姚春榮，羅永欣

（南通中集罐式儲運設備制造有限公司，江蘇 南通 226300）

0 引言

在罐式集裝箱的生產(chǎn)過程中，不銹鋼原板除了需要具有良好的力學性能、彎曲性能外，其耐高溫、耐腐蝕性能也是衡量罐式集裝箱質量的重要因素。一般來說，為了提高其耐腐蝕性能，往往需要在不銹鋼表面進行酸洗鈍化以形成一層保護鈍化膜，保護膜的質量直接決定了集裝箱的耐腐蝕性能。而不銹鋼生產(chǎn)過程中其表面劃痕、熱劃傷以及振紋等缺陷的存在會極大地影響到鈍化膜的性能，因為表面缺陷會在形成鈍化膜后顯現(xiàn)出來，而且會影響到內(nèi)表面鈍化膜的均勻性，進而影響到罐式集裝箱的抗腐蝕性能［1－3］。為此，如何通過改善罐式集裝箱不銹鋼板的表面質量來提高罐式集裝箱的使用壽命就成為現(xiàn)場技術攻關的焦點。

1 罐式集裝箱罐體用不銹鋼表面存在的缺陷

為了研究罐式集裝箱用不銹鋼常見缺陷的產(chǎn)生機理，特以某不銹鋼廠六輥軋機為研究對象，對不銹鋼原板的表面缺陷進行了大量的現(xiàn)場統(tǒng)計與跟蹤，發(fā)現(xiàn)表面缺陷主要有以下幾種（見圖1）：①在帶鋼表面有細小的劃痕，并沿軋制方向不斷延長，寬度約為1mm，長度沿整卷帶鋼幾乎不間斷，如圖1（a）所示，一般是由于軋輥與帶鋼間打滑而引起，稱之為劃痕；②缺陷不連續(xù)，長度約5cm，帶鋼表面成撕裂狀，如圖1（b）所示，一般是由于輥縫潤滑不足引起，稱之為熱劃傷；③帶鋼表面有間斷的橫向條紋，如圖1（c）所示，一般是由于軋機振動引起，稱之為振紋。

根據(jù)文獻［4，5］，對于劃痕缺陷，可采用劃痕綜合判斷指標λ來衡量生產(chǎn)過程中劃痕缺陷的產(chǎn)生概率，即：

其中：T1，T0為前張力和后張力；R′為工作輥壓扁半徑；P為總軋制壓力；μ為摩擦系數(shù)；V為軋制速度；α為速度影響指數(shù)，一般α＝0.8～1.2；△h為壓下量。

圖1 罐式集裝箱不銹鋼常見生產(chǎn)缺陷

對于熱劃傷缺陷，一般是由于潤滑不足導致變形區(qū)溫度過高，潤滑油膜破裂所致，一般用劃傷指數(shù)φ來衡量其發(fā)生概率，即：

其中：ξ為當量油膜厚度；ξ′為臨界當量油膜厚度。

軋機振動可以用振動系數(shù)Φ來進行衡量，即：

其中：E為彈性模量；rm為平均壓下率；σc為帶材屈服極限；σ1為平均張力；L為相鄰機架間距離；h0為軋件入口厚度；ω為系統(tǒng)固有頻率；R為工作輥半徑。

上述指標中，劃痕綜合判斷指標、劃傷指數(shù)、振動系數(shù)的計算值越小，則說明表面發(fā)生缺陷的概率越??；反之，計算值越大，則說明缺陷發(fā)生的概率較大，一定程度后，需要進行調整。這樣，就可以以此為基礎建立表面質量控制的數(shù)學模型。

2 罐式集裝箱用不銹鋼板表面質量控制技術的實現(xiàn)

通過上述分析可以看出，不論是劃痕、熱劃傷還是振動（變形區(qū)的潤滑狀況主要通過影響軋機的頻率來影響振動）都與變形區(qū)的潤滑狀況密切相關，而在軋制工藝參數(shù)一定的情況下，變形區(qū)的潤滑狀況主要由工藝潤滑制度（包括乳化液的流量w、乳化液的初始溫度T、乳化液的濃度C）決定，其數(shù)學模型如式（4）所示，因此可通過控制工藝潤滑制度來改善不銹鋼的表面質量。

由于軋制過程中各缺陷的計算值最小，即判斷該缺陷發(fā)生的概率最小，因此對于不銹鋼板表面質量控制計算的目標函數(shù)可以用下式表示：

其中：β1，β2，β3為加權系數(shù)，且β1＋β2＋β3＝1；λ＊，φ＊，Φ＊分別為臨界劃痕判斷指標、臨界劃傷指數(shù)、臨界振動系數(shù)。當各參數(shù)的計算值小于其臨界值時，就判斷該缺陷沒有發(fā)生；而當其中任意一個指標計算值大于臨界值時，即判斷該生產(chǎn)過程中，帶鋼表面會產(chǎn)生缺陷。這樣，罐式集裝箱用不銹鋼板表面控制計算的優(yōu)化計算模型可表示為：

對于這樣一個簡單的單目標尋優(yōu)問題，運用鮑威爾法很容易就能得到一個合適的解。

3 罐箱罐體用不銹鋼板表面質量控制技術的應用效果

為了提高罐式集裝箱的整體質量，在技術上拉大與其他企業(yè)的差距，通過與不銹鋼制造單位合作，從控制不銹鋼板的表面質量入手，利用本文所述相關技術，對乳化液的相關參數(shù)進行優(yōu)化，極大地降低了帶鋼表面缺陷發(fā)生的概率，提高了不銹鋼板的表面質量。相關技術應用后，表面缺陷率從之前的0.075%下降到0.046%。另外，利用優(yōu)化后的原板進行了后續(xù)加工，并對加工出來的樣品進行了壽命測試，罐式集裝箱的使用壽命也得到了很大的提高，帶來了很大的經(jīng)濟效益。

4 結論

針對罐箱罐體主要裝載具有腐蝕性的粉末或液體，對不銹鋼表面質量要求高的問題，從控制軋制過程乳化液相關參數(shù)的角度入手，以表面質量最優(yōu)為目標建立了一套罐式集裝箱表面質量控制技術，給出了相應的實施方案，提高了不銹鋼板的表面質量，延長了罐式集裝箱的使用壽命，為企業(yè)帶來了較大的經(jīng)濟效益，具有進一步推廣的價值。

［1］楊兵，蔣鳳如.罐式集裝箱應力腐蝕及其防護措施［J］.集裝箱化，2013（3）：23-26.

［2］于永研，賈小平.淺談集裝箱的表面處理工藝［J］.青島遠洋船員學院學報，2008（4）：60-63.

［3］陳偉超.淺析不銹鋼罐式集裝箱的檢驗要點［J］.機電工程技術，2011，40（7）：162-165.

［4］邱格君，孫鈞，白振華.1220冷連軋機劃痕機理及影響因素分析［J］.冶金設備，2007（3）：23-26.

［5］白振華.冷連軋高速生產(chǎn)過程核心工藝數(shù)學模型［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2009.