王麒
河钢集团唐钢高强汽车板公司 河北唐山
摘 要：文中结合笔者生产实践经验，总结了高强汽车板生产过程中常见的切边缺陷，分析了缺陷产生的原因，分析了剪刃间隙、重刀量、带钢张力等因素对切边质量的影响，并提出了相应的应对方法。
关键词：高强汽车板；切边剪；缺陷；质量
在高强汽车板生产过程中，由于生产工艺复杂、生产流程长、产线设备复杂，因此对生产质量管理水平也有更高的要求。在生产实践中，一旦出现产品表面缺陷，往往需要大量工作人员进行深入分析，找到问题根源并解决问题。本文结合笔者长期的实践经验，就各种常见的切边质量缺陷进行了分析，具体如下。
1 切边质量判断标准
切边剪断面通常由剪断区和撕裂区组成，剪断区和撕裂区的比例对于不同钢种、不同厚度的带钢有所不同，通常材质越软，切入深度越深，剪断区与撕裂区的比例越高；材质越硬，两者的比例则越小。带钢厚度越薄，剪断区与撕裂区的比例会增加。如果切边良好，则撕裂区断面与剪断区断面几近平齐，2个区之间的分界线平直分明，如果切边不好，过渡线轨迹表现为“蛇形”。另外，如果剪断区和撕裂区分配不好，则轧制后易出现毛刺、锯齿。
2常见切边缺陷分析
2.1划伤
生产过程中常常发现带钢边部有表面划伤，且存在以下规律：划伤只出现在带钢下表面，划痕间断或连续，形状不规则，带钢中间部位无划伤，并且对于不同宽度规格的带钢划伤总是出现在边部位置30mm处，划痕较深，手摸有明显触感。经过对可能造成边部划伤的部位进行观察分析发现当带钢通过切边剪时，带钢边部下表面与下剪刃金属隔套接触，从而造成划伤。且带钢经过切边剪前无划伤，之后出现划伤也证实了这一点。对此，我们将金属隔套改为橡胶隔套，从而解决了边部划伤问题。如图1所示。
a)切边剪刀头机构 b)改造后的橡胶隔套
图1 切边剪刀头
2.2啃边
带钢经过切边后，在边部出现浪形，缺陷宽度通常不超过50mm，多数情况下两侧均有，特别是薄规格带钢最为明显。带钢在切边过程中，切边剪上、下刀片做圆周运动，形成一对无端点的剪刃，带钢剪切过程中，上、下剪刃刃口距离随着刀盘不断转动逐渐减小，中间的带钢被不断咬入，带钢先后经历了弹性变形、塑性变形和断裂3个复杂阶段，最终完成剪切。发生啃边缺陷多是由于切边剪剪刃重叠量和刀隙参数设置不合理造成的，使得切边剪在高速剪切时，带钢剪切断口边缘区域受到瞬时外力高于带钢的屈服极限从而产生塑性变形，从而形成啃边缺陷。
2.3边裂
切边后在带钢边部出现锯齿状裂边，主要发生在操作侧，缺陷深度小于10mm。经分析，造成带钢边裂缺陷的原因有：
⑴原材料存在夹杂。带钢材料内部夹杂有较多塑性或脆硬性夹杂物，夹杂物含量过高会使钢基体连续性显著降低，使晶粒间的热塑性和结合力下降，并在夹杂部位形成很高的内应力，从而增加了钢材的冷热脆性。在轧制过程中缺陷扩展形成裂缝，经切边后，应力从断口处裂开，从而形成边裂缺陷。
⑵热轧工艺缺陷。在热轧过程中，由于热轧卷温度控制不合理，特别是热轧卷在冷却时边部冷却速度明显高于带钢中间部位。使得边部内部组织再结晶不够彻底。而在冷轧过程中，已再结晶区域和未再结晶区域的抗应变能力存在较大差异，形成混晶区，从而在冷轧板边缘部位形成大小不规律的内应力，切边后内应力释放而产生边裂。因受热轧生产工艺的限制，热轧卷边部冷却速度高于中部不可避免，只能通过控制热轧卷横向温差和边部温降速度来改善混晶区宽度，从而降低带钢硬度差，提高边部质量。
⑶切边剪刃口质量差。为确保剪切质量，切边剪剪刃需定期更换。若剪刃更换不及时或剪刃耐磨性和硬度较低，在未达到更换周期前便出现了剪刃磨损严重，从而经切边后在边部产生微小裂纹，在轧制力的作用下，边部产生应力集中，从而造成边部开裂。
⑷冷轧工艺参数不合理，轧制力过大。热轧温度制度对边部组织与性能是有一定影响的，且边部混晶是热轧无法避免的。冷轧生产过程中，首先可通过酸洗工序控制切边量来减少边部不良情况，一般控制在两边合计15~20 mm是比较有利的；然后控制好切边质量边部质量与轧制力、负荷分配有一定关系，需合理设定各道次压下量及带钢张力分布控制。
3 切边质量影响因素
3.1剪刃间隙
由于切边断口层中的撕裂层的形成是在剪刃间隙处产生的，带钢所受弯矩与剪刃间隙有直接关系。若剪刃间隙过小，带钢所受弯矩减小，剪切时应力集中更加明显，剪刃的磨损速度就会加快，同时还会在带钢断口处产生明显的加工硬化，这一现象在生产厚度为1.5～2.0ｍｍ规格带钢时极其显著。剪刃间隙过小还会增加崩刀风险。间隙过大会增加撕裂层厚度，断口微小缺陷增多，经轧制后边裂现象增加。同时也会加剧剪刃磨损，缩短剪刃的使用寿命。
3.2重刀量
控制系统对剪刃重刀量进行设置，在带钢厚度变化时对重刀量参数进行微调。重刀量太小，将导致碎边与钢带粘连，不能顺利进入碎料导桶；重刀量太大，将加剧剪刃平面的磨损，造成剪刃更换频繁，产生非计划品。重刀量参数的设定原则是根据钢种屈服强度或厚度的增大，逐渐减小重刀量，以保护剪刃；在排产时也应遵循此原则，先安排薄规格和软钢切边，然后过渡到高强钢或厚规格计划，以免在剪刃被磨损后不能有效将带钢切开，导致废边从导料槽外逸出。
通常，剪切区与撕裂区厚度比例约为1：2时较为合理，这一点可通过调整剪刃间隙和重刀量得以实现。实践中可根据断口粗糙度和颜色判断并调整参数，总结如下：⑴若断口灰色与亮白色厚度相间，则说明剪刃间隙正常；⑵若断口光滑，截面发亮，有明显的挤压痕迹，则说明剪刃间隙过小；⑶若断口粗糙，表现为类似铸铁样断面颗粒状，则剪刃间隙过大；⑷若断口灰色与亮白色频繁变化，则说明带钢或剪刃出现瓢曲或剪刃的固定锁母松动出现打摆。
3.3带钢张力
建立带钢张力是确保正常切边的必要条件。张力由切边剪前后两套张力辊提供。在切边时，带钢张力的设定，需采用张力逐渐增加的运行模式，同时过焊缝时需要降低张力，以确保带钢的稳定运行。中间规格与厚规格带钢切边质量对张力变化不太敏感。
3.4带钢运行速度
带钢速度是影响切边效率的一个重要参数。当带钢从低速（20ｍ/min）提速至高速（200m/min）时，应采用逐步提速的方法，通常分５次进行提速最为稳妥。当板形不好时，最高运行速度应适当降低，速度过高易造成窜边，且操作人员反应不及时很容易造成堆边，故障处理时间过长反而影响切边效率。
参考文献：
[1]黄生银，甄圣明.冷轧圆盘剪切边过程中常见问题处理[J]．江苏冶金，2008，36(6):62～63．
[2]杨必祥.冷轧板带边部剪切质量的控制与研究[J]．冶金设备，2008（5）：49
[3]吴志生.冷轧板带切边变形过程及其影响因素[J].轻合金加工技术,2001,29(12):23