宽厚板轧制过程中扣翘头原因分析与控制措施

摘要：本文主要针对莱钢4300宽厚板生产线在生产过程中，轧件头尾经常发生扣翘头的原因进行了分析，并结合生产实际给出了调整措施，对现场实际生产具有一定的指导意义。莱钢宽厚板厂自2010年投产以来，已成功生产出工程机械用钢、船板钢、耐磨钢、高附加值管线钢等产品。我厂从调试到生产的过程中，多次遇到轧件扣翘头的现象，这种现象较多的出现在精轧机区域，在轧制过程中，一旦轧件产生翘头或扣头，很容易碰撞到设备，不但严重损坏设备，还影响到轧机的作业率、产量和成材率。

1、轧件扣翘头产生的原因

在宽厚板轧制过程中轧件翘头的产生是一个典型的热力学耦合问题，其影响因素很多，如轧件在厚度方向上、下表面温度分布不均、压下率不同、轧件的摩擦条件不一致、上下辊辊径不同导致的辊面线速度不同等都将引起轧件在轧制时出现扣翘头，结合宽厚板厂的实际生产情况，对扣翘头的主要影响因素进行了分析。

1.1 温度的影响

从理论上分析，正常情况下板坯在理论轧制高度有两个相同直径的轧辊，相同轧制速度下应该产生平直的头部。但是生产过程中，板坯上下表面温度存在差别是影响板坯头部扣翘原因之一，如果下表面温度高于上表面，此时忽略其他影响因素，板坯下表面金属容易变形，金属流动速度快，板坯经过轧制后，应该为翘头；反之应该为扣头。板坯上下表面温度羞产生原因，板坯加热过程中产生的温度差、板坯暴露在空气中产生温度差、板坯经过除鳞机时对板坯上下表面冷却不均产生温度差、板坯在辊道上运输过程中产生温度差。

1.2 轧制线的影响

根据经验和轧制原理分析，当实际轧制线高于理论轧制线时，板坯经过轧机容易产生扣头，因为上辊压下量大于下辊压下量，板坯上表面延伸大于下表面延伸，因此产生扣头，反之翘头。

1.3 轧件道次压下率的影响

在板坯上、下表面存在温差的情况下，必须考虑压下率对板坯上翘的影响。压下率是不对称轧制中用于调整板坯出轧机形状最主要的几个轧制参数之一。实践证明，在生产过程中调整道次压下率，抑制轧件翘头是非常直接和有效的。在满足轧制工艺要求的前提下，制定合适的轧制规程可以减缓轧件的翘头现象。

1.4 上下辊速差的影响

在正常轧制工艺中，上、下工作辊直径通常是不相等的。由于轧件上、下表面速度与上、下轧辊速度相关。当上工作辊直径大于下工作辊直径，而其他变形条件相同时，轧件上表面速度必然大于下表面速度，从而导致轧件发生扣头，反之翘头；莱钢宽厚板厂精轧机的上、下工作辊，分别由两台主电机单独驱动。因两台主电机特性以及速度控制不同，从而使得上、下工作辊的转速和转矩不同。即使在上、下辊主电机速度控制系统参数相同的条件下，由于两台主电机的自然机械特性有差别，也会造成上、下工作辊速度差，从而引起轧件翘曲。

2、轧件扣翘头的控制措施

在实际生产中，影响轧件扣翘头的原因是错综复杂的，加之诸多因素之间的交互作用，单一调整某一因素很难抑制扣翘头的产生。针对这种情况，需从工艺、设备、电气、模型等方面综合考虑来解决。实际生产过程中，我厂主要采用下述方法来控制轧件扣翘头现象的产生。

1）提高轧件温度的均匀性。

首先，加热炉采用二级模式烧钢，保证轧件出炉温度的均匀性；其次，在轧制过程中减少上工作辊冷却水的漏损，特别是对控轧钢板，在精轧开轧时尽量减少除鳞道次；此外，在设备允许的情况下，适当改变上、下轧辊冷却水的使用比例。

2）合理制定轧制工艺规程、优化轧制模型，确保钢板平直。

实际生产中，根据现有的轧制工艺技术，总结存在的不足之处，不断地优化轧制模型，针对不同钢种制定不同的轧制工艺，合理地分配各道次轧制力、压下量。通过与西门子厂家技术人员、我厂自动化人员研讨，先后在轧制模型上增设了“精轧最少道次数”、“末道次最大轧制力”、“平整道次最大压下量”等控制功能。“精轧最少道次数”主要来控制成品钢板的凸度、精轧终轧温度、钢板浪型；“末道次最大轧制力”主要控制精轧道次轧制力，控制头尾变形区过大，确保钢板平直；“末道次压下量”是将平整道次数值控制在0~8 mm，起平整作用，目前该程序主要针对成品目标厚度30 mm及其以上规格的钢板。通过对轧制模型的优化，目前很大程度上降低了轧件的扣翘头。

3）在咬入瞬间阶段，通过优化SKI功能来控制扣翘头。

SKI又称雪橇轧制，即调整精轧上下工作辊辊速差控制钢板的扣头和翘头，我厂精轧上下工作辊主电机采用单独传动，根据轧制原理，异速轧制能有效改善头部形状，当V上＞V下，即SKI为负值，可降低轧件翘头程度或加大扣头程度，反之V上＜V下，SKI为正值，加大轧件翘头或减少扣头程度。（V上为精轧上工作辊速度；V下为下工作辊速度）；我们将SKI可调节长度做了优化，即每轧制道次都可选择可调节长度。根据现场实际钢板形状来调节SKI值，大大降低了轧件扣翘头的出现。