鋼板頭部彎曲理論在實踐中的應(yīng)用

徐桂喜 張瑞超

（邯鋼中板廠，河北 邯鄲 056015）

中板軋制過程板坯彎曲現(xiàn)象是中板生產(chǎn)中普遍存在的難題。當(dāng)板坯下彎時，不僅使板坯與機(jī)架輥(或護(hù)板)產(chǎn)生撞擊造成結(jié)疤，同時使機(jī)架輥和護(hù)板的壽命降低，甚至造成軋件“勒輥”或鉆入輥道下面，不僅影響了產(chǎn)品質(zhì)量，還增加了停產(chǎn)檢修時問和維修費。中板軋制過程板坯彎曲的基本原因是板坯斷面溫度分布不均，上下工作輥線速度不等，板坯爬坡和扣頭，工作輥獨立驅(qū)動時上下兩電機(jī)機(jī)械特性不同，上下工作輥軸線不在同一豎直面上等。

1 軋件上下斷面溫差對軋件頭部彎曲的影響

在我廠的實際軋制過程中的開坯階段，軋件頭部總往下扣。根據(jù)以往的理論，軋件斷面上下溫差是造成鋼板扣頭的主要原因。如圖1，假設(shè)上下工作輥輥徑R1、R2相等，轉(zhuǎn)速一致，上下表溫差為ΔT，且ΔT＞0。在軋制過程中，溫度高則軋件塑性好，變形抗力小，為保證上下軋輥軋制力平衡則上端將產(chǎn)生較大的變形，即H1＞H2。忽略寬展，則軋件上端將產(chǎn)生比下端更大的延伸，軋件必然下扣。根據(jù)以上分析，為減輕鋼板下扣我廠采用增加鋼坯下表溫度的方法，使鋼坯下表溫度在原有的基礎(chǔ)上升高30℃，但效果不明顯，機(jī)架輥仍然頻繁被扣頭板坯撞壞。由此可知，就我廠來說板坯斷面上下溫差并不是引起扣頭的主要因素。但精軋階段，由于板坯逐漸減薄，二次除鱗水和軋輥冷卻水對上下表的冷卻效果不一樣導(dǎo)致板坯上下表溫差增大，鋼板開始網(wǎng)上翹頭。

2 軋輥線速度不同對鋼板彎曲的影響

軋件上下表線速度差是產(chǎn)生鋼板彎曲的另外一個重要的原因。其影響原理如圖2所示。假設(shè)上下工作輥輥徑相等，即R1=R2，而角速度 ω1＜ω2。

則有軋件下表出口速度大于上表出口速度，其結(jié)果就是軋件向上翹。反之也是一樣。為解決鋼板扣頭，我廠逐漸加大下工作輥轉(zhuǎn)速，使下、上軋件速度差逐步增大，直至上下工作輥轉(zhuǎn)速比達(dá)到1：1.08，鋼板扣頭情況有一定的緩解，可以做為操作過程中調(diào)節(jié)鋼板扣頭的一個操作方法。

圖1 軋件斷面上下溫差對軋件彎曲的影響

圖2 工作輥上下線速度差對 鋼板彎曲的影響

3 軋制線高度對板坯彎曲的影響及其確定

當(dāng)軋輥與機(jī)架輥的垂直距離即軋制線高度調(diào)整不當(dāng)時，板坯不能水平進(jìn)入軋機(jī)輥縫，則軋輥將板坯的頭部抬起或向下傾斜咬入，這樣的非對稱咬入過程引起了非對稱的軋制。軋制線高度是指軋機(jī)下輥的上表面與機(jī)架輥的上表面之間的高度差，用符號A來表示(圖3)。 顯然，對稱軋制時軋制線高度等于總壓下量的1/2即A=Δh/2，這時板坯水平咬入，在軋制過程其他條件均對稱的情況下、板坯經(jīng)軋制后應(yīng)保持平直。 當(dāng) A≠Δh／2時，可以分為 A＞Δh／2和 A＜Δh／2兩種情況來研究。先分析A＞Δh／2的情況.假設(shè)板坯溫度均勻.軋機(jī)上下輥輥徑相等，轉(zhuǎn)速相同，這時板坯將爬坡咬入、如圖4所示.由于變形區(qū)板坯受力平衡，則有：

式中：P1、P2分別為上、下輥軋制力；l1、l2分別為上、下輥與板坯接觸弧長 ，b1、b2如分別為上、下輥與板坯接觸寬度；pm1、pm2分別為上、下輥與板坯接觸平均單位壓力.由于板坯傾斜爬坡咬入存在傾角 θ，即上下輥咬入角不同（α1＞α2），故 l1、l2 的計算如下：

上下輥壓入板坯的深度分別為：

圖3 工作輥與機(jī)器輥位置的關(guān)系筒

圖4 A＞Δh/2時板坯的彎曲情況（R1=R2，ω1=ω2）

顯然，△h1＞△h2，即上輥的壓下量比下輥的壓下量大，使板坯上表面的延伸率大于下表面的延伸率，造成軋機(jī)出口處板坯上表面速度大于下表面速度，從而形成板坯出軋機(jī)后向下彎曲。當(dāng)A＜Δh/2時的情況則不同，板坯將下傾咬入，板坯的受力和變形正好與A＞Δh/2時的情形相反，板坯軋制后向上彎曲。

根據(jù)我廠的工藝規(guī)程，下工作輥輥面比機(jī)架輥上輥面高40-47mm，下工作輥輥面比下輥導(dǎo)板弧頂高45mm，而我廠的允許最大壓下量僅為22.5mm，因此軋件在軋制過程中爬坡角度較大。因而將產(chǎn)生較嚴(yán)重的扣頭現(xiàn)象。

為了減少鋼板軋制過程中頭部下彎對機(jī)架輥造成沖擊，我廠逐漸調(diào)低了下工作輥高度，當(dāng)機(jī)架輥輥面標(biāo)高高度定為800mm時，通過調(diào)整壓上系統(tǒng)，在滿足軋制線高度40－47mm的同時，使護(hù)板弧頂比機(jī)架輥輥面高5-10mm、下工作輥輥座離開滑道8mm以上。通過優(yōu)化，機(jī)架輥壽命由半個月左右提高一個月，最長時50天沒有發(fā)生故障。但鋼板扣頭情況仍時有發(fā)生。

4 結(jié)論

根據(jù)在解決板坯彎曲過程采取的措施和實施結(jié)果的分析得出以下結(jié)論：

(1)板坯上下表溫度差、軋制線高度是造成我廠板坯扣頭的主要因素；

(2)為了減少鋼板軋制過程中頭部彎曲對設(shè)備及產(chǎn)品質(zhì)量的影響，我廠先后對軋制線高度、上下主電機(jī)速度等方面做出了優(yōu)化。特別是通過一個下調(diào)軋制線高度，并且使軋制線高度相對穩(wěn)定，能夠有效穩(wěn)定鋼板頭部彎曲彎曲量，有利于鋼板頭部彎曲的控制；

(3)我廠除了在保證鋼坯加熱溫度均勻性上采取措施外，軋制時最常用的就是通過及時調(diào)整上下主電機(jī)速差來控制。在開坯階段，由于爬坡角度較大，會產(chǎn)生扣頭現(xiàn)象，此時，將下電機(jī)速度調(diào)大能夠減小下彎扣頭趨勢；在精軋階段，由于上表降溫快，會產(chǎn)生翹頭，此時，將上電機(jī)速度調(diào)大能夠減小上彎翹頭趨勢；

（4）雖然軋制時鋼坯的頭部彎曲現(xiàn)象還時有發(fā)生，但通過上述措施已得到有效控制，特別是機(jī)架輥的使用壽命提高了一倍以上。

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