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粗轧打滑与翘头的原因分析及对策

来源:云轧钢


1 、引言


由于带钢热连轧粗轧压下量较大、除鳞不干净 、温度较高, 容易生成氧化铁皮, 均导致了钢坯与轧辊的摩擦系数低, 所以粗轧阶 段容易出现打滑事故。由于粗轧板坯较厚, 上下表面容易出现温度不均的现象, 所以翘 头一般在粗轧出现的比较多。翘头严重的板 坯会撞击到保温罩,影响飞剪切头,甚至影响 到精轧穿带困难 ,影响轧制节奏 。


自动化轧钢过程中如果出现打滑和翘 头 ,会严重影响生产节奏, 严重时会损害设备 ,必须严格控制 。本文对打滑与翘头做出 原因分析及提出应对策略 。


2、 打滑原因分析及预防措施


打滑的根本原因是摩擦系数低, 造成轧 钢坯与钢坯表面发生相对滑动。凡是造成摩擦 系数降低的因素都会引起轧件打滑。由于带 钢热连轧粗轧压下量较大 、除鳞不干净、温度低 较高, 容易生成氧化铁皮, 均导致了钢坯与轧 辊的摩擦系数低, 所以在粗轧阶段轧件最容易 易出现打滑事故 。粗轧立辊轧机与四辊水平 轧机之间微张力轧制。奇数十道次轧制时, 水 平轧机轧制速度大于立辊轧制速度, 偶数道 轧制可逆轧制时,立辊不参与轧制 ,立辊与水平 两人之间无张力, 所以打滑一般出现在奇数道 次 。由于第一道次压下量较大, 打滑事故一 般发生在第一次, 因此在该道次要特别关注 易打滑现象 。影响打滑的主要原因有:钢种 和轧制工艺等。


2.1 、钢种的影响


某些钢种表面容易形成氧化铁皮, 降低 了钢坯表面与轧辊之间的摩擦力 。如船板, 50B和其他低合金钢, 如含有 Si、Ni、Nb等元 素高的钢, 这些元素易与氧化气体发生反应, 形成低熔点的氧化物 , 使铁皮熔化, 黏性增 加 。有资料表明:Si>0.25%是钢加热时极 易形成 Fe2SiO4 , 它在 1175℃以上时熔融, 导 致在除鳞之后还有部分氧化铁皮附着在钢坯 表面, 经过水平辊轧制时剥落导致打滑 [ 1] 。对含这些元素的钢种应加强除鳞工艺控制, 减少氧化铁皮从钢坯基体剥落导致轧辊与基 体发生相对滑动的几率。


2.2 、轧制工艺的影响


最大压下量是指在轧制条件一定时该道 次最大高度方向的绝对压下值 。其值由下式求得:



由上式可见 ,轧辊直径增加 ,道次最大压下量可以增加 ,降低了打滑的可能性。在摩 擦系数和轧辊直径一定的情况下, 必须控制 最大压下量 ,超过最大压下量就会出现打滑 现象, 但是降低压下量增加轧制道次的同时, 降低了轧制效率, 所以选择合理地轧制道次 至关重要。同时轧制速度过高, 会导致摩擦 系数降低, 也会导致打滑, 在轧制容易打滑的 钢种时应低速轧制。


增加轧制道次, 减小压下量。合理分配 负荷, 或增加轧制道次, 减小单道次压下量。举例:安阳钢铁 1780热连轧线轧制 Q235B, 来源 230mm, 轧制道次为 5 时易打滑 , 但改 为 7道次之后打滑现象消失。


2.3、 其它减少打滑的措施


增加轧辊表面粗糙度 。很多厂粗轧都采用高 Cr钢的轧辊, 这种辊硬度高, 耐磨 ,但摩 擦系数较一般的铸铁轧辊要小, 因此容易打 滑 。可以人为干预,增加粗糙度 ,应用刻痕和 堆焊的轧辊 ,增加轧件摩擦系数。但刻痕对 轧件表面质量产生有害影响 ,此法通常仅在 粗轧前几道次使用。


当压下量超过允许数值时, 把轧件端部 加工成截锥形,以减小咬入角。降低轧制速度,增加摩擦系数,增加除鳞 水的冷却,降低板坯表面的温度 ,使氧化铁皮 不熔化 。


3 、翘头原因分析及调整措施


翘头发生的根本原因是带钢上下表面的 延伸率不均匀 。由于粗轧板坯较厚, 上下表 面容易出现温度不均的现象 ,所以翘头一般 在粗轧出现的比较多 。翘头严重的板坯会撞 击到保温罩 ,影响飞剪切头 ,甚至影响到精轧 穿带困难,影响轧制节奏。


3.1、 板坯上下表面温差的影响


a.上下表面加热初始温度差较大, 导致 上下表面延伸率不均匀。


b.粗轧轧制中温降,上表面比下表面下降快。


带钢上表面接触到的各种水比下表面 多 :如粗轧刮水板效果不好 ,导致轧辊冷却水 将带钢上表面冷却;上表面接触到带钢吹扫 水 、除鳞水、压尘水和机架间冷却水会堆积在 带钢上表面 ,蒸发及传导带走上表面热量 ,而 下表面由于重力作用会直接掉落下去 。导致 上表面的温度比下表面的温度要低, 上下表 面金属的变形程度不同 , 温度高的一侧变形 大 ,因此带坯向温度低的一侧弯曲,也就是产 生翘头现象 (如图 1)。改善加热条件, 在上 下表面轧制条件相同的情况下, 减小同板温 差可以明显地改善翘头。优化轧机结构, 见 少刮水板漏水,机架辊除水效果 ,也可以减少 上表面温降 ,从而降低翘头量。





3.2、 轧制线标高的影响


轧制线高易翘头 。轧制线高度过高, 下 表面压下量比上表面大 , 所以延伸率比上表 面大, 翘头明显。调整下阶梯垫高度。根据 工作辊及支撑辊直径不同 , 下阶梯垫是用来 调整轧制线高度的, 阶梯垫等级一般按要求 补偿量有一定的计算方法,不能随意更改。因 为调整轧线高度可能使钢板插入导板与轧辊之 件,造成轧钢事故 。但是在翘头量较大时, 可 适当降低阶梯垫高度 , 调节翘头效果明显。一般不要调节太多,否则容易出现轧钢事故。


3.3 、上下辊辊径差的影响


为了使带钢不发生扣头撞击辊道, 一般 工作辊上辊直径比下辊直径小 ,使上辊轧制 线速度略小于下辊线速度 , 上表面延伸量小 于下表面延伸量 ,使带钢发生微量翘头。但 是如果上下辊直径相差过大 ,则会大大增加 翘头的可能性。


3.4、 轧辊速度比对翘扣头的影响


当 轧 剑 厚 度 分 别 为 227mm、 66mm、 38mm,上下辊半径均为 600mm, 轧件平均温 度 :1180℃,压下率均为 20%时 , 仅改变轧辊 速度比 。测得的翘扣头弯曲率结果如图 2所 示 。当板坯厚度为 227mm时,随着上下辊速 比的增大,翘扣头弯曲率成线性下降。上下辊 速比小于 1时,产生翘头现象 ,上下辊速比大 于 1时,产生扣头现象。




当板坯厚度为 66mm时,上下辊速比在 0.9 ~ 1.1之间对轧件的翘 扣头现象影响不大。当板坯厚度为 38mm时, 翘扣头弯曲率先增大后减少 ,当上下辊辊速相 同时 ,轧件保持在最佳的水平状态。而辊速 比大于和小于 1时,都会造成扣头现象。粗轧的上下工作辊是通过两个独立的转 速可调电机传动的, 雪橇值的原理就是调节 上下辊转速比。




轧钢操作工在轧钢过程中一 般调节雪橇值来在线调节翘头量。图 3显示了压下率对翘扣头的影响。


从 图中可以看出,当板坯厚度为 227mm, 压下 率变大时, 翘扣头弯曲率变大, 这是因为配辊 时一般上辊直径比下辊小 , 压下率的增加到 致上下表面延伸量都增加 , 但是下表面延伸 量更大 。当板坯厚度为 66mm和 38mm, 压下 率变大时, 翘扣头弯曲率反而减少。对于薄板爬坡咬入时, 上工作辊压下量比下工作辊 的压下量要大, 使板坯上表面的延伸率大于 板坯下表面的延伸率, 造成轧件出口处板坯 上表面速度大于下表面速度 ,从而形成板坯 出轧机厚向下弯曲, 即扣头现象。当压下率 增大时 ,此现象更加严重。


4 、结语


针对该厂生产实际,得出以下结论:


a.调整工作辊直径 、合理分配轧制负荷、 降低温度等措施可以防止粗轧打滑现象 ;


b.调雪橇值、控制上下表面温差、调整下阶 梯垫高度、调节压下量可以有效改善翘头现象。通过以上调节措施,该厂生产中出现的打 滑与翘头事故率明显降低,收到了良好的效果。




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