单机平整机轧辊的磨损及其对板形的影响

第２４卷第３期　２００２年６月　北　京　科　技　大　学　学　报　ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ　ＶｂＩ．２４　Ｎ０＿３　Ｊｕｎ．．２００２　单机平整机轧辊的磨损及其对板形的影响　李晓燕”　张杰”　陈先霖”　赵新明　摘要贾生晖　黄涛　１）｜Ｅ京科技大学机械工程学院，北京１０００８３　２）武汉钢铁股份有限公础，武汉４３００８４　分析　单机架平整机轧辊的实际辊形、磨损状况，并通过运用有限元模型计算辊缝曲　线的２次和４次分量研究了辊形对板形的影响结果表明，　：作辊磨损较轻，对辊形影响不大，　但原始辊形与目标辊形差别较大．是产生１Ｈ浪板形缺陷的因素之一；支持辊局部磨损较严重．　但这种不均匀磨损对板形影响较小．在整个服役期内对板形的作用基本不变．　关键词　冷轧：平整机；轧辊；磨损；板形　分类号ＴＧ３３５．１２；ＴＧ　３３３　４　在冷轧带钢厂．虽然平整与冷轧所使用的　轧机结构与形式基本相同．但工艺条件和控制　目标却有很大差别．由于轧辊的服役时间、辊缝　处的润滑方式（干、湿法平整）、轧辊的驱动方式　及带钢张力控制等的不同，平整机轧辊的磨损　与冷轧机有明显区别．本文通过现场实测并结　合数值仿真，对某厂单机平整机工作辊、支持辊　的实际辊形和磨损状况及其对板形的影响进行　了研究．得到了对生产具有应用价值的结果．　二　ｆ　扛　４ｃ　Ｃ　一　）　ｒ　图１板形分■及表达参数　Ｆｉｇ．１　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆｇａｐ　ｃｏｎｔｏｕｒ　１板形的分量及其表达　轧制过程中．板形的控制实际上是对辊缝　２次凸度的控制，而对４次浪形的控制则是通过　控制４次分量来实现．在一般情况下，板形控制　形状的控制．考虑到带钢截面基本上是对称的，　在一般情况下，承载辊缝可用４次多项式来表　示　”：　，　）＝　＋口　＋口　，　∈［一ｌ，＋１］　（１）　主要是对２次浪形即２次凸度的控制．因此，在　不特别指出的情况下，本文提到的凸度均指２　次凸度．下面将通过分析ｃ　和ｃ　的变化，研究　轧辊辊形变化对板形的影响．　式中，　为以辊缝中心为原点，相对计算宽度（例　如辊身长度或轧件宽度等）的相对坐标；　，　，ａ　为各项系数．该辊缝可以分解为２次、４次及常　数部分等３个分量，如图１所示．其中２次分量　可用２次凸度ｃ　，４次分量用四次凸度　表示：　Ｃａ＝一（口　ｍ）　（２）　２工作辊辊形及对板形的影响　在某单机平整机生产现场，用安装了光栅　式位移传感器的辊形测量装置“马鞍架”测量了　工作辊服役前后的辊形（见图２），结果显示：　（１）Ｔ作辊的设计凸度为２０　ｕⅢ＿由于对板形　影响最大的是与轧件宽度对应的辊身中部，因　此，这里按不同板宽，将设计凸度与实测凸度进　行对比，结果如表１所示．数据显示，不同轧件　宽度下，实际凸度与目标凸度差别较大，特别是　在板宽较小时，实际凸度不到目标凸度的５０％．　（３）　承载辊缝的２次分量与带钢２次浪形（双边　浪或中浪）、４次分量与４次浪形（１／４浪和边中复　合浪）对应．因此，对２次浪形的控制主要是对　收｝矗日期２００１￣６　０４李晓燕女．２９岁，博士生　★国家自然科学基金资助课题（Ｎｏ　５９８３５１７０）和国家“九五“科技攻关项目　ｏ．９５－５２７－０１－ｏ２－ｏ４）　维普资讯 http://www.cqvip.com

ｖ０】．２４　李晓燕等：单机平整机轧辊的磨损及其对板形的影响　・３２７・　亘　擅　距辊身中点的距离／ｍｍ　距辊身中点的距离／ｍｍ　圈２工作辊服役前后辊形对比　Ｆ．嚷．２Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅｗｏｒｋ　ｒｏｌｌ　ｃｏｎｔＯｕｒｂｅｆｏｒｅ　ａｎｄ　ａｆｔｅｒ　ｒｏ￣ａｇ　（２）表２为这对轧辊服役前后的辊形分量（以　ｌ　２００ｍｍ轧件宽度为例）　由表看出，轧辊服役　前后，４次凸度达到了２次凸度的５０％以上．由　ｄ，可见支持辊的磨损，特别是磨损的不均匀是　比较严重的．辊形对板形的影响可以通过计算　空载辊缝和有载下辊系变形进行分析．本文采　用有限元计算模型，将实测辊形代人进行计算，　分析支持辊磨损对板形的影响．　（２）计算模型　采用二维变厚度平面有限元　法，建立了单机架平整机辊系弹性变形模型．并　用实测数据对模型进行了验证．将支持辊服役　前后实测的辊形数据代人模型进行计算，用前　述方法计算辊缝的２次、４次凸度．主要计算参　数为：轧件宽度ｌ　２４８ｍｍ，轧制力３ＭＮ弯辊力　为一１５０　ｋＮ，支持辊辊径为１　５２５　ｍｍ，工作辊辊径　为６６０ｍｍ＿　于工作辊辊形直接影响辊缝，因此，这种辊形易　导致１／４浪板形缺陷．这与该平整机１／４浪形缺　陷较多的实际情况是一致的．　襄ｌ工作辊目标凸度与实际凸度值比较　Ｔａｂｌｅ　ｌ　Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆｔａｒｇｅｔ￣ｌ－ＯＷ￣ａｎｄ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｃＦｏｗ￣　ｏｆｗｏｒｋ　ｒｏｌｌ　ｃ　『啪　‘　！　重塑　１　３００　ｌ　２００　１１００　ｌ　０００　９００　８００　襄２工作辊服役前后轧辊凸度的变Ｉ匕（轧件宽度范围）　Ｔａｂｌｅ　２　Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗｏｒｋ　ｒｏｌｌ　ｃＦｏｗ￣ｂｅｆｏｒｅ　ａｎｄ　ａｆｔｅｒ　ｒｏｌｌｉｎｇ　（３）计算结果．表３为图３所示两对支持辊　服役前后的辊缝凸度的计算结果．从中发现，服　役前后辊形的变化，使辊缝的２次凸度仅增加　１－６　ｐｍ，而且这个变化是在支持辊服役期内逐　渐形成的，因此它对板形的影响可以不计．这说　明，由于支持辊的磨损具有明显的局部特征，而　支持辊辊形变化对辊缝的影响，是通过改变工　作辊弯曲变形起作用的．支持辊的这种局部不　均匀磨损，对辊缝凸度的影响不大．以上结果说　明，在平整机上支持辊的原始辊形对板形的作　用在整个服役期内是基本不变的．　襄３支持辊服役前后辊缝凸度的变化　Ｔａｂｌｅ　３　Ｔｈｅ　ｇａｐ　ＣＦＯＷｌｌ　ｗｉｔｈ　ｂａｃｋ－啊ｐ　ｒｏｌｌ　ｃｏｎｔＯｕｒ　ｖａｒｙｉｎｇ　（３）表２数据同时显示，工作辊服役前后凸　度变化很小　结合图２可看出，轧辊磨损也较均　匀，传动侧磨损略大于操作侧．二者均说明，平　整机工作辊磨损对辊形影响不大．　３支持辊辊形及对板形的影响　（１）测量结果．支持辊服役前后的辊形测量　结果如图３所示．可以看到轧辊的不均匀磨损　十分明显，上辊直径变化量为９０ｐｍ左右，下辊　则达１２０ｐｍ．考虑到支持辊服役周期只有ｌ　】４　维普资讯 http://www.cqvip.com

北京科　技大学　学报　２００２年第３期　Ｅ　呈　制　咖　制　姐　距辊身中点的距离，／ｒｌＴｔｌｌ　圈３支持辊服役前后辊彩对比　距辊身中点的距离肺ｍ　ｒｉｇ．３　Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆｔｈｅ　ｂａｃｋ－ｕｐ　ｒｏｌｌ　ｃｏｎｔｏｕｒ　ｂｅｆｏｒｅ　ａｎｄ　ａｆｔｅｒ　ｒｏｉｌｉｎｇ　４结论　（１）通过对某冷轧厂单机平整机工作辊和支　持辊辊形的实际测量，并结合有限元模型，分析　了辊形对板形的影响．　２　Ｃｈｅｎ　Ｘｉｍｔｌｉｎ，Ｚｏｕ　Ｊｉａｘｉａｎｇ　Ａ　Ｓｐｅｃｉａｌｉｚｅｄ　Ｆｉｎｉｔｅ　Ｅｌｅｍｅｎｔ　ＭｏｄｅｌＦｏｒＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｎｇＣｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇＦａｃｔｏｒｓＡｆｆｅｃｔｉｎｇＢｅ－　ｈａｖｉｏｒ　ｏｆ　Ｒｏｌｌｓ　ａｎｄ　Ｓｔｉｒｐ　Ｆｌａｔｎｅｓｓ［Ｃ］．ｉｎ：Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　４ｔｈ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｔｅｅｌ　Ｒｏｌｌｉｎｇ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．Ｄｅａｕｖｉｌｌｅ，　Ｆｒａｎｃｅ，１９８７　ＦＡ　（２）在整个服役期内，工作辊磨损较轻，对辊　Ｐｒａｃｔｉｃｅ［Ｍ］Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ：Ｍａｒｃｅｌ　Ｄｅｋｋｅｒｌｎｃ，１９９３．７１６　形影响不大，但原始磨削辊形与目标辊形有较　４金兹伯格ＶＢ著马东清等详．板带轧制工艺学【Ｍ］北　京：冶金工业出版社，１９９８．々　大差别，易导致１／４浪板形缺陷．　（３）支持辊局部不均匀磨损较严重，但对辊　缝凸度的影响很小，在整个服役期内基本不变　以上结论也适用于其它单机架平整机．　参考文献　１张杰四辊轧机轴向移位变凸度辊型的研究＿Ｊ＿钢铁　研究学报，１９９３，５（２）：２７　３　Ｇｉｎｚｂｕｔｇ　Ｖ　Ｂ　Ｈｉｇｈ－Ｑｕａｉｌｔｙ　Ｓｔｅｅｌ　Ｒｏｌｌｉｎｇ：Ｔｈｅｏｒ．ａｙｎｄ　５傅作　．冷轧薄钢板生产［Ｍ】．北京：冶金Ⅲｒ业出版社，　ｌ９９６．４　６何安瑞宽带钢热轧支持辊辊形变化对板形的影响＿Ｊ＿　北京科技大学学报１９９９，１２（６）：５６５　７王国栋板形控制和板形理论【Ｍ】．北京：冶金工业出　版社，ｌ９８６　ｌ１　Ｗｅａｒ　ｏｆ　Ｒｏｌｌｓ　ｉｎ　Ｓｉｎｇｌｅ　Ｓｔａｎｄ　Ｔｅｍｐｅｒ　Ｍｉｌｌ　ａｎｄ　Ｉｔｓ　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｓｔｒｉｐ　Ｓｈａｐｅ　ＬＩＸｉａｏｙａｎ　ＺＨＡＮＧＪｉｅ　ＣＨＥＮＧＸｉａｎｌｉｎ　ＺＨＡＯＸｉｎｍｉｎ￣　Ｊ１Ａ　Ｓｈｅｎｇｈｕｉ　ＨＵＡＮＧ　Ｔａｏ　）Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｓｃｈｏｏｌ，ＬＩＳＴ　Ｂｅｒｉｎｇ，Ｂｅｒｉｎｇ　１０００８３，Ｃｈｉｎａ　２）Ｗｕｈａｎ　Ｉｒｏｎ＆Ｓｔｅｅｌ　Ｌｉｍｉｔｅｄ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　Ｗｕｈａｎ　４３００８４，Ｃｈｉｎａ　ＡＢＳＴＲＡＣＴ　Ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｃｏｎｔｏｕｒｓ　ａｎｄ　ｗｅａｌ＂ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｗｏｒｋ　ｒｏｌｌ　ａｎｄ　ｂａｃｋｕｐ　ｒｏｌｌ　ｉｎ　ｓｉｎｇｌｅ．ｓｔａｎｄ　ｔｅｍｐｅｒ　ｍｉｌｌ　ｗｅｒｅ　ｎｖｅｓｔｉｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆｒｏｌｌ　ｃｏｎｔｏｕｒｓ　ｏｎ　ｓｔｒｉｐ　ｐｒｏｆｉｌｅ　ｗｅｒｅ　ｎａｌａｙｚｅｄ　ｂｙ　ａ　ｉｆｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｏｄｅ１　ｆｏｒ　ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ　ｏｆｔｈｅ　ｒｏｌｌ　ｇａｐ　ｐｒｏｆｉｌｅ　ｗｉｔｈ　ｉｔｓ　ｑｕａｄｒａｔｉｃ　ｎｄ　ａｑｕａｒｔｉｃ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｗｏｒｋ　ｒｏｌ１　ｗｅａｒ　ｉＳ　ｓｉｔｇｈｔ　ｂｕｔ　ｔｈｅ　ｏｒｉｇｉｎａｌ　ｒｏｌｌ　ｃｏｎｔｏｕｒ　ｉｓ　ｌｉａｂｌｅ　ｔｏ　ｒｅｓｕｌｔ　ｉｎ　ｑｕａｒｔｅｒ　ｂｕｃｋｌｅ　ｓｈｅｅｔ　ｅｆｅｃｔｄ：ｎｏｎ－ｕｎｉｆｏＩＴｎ　ｗｅａｒ　ｏｆｂａｃｋｕｐ　ｒｏｌ¨Ｓ　ｓｅｒｉｏｕｓ　ｂｕｔ　ｈａｓ　ｌｉｔｔｌｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ｓｉｒ｜廿１９ｒｏｆｉｌｅ．　Ｋ卫Ｙ　ＷＯＲＤＳ　ｃｏｌｄ　ｒｏｌｌｉｎｇ；ｔｅｍｐｅｒ　ｍｉｌｌ；ｒｏｌｌｓ；ｗｅａｒ；ｓｔｒｉｐ　ｓｈａｌｇｅ