冷軋帶鋼退火粘結缺陷影響因素的研究及控制措施分析

李曉曉

（甘肅鋼鐵職業技術學院，甘肅 嘉峪關 735100）

冷軋帶鋼的生產過程中，應研究分析退火粘結缺陷問題形成機理，根據形成的原因、情況等深入性并且準確性的選擇各類處理方式、應對措施，確保增強退火粘結缺陷問題的控制效果，預防因為各類問題所產生的嚴重后果，保證冷軋帶鋼的質量、水平。

1 冷軋帶鋼退火粘結缺陷的形成機理

罩式退火的過程中帶鋼加熱的帶卷徑向生成一定的溫度梯度，外層部分的升溫速度特別快，熱脹的速度會比芯部的區域高，這就導致外層結構、芯部結構相互之間壓應力降低，內層結構和芯部結構之間的壓應力會不斷增高，在溫度提升的情況下壓應力快速增大。但是，這個時候卷芯的位置會處于結晶形核的狀態，屈服極限降低的幅度不是很高，層次之間的壓應力還會在屈服的極限，因此不會出現塑性變形的現象。與此同時，由于氫氣在零上600攝氏度的環境中才會和氧化物之間發生有效反應，所以此期間的帶卷層相互之間的接觸，還存有氧化膜，能夠形成粘結的阻止作用。伴隨著再結晶的生產操作，帶卷屈服極限會快速的減小，但是，內層部分、芯部的溫度梯度也會開始減少，壓應力會降低，所以，在加熱期間出現粘結現象的幾率很少。

冷軋帶鋼退火的冷卻環節中，由于內層、外層部分的溫度降低速度比芯部區域高很多，會導致外層結構、芯部結構相互之間由于不能均勻性冷縮，出現一定壓應力。在帶鋼再結晶處理之后，屈服極限也會有所減小，帶卷層次相互之間的局部凸起位置在壓應力的影響之下，會出現塑性變形的現象，導致各個層次相互之間互相接觸的面積有所增加。生產操作的過程中變形很容易導致晶格出現畸變的現象，導致出現空位缺陷問題、位錯缺陷問題，界面區域的能量快速提升，鐵原子在激活的一個狀態，開始出現擴散的現象，并且形成金屬鏈的連接。與此同時，在溫度較高的狀況下，鐵原子還會快速的擴散，在擴散層達到某種深度、某種程度的情況下，金屬鏈的連接就會改變成為冶金連接，也就是粘結[1]。

2 冷軋帶鋼退火粘結缺陷影響因素分析

要想在冷軋帶鋼退火操作的過程中預防出現粘結缺陷問題，就需要了解其中的影響因素，按照具體的影響因素采用合理方式進行控制。主要的影響因素為：

2.1 帶鋼本身的影響因素

根據生產實踐證明，很多出現退火粘結缺陷問題的帶鋼，都有著下面幾種特征：鋼帶的寬度小于10.2cm，軋制的厚度小于0.12cm，Q帶鋼中含有碳元素的數量小于0.08%，并且DC類鋼碳的含量在0.02%之內。從帶鋼本身的影響因素而言，首先，帶寬度會產生一定的影響，主要因為帶卷方面的重量在20噸左右，寬度越高外徑就會越小，徑向溫度方面的梯度會有所降低，粘結傾向就會變得很弱。其次，軋制的厚度會產生一定影響，按照相關的擴散定律計算公式進行計算：，其中的J代表的是擴散流量，D代表的是擴散系數，從公式中可以了解到，單位時間之內通過與板厚方向單位面積相互垂直的鐵原子量、和方向中鐵原子濃度梯度形成正比，軋制的厚度就會有所降低，鐵原子的濃度梯度就會快速的提升，擴散流量開始提高，出現粘結缺陷問題的幾率越高，問題相對越嚴重。最后，就是碳含量的影響因素，在碳含量不斷增多的情況下，碳原子在其中就會占據很多的空位，導致其中能夠進行鐵原子擴散的空位濃度有所減少，自擴散的系數也會不斷的降低。而且在帶鋼高溫屈服極限提升的狀況下，冷卻初始過程中帶鋼卷層相互之間的塑性變形問題就會減少，出現粘結的問題也會更加嚴重[2]。

2.2 工藝技術影響因素

按照生產情況可以了解到，出現粘結缺陷問題的位置，多數都是在帶鋼的中間區域、邊緣區域，問題的原因就是波浪形狀過多、橫向的厚度差異性過高，引發板面凸起的問題，局部區域的壓應力不斷提升，發生粘結缺陷問題也會越來越嚴重。在軋制厚度較小的情況下，也難以進行板形狀的管控，出現這些問題的根本原因，就是工藝技術條件對其造成了一定的影響，主要涉及到板形工藝條件、冷軋壓下率工藝條件、表面清潔度工藝條件等。

2.2.1 冷軋壓下率工藝條件影響因素

此類因素主要是板體凸出度對粘結缺陷形成了間接性的影響，在冷軋生產的過程中，熱軋板凸出度的降低率，一般情況下和冷軋壓下率會保持在一致范圍之內，簡而言之，冷軋壓下率較高的狀況下，冷軋生產以后的板體凸出度就會降低，在此狀況下，只有不斷提升壓下率，才能降低鋼卷結構中間區域徑向應力數值，預防出現粘結缺陷問題。相反的，如果壓下率不能符合標準，缺少嚴格的控制，就很容易引發粘結缺陷的問題。

2.2.2 板形的工藝影響因素

軋制操作的環節中經常會有帶鋼變形不均勻的現象、冷卻不均勻的現象，所以沿著帶鋼寬度方向的應力，也會出現不均勻的問題，很容易導致板形與生產標準之間不符，退火操作的過程中，板凸出度不良，卷鋼的徑向應力不良，最終引發粘結缺陷問題，成為出現粘結缺陷的主要原因[3]。

2.2.3 表面清潔度和粗糙度影響因素

通常情況下，粘結缺陷就是在溫度較高的情況下，鋼卷層部分、層之間原子相互滲透所引發的問題，表面的清潔度會導致原子滲透性能受到一定影響，無論是清潔度過高或者是過低，都會使得粘結控制受到不利影響。如果在冷軋以后帶鋼的表面區域存有殘留物質，退火爐之內就會有化學反應，在溫度較高、氫氣含量充足的還原氣氛中，使得表面殘留的物質還原成為純鐵的顆粒，經過化學反應以后會與卷層焊合成為粘結缺陷，所以，在生產的過程中一定要保證表面區域的清潔度，做好相關的清潔處理工作，降低出現表面殘留物的問題，尤其在表面區域不能出現鐵粉殘留的現象，從根本層面規避粘結問題。并且表面粗糙度也會對其產生一定的影響，也就是在表面粗糙度數據值不斷增大的情況下，可以有效預防出現粘結的問題，主要是因為粗糙度大幅度提高，退火鋼卷層還有層之間的界面原子相互之間的結合阻力會有所提升，但是根據試驗分析可以發現，表面粗糙度的提升，會將清潔度被破壞作為最終的代價，也會導致粘結缺陷問題的防控受到不利影響，所以需要注意，將粗糙度控制在合理范圍之內，不能盲目的進行增加[4]。

2.2.4 卷曲張力的影響因素

對于卷曲張力來講，屬于鋼卷高溫冷卻操作過程中卷層相互之間形成壓應力的重要因素，按照彈性力學的相關內容進行分析，徑向應力數據值需要和卷曲張力數據值相同，在卷曲張力過高的情況下，退火冷卻期間的層間熱壓應力也會有所提升，容易引發粘結的問題和缺陷，所以在生產期間應重視卷曲張力數值的良好控制、協調處理，降低溫度較高環境中鋼卷層、層相互之間邊緣原子滲透所引發的粘結缺陷。

2.3 退火技術的影響因素

罩式爐退火生產操作期間，雖然工藝技術較為固定，但是，在裝爐操作、工藝技術應用的過程中，還是存有粘結缺陷的影響因素，例如：操作的過程中，基本應力可能會成為主要的影響因素，就是在退火生產的過程中，鋼卷的位置沒有改變，徑向熱應力、彈性應力出現以后，如果不能嚴格控制就很容易引發粘結的缺陷問題。并且在加熱期間沒有結合熱傳遞原理控制保溫溫度、升溫速度，也可能會成為出現粘結缺陷的主要原因[5]。

3 冷軋帶鋼退火粘結缺陷的控制措施

綜合研究退火粘結缺陷問題可以發現，是由于罩式爐當中的帶卷徑向有著一定的溫度梯度，冷卻最開始的環節會出現不均勻冷縮變形的現象，使得其中的局部壓應力快速增高，在溫度很高的狀況下擴散連接，最終發生粘結缺陷問題。而其中局部壓應力過高為最根本的原因，就是沒有合理的進行鋼板的形控處理，經常會有波浪形狀，或者是同板差過高，最終會出現粘結缺陷問題。為預防、消除缺陷，在具體工作中應合理采用控制方式和對策，以免因為缺陷問題導致生產質量和效果受到影響。首先，在選材的過程中應嚴格控制卷取的張力，將帶鋼的厚度控制在1.2mm之內，確保軋制質量、板形控制效果的基礎上，盡可能降低卷曲的張力。要求在生產制造的工作中嚴格進行板形的管控，保證機架相關工作輥的粗糙度在合理范圍之內[6]。現場生產制造期間還需保證退火操作規程的嚴格、標準執行，準確進行退火溫度的管控、時間的管控，還要仔細、嚴格檢查設備的完整性，明確有無性能問題，保證所應用的設備與標準要求相符。其次，生產過程中應該重視氫氣還原過程的良好管控，確保帶卷層面相互之間能夠在保溫的末期階段，出現氧化膜的結構，在卷芯結構溫度為零上600℃之下的時候，對氧化膜進行處理，使其可以被氫氣所還原、所消除。生產的各個環節中都應預防出現帶卷吊運夾緊過程中的擠壓碰撞問題，由于變形方面的速率會有所提升，導致帶鋼屈服極限會不斷提升，此時的帶卷平整的開卷速度會有所提高，能夠降低粘結位置可能會出現的變形問題，在平整處理之后會使得其中的粘結印記被消除。但是在操作的過程中還應該注意的是，對于鋼帶的板形方面、性能方面、表面質量方面已經提出了很多要求，尤其是卷曲張力標準、退火工藝標準等，規定性的內容很多，應考慮各種標準選擇控制粘結缺陷問題的措施。并且將冷軋廠冷軋帶鋼當做是原材料開展試驗生產活動，應對比研究、分析試驗之后的鋼板性能情況、金相組織情況、表面特征情況等，在批量化與規模化生產的過程中進行驗證分析，預防規避出現粘結缺陷問題。最后，在生產的過程中還需保證操作人員工作的規范性、專業化程度，所有的工作人員都必須掌握預防規避出現粘結缺陷問題的專業知識、專業技能，可以在自身的操作工作中嚴格控制生產參數、生產流程，在合理預防發生缺陷問題、質量不足的情況下，發揮不同操作方式與工作方法的作用價值，增強各項操作的有效性[7]。

4 結語

綜上所述，冷軋鋼帶退火粘結缺陷問題的影響因素很多，主要涉及到工藝條件、退火技術、鋼帶本身的因素等，無論何種因素所引發的粘結缺陷，都必須要合理進行防控與管理，結合出現粘結問題的原因，針對性進行生產工藝、生產條件的控制，確保質量與性能符合標準要求。