李進(jìn)寶 唐年寶 / 鋼集團(tuán)八一鋼鐵股份有限公司中厚板廠

八鋼4200粗軋機(jī)軋制中頭部翹頭原因分析及預(yù)防

李進(jìn)寶 唐年寶 / 鋼集團(tuán)八一鋼鐵股份有限公司中厚板廠

中厚板軋制中翹頭是一種常見的板形缺陷，八鋼中厚板4200粗軋機(jī)軋制過程中經(jīng)常發(fā)生鋼板翹頭，其中最常見的品種、規(guī)格為低溫控軋鋼板、薄規(guī)格鋼板等。針對(duì)這些鋼板軋制特點(diǎn)并結(jié)合軋制線實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行分析，得出鋼板上、下表面存在溫差、里外溫度分布不均、道次規(guī)程設(shè)定不合理、軋制速度設(shè)定過大及軋制中上下表面摩擦因數(shù)不一致、軋制線標(biāo)高不同是引起翹頭的主要原因。通過分析這些原因，找出相關(guān)的理論依據(jù)，并結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)中各工序的特點(diǎn)制定完善工藝制度，從而達(dá)到抑制生產(chǎn)中鋼板翹頭，進(jìn)而達(dá)到提高生產(chǎn)節(jié)奏，減少改規(guī)和軋廢量，提高產(chǎn)量和生產(chǎn)效益的目的。

八鋼4200粗軋機(jī)； 翹頭；軋制溫度

前言

新疆八鋼中厚板4200/3500mm軋機(jī)是從上海浦鋼厚板廠搬遷的利舊設(shè)備，2008年12月在八鋼建成投產(chǎn)[1]，在軋機(jī)歷經(jīng)了8年的運(yùn)行后，八鋼中厚板生產(chǎn)技術(shù)不斷提高，工藝技術(shù)不斷完善，隨著國內(nèi)外市場的變化，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，減少熱停時(shí)間，提高經(jīng)濟(jì)效益是八鋼中厚當(dāng)前亟需解決的問題。本文通過對(duì)八鋼中厚板4200粗軋機(jī)翹頭問題進(jìn)行詳細(xì)分析，制定有效的防范措施，達(dá)到提高生產(chǎn)節(jié)奏，減少改規(guī)和軋廢量，提高產(chǎn)量和生產(chǎn)效益的目的。

1. 八鋼4200粗軋機(jī)軋制中頭部翹頭原因分析

1.1鋼板上、下表溫度差對(duì)鋼板翹頭的影響

鋼板上、下表及里外溫度不一致分為溫度外高內(nèi)低和內(nèi)低外高兩種情況，前者一般發(fā)生在軋件從加熱爐剛出來時(shí)，由于加熱不充分造成的; 后者一般發(fā)生在軋制過程中，由于軋件受到除鱗水的冷卻，與軋輥、輥道接觸傳熱，與空氣接觸，中間冷卻跑水后返溫時(shí)間短等，使表面溫度低于內(nèi)部溫度[2]。

圖1　上下表層溫差對(duì)頭部翹曲的影響

圖1 表示了內(nèi)外溫度不一致對(duì)鋼板頭部翹曲的影響( 暗影部分為高溫則翹頭，低溫則扣頭) 。軋件外部溫度高，內(nèi)部溫度低，即暗影部分為低溫，軋件上表面到低溫部分的距離要大于軋件下表面到低溫部分的距離，即h1 ＞ h2（如圖2所示）。在軋制過程中，高溫部分較易變形，高溫部分被壓下的比例較低溫部分大，這樣軋件上部被壓下較多，根據(jù)體積守恒，軋件上部延伸要比軋件下部大，所以軋件產(chǎn)生向下彎曲，反之亦然。

圖2　內(nèi)外溫度不一致對(duì)鋼板頭部翹曲的影響

1.2 摩擦系數(shù)對(duì)鋼板翹頭的影響

軋件和軋輥接觸表面的摩擦力的大小及分布與接觸弧長度和鋼板的平均厚度的比值以及摩擦系數(shù)有關(guān)。板坯表面附著氧化鐵皮會(huì)嚴(yán)重影響上下表摩擦因數(shù)，板坯由于某些原因在加熱爐內(nèi)加熱時(shí)間過長，產(chǎn)生的次生氧化鐵皮不易被清除，軋鋼時(shí)鋼板與軋輥接觸的摩擦因數(shù)減小，造成鋼板翹頭。

1.3 軋輥輥速差對(duì)鋼板翹頭的影響

由于上下工作輥線速度不等，引起變形區(qū)中兩個(gè)工作輥與軋件接觸面上的摩擦力不對(duì)稱，從而導(dǎo)致變形區(qū)存在中性點(diǎn)。在中性點(diǎn)上、下兩輥的摩擦力方向不同，導(dǎo)致快輥的力矩比慢輥的大。由此快輥一側(cè)軋件受到剪應(yīng)力較大，金屬流動(dòng)量大，會(huì)造成鋼板頭部翹曲[6-7]（如圖3 所示）。

圖3　速度對(duì)鋼板翹曲影響示意圖

1.4 工作輥輥徑差對(duì)鋼板翹頭的影響

我們通過對(duì)八鋼4200粗軋機(jī)采用上工作輥的直徑參數(shù)910 mm，下工作輥直徑參數(shù)在每個(gè)工況條件下分別為920、930、940 mm，得到帶鋼頭部翹曲量與工作輥異徑比（1.01、1.02、1.03及壓下率的關(guān)系（如圖4 所示）。由圖4 可看出：同一異徑比時(shí)，隨著壓下量的增大，軋件頭部翹曲量迅速增大，隨后其增加趨勢減緩。其原因是在壓下率較小時(shí)，兩輥角速度相同，則大輥一側(cè)的軋件表面金屬在單位時(shí)間內(nèi)流動(dòng)的距離長，使軋件彎向小輥一側(cè)。隨著壓下率的增加，兩輥的軋制力相等，使在小輥徑一側(cè)產(chǎn)生的壓下量大于大輥徑一側(cè)的壓下量，則小輥徑一側(cè)金屬流動(dòng)量增加，減弱了由于輥速差對(duì)帶鋼頭部翹曲的影響。

圖4　軋件頭部翹曲量與及異徑比的關(guān)系

圖5　軋制線高度對(duì)頭部翹曲的影響

1.5軋制線高度對(duì)鋼板翹頭的影響

軋制線高度對(duì)軋件軋制后的運(yùn)動(dòng)方向有著重要影響（如圖5所示），當(dāng)鋼板入口中心高度和軋制線高度一致時(shí)，可保證鋼板水平咬入和鋼板出口平直。當(dāng)軋制線高度和鋼板入口中心高度不一致，則鋼板傾斜咬入，會(huì)造成鋼板頭部彎曲。如果鋼板下傾咬入，在咬入過程中鋼板較先接觸上輥面，上輥?zhàn)饔昧κ逛摪孱^部向下偏斜，形成強(qiáng)制傾斜咬入，這時(shí)鋼板也受到機(jī)架輥一個(gè)向上的托力，該力使鋼板上表面接觸區(qū)壓力的合力向入口方向移動(dòng)。這些力對(duì)變形區(qū)內(nèi)鋼板形成一個(gè)向上的彎矩，使鋼板頭部出輥縫后向上彎曲，反之則相反.

2. 八鋼4200粗軋機(jī)軋制翹頭的解決措施

2.1 適當(dāng)降低軋制負(fù)荷:在滿足軋制工藝要求的前提下，合理制定各道次絕對(duì)壓下量及壓下率；

2.2 合理設(shè)定軋制速度:對(duì)于容易出現(xiàn)翹頭的鋼種和規(guī)格，在不損害油膜軸承的基礎(chǔ)上，適當(dāng)降低咬鋼速度及加速度；

2.3 采用合適的配輥方案：通過上下輥徑配輥調(diào)整，消除其他不對(duì)稱因素對(duì)鋼板頭部翹曲的影響，獲得良好板形；

2.4 優(yōu)化上、下輥輥速調(diào)節(jié)參數(shù)，使軋制過程中軋件通過上下輥速差抵消其他因素對(duì)鋼板頭部翹曲造成的不良影響；

2.5利用SKI系數(shù)控制翹扣頭發(fā)生:SKI系數(shù)是通過控制上下輥輥速來控制板坯頭部的，當(dāng)控制上輥速度大于下輥速度時(shí)，鋼板扣頭；當(dāng)上輥速度小于下輥速度時(shí)，鋼板翹頭。

2.6 提高軋線標(biāo)高：將軋制線的高度調(diào)整為道次壓下量的一半，這樣可以保證軋件水平咬入和軋制后平直。

3.總結(jié)

鋼板軋制過程是一個(gè)復(fù)雜的熱機(jī)耦合過程，因此鋼板初始應(yīng)力狀態(tài)、溫度分布、軋制速度設(shè)定、道次規(guī)程分配、壓下制度設(shè)置等都是引起翹頭的因素，并且這些因素之間交叉影響、交互作用，單獨(dú)控制、調(diào)整某一因素都無法完全保證頭部平直，因此必須綜合分析，對(duì)軋制計(jì)劃編排、加熱、運(yùn)輸及軋制的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行統(tǒng)籌處理，才能制定合理的控制措施，保證鋼板軋制時(shí)處于最佳的狀態(tài)，減少翹曲的發(fā)生。

［1］包連勤，八鋼中厚板精軋機(jī)裝備技術(shù)與改造[J]，新疆鋼鐵，第112期，2009.

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