八鋼4200粗軋機軋制中頭部翹頭原因分析及預防

李進寶 唐年寶

【摘 要】中厚板軋制中翹頭是一種常見的板形缺陷，八鋼中厚板4200粗軋機軋制過程中經常發生鋼板翹頭，其中最常見的品種、規格為低溫控軋鋼板、薄規格鋼板等。針對這些鋼板軋制特點并結合軋制線實際生產情況進行分析，得出鋼板上、下表面存在溫差、里外溫度分布不均、道次規程設定不合理、軋制速度設定過大及軋制中上下表面摩擦因數不一致、軋制線標高不同是引起翹頭的主要原因。通過分析這些原因，找出相關的理論依據，并結合現場生產中各工序的特點制定完善工藝制度，從而達到抑制生產中鋼板翹頭，進而達到提高生產節奏，減少改規和軋廢量，提高產量和生產效益的目的。

【關鍵詞】八鋼4200粗軋機； 翹頭；軋制溫度

前言

新疆八鋼中厚板4200/3500mm軋機是從上海浦鋼厚板廠搬遷的利舊設備，2008年12月在八鋼建成投產[1] ，在軋機歷經了8年的運行后，八鋼中厚板生產技術不斷提高，工藝技術不斷完善，隨著國內外市場的變化，降低生產成本，提高生產效率，減少熱停時間，提高經濟效益是八鋼中厚當前亟需解決的問題。本文通過對八鋼中厚板4200粗軋機翹頭問題進行詳細分析，制定有效的防范措施，達到提高生產節奏，減少改規和軋廢量，提高產量和生產效益的目的。

1. 八鋼4200粗軋機軋制中頭部翹頭原因分析

1.1鋼板上、下表溫度差對鋼板翹頭的影響

鋼板上、下表及里外溫度不一致分為溫度外高內低和內低外高兩種情況，前者一般發生在軋件從加熱爐剛出來時，由于加熱不充分造成的； 后者一般發生在軋制過程中，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間短等，使表面溫度低于內部溫度[2]。

圖1 表示了內外溫度不一致對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，根據體積守恒，軋件上部延伸要比軋件下部大，所以軋件產生向下彎曲，反之亦然。

1.2 摩擦系數對鋼板翹頭的影響

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有關。板坯表面附著氧化鐵皮會嚴重影響上下表摩擦因數，板坯由于某些原因在加熱爐內加熱時間過長，產生的次生氧化鐵皮不易被清除，軋鋼時鋼板與軋輥接觸的摩擦因數減小，造成鋼板翹頭。

1.3 軋輥輥速差對鋼板翹頭的影響

由于上下工作輥線速度不等，引起變形區中兩個工作輥與軋件接觸面上的摩擦力不對稱，從而導致變形區存在中性點。在中性點上、下兩輥的摩擦力方向不同，導致快輥的力矩比慢輥的大。由此快輥一側軋件受到剪應力較大，金屬流動量大，會造成鋼板頭部翹曲[6-7]（如圖3 所示）。

1.4 工作輥輥徑差對鋼板翹頭的影響

我們通過對八鋼4200粗軋機采用上工作輥的直徑參數910 mm，下工作輥直徑參數在每個工況條件下分別為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及壓下率的關系（如圖4 所示）。由圖4 可看出：同一異徑比時，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，兩輥角速度相同，則大輥一側的軋件表面金屬在單位時間內流動的距離長，使軋件彎向小輥一側。隨著壓下率的增加，兩輥的軋制力相等，使在小輥徑一側產生的壓下量大于大輥徑一側的壓下量，則小輥徑一側金屬流動量增加，減弱了由于輥速差對帶鋼頭部翹曲的影響。

1.5軋制線高度對鋼板翹頭的影響

軋制線高度對軋件軋制后的運動方向有著重要影響（如圖5所示），當鋼板入口中心高度和軋制線高度一致時，可保證鋼板水平咬入和鋼板出口平直。當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，上輥作用力使鋼板頭部向下偏斜，形成強制傾斜咬入，這時鋼板也受到機架輥一個向上的托力，該力使鋼板上表面接觸區壓力的合力向入口方向移動。這些力對變形區內鋼板形成一個向上的彎矩，使鋼板頭部出輥縫后向上彎曲，反之則相反.

2. 八鋼4200粗軋機軋制翹頭的解決措施

2.1 適當降低軋制負荷：在滿足軋制工藝要求的前提下，合理制定各道次絕對壓下量及壓下率；

2.2 合理設定軋制速度：對于容易出現翹頭的鋼種和規格，在不損害油膜軸承的基礎上，適當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整，消除其他不對稱因素對鋼板頭部翹曲的影響，獲得良好板形；

2.4 優化上、下輥輥速調節參數，使軋制過程中軋件通過上下輥速差抵消其他因素對鋼板頭部翹曲造成的不良影響；

2.5利用SKI系數控制翹扣頭發生：SKI系數是通過控制上下輥輥速來控制板坯頭部的，當控制上輥速度大于下輥速度時，鋼板扣頭；當上輥速度小于下輥速度時，鋼板翹頭。

2.6 提高軋線標高：將軋制線的高度調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

鋼板軋制過程是一個復雜的熱機耦合過程，因此鋼板初始應力狀態、溫度分布、軋制速度設定、道次規程分配、壓下制度設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，單獨控制、調整某一因素都無法完全保證頭部平直，因此必須綜合分析，對軋制計劃編排、加熱、運輸及軋制的各個環節進行統籌處理，才能制定合理的控制措施，保證鋼板軋制時處于最佳的狀態，減少翹曲的發生。

參考文獻 ：

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

[2]孫薊泉，張海濱，于全成.熱軋帶鋼頭部翹曲原因分析[J].鋼鐵研究學報，2006，18（7）：31-34.

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[4] 龐玉華，劉長瑞，趙永團. 中厚板軋制頭部彎曲研究現狀淺析[J]. 上海金屬，2006，28（ 5）

[5] 胡衍生，程曉茹，李虎興，等. 輥速差對軋件頭部彎曲的影響[J]. 鋼鐵研究學報，2004，16（ 5） ： 37 - 41.

[6] 李亮，杜鳳山，郭振字，等. 非對稱板帶熱軋頭部翹曲的分析與有限元模擬[J]. 冶金設備，2003（ 2） ： 4 - 7.

[7] 朱光明，杜鳳山，孫登月，等.板帶軋制變形區內摩擦力分布的有限元模擬[J].冶金設備，2002，8（4）：2-3.