鍍錫板裁剪過程中劃傷缺陷原因分析及解決措施

王 凱，王振文，李文山，吳明輝，崔立鈞，李卓

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司，河北唐山 063200）

0 引言

鍍錫板是一種雙面鍍覆有純錫層的冷軋薄板，它將錫的美觀性、可焊性、耐蝕性與鋼的強度、機械性能有機地結合在一起，廣泛應用于食品、飲料、化工等的包裝領域[1-2]。鍍錫板制罐過程中一般要經過裁剪→彩印→制罐等工序，其中裁剪工序是將鍍錫板由卷材裁剪成規定尺寸的板材，由于鍍錫板表面錫層質地較軟，尤其對于錫層≥5.6 g/m2的高錫鐵，其表面光亮、粗糙度低，在裁剪過程中極易產生擦劃傷缺陷，嚴重影響用戶的使用，如何保證在裁剪工序鍍錫板表面錫層不被破壞，是鍍錫板裁剪工序的一項難題。

對橫切機組產生劃傷缺陷的形貌和原因進行系統性的分析，并針對性地對涂油量、弧形板、錐形輪、堆垛機等相關設備進行改進，有效減少鍍錫板裁剪過程中劃傷缺陷發生的概率，取得較好的生產實際效果。

1 鍍錫板表面劃傷缺陷形貌及分析

劃傷[3-4]是鍍錫板在裁剪過程中被設備、工具尖棱刮成的溝痕，形貌一般為直線或弧形，深度、長度不等，連續或斷續分布于鍍錫板表面。實際生產過程中高錫量鍍錫板表面常見的劃傷缺陷有以下2 種。

（1）片狀劃傷如圖1 所示，該缺陷沿軋向縱向分布，沿帶鋼寬度方向無規律分布，呈片狀分布在帶鋼下表面。該缺陷主要產生在弧形板位置，弧形板位于活套后，將被活套緩沖后的帶鋼送至針孔儀位置，產線原有設計該弧形板采用的是鍍鉻工藝，滿足2.8 g/m2錫層量盒板裁剪，但裁剪5.6 g/m2以上鍍層訂單時，受活套緩沖以及針孔儀壓板雙向力的作用極易產生擦劃傷。

圖1 片狀劃傷缺陷形貌

（2）弧形劃傷如圖2 所示，缺陷沿軋向縱向分布，帶鋼中間部位劃傷缺陷較短，兩側劃傷缺陷較長，劃傷呈弧形分布，缺陷主要分布在帶鋼的偏出口側，分布在帶鋼上表面。該缺陷主要發生在堆垛機位置，堆垛機工作原理如圖3 所示，裁剪后的盒板通過堆垛皮帶進行一定量的搭接量堆垛（搭接量通常為40%或60%），為了保證帶鋼入垛對中，在堆垛機與運輸皮帶之間裝有堆垛錐形小輪，由于堆垛皮帶運行速度較慢，堆垛過程中，入垛鋼板帶頭部分首先與堆垛機內帶鋼中間部位接觸，同時由于受到錐形小輪的對中作用，帶鋼呈向下凹形進垛，隨著堆垛皮帶繼續運送帶鋼，入垛鋼板與堆垛機內盒板由點接觸逐漸轉為線接觸，由線接觸逐漸轉為面接觸，直至完成相應堆垛工作，在堆垛過程中由于錫層質地較軟，在帶鋼上表面極易產生弧形劃傷缺陷。

圖2 弧形劃傷缺陷形貌

圖3 堆垛機工作原理

2 改進措施

2.1 涂油量改進

不同涂油量下高錫量鍍錫板表面劃傷發生概率統計見表1，由表1 可以看出在2～10 mg/m2涂油量范圍內，橫切機組生產過程中，保持橫切工藝條件不變，隨涂油量的升高，鍍錫板表面潤滑性能提高，摩擦力逐漸下降，表面發生劃傷的概率逐漸下降。實際生產過程中發現，當鍍錫板表面涂油量≥10 mg/m2時，鍍錫板在涂印過程中存在縮孔的風險，不能滿足下游客戶的使用需求。綜合考慮，高錫鐵生產時表面涂油量控制在6～8 mg/m2，在避免表面出現縮孔缺陷的同時，提高了高錫鐵表面的抗劃傷性能。

表1 不同涂油量高錫量鍍錫板表面劃傷發生概率

2.2 弧形板改進

為改善帶鋼生產過程中弧形板與帶鋼之間的滑動摩擦，將原有弧形板更改為安裝帶有軸承座的防劃輪式弧形板，小輪采用NBR 丁橡膠材質，表面制作5 mm 寬的溝槽，在溝槽處套上材質更軟的橡膠套圈（硬度55～56 HS），將原有帶鋼與弧形板的滑動摩擦轉換為帶鋼與橡膠圈的滾動摩擦，大大減少高錫層鍍錫板在裁剪過程中在弧形板處遇到的劃傷問題，改造前后效果對比如圖4 所示。

圖4 弧形板改造前后對比

2.3 堆垛方式改進

通過堆垛原理以及結合缺陷形貌可以判斷，帶鋼堆垛過程的接觸方式是造成堆垛劃傷的主要原因之一，為避免帶鋼在下落過程中與下層帶鋼接觸產生的劃傷問題，提出增加堆垛機吹掃裝置，通過在堆垛機入口側增加相應吹掃裝置，利用氣體壓力將帶鋼懸浮在空中入料堆垛，使入垛帶鋼與垛內帶鋼直接面接觸，不發生摩擦，從而消除帶鋼堆垛劃傷，非接觸式堆垛機工作原理如圖5 所示。

圖5 非接觸式堆垛機工作原理

該裝置由兩臺變頻電機來提供吹掃所需風量，同時為適應不同規格鍍錫板裁剪，需配套安裝兩個風量調節裝置，以保證在生產不同規格鍍錫板時，調整適應不同風量，避免風量過大造成帶鋼抖動，風量過小造成帶鋼表面劃傷，同時為保證氣體吹掃更加平穩，吹掃噴嘴一律采用鴨嘴式扁平噴嘴，等距離分布在堆垛機尾擋板處。同時由于鍍錫板的耐蝕性對于潮濕環境極為敏感，應保證帶鋼吹掃裝置所吹氣體為干燥氣體，需增加干燥過濾裝置，以保證吹掃氣體干燥，避免帶鋼發生銹蝕和污染，改造前后的實物效果如圖6 所示。

圖6 堆垛機吹掃裝置改進前后對比

2.4 錐形小輪改進

與國內橫切線對比發現堆垛機前錐形小輪形式各異，橫切線原設計堆垛前輪兩側為錐形輪，中部為10 cm 小輪，目的是能夠有效減少帶鋼跑偏造成堆垛劃傷，國內其他產線通常采取兩側以及中間部位均為平輪，中間小輪寬度20 cm，對于帶鋼對中以及跑偏要求較高。結合產線特點，落料前的錐形輪是為了變換規格時調節使用，但是帶鋼經過時，錐形輪與磁輪中間為架空狀態，這種狀態會容易產生折印和劃傷，保證帶鋼對中的基礎上，在錐形輪處增加一組聚氨酯材質堆垛小輪，直徑85 mm，安裝在中間磁輪和兩側錐輪中間的位置，錐形輪改造如圖7 所示。通過改造減少了帶鋼中間的架空狀態，減少了橫切過程中產生折印和劃傷缺陷的概率。

圖7 錐形輪改造

3 改造效果

通過對涂油量的控制和弧形板、錐形輪、堆垛機等相關設備設計的改進，有效減少了鍍錫板裁剪過程中劃傷缺陷發生的概率，實現鍍錫量5.6 g/m2以上鍍錫板的穩定生產，月均5.6 g/m2以上鍍錫板產能提高290 t，劃傷缺陷發生率由39%降至0.01%。

4 結束語

通過對鍍錫板裁剪過程中表面劃傷規律的總結和原因分析，從對原料和設備兩方面展開一系列的攻關，鍍錫板表面質量得到大幅度的提高，批量劃傷質量問題發生率降為零，產線生產組織連續性得到明顯改善。