捆带使用效果不佳原因分析

2015-03-20黄菲

襄阳职业技术学院学报 2015年1期

黄菲

（武钢研究院，武汉 430080）

钢质捆带（简称“捆带”）广泛用于钢铁产品的打捆包装，是一种具有高附加值和广阔市场前景的冷轧深加工产品。[1-2]当前，钢材生产呈现连续化、高速化、自动化和规模化的特征，对捆带使用性能的要求也日益提高。某客户外购了一批捆带，在使用过程中发现自动打包机经常出现卡带现象，导致设备频繁死机，严重影响生产进度。受客户委托，我们对这批产品进行了力学性能、板形和表面质量等方面的检测分析，并在现场跟踪产品的生产过程，找到了影响其使用效果的主要原因，并提供了可行的解决措施。

一、实验部分

（一）实验试样

实验试样由该客户提供，实验前对其进行裁剪，厚度一般为0.9 mm，并清洁表面。

（二）实验设备

力学性能分析在GALDABINI SUN10电子拉伸试验机(意大利GALDABINI公司)和WJJ-6C机动式弯折试验机(宁夏青山试验机有限公司)上完成，表面质量分析在D/MAX-2500 PC X射线衍射仪(日本 RIGAKU公司)、QUANTA 400扫描电镜 (荷兰FET公司)和TR210手持式粗糙度仪(北京时代之峰科技有限公司)上完成，板形分析按照GB/T 25820-2010《包装用钢带》的规定，利用钢质米尺和游标卡尺，通过目视或触摸的方式进行。

二、结果与讨论

（一）问题描述

据客户反映，这批捆带（图1）进入自动打包机后，频繁发生卡带现象，致使生产陷入停顿，即使调整设备工作参数也无济于事。但是，在改用其它厂家生产的同类型产品后，却没有出现类似现象。因此，客户认为打包机没有问题，是产品存在质量缺陷，因此委托进行性能检测分析。

图1 产品外观图

（二）产品性能分析

1.力学性能：力学性能是影响捆带使用性能的重要因素，自动打包机对其主要有两个要求：[3]一是强度、塑性和韧性必须控制在合理范围内。技术协议只规定了性能指标下限，但多年的实际经验证明，产品强度过高，由于不易弯折，容易损伤打包机的机头，过低则容易出现断带。与此相反，塑性和韧性太好，捆带剪切会变得非常困难；太差也容易断带。二是力学性能必须保持均匀一致。捆带在自动打包机内是高速连续运行，只有力学性能恒定，才能保证与机器之间的相互作用力稳定，从而顺利进行打包。（见表1）

表1 力学性能分析

表2 两组病例不良反应发生情况表

表3 表面质量分析

从表1可以看到，产品的抗拉强度、延伸率和反复弯曲次数均在技术协议规定和经验参考值内，并且头部、中部、尾部的力学性能也几乎一致。因此，产品的力学性能可以认为是合格的，不是影响其使用效果的主要因素。

2.板形：板形对捆带的使用性能有着显著影响，具体体现在如下几个方面：[5]一是尺寸规格。尺寸公差太正，与打包机口径不易匹配，自然难以进入，因而造成卡带；而如果公差太负，由于与机器的结合性太差，在高速运行过程中容易跑偏，不好控制。总的来说，为了保证设备能连续稳定运行，捆带的尺寸还是稍微呈现负公差比较有利。二是镰刀弯和弯曲度。侧弯和回弹是最容易出现的两类板形缺陷，从冷轧的角度来说，主要是由热轧原料厚度不均、轧制和纵剪工艺不合理以及轧辊工作状况不佳等原因造成的。其中，镰刀弯超标的产品肯定无法进入自动打包机，导致卡带；而弯曲度超标的产品在运行过程中因为需要较大的力进行矫正，会显著降低运行速度，影响打包效率，并损伤设备。通常来讲，这两类缺陷一旦出现，将会十分明显，肉眼都可以观察到。三是卷形。自动塌卷和松卷主要是由于捆带在卷取时，卷取张力和卷径设置不合理，造成坍塌和松垮。这类缺陷不仅使产品外观不雅，捆扎钢卷时也不易打紧。（见表2）

从表2可以看到，产品的实际尺寸都在技术协议和经验参考值内。任意取2 m长捆带，与钢质直尺放在同一水平面进行目测对比，没有发现明显的侧弯和回弹现象。同时，从图1可以看到，产品的外观比较成形，圆形特征明显，没有自动塌卷和松卷现象。从这点来说，产品的板形也可以认为是合格的，与卡带现象没有直接关系。

3.表面质量：捆带表面质量与其使用性能息息相关，具体来说，有如下几点：[6]一是表面状态。由于产品应用于高速自动打包机，一般是焊接用的发蓝捆带。表面应该是均匀一致的蓝色，没有黄色或红色的Fe2O3氧化层。这是因为该氧化层结构比较疏松，附着力不强，钢带在运行中与打包机发生摩擦时，容易脱落，堵塞通道导致卡带。二是膜层质量。发蓝膜首先是应具有一定的粗糙度。粗糙度太低，产品表面过于光洁，进入打包机后容易打滑，捆扎不紧。粗糙度过高，产品与机器之间的摩擦力也较大，发生卡带的频率也会大幅增加。其次是应有一定的厚度。膜层太薄，产品的耐蚀性较差；膜层太厚，则会影响焊接性能，并且也会导致卡带。再次是要有一定的致密度。膜层缺陷太多，产品容易被腐蚀。最后是要有一定的稳定性，不易发生脱落，否则会堵塞运行通道。三是边部质量。这类缺陷主要发生在冷轧原料进行分条时，由于剪切工艺不合理及刀刃变钝所致。产品边部如果出现裂边、毛刺和切割不齐等现象，就会和运行通道两侧发生强烈的摩擦，导致阻力急剧加大，极易引起卡带。（见表3）

从表3可以看到，发蓝膜的粗糙度和厚度均在经验参考值内。因此，可以认为发蓝膜的膜层质量是合格的。

图2 产品表面XRD衍射分析图

图3 发蓝膜表面形貌图

从图2可以看到，产品表面除了Fe的固有特征峰外，只有很强的Fe3O4衍射峰，说明生成了一层较为单一的氧化膜，这与图1中产品的外观颜色相一致。从图3可以看到，膜层的致密度比较高，缺陷较少。反复弯曲5次或者用白纸使劲擦拭表面后，膜层很稳定，没有脱落。但是，在用手触摸产品的边部时，感觉不是十分光滑，容易刮伤或刺伤手指，导致出血。因此，可以大致判定边部质量缺陷是导致卡带现象的主要原因。