板带材轧制头部翘曲的影响因素
板带轧制头部翘曲影响因素的正交实验
板带轧制头部翘曲影响因素的正交实验庞玉华,赵永团,刘长瑞,王伯健(西安建筑科技大学冶金学院,西安 710055)摘 要:采用L 25(45)正交实验设计及分析方法,对9mm 铅板进行轧制实验,考查上下轧辊直径比、压下率、导入角和轧辊转速等因素对头部翘曲的影响。
结果表明,随因素水平的变化,轧件翘曲程度变化很大,极差值分别为0163(轧辊直径比)、0124(压下率)、0124(轧辊转速)、0120(导入角)。
轧辊直径比对翘曲的影响最明显,其他影响因素的影响程度大致相当。
实验轧机控轧9mm 铅板头部翘曲的最佳工艺参数为上下轧辊直径比1B 1,压下率20%,导入角-3b ,辊转速76r/min 。
关键词:金属材料;轧制;正交实验;翘曲;辊径比;导入角;轧辊转速中图分类号:TG33515;T G146112 文献标识码:A 文章编号:1001-0211(2007)04-0060-04收稿日期:2006-01-04基金项目:陕西省自然科学基金资助项目(2004E119);西安市工业攻关资助项目(GG05059)作者简介:庞玉华(1965-),女,黑龙江哈尔滨人,教授,博士,主要从事金属轧制工艺及质量控制等方面的研究。
在中厚板热轧生产过程中,轧件咬入一般处于自由状态,没有前端的阻碍。
由于非对称轧制工艺条件的客观存在,轧出的轧件头部便会发生上下弯曲,称之为翘曲。
上下轧辊直径、转速、表面状态不相同,轧件上下表面温度不相等,都可以导致非对称轧制,从而产生翘曲(上翘或下弯)现象。
大量生产实践表明,轧件头部翘曲现象随工艺和设备参数的变化而发生较大的改变。
为了能够建立准确的轧件头部翘曲模型,有效地控制轧件头部翘曲,研究各种轧制工艺参数对翘曲的影响规律十分必要[1-8]。
目前的研究主要集中在对翘曲影响因素的探讨,集中表现在研究/变形程度、变形区形状系数、轧辊直径、轧辊旋转速度、导入角、温度0等因素对翘曲的影响,然而基本都是对单因素的探讨,对各因素影响程度没有一致性的结论。
中厚板轧制过程中轧件头部翘曲的影响因素与控制方法
第29卷第1期2006年2月鞍山科技大学学报Journal of Anshan University of Science and Technology Vol.29No.1Feb.,2006中厚板轧制过程中轧件头部翘曲的影响因素与控制方法贾春秀1,曲正刚2(1.本溪钢铁公司设备备件处,辽宁本溪 邮政编码;2.鞍山科技大学产业处,辽宁鞍山 114044)摘 要:对中厚板轧制生产过程中,影响连续生产效率的轧件头部弯曲的影响因素:轧件温度分布、压下量、轧制线不同高度与辊径等进行分析,并对各因素控制对比进行分析,确定对轧机上、下轧辊的转速差进行控制的方法,实现对轧件头部弯曲的在线调整。
关键词:中厚板轧制;轧件头弯曲;转速差;在线调整中图分类号:TG 335152 文献标识码:A 文章编号:167224410(2006)0120069204 中厚板轧制过程中,可逆精轧机出现轧件头部弯曲易引发严重事故。
理想轧制状态下,轧件出轧机时头部平直。
在实际轧制过程中,轧件出轧机时头部形状从侧面观察主要有四种:上弯的雪橇形、波浪形、下扣形和平直形。
轧件的平直状态只是轧件头部上翘与下扣的临界状态,这种状态的可调范围极小,在现实生产中很难把握。
根据现场实际情况,相对平直轧件而言,若轧后板坯形状略微上翘呈“雪橇”状,则调节范围较宽,不但容易调节与保持,而且对下一道次的咬入无大的不良影响。
所以,实际调节过程中使轧件出轧制变形区后形成头部略向上翘的形状。
本文结合异步轧制理论[1-3],对中厚板轧制过程中轧件头部翘曲的影响因素与控制方法进行了讨论。
1 轧件头部弯曲的影响因素111 轧件温度分布 轧件的温度分布不均可分为上、下表面分布不均和纵向温度分布不均。
由于轧件在加热炉中的加热不均、钢坯出炉后在辊道运送过程中散热不均以及除磷过程中水对钢的冷却作用使得上部的平均温度比下部高,一般高出20-50℃。
当钢坯温度分布不均时,由于温度高的区域更易变形,轧后钢坯会向温度低的一侧弯曲。
热连轧窄带钢带坯头部上翘下弯的预防措施
收稿日期:2001-01-17作者简介:王伏生(1972-),男(汉族),湖南人,助理工程师。
热连轧窄带钢带坯头部上翘下弯的预防措施王伏生(攀枝花钢铁有限公司西昌轧钢厂,四川 西昌 615012)摘 要:对攀钢450mm 3/4连续式热带轧机带坯头部上翘或下弯的原因进行了分析,找出影响带坯头部上翘或下弯的各种因素,进而采取了相应的改进或预防措施,有效地提高了轧机作业率。
关键词:热轧;窄带钢;上翘;下弯;预防中图分类号:TG 335156 文献标识码:B 文章编号:1003-9996(2001)06-0059-02Preventive measures for head w arping and bending of hot rolled narrow stripWAN G Fu 2sheng(Xichang Steel Rolling Mill ,Panzhihua Iron &Steel Co 1,Xichang 615012,China )Abstract :The influence factors on head warping and bending of 450mm hot rolled strip were analyzed.The relative preventivemeasures were put forward to increase the mill productivity.K ey w ords :hot rolling ;narrow strip ;warping ;bending ;prevention1 前言攀钢450mm 3/4连续式热轧窄带钢生产线(图1)通过近几年生产工艺优化和中精轧电控系统数字化改造后,生产能力逐年提高。
但是一立二平中轧机组,二立六平精轧机组,在带钢穿带过程中带坯头部出现上翘或下弯,较大程度地影响了穿带稳定性。
解决这一问题,对提高轧机有效作业率和产品综合成材率,减少中间轧废具有关键性的作用。
八钢4200粗轧机轧制中头部翘头原因分析及预防
河道
县级
３
±０．１９ ３８９９７７９．２
河道
镇村 ４ 级河 ±０．２０ １０７６９７５．９
道
３８８９８０１．３ ０．３％ ７４．１０ １７２．３１ ４３．０％ １０８０１２６．６ ０．３％ ５１．１１ ６５．４９ ７８．０％
合计 ±０．１６ ５２７８３１６０．３ ５２７２５４６５．３ ０．１％ ６２４．０５ １１７０．３６ ５３．３％
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。
图 ３ 速度对钢板翘曲影响示意图 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。
图 １ 上下表层温差对头部翘曲的影响
板带材轧制头部翘曲的影响因素
1 正交实验设计
11 1 实验因素选择 影响板带材头部翘曲的因素很多 ,本文选用其 中的 4 种主要因素作为正交实验的研究因素 :辊径 比 ,二辊轧机上 、下轧辊直径之比 ;压下率 ,轧件的压 下程度 ;导入角 ,轧件中心线与轧制中心线所成角 度 ,规定轧件偏向下辊侧时导入角为正值 ,反之为负 值 ;轧辊转速 ,单位时间的轧辊旋转圈数 。 11 2 因素水平确定 根据常规板带材轧制工艺参数 ,确定采用 5 水 平 ,但限于实验轧机只有 4 个速度挡位 ,轧辊转速采 用 4 水平 ,因素水平如表 1 所示 。
Abstract :The factors affecting end curl of plate and sheet in rolling p rocess were researched by t he cro ss experi2 ment , which include t he upper roll diameter , t he lower roll diameter , reduction , angle of ent rance and velocity of roll rotatio n. The cro ss experiment was designed wit h L 25 (45 ) . The result indicates t hat t he ratio of roll diameter has t he mo st important effect on t he end curl , t he angle of ent rance is in t he second place , t he roll rotational veloc2 ity has t he weakest effect . The best technology parameters of rolling 6 mm Pb for experiment milli are 130/ 130 roll diameter , eduction 5 % , angle of ent rance - 3°, roll rotational velocity 164 rp m. Key words :curl ;cro ss experiment ;ratio of roll diameter ;angle of ent rance ;roll rotatio nal velocity
粗轧带钢头部翘曲原因分析及控制措施
接 触 边 界条 件 ， 摩擦 生 热 系数 ０８ 上 下工 作 辊 ．，
与轧件 接触 表面 的摩擦 系数 ０２轧 件与轧 辊之 间的 ．，
接触热传 导 系数 为 ２ Ｗ／ｍ ・ ） ０ｋ （ ℃ 。
３ 影 响带 钢翘 曲的 因素及 规律
３ １ 上 下表面温 度差对 带钢头 部翘 曲的影响 ． 其 他 工艺 条 件 相 同 ， 钢 坯 上 、 表 面存 在 温 仅 下
３ 轧件 与周 围空气 之 间 的换 热 主要 是 对 流换 热 和 ） 热辐 射 ， 其等 效换 热 系数 为对 流换 热系数 与辐射换 热 系数 之 和 。 当轧 件在 １０ ０℃左右 时 ， ０ 自然 对 流
热量损失 占总热量损失 的 ５ ％左右 ， 因此热 辐射是轧 件 与周 围空气 之 间换 热 的 主要 影 响 因 素 。根 据对 实 际生产情 况 有关 参数 的测 试及 理论 计算 ， 用如 采
度 、 件表 面 温度及 材 料热 物理 性能 等 。２轧件 与 轧 ） 轧 辊 之 间 的接 触 热 传 导 。轧 件 与轧 辊 接 触 热传 导
系 数 受轧 件 材 质 、 辊 材质 、 制速 度 及 轧制 压 力 轧 轧
等 多 种 因素 的影 响 ， 验方 法 很 难测 得 其 真 实值 。 实
由 图 ２ 可看 出 ， ｂ 在此 轧制 工 艺条 件 下 ， 随着摩
擦 系数 比的增 加 ， 摩擦 系数 大 的一侧 轧件 受 到的摩
图 １ 轧件上下表面存在 温度差时轧出的轧件形状
擦力 增 大 ， 属 的塑性 流 动 受 到抑 制 ， 以带 钢头 金 所 部 翘 曲 量 相 应 增 加 ， 是 随 着 辊 摩 擦 系 数 比 的增 但
板带轧制头部翘曲影响因素的正交实验
表 １ 正 交实验 因素与水 平
Ｔａ ｅ １ Ｔａ ｅ ｏ ｔ ｏ ｏｎ ｌｅ ｐｅｉ ｅ ｔｆ ｃｏｒ ｎｄ ｌｖ ｌ ｂｌ ｂｌ ｆｏｒｈ ｇ ａ ｘ ｒｍ ｎ ａ ｔ ｓ ａ ｅ ｅｓ
庞 玉 华 ， 永 团 ， 长瑞 ， Nhomakorabea健 赵 刘 王
（ 西安建 筑稃 技大 学 冶 金 学院 ， 安 ７ ０ ５ ） 西 １ ０ ５
摘 要： 采用 Ｌ ４ ） ２（ 正交实验设计及分析方法 ， ９ ｍ铅板进行轧 制实验 ， 对 ｒ ａ 考查上下轧辊 直径 比、 压下率、 导入角和轧辊转
头部 翘 曲模 型 ， 效地控 制轧 件头 部翘 曲 ， 有 研究 各种
轧制 工 艺 参 数 对 翘 曲 的影 响 规 律 十 分 必 要 ｌ ］ ＿ 。 １ 目前 的研究 主要集 中在 对 翘 曲影 响 因 素 的探 讨 ， 集
Ａ
１ ０ ３ １ ０／ ３ １ ０ １ ０ １ ４／ ２ １ ０ １ ０ ３ ／１ ４ ２ １４ ３ ／ ３ ３ １０ ３ ／ ２
速 等 因素 对头 部 翘 盐 的影 响 。 结果 表 明 ， 因素 水 平 的 交化 ， 随 轧件 翘 盐程 度 变 化 很 大 ， 差 值 分 别 为 ０ ６ （ 辊 直 径 比） ０ ２ （ 极 ．３ 轧 、 ．４ 压 下 率 ）０．４ 轧 辊 转 速 ） ０２ （ 、 ２（ 、 ．０ 导人 角 ） 。轧 辊 直 径 比对 翘 盐 的 影 嘀 最 明 显 ， 他 影 响 因 素 的影 响 程 度 大 致 相 当 。 实 验 轧 机 控 轧 其
中表 现在研究 “ 形 程度 、 变 变形 区形 状 系数 、 辊 直 轧 径、 轧辊 旋转 速度 、 导入角 、 温度 ” 因素对 翘 曲的影 等
中宽带轧制过程中翘扣头影响因素及控制措施
中宽带轧制过程中翘扣头影响因素及控制措施摘要：本文主要针对荣钢750中宽带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。
关键字：扣头、翘头、辊速差、压下率荣钢自投产以来，在生产过程中，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、产量和成率。
一、轧件和扣翘头产生的原因在板带轧制过程中轧件扣翘头影响因素很多，如轧件在横截面方向上、下表面温度不均、压下率不同、轧件的摩擦条件不一致、辊面线速度不同等都将引起轧件在炸制过程出现扣翘头。
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，忽略其他影响因素，板坯下表面金属流动速度快，板坯经过轧制后，应该为翘头；反之则为扣头。
板坯加热过程中、板坯暴露在空气中、板坯经过除鳞箱时对板坯上下表面的冷却不均、板坯在辊道上运输过程等都将引起板坯在横截面方向的温度差。
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参数之一。
实践证明，在生产过程中调整轧机压下率，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。
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各因素水平变动对翘曲度的影响见图 3。由图 3,
表 2 正交实 验表 Table 2 Table of cross experiment
实验编号 辊径比
1
130/ 134
2
130/ 134
3
130/ 134
4
130/ 134
5
130/ 134
6
120/ 134
7
120/ 134
8
120/ 1349120/ 134Factors Affecting End Curl of Plate and Sheet in Rolling Process
P ANG Yu- hua, LIU Chang- rui, WAN G Bo- jian, WANG Zhuo- li
( M et allur gy Eng ineering Institute, Xican U niver sity o f A rchitecture and T echnolo gy , X ican 710055, Shanx i, China)
根据图 3( c) , 导入角为- 3b时, 翘曲程度最小; 导入角为- 6b、6b时翘曲程度也不严重, 但当导入角 为 0b平直进入辊缝时, 翘曲程度最大; 这说 明导入 角对翘曲影响显著。
根据图 3( d) , 各水平的轧辊转速对翘曲程度的 影响程度不是很大, 但翘曲方向规律性不强。
综合分析实验结果, 可见各种影响因素对翘曲的 影响规律并不相同。翘曲产生是各因素综合影响的 结果。获得板平直头部形状的最佳工艺参数: 辊径比 1 B1, 压下率 5% , 导入角- 3b, 辊转速 164 r/ m in。
10 120/134
11 130/130
12 130/130
13 130/130
压下率/ % 5 10 15 20 25 5 10 15 20 25 5 10 15
导入角/ (b) 6 3 0
-3 -6
3 0 -3 -6 6 0 -3 -6
轧辊转速/ ( r # min- 1 ) 33 76 121 164 164 121 164 164 33 76 164 33 76
Abstract: T he facto rs affecting end curl o f plate and sheet in r olling pro cess w ere researched by the cro ss exper-i ment, which include t he upper r oll diameter, the low er r oll diameter, reductio n, ang le o f entr ance and velocit y of r oll ro tatio n. T he cr oss ex periment w as designed w ith L25 ( 45 ) . T he r esult indicates that t he rat io of r oll diameter has the most impo rtant effect on the end curl, the ang le of ent rance is in the second place, the ro ll r otational velo city has the w eakest effect . T he best t echnolo g y parameter s of ro lling 6 mm Pb for ex per iment milli ar e 130/ 130 r oll diameter, eduction 5% , angle of ent rance - 3b, r oll r otational v elocit y 164 rpm. Key words: cur l; cro ss ex per iment; r atio o f ro ll diameter ; ang le of entrance; r oll r otational velocit y
[ 2] Jesw iet J, G reen e P G . E xperi ment al M easur ement of Cu rl in R ol ling [ J] . Journal of M at erial s Pr oces sing Technol ogy, 1998, ( 84) : 202-209.
板带材轧制的头部翘曲现象是轧制生产中常见 的板形缺陷之一。因 翘曲发生/ 勒辊0 或进 入辊道 下, 往往引起生产事故, 导致轧制过程不能继续, 严 重时损坏设备, 增加了停机检修时间。由于轧制过 程中动静态不对称变形条件的客观必然性, 使板带 材头部翘曲成为必然发生的现象, 但对此现象的控 制研究却很少。实验研究主要集中在对翘曲影响因 素的探讨, 集中表现在研究变形程度、变形区形状系 数、轧辊直径、轧辊旋转速度、导入角、温度等因素对 翘曲的影响, 然而基本都是对单因素的探讨, 对各因 素影响程度没有一致性的结论。通过在二辊实验轧 机上对铅试样的正交实验, 综合分析了各因素对翘 曲的影响规律。
1 正交实验设计
11 1 实验因素选择 影响板带材头部翘曲的因素很多, 本文选用其
中的 4 种主要因素作为正交实验的研究因素: 辊径 比, 二辊轧机上、下轧辊直径之比; 压下率, 轧件的压 下程度; 导入 角, 轧件 中心线与轧 制中心线 所成角 度, 规定轧件偏向下辊侧时导入角为正值, 反之为负 值; 轧辊转速, 单位时间的轧辊旋转圈数。 11 2 因素水平确定
# 36 #
钢铁研究学报
第 19 卷
小于下轧辊直径时, 轧件向上翘曲; 当上轧辊直径大 于下轧辊直径时, 轧件向下翘曲, 但辊径差大的翘曲 稍小。由此可见, 辊径比不仅是影响翘曲的最主要 因素, 而且其影响规律复杂。
根据图 3( b) , 压下率为 5% 时翘曲度上翘最小, 随着压下率增加, 下翘程度增加, 都大于 5% 时的翘 曲程度, 但 15% 压下率时翘曲程度小。
第 19 卷第 5 期 2007 年 5 月
钢铁研究学报 Jour nal of Ir on and Steel Research
V ol. 19, No . 5 M ay 2007
板带材轧制头部翘曲的影响因素
庞玉华, 刘长瑞, 王伯健, 王卓力
( 西安建筑科技大学冶金学 院, 陕西 西安 710055)
[ 3] 胡衍生, 程晓茹, 李虎兴, 等. 辊速差对轧件头部弯曲的影响
[ J] . 钢铁研究学报, 2004, 16( 5) : 37-41. ( 下转第 57 页)
第5期
王效岗等: 等径弯曲通 道变形对超低碳钢组织及性能的影响
# 57 #
图 5( b) 可 见, 实 验 钢 的 屈服 强 度 和 抗 拉强 度 随 ECAP 变形道次的增加而提高, 其变化趋势与硬度 的变化趋势相同, 而伸长率却随变形道次增加而下 降。第 1 道次变形后, 实验钢的强度和伸长率变化 急剧; 第 4 道次变形后, 实验钢强度和伸长率的变化 不再显著。此时, 实验钢的抗拉强度从 307 M Pa 提 高到 678 M Pa, 提高了 2 倍多, 而且具有较高的伸长 率( Z= 48% ) 。这表明, ECAP 变形可大幅度提高超 低碳钢的强度, 并保持较高的塑性。
24 130/ 120 20
25 130/ 120 25
导入角/ ( b) 6 3
-3 -6
6 3 0 -6 6 3 0 -3
轧辊转速/ ( r # min- 1) 121 164 76 121 164 164 33 164 164 33 76 121
图 1 翘曲高度及弦 长图 Fig1 1 Height of curl and chord length
摘 要: 用正交实验方法对影响板带材轧制头部翘曲的因素 进行了铅 板轧制实验 研究。影响因 素有上下 轧辊直 径比、压下 率、导入角和轧辊转速。正交实验是 L25 ( 45) , 研究表明: 辊径比对头部翘曲影响最大, 导入角的影响次 之, 轧辊转速的影响最小, 各种因素的影响趋势变化呈 现了不同的规律。实验轧机控轧 6 mm 铅板头部 翘曲的最 佳工艺参数为上下轧辊直径比 1 B 1, 压下率 5% , 导入角- 3b, 轧辊转速 164 r/ min。 关键词: 翘曲; 正交实验; 辊径比; 导入角; 轧辊转速 中图分类号: T G3351 5 文献标识码: A 文章编号: 1001-0963( 2007) 05- 0034- 04
根据常规板带材轧制工艺参数, 确定采用 5 水 平, 但限于实验轧机只有 4 个速度挡位, 轧辊转速采 用 4 水平, 因素水平如表 1 所示。
基金项目: 陕西省自然科学基金资助项目( 2004E119) 作者简介: 庞玉华( 1965- ) , 女, 博士, 副教授; E-mai l: pyhyyl@ 126. com ;
K=
h l
式中, l 为翘曲弦长; h 为翘曲高度。
K> 0, 说明板带上翘, 反之为下翘。实验结果见
图 2, 可知随着工艺制度的不同, 轧件的翘曲程度变
化很大, 实验 5、7、11、12、13、14、15 等工艺参数都使
轧件头部基本平直, 翘曲现象不明显; 其它工艺制度
下头部翘曲明显。
21 2 指标翘曲度的极差分析
修订日期: 2006-12-26
第5期
庞玉华等: 板 带材轧制头部翘曲的影响因素
表 1 正交实验因素和因素水平表 Table 1 Factor and its level in cross experiment
因素
水平
1
2
3
4
辊径比 压下率/ % 导入角/ (b) 轧辊转速/ ( r # min- 1 )
实验编号 辊径比 压下率/ %