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消除冷轧过程钢带滑动研究


日期:2020-01-16     阅读:1283     

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Blue Scope钢铁公司在澳大利亚维多利亚州黑斯廷斯的Westport工厂的冷轧车间拥有一个五机架冷轧机(FSM)。 FSM由一系列串联冷轧机组成,主要产品是薄板,并为下游的涂装线,涂装线,罩退火和整平线提供原料。

在轧制薄规格产品时,FSM有时会出现“滑动”问题(带材出口厚度通常小于0.45 mm)。当轧辊间隙出口处的工作轧辊速度大于带材速度时,就会发生滑动。这可能会导致单个机架中无法控制的过程波动,从而导致带材厚度变化。在极端情况下,当轧制速度很高时,会出现皮带断裂的现象,这将导致生产停止,并且需要从冷轧机中去除废钢。停机时间通常为2到12个小时。

为了监视滑动问题,在所有FSM冷轧机架的顶部均安装了加速度计,以测量轧机机架的垂直运动并监视机架在100-1000频率范围内的振动幅度赫兹。尺寸。当在机架中检测到大的振动时,系统会做出反应以降低轧制速度并稳定轧制过程,从而降低机架的振动幅度,从而最大程度地减少带材断裂的可能性。但是,降低轧制速度也意味着FSM生产率的显着下降,这反过来又影响了向下游生产线供应冷轧产品。

FSM精轧机使用粗糙的带纹理的工作辊将所有产品轧制通过该单元。冷轧后,带纹理的工作辊为带材表面提供一定的粗糙度。将第五框架上的滚动力控制在某个设定值,这将有助于实现最终产品的良好平整度。如果框架的轧制粗糙度高且轧制力相对较弱,则在轧制薄规格产品时,框架上的带材厚度减小量通常小于1%。使用此信息,只要第四机架上的带材出口速度与第五机架工作轧辊速度相同,就可以计算前一个机架的前滑移值。如果第5个机架的下降幅度较小,则此假设是正确的。

在实际生产过程中,对54根相同规格的低碳钢(2.6毫米×0.42毫米×940毫米)进行FSM轧制,并计算出第四机架的前滑移值。计算结果表明,随着第四机架上轧制量的增加和工作辊的磨损的增加,前滑移值迅速减小至最小值约0.1%。当当前滑移值低于此临界值时,可能会发生钢带滑移。对于FSM,当第四机架轧机的工作辊的轧制量达到350 km时,滑动问题变得非常严重,必须更换工作辊。前滑动和工作辊的磨损之间存在很强的关系,因为工作辊的表面粗糙度随着工作辊的磨损的增加而降低,从而减小了辊缝之间的摩擦。轧制开始时,磨削后的工作辊的粗糙度通常为0.40.6μgmRa,更换时,测得的第4框架工作辊的粗糙度小于0.2μgmRa。

无论是从轧制理论还是从轧制实践的角度来看,都有一些轧制参数会影响轧辊间隙中的中性点位置。主要影响因素包括:钢带入口张力,出口张力,辊间摩擦系数,压下率和钢带硬度。研究表明,控制间隙之间的摩擦对于减少滑动问题极为重要。

许多参数会影响冷轧过程中的摩擦条件。根据混合润滑理论,辊之间的摩擦系数由辊之间的润滑膜厚度以及工作辊与钢带表面之间的相互作用决定。以下滚动参数会影响这些表面相互作用,进而影响摩擦系数。

1个工作辊表面粗糙度

必须仔细研磨卷,以确保一致的卷均匀性。通常,轧机每个机架的工作辊都具有确定的表面粗糙度。当工作辊在轧制过程中磨损时,轧辊表面粗糙度将降低。

2钢板表面粗糙度

通常,它取决于进料的热轧和酸碱洗涤条件。生产过程中的问题,例如热轧过程中工作辊表面的剥落以及酸碱洗槽中钢带的过度酸洗,都会影响钢带表面的原始粗糙度,即冷轧之前的钢带表面。冷轧机。特别重要。

后机架越多,由于“粗糙度转移”的作用,钢带的表面粗糙度主要受前机架工作辊的表面粗糙度的影响(工作辊的表面粗糙度会影响钢带的表面)。钢带)。

3滚动速度

轧制速度是显着影响轧辊之间摩擦条件的轧制参数。随着轧机的轧制速度的增加,由于“流体动力效应”,更多的润滑油流入辊隙。因此,对于冷轧机中的后机架,只要在辊的咬合处润滑油供应充足,由于轧制速度的增加,辊缝之间的摩擦系数就会迅速降低。

4个滚动润滑剂参数

此参数影响辊之间供应的润滑剂量以及辊之间的润滑水平。它的主要影响参数包括:用于润滑和冷却压区的油水乳液中的油浓度,在工作辊和钢带表面上滚动润滑油而形成的膜的厚度以及颗粒冷却乳化剂中油的粒度分布。滚动润滑剂的皂化(SAP)值,油水乳液的稳定性指数(ESI),滚动润滑剂的粘度,冷却乳液的温度,滚动润滑剂配方中的极压(EP)添加剂用途(例如硫和磷化物添加剂)和冷却液中废油的含量。

5个冷却液工艺参数

此参数包括压力,流量和冷却液喷嘴的结构设计,该喷嘴向滚动间隙提供滚动润滑剂。该参数影响辊缝入口处油膜的形成。通常,冷轧机使用“溢流”压区入口操作条件,该条件会提供大量的水/油乳液,以冷却工作辊和钢带并润滑工作辊/钢带界面。降低冷却剂喷嘴的压力和流量会产生所谓的“无自然咬合”状况。

当在供给辊缝的入口处供给的滚动油不足以维持辊缝之间的一定的油膜厚度时,不会发生自然咬合的现象。在这种情况下,辊缝之间的油膜厚度将降低,从而增加辊缝之间的摩擦。冷却喷嘴的堵塞还将导致摩擦条件的局部变化,从而导致诸如钢带平整度和表面缺陷(所谓的摩擦刮擦)之类的问题。

6钢带还原率和钢带硬度

此参数将影响钢带和工作辊之间的压力,进而影响油膜厚度。

上述参数之间的相互作用具有复杂的影响,需要进一步研究以充分理解冷轧过程中的润滑现象。但是,通常认为冷轧时的润滑既包括边界润滑(低速),也包括混合润滑(结合润滑和流体动力润滑)。已经专门开发了润滑模型来描述辊缝的润滑机理。通常,轧辊磨损和轧制速度是两个主要轧制参数,它们会显着影响轧辊间隙的摩擦条件,进而影响滑动现象。在冷轧过程中,随着轧辊表面粗糙度的降低,润滑油的有效膜厚(相对于轧辊/钢带表面粗糙度的总和)增加,从而减小了摩擦和向前滑动卷。因此,容易理解前滑和辊磨损之间的直接关系。 FSM辊的粗糙度与工作辊的磨损关系。对博思格钢铁公司冷轧机开发的模型进行了计算,模型计算结果与实际测量结果吻合良好。

7总结

所需的冷轧摩擦条件可通过冷却液流量和温度控制来实现。将冷却液温度提高5°C有助于减少FSM的滑动问题,并使轧机生产效率提高约5%。研究还表明,冷却液温度的控制对于实现大多数辊间摩擦条件和稳定冷轧过程很重要。结果,将进行一些设备修改以升级FSM冷却剂系统中的温度控制和相关的加热/冷却设备。

滚动试验表明,减少冷却剂流量会导致辊缝进口处的摩擦条件发生变化。因此,如果可能,必须在轧机机架的入口和出口侧安装喷嘴,以分别控制润滑水平(通过入口喷嘴)和轧辊和带钢的冷却(出口喷嘴)。这已包括在FSM的未来改造计划中,该计划包括优化冷却剂喷嘴设计,并在第3和第4机架的入口和出口侧都安装冷却剂喷嘴。

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