罩退出来的卷,平整开卷那一下会噼啪响,带钢表面跟着冒出一片横向折印,弯成弓形或者马蹄形,用手摸有凸起感。这就是粘结,也有人叫粘钢、粘结纹。连退机组不出这个毛病,带钢在炉子里是展开跑的,层与层之间压根不接触。粘结是紧卷罩式退火独有的缺陷,先把这一点认准,排查方向就不会跑偏。
它不是胶水粘住,是铁原子扩散焊上了。钢卷在罩式炉里加热和冷却,内外必然形成径向温度梯度,梯度带来压应力;带钢有浪形或者同板差的位置,层间局部凸起,在压应力下发生塑性变形,紧贴的面积一下变大。变形让晶格畸变,空位和位错增多,界面能量升高,铁原子进入激活状态开始扩散。温度越高扩散越快,扩散层攒到一定深度,金属键连接就变成了冶金连接。(出处:赵波《冷轧带钢退火粘结缺陷原因分析及控制措施》,《鞍钢技术》2010 年第 3 期,文章编号 1006-4613(2010)03-0053-03)
责任怎么分,先看径向应力由什么构成。钢卷所受径向应力等于热应力加弹性应力,弹性应力跟钢种和卷取张力有关,退火过程中基本可以当成常量,真正剧烈变化的是热应力,它是钢卷温度和温度分布的函数。卷芯是冷点,外圈是热点,两者温差越大,热应力越大。升温快、保温温度高、冷却快,都会把这个温差放大,粘结趋势跟着走高。所以退火温度往上顶,比卷取张力多几个 N/mm² 危险得多。(出处同上;另见专利 CN112226597A《一种冷轧带钢的冷轧退火方法》)
温度这一路能动的,就是升温速度、保温温度、保温时间和冷却速度这几样。罩式退火为了避免层间粘结,退火温度一般不超过 720℃,这是公开资料里常见的共识值(出处:科普中国「罩退与连退」词条)。专利 CN112226597A 给的思路更细:保温温度选在 700℃ 左右;400℃ 以下的低温段对再结晶和粘结影响都不大,可以快烧;400~500℃ 以上按性能要求选升温速度;冷却段 500℃ 以上的高温区间不要快冷。加热速度和保温时间是反着来的,烧得快,再结晶温度高、完成得快,保温时间可以短;烧得慢,再结晶温度低,保温就得拉长,而保温时间越长,层间原子渗透量越多。
张力这一路,按弹性力学,径向应力值就等于卷取张力值,降张力确实能减粘结。浙江龙盛薄板的做法是,带钢横断面单位面积张应力从 40 N/mm² 降到 32 N/mm²(出处:赵波,《鞍钢技术》2010 年第 3 期)。但张力不是越小越好,薄规格张力过低会塔卷,平整开卷时还容易擦划伤,得按厚度和宽度选区间(出处:专利 CN112226597A)。同一垛料上,卷重的影响也很直接:宽度 1250mm、厚度 0.5mm 的料,15~20t 的卷粘结几率 0.86%,超过 20t 就到 1.03%,卷径越大径向温度梯度越大。装炉位置同样能改结果,一垛卷里顶部很少粘结,越往下压得越狠,薄规格和宽卷尽量往顶上放。
板形和表面状态是上游埋的雷。浪形和同板差是层间局部凸起的直接来源,冷轧出口板形没控住,退火段再怎么调也是在补窟窿。表面这边有两件事:一是乳化液里的铁粉和灰分要压下去,成品道次机后吹扫压力提上去,板面残留的铁粉在全氢高温还原气氛下会被还原成微细纯铁颗粒,正好把压在一起的两层焊上;二是成品道次用毛化辊,上机轧辊抛丸毛化,辊面粗糙度 Ra 控制在 2.0~2.5μm,层间界面原子结合的阻力就上去了。这是轧辊的粗糙度,不是成品板面的。粗糙度不能一味加大,代价是板面清洁度变差,而且成品表面结构还要满足 GB/T 5213-2019 的 6.7:麻面 D 的平均粗糙度 Ra 目标值大于 0.6μm 且不大于 1.9μm,光亮表面 B 不大于 0.9μm。(数据来源:赵波,《鞍钢技术》2010 年第 3 期;GB/T 5213-2019《冷轧低碳钢板及钢带》6.7)
已经粘上的卷,能做的都在平整工序。开卷速度提到 10 m/s,让带钢强度快速越过屈服区,粘结处的变形就小;开卷角度尽量让带钢沿钢卷切向打开,法向应力降下来,拉伤就轻;在冲压性能还够用的前提下把平整延伸率往上加,能压掉一部分印痕。这几招加上前面那些措施,浙江龙盛薄板把粘结缺陷率从 0.95% 压到了 0.48%(出处:赵波,《鞍钢技术》2010 年第 3 期)。少了一半,谈不上根治。
真要判能不能收,标准给的是定性加比例,没有单独的粘结深度限值。GB/T 5213-2019 的 6.6.1 要求钢板及钢带表面不应有结疤、裂纹、夹杂等对使用有害的缺陷,不应有分层;6.6.2 按表面质量级别走,较高级 FB 允许少量不影响成形性及涂镀附着力的缺陷,例如轻微划伤、压痕、麻点、辊印及氧化色,高级 FC 要求两面中较好的一面无目视可见的明显缺陷,超高级 FD 要求较好一面不应有影响涂漆后外观质量或电镀后外观质量的缺陷;6.6.3 对钢带留了口子,没有机会切除带缺陷部分的,允许带缺陷交货,但有缺陷部分应不超过每卷总长度的 6%。粘结纹的形态,科普中国「冷轧薄板」词条写得直接:点状、线状和块状三种,严重的用手摸有凸起感觉,多分布在带钢的边部或中间,平整后呈横向折印展平状或弓形。
给采购和车间几句能直接用的。看材质单先确认罩退还是连退,连退料不粘,罩退料才有这个风险,两种料的深冲性能和表面洁净度本来也不在一个档次上。合同里把表面质量级别(FB、FC 还是 FD)和表面结构(麻面 D 还是光亮 B)写死,这两项未注明时按较高级 FB 和麻面 D 供货,要更好的得自己提(GB/T 5213-2019 的 6.2 对此有明确交代)。车间这边,每炉记四个数:升温速度、保温温度、保温时间、冷点与热点温差,张力变化不大可以低频记。薄规格、大卷重、宽幅这三项凑在一起是粘结的高危组合,装炉时优先往顶上放。粘结这事没法事后修,只能在进炉之前把参数排好。
常见问题(FAQ)
问:粘结和划伤怎么区分?
答:粘结的印痕成对出现在上下两层带钢的接触面上,形态是横向折印、弓形或马蹄形,平整后仍可见;划伤是沿轧制方向的连续条痕,不会成对出现。手摸有明显凸起感的大概率是粘结。
问:退火温度高和卷取张力大,哪个更容易导致粘结?
答:温度影响更大。退火过程中弹性应力(由卷取张力决定)基本是常量,径向应力的波动主要来自热应力,热应力由卷芯冷点与外圈热点的温差决定。升温快、保温温度高、保温时间长、冷却快,都会放大温差。
问:罩式退火温度一般控制在多少?
答:为避免层间粘结,罩式退火温度一般不超过 720℃。专利 CN112226597A 建议保温温度选在 700℃ 左右,400℃ 以下可快速加热,冷却段 500℃ 以上不宜快冷。具体按钢种和性能要求调整。
问:卷取张力是不是越小越好?
答:不是。降低单位张应力能减小径向应力,有产线把横断面单位面积张应力从 40 N/mm² 降到 32 N/mm² 后粘结明显减少。但张力过小,薄规格会塔卷,平整开卷时还容易擦划伤,要按厚度和宽度选区间。
问:已经粘上的钢卷还能不能用?
答:轻度粘结可以靠平整补救:把开卷速度提高到 10 m/s、尽量沿钢卷切向开卷减小法向应力、在冲压性能允许的前提下加大平整延伸率。严重的粘结开卷时会撕裂带钢,只能判废或降级。
问:采购时怎么降低拿到粘结料的概率?
答:材质单上确认罩退还是连退;合同写清表面质量级别(FB/FC/FD)和表面结构(D 还是 B);薄规格、大卷重、宽幅的组合提高抽检比例。GB/T 5213-2019 允许钢带有缺陷部分不超过每卷总长度 6% 时带缺陷交货。
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