八钢4200粗轧机轧制中头部翘头原因分析及预防
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【摘 要】中厚板轧制中翘头是一种常见的板形缺陷，八钢中厚板4200粗轧机轧制过程中经常发生钢板翘头，其中最常见的品种、规格为低温控轧钢板、薄规格钢板等。针对这些钢板轧制特点并结合轧制线实际生产情况进行分析，得出钢板上、下表面存在温差、里外温度分布不均、道次规程设定不合理、轧制速度设定过大及轧制中上下表面摩擦因数不一致、轧制线标高不同是引起翘头的主要原因。通过分析这些原因，找出相关的理论依据，并结合现场生产中各工序的特点制定完善工艺制度，从而达到抑制生产中钢板翘头，进而达到提高生产节奏，减少改规和轧废量，提高产量和生产效益的目的。
【关键词】八钢4200粗轧机； 翘头；轧制温度
前言
新疆八钢中厚板4200/3500mm轧机是从上海浦钢厚板厂搬迁的利旧设备，2008年12月在八钢建成投产[1] ，在轧机历经了8年的运行后，八钢中厚板生产技术不断提高，工艺技术不断完善，随着国内外市场的变化，降低生产成本，提高生产效率，减少热停时间，提高经济效益是八钢中厚当前亟需解决的问题。本文通过对八钢中厚板4200粗轧机翘头问题进行详细分析，制定有效的防范措施，达到提高生产节奏，减少改规和轧废量，提高产量和生产效益的目的。
1.1钢板上、下表温度差对钢板翘头的影响
钢板上、下表及里外温度不一致分为温度外高内低和内低外高两种情况，前者一般发生在轧件从加热炉刚出来时，由于加热不充分造成的； 后者一般发生在轧制过程中，由于轧件受到除鳞水的冷却，与轧辊、辊道接触传热，与空气接触，中间冷却跑水后返温时间短等，使表面温度低于内部温度[2]。
图1 表示了内外温度不一致对钢板头部翘曲的影响（ 暗影部分为高温则翘头，低温则扣头） 。轧件外部温度高，内部温度低，即暗影部分为低温，轧件上表面到低温部分的距离要大于轧件下表面到低温部分的距离，即h1 > h2（如图2所示）。在轧制过程中，高温部分较易变形，高温部分被压下的比例较低温部分大，这样轧件上部被压下较多，根据体积守恒，轧件上部延伸要比轧件下部大，所以轧件产生向下弯曲，反之亦然。
1.2 摩擦系数对钢板翘头的影响
轧件和轧辊接触表面的摩擦力的大小及分布与接触弧长度和钢板的平均厚度的比值以及摩擦系数有关。板坯表面附着氧化铁皮会严重影响上下表摩擦因数，板坯由于某些原因在加热炉内加热时间过长，产生的次生氧化铁皮不易被清除，轧钢时钢板与轧辊接触的摩擦因数减小，造成钢板翘头。
1.3 轧辊辊速差对钢板翘头的影响
由于上下工作辊线速度不等，引起变形区中两个工作辊与轧件接触面上的摩擦力不对称，从而导致变形区存在中性点。在中性点上、下两辊的摩擦力方向不同，导致快辊的力矩比慢辊的大。由此快辊一侧轧件受到剪应力较大，金属流动量大，会造成钢板头部翘曲[6-7]（如图3 所示）。
1.4 工作辊辊径差对钢板翘头的影响
我们通过对八钢4200粗轧机采用上工作辊的直径参数910 mm，下工作辊直径参数在每个工况条件下分别为920、930、940 mm，得到带钢头部翘曲量与工作辊异径比（1.01、1.02、1.03及压下率的关系（如图4 所示）。由图4 可看出：同一异径比时，随着压下量的增大，轧件头部翘曲量迅速增大，随后其增加趋势减缓。其原因是在压下率较小时，两辊角速度相同，则大辊一侧的轧件表面金属在单位时间内流动的距离长，使轧件弯向小辊一侧。随着压下率的增加，两辊的轧制力相等，使在小辊径一侧产生的压下量大于大辊径一侧的压下量，则小辊径一侧金属流动量增加，减弱了由于辊速差对带钢头部翘曲的影响。
1.5轧制线高度对钢板翘头的影响
轧制线高度对轧件轧制后的运动方向有着重要影响（如图5所示），当钢板入口中心高度和轧制线高度一致时，可保证钢板水平咬入和钢板出口平直。当轧制线高度和钢板入口中心高度不一致，则钢板倾斜咬入，会造成钢板头部弯曲。如果钢板下倾咬入，在咬入过程中钢板较先接触上辊面，上辊作用力使钢板头部向下偏斜，形成强制倾斜咬入，这时钢板也受到机架辊一个向上的托力，该力使钢板上表面接触区压力的合力向入口方向移动。这些力对变形区内钢板形成一个向上的弯矩，使钢板头部出辊缝后向上弯曲，反之则相反.
2. 八钢4200粗轧机轧制翘头的解决措施
2.1 适当降低轧制负荷：在满足轧制工艺要求的前提下，合理制定各道次绝对压下量及压下率；
2.2 合理设定轧制速度：对于容易出现翘头的钢种和规格，在不损害油膜轴承的基础上，适当降低咬钢速度及加速度；
2.3 采用合适的配辊方案：通过上下辊径配辊调整，消除其他不对称因素对钢板头部翘曲的影响，获得良好板形；
2.4 优化上、下辊辊速调节参数，使轧制过程中轧件通过上下辊速差抵消其他因素对钢板头部翘曲造成的不良影响；
2.5利用SKI系数控制翘扣头发生：SKI系数是通过控制上下辊辊速来控制板坯头部的，当控制上辊速度大于下辊速度时，钢板扣头；当上辊速度小于下辊速度时，钢板翘头。
2.6 提高轧线标高：将轧制线的高度调整为道次压下量的一半，这样可以保证轧件水平咬入和轧制后平直。
3.总结
钢板轧制过程是一个复杂的热机耦合过程，因此钢板初始应力状态、温度分布、轧制速度设定、道次规程分配、压下制度设置等都是引起翘头的因素，并且这些因素之间交叉影响、交互作用，单独控制、调整某一因素都无法完全保证头部平直，因此必须综合分析，对轧制计划编排、加热、运输及轧制的各个环节进行统筹处理，才能制定合理的控制措施，保证钢板轧制时处于最佳的状态，减少翘曲的发生。
参考文献 ：
[1]包连勤，八钢中厚板精轧机装备技术与改造[J]，新疆钢铁，第112期，2009.
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