第9期 高雅等：热轧润滑对中厚板轧制力和表面特征的影响 .1113. 完全相同，影响轧制压力的因素主要是变形温度、 0.01kgl-1 无润滑 应变速率和变形程度，润滑对轧制压力的影响是通 过摩擦因数的变化对各种参数的影响来体现的，摩 擦因数的变化对变形区内的压下量、前滑值、中性角 大小和应变速率等各参数都有影响，而轧制变形区 变形是一复杂的过程，各种参数又相互影响，因而很 难定量地研究润滑对轧制力能参数的影响)，下面 建立一个热变形抗力变化同压下率变化之间的联 系.利用恰古诺夫热变形抗力公式[0： 图10460C轧后表面宏观照片 k=[1+(1h-1)]K,o (1) Fig I Macmophotogmaph of (460C shb surfaces 式中：k为变形抗力；μ为外摩擦因数；为变形区长 表4为热轧后试样表面粗糙度，对比数据可知 度；h为变形区平均厚度；K为温度影响系数，为温 平行轧制方向测得粗糙度明显低于垂直轧向方向测 度的函数；σ为材料在室温下的屈服应力，取道次 得的粗糙度；采用工艺润滑可有效降低轧件表面粗 变形率为三，则 糙度，热轧油使用的质量浓度越高轧后表面粗糙度 h=(h+h)2 越低.工艺润滑实际上降低了轧辊磨损，它们用保 h=h(1-e) (2) 护性油层覆盖在轧辊表面上，在变形区缓和了水的 Rh 侵蚀，降低了接触面的温度，减缓了表面氧化程度， R为工作辊半径，将式(2)代入式(1)，并对e 并影响表面的变化程度.当辊面油耗量在适当范围 求导得 内时，润滑剂会降低轧辊磨损，但是随着润滑剂耗量 业=：R厂E(2-e) 2十E 的进一步增加，不仅不能使轧辊寿命增加，反而会引 d (3) 起轧件打滑及轧辊损坏。与无润滑的钢板表面相 可见压下率变化对轧制压力变化的影响除与压下率 比，润滑轧制的钢板表面光洁，氧化较轻，无翘曲等 有关外，还受摩擦因数、温度、材料屈服强度及轧辊 缺陷 和板厚的控制和影响，每种因素对轧制力的影响也 表4轧后试样表面平均粗糙度 都受其他因素波动的影响，采用工艺润滑降低摩擦 Table 4 Avemge moughness of steel slab surfaces 因数可降低压下率增加对轧制力增高的影响程度， 润滑油的质量浓度/ 相对轧向位向 这与润滑对粗轧阶段和精轧阶段的影响是一致的， (kg L) 垂直 平行 由此可见，润滑对中厚板粗轧阶段轧制力降低 无润滑 1.740 0.958 贡献比精轧阶段更明显，这对现在中厚板轧制中广 2×10-3 0.871 0.696 泛采用的热送热装工艺的推进有重要意义，因为在 0.01 0.683 0.466 同样轧机能力情况下，采用润滑轧制可以加大粗轧 道次的压下率以促进再结晶充分进行，消除热装过 2.3工艺润滑对中厚板组织的影响 程中产生的混晶组织，以减少后续轧制过程中因变 一般认为工艺润滑不会对钢的组织产生明显影 形不均匀产生的各种缺陷并改善钢板的性能， 响，但已有研究证实工艺润滑可以有效地均匀和细 2.2热轧润滑对表面质量的影响 化钢铁的组织2).图2是Q460C钢不同润滑条件 表面质量是钢板生产厂家比较关注的问题，热 下热轧后表面附近和中心处的组织，可以看到三种 轧钢板表面的微观形貌主要由工作辊表面粗糙度所 润滑条件下钢板中心部位组织基本相同，都是基本 决定，轧辊粗糙度和被轧制金属的表面状态取决于 为贝氏体的组织，在接近钢板表面处，随着热轧油 轧辊磨损。随着轧辊磨损增加，轧件表面质量变坏， 质量浓度增大，表面处铁素体量增多，贝氏体量减 工艺润滑不仅可以降低轧制压力，还可以减少轧辊 少，热轧油质量浓度为0.01kgL时表面处大部分 磨损，改善钢板表面质量)，图1是Q460C钢有润 都为铁素体组织，且组织较为均匀，这是热轧油的 滑和无润滑条件下的轧后表面宏观照片，润滑条件 冷却和减摩共同作用的效果， 下轧后钢板表面光亮基本无氧化，无润滑条件下表 热轧油本身对轧辊有冷却作用，冷的轧辊作用 面暗褐色，呈现较强的氧化特征， 到钢板上时对变形区部位进行冷却使钢板表面温度第 9期 高 雅等： 热轧润滑对中厚板轧制力和表面特征的影响 完全相同．影响轧制压力的因素主要是变形温度、 应变速率和变形程度‚润滑对轧制压力的影响是通 过摩擦因数的变化对各种参数的影响来体现的‚摩 擦因数的变化对变形区内的压下量、前滑值、中性角 大小和应变速率等各参数都有影响‚而轧制变形区 变形是一复杂的过程‚各种参数又相互影响‚因而很 难定量地研究润滑对轧制力能参数的影响 ［9］．下面 建立一个热变形抗力变化同压下率变化之间的联 系．利用恰古诺夫热变形抗力公式 ［10］： ｋｆ＝［1＋μ（ｌ／ｈ－1） ］Ｋｔσｓ （1） 式中：ｋｆ为变形抗力；μ为外摩擦因数；ｌ为变形区长 度；ｈ为变形区平均厚度；Ｋｔ为温度影响系数‚为温 度的函数；σｓ为材料在室温下的屈服应力．取道次 变形率为 ε‚则 ｈ＝（ｈ＋ｈ0）／2 ｈ＝ｈ0（1－ε） ｌ＝ Ｒｈ0 （2） Ｒ为工作辊半径‚将式 （2）代入式 （1）‚并对 ε 求导得 ｄｋｆ ｄε ＝μＫｔσｓ Ｒ／ｈ0 2＋ε ε（2－ε） 2 （3） 可见压下率变化对轧制压力变化的影响除与压下率 有关外‚还受摩擦因数、温度、材料屈服强度及轧辊 和板厚的控制和影响．每种因素对轧制力的影响也 都受其他因素波动的影响．采用工艺润滑降低摩擦 因数可降低压下率增加对轧制力增高的影响程度‚ 这与润滑对粗轧阶段和精轧阶段的影响是一致的． 由此可见‚润滑对中厚板粗轧阶段轧制力降低 贡献比精轧阶段更明显‚这对现在中厚板轧制中广 泛采用的热送热装工艺的推进有重要意义‚因为在 同样轧机能力情况下‚采用润滑轧制可以加大粗轧 道次的压下率以促进再结晶充分进行‚消除热装过 程中产生的混晶组织‚以减少后续轧制过程中因变 形不均匀产生的各种缺陷并改善钢板的性能． 2∙2 热轧润滑对表面质量的影响 表面质量是钢板生产厂家比较关注的问题‚热 轧钢板表面的微观形貌主要由工作辊表面粗糙度所 决定‚轧辊粗糙度和被轧制金属的表面状态取决于 轧辊磨损．随着轧辊磨损增加‚轧件表面质量变坏． 工艺润滑不仅可以降低轧制压力‚还可以减少轧辊 磨损‚改善钢板表面质量 ［11］．图 1是 Ｑ460Ｃ钢有润 滑和无润滑条件下的轧后表面宏观照片‚润滑条件 下轧后钢板表面光亮基本无氧化‚无润滑条件下表 面暗褐色‚呈现较强的氧化特征． 图 1 Ｑ460Ｃ轧后表面宏观照片 Ｆｉｇ．1 ＭａｃｒｏｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｏｆＱ460Ｃｓｌａｂｓｕｒｆａｃｅｓ 表 4为热轧后试样表面粗糙度．对比数据可知 平行轧制方向测得粗糙度明显低于垂直轧向方向测 得的粗糙度；采用工艺润滑可有效降低轧件表面粗 糙度‚热轧油使用的质量浓度越高轧后表面粗糙度 越低．工艺润滑实际上降低了轧辊磨损‚它们用保 护性油层覆盖在轧辊表面上‚在变形区缓和了水的 侵蚀‚降低了接触面的温度‚减缓了表面氧化程度‚ 并影响表面的变化程度．当辊面油耗量在适当范围 内时‚润滑剂会降低轧辊磨损‚但是随着润滑剂耗量 的进一步增加‚不仅不能使轧辊寿命增加‚反而会引 起轧件打滑及轧辊损坏．与无润滑的钢板表面相 比‚润滑轧制的钢板表面光洁‚氧化较轻‚无翘曲等 缺陷． 表 4 轧后试样表面平均粗糙度 Ｔａｂｌｅ4 Ａｖｅｒａｇｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｓｔｅｅｌｓｌａｂｓｕｒｆａｃｅｓ 润滑油的质量浓度／ （ｋｇ·Ｌ－1） 相对轧向位向 垂直 平行 无润滑 1∙740 0∙958 2×10－3 0∙871 0∙696 0∙01 0∙683 0∙466 2∙3 工艺润滑对中厚板组织的影响 一般认为工艺润滑不会对钢的组织产生明显影 响‚但已有研究证实工艺润滑可以有效地均匀和细 化钢铁的组织 ［12］．图 2是 Ｑ460Ｃ钢不同润滑条件 下热轧后表面附近和中心处的组织．可以看到三种 润滑条件下钢板中心部位组织基本相同‚都是基本 为贝氏体的组织．在接近钢板表面处‚随着热轧油 质量浓度增大‚表面处铁素体量增多‚贝氏体量减 少‚热轧油质量浓度为 0∙01ｋｇ·Ｌ －1时表面处大部分 都为铁素体组织‚且组织较为均匀．这是热轧油的 冷却和减摩共同作用的效果． 热轧油本身对轧辊有冷却作用‚冷的轧辊作用 到钢板上时对变形区部位进行冷却使钢板表面温度 ·1113·