1450mmUCM軋機打滑與熱劃傷形成機理及處理措施

摘 要：針對濟鋼1450mmUCM六輥可逆單機架軋機生產中接連出現打滑與熱劃傷現象，嚴重影響了帶鋼表面質量，頻繁換輥，極大降低了軋機的作業率，增加軋輥消耗，造成較大經濟損失。分析認為，主要是乳化液性能、流量，軋輥表面粗糙度以及軋制速度、道次壓下量造成的。通過調整乳化液性能以及流量、軋輥表面粗糙度、優化軋制規程，大大減少了軋制過程中出現的熱劃傷與打滑現象。

關鍵詞：UCM；打滑；熱劃傷；乳化液；軋輥；軋制規程

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.037

1 機組簡介

山東鋼鐵集團濟南分公司薄板廠的1450UCM六輥可逆式冷軋單機架機組，是由中冶京城設計施工，傳動、液壓和測厚系統均引進國外先進成套設備。

2 原因分析

2.1 打滑原因分析

對變形區進行受力分析后通過理論計算得出ψ打滑因子[1]為：

（1）

式中，P為軋輥對軋件的正壓力；Th，TH、分別為前、后張力；α為咬人角；γ為中性角；ψ為打滑因子；為工作輥考慮彈性壓扁后的半徑R'；f為摩擦系數；Δh為道次絕對壓下量；

由式（1）可以看出，當0≤ψ≤α時，即ψ≤0.5時，軋制過程才處于穩定狀態，不出現打滑。

摩擦系數：

由式（1）可以看出，隨著摩擦系數f的減小，ψ值增大，軋制過程出現打滑的幾率增大，而摩擦系數主要受軋輥表面粗糙度、乳化液溫度和濃度、軋制速度影響：

1）軋輥表面粗糙度越小，摩擦系數也就越小，另外軋輥表面粗糙度隨著軋制量的增加而減小，生產現場出現的新輥剛生產時沒問題，軋制幾卷后出現前滑不夠、打滑的現象，原因就是隨著軋制的進行，軋輥表面粗糙度降到了臨界值。

2）乳化液使用的是彌散型軋制油乳化形成的，其穩定性指數（ESI）較低，靜置時油水分離速度快，軋制過程中在軋輥與軋件之間形成的油滴顆粒大，潤滑條件好，能夠充分降低軋制過程中工作輥與帶鋼間的摩擦系數。乳化液濃度增加，使軋輥與帶鋼之間的乳化液顆粒度增大，在軋件變形區形成的油膜厚度變厚，提高潤滑性能。溫度升高，乳化液穩定性也會有所降低，油水分離速度變快，軋輥與軋件之間形成的油滴顆粒大，改善潤滑條件。這兩項改變都降低了摩擦系數。

2.2 熱劃傷原因分析

結合生產實際和工藝潤滑理論，將產生熱劃傷的主要因素分為三個方面。1）軋制條件：壓下率、軋制速度；2）軋輥參數：工作輥表面粗糙度；3）乳化液系統：乳化液的濃度、溫度、噴射流量等。

（1）軋制條件。1）壓下率增加，軋制力增加，油膜變薄，弱化潤滑效果，更容易出現熱劃傷。2）軋制速度增加，雖然能增加軋輥與帶鋼之間軋制油量，油膜厚度，減小摩察系數，但是單位時間內產生的變形熱也是增加的，增加超過臨界值后，大量的熱量會使油膜局部破裂，產生熱劃傷。這很好的解釋了現場高速生產時更容易出現熱劃傷現象。

（2）軋輥參數。工作輥表面粗糙度增加，會提高摩擦系數，增加軋制力，變形熱也增加了。另外粗糙度增加，對油膜厚度也提高了要求，如果油膜厚度不夠，不能充分覆蓋軋輥表面的微凸起，就會出現熱劃傷。

（3）乳化液系統。1）乳化液濃度提高，使軋輥與帶鋼之間的乳化液顆粒度增大，在軋件變形區形成的油膜厚度變厚，提高潤滑性能。

2）乳化液溫度提高，分子熱運動加劇，在油滴相互碰撞時就會自動聚集以減少相界面，降低體系能量，油滴聚集即顆粒會適當長大，乳化液穩定性也會有所降低，油水分離速度變快，軋輥與軋件之間形成的油滴顆粒大，改善了潤滑條件。

3 處理方案

3.1 優化備輥

將軋輥表面粗糙度由0.4-0.6μm改為0.5-0.7μm，提高軋輥使用壽命。生產厚規格時使用較大輥徑（360-385mm）的工作輥，不易產生打滑現象。

3.2 改進乳化液系統

（1）乳化液溫度。生產厚規格時將乳化液溫度降低為50-55℃，既能提高摩擦系數，不易出現打滑現象，又避免乳化液溫度過低，影響潤滑出現熱劃傷。生產薄規格時將乳化液溫度升高為56-59℃，提高溫度，改善潤滑，避免潤滑不良出現的熱劃傷現象。

（2）乳化液濃度。生產厚規格時將乳化液濃度降低為2.0-3.0%，既能提高摩擦系數，不易出現打滑現象，又避免乳化液溫度過低，影響潤滑出現熱劃傷。生產薄規格時將乳化液溫度升高為3.0-5.0%，提高濃度，改善潤滑，避免潤滑不良出現的熱劃傷現象。

3.3 優化軋制規程

（1）壓下率。首道次原料較厚，道次絕對壓下量Δh較大，將道次壓下率由32-35%降低至28-32%，使Δh變小，不易出現打滑。

（2）軋制速度。通過前面分析可知，降低軋制速度能有效緩解打滑和熱劃傷現象。但是由于現代軋制生產中，如何提高生產效率，實現高速軋制已經成為各生產線所追求的目標，因此在防治打滑和熱劃傷時不應該以犧牲速度作為代價。降低軋制速度僅作為臨時輔助手段。

（3）前后張力。由于開卷機最大能提供60kN張力，兩臺卷取機各自最大能提供140kN張力。生產時一般設定開卷入口張力60kN，出口120-130kN。將一道次增加后張力為140kN，中間道次要適當降低后張力，末道次適當降低壓下量。

4 結 語

通過調整乳化液性能以及流量、軋輥表面粗糙度、優化軋制規程，提高了軋制速度，提高了生產效率，大大減少了軋制過程中出現的打滑與熱劃傷現象，使生產穩定順利進行。

參考文獻：

[1]商玉華，吳庚亮，張章等.單機可逆軋機打滑影響因素分析及防治措施[J].山東冶金，2009，31（05）：113-115.

作者簡介：段磊（1987-），男，助理工程師，主要從事軋鋼技術工作。