鈦卷精軋過程頭部翹曲的影響分析及控制

　　在板帶熱連軋過程中，由于軋件溫度、軋輥轉速、摩擦系數、輥徑差等工藝參數的影響，往往會出現軋件上下表面延伸不一致的非對稱軋制現象，造成板帶頭部不同程度的翹曲（簡稱扣翹頭），直接影響軋制穩定性。板帶頭部下扣太大時，會對輥道產生強烈沖擊，板帶頭部上翹太大時，會撞擊軋輥或導衛裝置，從而降低設備的使用壽命，嚴重影響了產品的產量、質量和成材率，增加了停產檢修時間和維護費用，尤其是在軋制諸如薄、寬規格等難軋品種時，極易導致穿帶失敗而形成軋廢。因此，有效控制扣翹頭一直是板帶熱軋生產的工藝難題之一。

　　某廠在使用熱連軋機組生產純鈦卷時，由于純鈦與碳鋼在熱導率、比熱、形變行為等諸多方面的不同，使得工藝參數對精軋翹頭的影響更加復雜，傳統碳鋼的頭部翹曲控制工藝不再適合純鈦軋制，精軋翹頭問題一直沒有得到很好解決。為此，研究人員針對熱連軋純鈦卷的精軋翹頭問題，采用彈塑性有限元法，建立熱力耦合非對稱軋制模型，開展工藝參數對頭部翹曲的影響研究，為抑制精軋翹頭提出有效措施和科學依據。

　　軋件頭部翹曲的根本原因在于軋制過程中存在不對稱因素，依據工業現場實際情況，以及在帶鋼實際軋制出現翹曲問題的解決經驗，對影響翹曲的不對稱主要因素歸納為：上下工作輥直徑差，軋件上下表面溫度差，道次變形壓下率，軋輥磨損情況及軋件表面變化引起的摩擦狀況，針對這些主要因素，模擬分析其對軋件頭部彎曲的影響規律。

　　純鈦卷精軋頭部翹曲屬于典型的熱力耦合問題，考慮到軋件的橫向變形量較小，可視為平面應變問題，利用有限元軟件MSC.Marc建立非對稱有限元模型。試驗結果如下：

　?。?）針對熱連軋純鈦卷的精軋翹頭問題，建立熱力耦合非對稱軋制模型，過程模擬表明純鈦軋制時變形區內的金屬流動略呈“w”型，與普通碳鋼軋制的變形區“C”金屬流動不同。

　?。?）通過計算分析，得到軋件表面溫差、摩擦系數的不同對精軋翹頭的影響最為明顯，氧化層厚度和輥徑差對精軋翹頭的影響不顯著。

　?。?）控制精軋翹頭的具體措施為在精軋入口處增加水冷裝置。通過控制水流量適當調整軋件下表面溫度與上表面的溫差，軋件下表面溫度的下降增加了下表面摩擦系數，使帶有輥壓差的上下工作輥摩擦力之和更趨近于平衡，從而有效抑制純鈦卷精軋較為嚴重的翹頭現象，使軋件出口頭部呈微扣狀態。

　　（4）在對鈦卷精軋翹頭采取了有效治理措施后，工序成材率指標從91.85%大幅度提升到96.8%，經濟效益顯著。