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钛卷精轧过程头部翘曲的影响分析及控制

作者:兰州厚壁无缝钢管    来源:兰州锅炉管    点击数:   更新时间:2017年03月29日 【字体:

钛卷精轧过程头部翘曲的影响分析及控制

在板带热连轧过程中,由于轧件温度、轧辊转速、摩擦系数、辊径差等工艺参数的影响,往往会出现轧件上下表面延伸不一致的非对称轧制现象,造成板带头部不同程度的翘曲(简称扣翘头),直接影响轧制稳定性。板带头部下扣太大时,会对辊道产生强烈冲击,板带头部上翘太大时,会撞击轧辊或导卫装置,从而降低设备的使用寿命,严重影响了产品的产量、质量和成材率,增加了停产检修时间和维护费用,尤其是在轧制诸如薄、宽规格等难轧品种时,极易导致穿带失败而形成轧废。因此,有效控制扣翘头一直是板带热轧生产的工艺难题之一。 

  某厂在使用热连轧机组生产纯钛卷时,由于纯钛与碳钢在热导率、比热、形变行为等诸多方面的不同,使得工艺参数对精轧翘头的影响更加复杂,传统碳钢的头部翘曲控制工艺不再适合纯钛轧制,精轧翘头问题一直没有得到很好解决。为此,研究人员针对热连轧纯钛卷的精轧翘头问题,采用弹塑性有限元法,建立热力耦合非对称轧制模型,开展工艺参数对头部翘曲的影响研究,为抑制精轧翘头提出有效措施和科学依据。 

  轧件头部翘曲的根本原因在于轧制过程中存在不对称因素,依据工业现场实际情况,以及在带钢实际轧制出现翘曲问题的解决经验,对影响翘曲的不对称主要因素归纳为:上下工作辊直径差,轧件上下表面温度差,道次变形压下率,轧辊磨损情况及轧件表面变化引起的摩擦状况,针对这些主要因素,模拟分析其对轧件头部弯曲的影响规律。 

  纯钛卷精轧头部翘曲属于典型的热力耦合问题,考虑到轧件的横向变形量较小,可视为平面应变问题,利用有限元软件MSC.Marc建立非对称有限元模型。试验结果如下: 

  (1)针对热连轧纯钛卷的精轧翘头问题,建立热力耦合非对称轧制模型,过程模拟表明纯钛轧制时变形区内的金属流动略呈“w”型,与普通碳钢轧制的变形区“C”金属流动不同。 

  (2)通过计算分析,得到轧件表面温差、摩擦系数的不同对精轧翘头的影响最为明显,氧化层厚度和辊径差对精轧翘头的影响不显著。 

  (3)控制精轧翘头的具体措施为在精轧入口处增加水冷装置。通过控制水流量适当调整轧件下表面温度与上表面的温差,轧件下表面温度的下降增加了下表面摩擦系数,使带有辊压差的上下工作辊摩擦力之和更趋近于平衡,从而有效抑制纯钛卷精轧较为严重的翘头现象,使轧件出口头部呈微扣状态。 

  (4)在对钛卷精轧翘头采取了有效治理措施后,工序成材率指标从91.85%大幅度提升到96.8%,经济效益显著。

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