1450mmUCM轧机打滑与热划伤形成机理及处理措施

摘 要：针对济钢1450mmUCM六辊可逆单机架轧机生产中接连出现打滑与热划伤现象，严重影响了带钢表面质量，频繁换辊，极大降低了轧机的作业率，增加轧辊消耗，造成较大经济损失。分析认为，主要是乳化液性能、流量，轧辊表面粗糙度以及轧制速度、道次压下量造成的。通过调整乳化液性能以及流量、轧辊表面粗糙度、優化轧制规程，大大减少了轧制过程中出现的热划伤与打滑现象。

关键词：UCM；打滑；热划伤；乳化液；轧辊；轧制规程

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.037

1 机组简介

山东钢铁集团济南分公司薄板厂的1450UCM六辊可逆式冷轧单机架机组，是由中冶京城设计施工，传动、液压和测厚系统均引进国外先进成套设备。

2 原因分析

2.1 打滑原因分析

对变形区进行受力分析后通过理论计算得出ψ打滑因子[1]为：

（1）

式中，P为轧辊对轧件的正压力；Th，TH、分别为前、后张力；α为咬人角；γ为中性角；ψ为打滑因子；为工作辊考虑弹性压扁后的半径R'；f为摩擦系数；Δh为道次绝对压下量；

由式（1）可以看出，当0≤ψ≤α时，即ψ≤0.5时，轧制过程才处于稳定状态，不出现打滑。

摩擦系数：

由式（1）可以看出，随着摩擦系数f的减小，ψ值增大，轧制过程出现打滑的几率增大，而摩擦系数主要受轧辊表面粗糙度、乳化液温度和浓度、轧制速度影响：

1）轧辊表面粗糙度越小，摩擦系数也就越小，另外轧辊表面粗糙度随着轧制量的增加而减小，生产现场出现的新辊刚生产时没问题，轧制几卷后出现前滑不够、打滑的现象，原因就是随着轧制的进行，轧辊表面粗糙度降到了临界值。

2）乳化液使用的是弥散型轧制油乳化形成的，其稳定性指数（ESI）较低，静置时油水分离速度快，轧制过程中在轧辊与轧件之间形成的油滴颗粒大，润滑条件好，能够充分降低轧制过程中工作辊与带钢间的摩擦系数。乳化液浓度增加，使轧辊与带钢之间的乳化液颗粒度增大，在轧件变形区形成的油膜厚度变厚，提高润滑性能。温度升高，乳化液稳定性也会有所降低，油水分离速度变快，轧辊与轧件之间形成的油滴颗粒大，改善润滑条件。这两项改变都降低了摩擦系数。

2.2 热划伤原因分析

结合生产实际和工艺润滑理论，将产生热划伤的主要因素分为三个方面。1）轧制条件：压下率、轧制速度；2）轧辊参数：工作辊表面粗糙度；3）乳化液系统：乳化液的浓度、温度、喷射流量等。

（1）轧制条件。1）压下率增加，轧制力增加，油膜变薄，弱化润滑效果，更容易出现热划伤。2）轧制速度增加，虽然能增加轧辊与带钢之间轧制油量，油膜厚度，减小摩察系数，但是单位时间内产生的变形热也是增加的，增加超过临界值后，大量的热量会使油膜局部破裂，产生热划伤。这很好的解释了现场高速生产时更容易出现热划伤现象。

（2）轧辊参数。工作辊表面粗糙度增加，会提高摩擦系数，增加轧制力，变形热也增加了。另外粗糙度增加，对油膜厚度也提高了要求，如果油膜厚度不够，不能充分覆盖轧辊表面的微凸起，就会出现热划伤。

（3）乳化液系统。1）乳化液浓度提高，使轧辊与带钢之间的乳化液颗粒度增大，在轧件变形区形成的油膜厚度变厚，提高润滑性能。

2）乳化液温度提高，分子热运动加剧，在油滴相互碰撞时就会自动聚集以减少相界面，降低体系能量，油滴聚集即颗粒会适当长大，乳化液稳定性也会有所降低，油水分离速度变快，轧辊与轧件之间形成的油滴颗粒大，改善了润滑条件。

3 处理方案

3.1 优化备辊

将轧辊表面粗糙度由0.4-0.6μm改为0.5-0.7μm，提高轧辊使用寿命。生产厚规格时使用较大辊径（360-385mm）的工作辊，不易产生打滑现象。

3.2 改进乳化液系统

（1）乳化液温度。生产厚规格时将乳化液温度降低为50-55℃，既能提高摩擦系数，不易出现打滑现象，又避免乳化液温度过低，影响润滑出现热划伤。生产薄规格时将乳化液温度升高为56-59℃，提高温度，改善润滑，避免润滑不良出现的热划伤现象。

（2）乳化液浓度。生产厚规格时将乳化液浓度降低为2.0-3.0%，既能提高摩擦系数，不易出现打滑现象，又避免乳化液温度过低，影响润滑出现热划伤。生产薄规格时将乳化液温度升高为3.0-5.0%，提高浓度，改善润滑，避免润滑不良出现的热划伤现象。

3.3 优化轧制规程

（1）压下率。首道次原料较厚，道次绝对压下量Δh较大，将道次压下率由32-35%降低至28-32%，使Δh变小，不易出现打滑。

（2）轧制速度。通过前面分析可知，降低轧制速度能有效缓解打滑和热划伤现象。但是由于现代轧制生产中，如何提高生产效率，实现高速轧制已经成为各生产线所追求的目标，因此在防治打滑和热划伤时不应该以牺牲速度作为代价。降低轧制速度仅作为临时辅助手段。

（3）前后张力。由于开卷机最大能提供60kN张力，两台卷取机各自最大能提供140kN张力。生产时一般设定开卷入口张力60kN，出口120-130kN。将一道次增加后张力为140kN，中间道次要适当降低后张力，末道次适当降低压下量。

4 结 语

通过调整乳化液性能以及流量、轧辊表面粗糙度、优化轧制规程，提高了轧制速度，提高了生产效率，大大减少了轧制过程中出现的打滑与热划伤现象，使生产稳定顺利进行。

参考文献：

[1]商玉华，吴庚亮，张章等.单机可逆轧机打滑影响因素分析及防治措施[J].山东冶金，2009，31（05）：113-115.

作者简介：段磊（1987-），男，助理工程师，主要从事轧钢技术工作。