU Li

(Shandong Steel Group Rizhao Co.,Ltd.Cold Rolling Project Department,Rizhao 276826,Shandong,China)

According to the market demand and quality requirement of household appliance plate at both home and abroad,the process optimization practice for household appliance plate of Jinan Iron&Steel Group Corporation was introduced.In order to get excellent surface quality and comprehensive performance,the chemical composition of raw materials was optimized,in which the carbon and nitrogen content was reduced and the manganese content was increased.And starting from all of the process of cold rolling,a series of process optimization measures were adopted,such as the use of suitable cold deformation(75%～85%),micro edge waves rolling,lower annealing temperature,a large crown of work roll in the skin Pass Mill,high rolling force and high speed leveling.Remarkable results was achieved eventually,and the requirements of the household appliances market were meet.

cold rolling mill,steel sheet for household appliances,process optimization

TG335.5

A

1001-5108(2017)02-0014-03

刘丽,工程师,主要从事冷轧卷退火工艺研究和新产品开发工作。