四辊中板轧机钢板波浪生成与抑制之六——辊系偏移距的确定

D0I:10.13374/.issn1001-053x.1999.03.021 第21卷第4期 北京科技大学学报 Vol.21 No.4 1999年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.1999 四辊中板轧机钢板波浪生成与抑制之六 辊系偏移距的确定 闫晓强) 刘福礼)孙复森) 胡孔白)肖景顺》 1)北京科技大学机械工程学院，北京1000832)马鞍山钢铁股份有限公司，马鞍山3)邢台锅铁公司，邢台 摘要首次考虑摩擦弯矩和附加弯矩对辊系稳定性的影响，建立了四辊轧机辊系最佳偏移距 模型。 关键词轧机：辊系稳定性：附加弯矩：摩擦弯矩 分类号TG333 轧制过程中，由于工作辊轴承座与支承辊 3附加水平力的确定 轴承座的Π形框架之间、工作辊轴颈与轴承之 间以及支承辊轴承座与机架立柱滑板之间存在 作用在轧辊上的附加水平力由式(4)求出)： 间隙，若无固定的侧向约束，将使工作辊处于不 Fr= M L (cosozsinav1+sin'gztan'a )x 稳定工作状态，即轧制过程中工作辊产生摆动， cos(arcta ntan2+ulsin90°+ 而不能保证固定的位置，从而影响钢板的质量， cosa 加剧轧辊磨损，因此在轧制过程中必须保证工 acos(arctantang: sin((arctantang2 (4) cosa cosa 作辊的稳定，但是用传统的理论计算方法确定 的辊系偏移距，现场考核表明辊系仍然摆动，因 4辊系最佳偏移距的确定 此辊系偏移距的大小只好根据经验来加以确 工作辊除了受到辊系偏移引起的水平力F 定.本文通过理论分析，推导了考虑附加弯矩和 外，还受到由于附加弯矩和摩擦弯矩引起的附 摩擦弯矩时的辊系偏移距理论公式，该公式已 加水平力的作用，因此工作辊所受到的水平合 被工程实践所证实， 力是这两个力叠加的结果.如文献[3]中图1和 图2所示，其大小为： 1摩擦弯矩的确定 EF= 2±F (5) 由于铜滑块与扁头之间的摩擦在工作辊上 引起的弯矩四为： 其中：arsin2 rin+20) e N=u/sin+acos(arctantan) 因此辊系的临界偏移距应以上（或下）辊反 (1) cosa 向轧制最大附加水平力出现的时候为依据来确 定.其数学表达式为： 2附加弯矩的确定 EF= 2-Fnr≥0 (6) 作用在万向接轴和轧辊上的附加弯矩大小 e 可由式(2)和式(3)求出： 即：号tan2 in'+】]- M N2=M·sin:tana (2) L (cosozsinav1+sin'ptan'a)x N3=Ma cospasinav1+sin'oztan'a (3) cos(arctan tang)+ulsin90°+ cosa acos((arctantan） sin(arctan tang ≥0 cosa cosa (7 1998-05-26收稿闫晓强男，36岁，副研究员 解上式得辊系的偏移距为：

第 ￾ 卷 第 ￾期 ￾￾￾￾年 ￾月 北 京 科 技 大 学 学 报 ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾心￾ ￾ ￾￾ ￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾ ￾ ￾￾￾￾ 四 辊 中板轧 机钢 板 波 浪生 成 与抑 制 之 六 — 辊 系偏移距 的确定 闰 晓 强 ” 刘福 礼 ￾， ￾￾北 京科技 大学机械工 程学 院 ， 北 京 ￾￾￾￾￾￾ 孙 复森 ” 胡孔 白 ￾， 肖景顺 ” ￾ 马鞍 山钢铁股份有 限 公 司 ， 马鞍 山 ￾ 邢 台钢 铁 公 司 ， 邢 台 摘 要 模型 ￾ 关键词 分 类号 首次考虑摩擦弯矩和 附加弯矩对辊系稳 定性的影 响 ， 建立 了 四辊轧 机辊系最佳偏 移距 车￾机 ￾辊 系稳定性 ￾ 附加弯矩 ￾摩擦弯矩 ￾￾ ￾￾￾ 轧 制过程 中 ， 由于 工 作 辊轴承座 与支承 辊 轴承座 的 ￾ 形 框架 之 间 、 工 作辊轴颈 与轴承之 间 以及支 承辊轴承 座 与机架 立柱滑 板之 间存在 间 隙 ， 若 无 固定 的侧 向约 束 ， 将使工 作辊 处 于 不 稳 定工 作状态 ￾ 即 轧制过程 中工 作 辊产生摆 动 ， 而 不 能保证 固定 的位置 ， 从而 影 响钢 板 的质 量 ， 加剧 轧 辊 磨损 ， 因 此在 轧 制 过 程 中必 须 保 证 工 作辊 的稳 定 ￾ 但 是 用 传 统 的理论 计 算 方法确 定 的辊 系偏 移距 ， 现场 考核 表 明辊 系仍然 摆 动 ， 因 此 辊 系偏 移 距 的 大 小 只 好 根 据 经 验 来 加 以确 定 ￾ 本 文通过 理 论 分 析 ， 推 导 了考虑 附加 弯矩 和 摩 擦 弯矩 时 的辊 系偏移 距 理 论 公 式 ， 该 公 式 己 被 工 程 实 践所 证 实 ￾ ￾ 摩 擦弯 矩 的确 定 由于 铜滑块 与 扁 头之 间 的摩 擦在 工 作辊 上 引起 的弯矩 〔，伪 ￾ 凡 ， 一 “￾￾￾￾ ￾￾￾ ￾ ￾ 。￾￾￾￾￾￾￾生塑丛￾￾ ￾ 林 ￾￾、 ￾ ’ ￾￾￾￾ ’ ￾ ￾ 附加 弯矩 的确定 作用 在万 向接轴和 轧 辊上 的 附加弯矩 大小 可 由式￾￾￾和 式 ￾￾￾〔，〕求 出 ￾ 从 ￾ ￾ · ￾￾￾势 ￾￾￾￾￾ ￾￾￾ 从 ￾ 从 · ￾￾￾价 ￾￾￾￾￾了￾￾￾￾￾，价￾￾￾ ，￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾ 一 ￾ 一 ￾￾收稿 闰 晓 强 男 ， ￾ 岁 ， 副研 究 员 ￾ 附加 水平 力的确定 作用在轧辊上 的附加水平力 由式￾￾求出〔￾ ￾ 凡 一 答￾ ￾。。￾，￾￾、￾不互石乏瓦面‘￾ · ￾￾￾￾￾￾￾￾黑 ￾￾ ，‘￾￾「 ￾￾ 。 ￾ ￾￾￾￾￾盯￾￾￾竺坐￾￾ ￾￾￾￾￾￾坠￾飞 ￾￾￾ ￾￾￾叹 ￾ “ ￾￾￾叹 ’ ￾ ￾ 辊 系最佳偏 移距 的确 定 工 作辊 除了受 到辊系偏移 引起 的水平 力 ￾ 外 ， 还 受 到 由于 附加弯矩 和 摩擦 弯矩 引起 的附 加 水平 力 的作用 ， 因此 工 作辊所 受 到 的水平 合 力 是 这 两 个 力叠 加 的结 果 ￾ 如文 献 ￾￾中图 ￾和 图 ￾所 示 ， 其 大 小 为 ￾ ￾ ￾ ￾ 一 艺￾￾ 专 ￾ 二 士 凡 ￾ ￾ 一 ‘ 产 一 ￾ 一 一 「 ￾ ￾ ￾ ， ， ￾ ￾￾ 、 ￾匡 月￾中 ￾ 卢任尸 ￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾二仄 ￾ 厂 二下￾ 一 ￾￾￾￾￾ 尸 ￾共于 ￾￾ ” ， “ ’ 一 ‘ ￾一““￾￾￾￾￾￾ 一 一 ‘ 甲 ￾ 少 」 ’ 因此辊 系 的临界偏 移距 应 以上 ￾或下 ￾辊 反 向轧制 最 大 附加 水平力 出现 的 时候为依 据 来确 定 ￾ 其数 学表 达 式为 ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ 。 艺￾ 二 专 一 凡 ￾ ‘ ￾ ￾ 之 ￾ ￾￾￾ ￾ ‘ 产￾￾ 一 ￾ 即 ￾ 夸 · ‘￾￾￾ ￾‘￾功乏岛厄 一 ￾‘￾。 ， 粤 ￾￾ ￾ 答￾〔 ￾一， ￾￾￾￾￾丫￾石两丽五蔽￾ 又 ￾￾叭 、 ， 了八 八 。 ￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾ 刀￾￾￾￾￾夕￾。 ￾ ￾￾￾￾ 一 ‘ 、 ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾丝些￾、 ￾￾￾￾￾￾￾￾￾竺坠￾￾飞 二 ￾ ￾￾￾仪 尹 、 ￾￾￾仅 ’ ￾￾￾ ￾￾￾ 解 上 式 得 辊 系 的偏 移 距 为 ￾ ＤＯＩ：１０．１３３７４／ｊ．ｉｓｓｎ１００１－０５３ｘ．１９９９．０３．０２１

Vol.21 No.4 闫晓强等：四辊中板轧机钢板波浪生成与抑制之六 ·293· e(d2+D2)sinarcsin() 上的间隙，因此实际选取的临界偏移距应比计 arctan co.sina/1inp.ana) 算值还应大一点，但也不宜过大.因为水平力 的增加会增大轧辊的水平弯曲，同时加剧轧辊 cos(arctan ane:+ulsin90°+ 的磨损，建议取e=12~14mm. cosa co(arctan)in(arctan cosa' (8) 5结论 从上式可以看出，辊系稳定性与轧制力P、 扭矩M,、工作辊直径d、支承辊直径D、支承辊轴 (1)由于万向接轴倾角α的存在，工作辊在 承摩擦因数μ'、工作辊与支承辊之间滚动摩擦 传递扭矩时，同时承受了摩擦弯矩和附加弯矩 因数m、工作辊两端轴承支承处之间的距离L、 而产生了附加水平力，造成工作辊摆动： 万向接轴的倾角a、万向接轴铜滑块与工作辊扁 (2)确定辊系偏移距，除了考虑由于辊系的 头之间的摩擦因数μ和万向接轴的转角p,等10 偏移距引起的水平力外，还应考虑附加水平力 个因素有关，可用下式表达： 作用的影响； e=f八P,M,d,D,m,L,a,μ'，p2,. (3)建立了四辊可逆轧机最佳辊系偏移距 举例：以某四辊中板轧机为例，当时， 模型 P=10000kN,M=300kN-m,a=7.6°，d=700 参考文献 mm,D=1200mm,4'=0.004,m=0.3mm 】闫晓强.四辊中板轧机钢板波浪生成与抑制之三 μ=0.3，p2=90°，L=3.3mm时， —影响辊系稳定性的摩擦弯矩模型.北京科技大 e=(700/2+1200/2)sin arcsin(0.004+2x03） 学学报，1998,20(6)：564 1200)J 2×300 2闫晓强。四辊中板轧机钢板波浪生成与抑制之四 arctan(000x3.3*0.,3月9.46mm. 一影响辊系稳定性的附加弯矩模型.北京科技大 综上所述，为了保证辊系的稳定性，偏移距 学学报，1999,21(1)：54 应大于临界偏移距9.46mm(传统理论计算值仅 3闫晓强。四辊中板轧机钢板波浪生成与抑制之五 为3.97mm)才能保证辊系稳定地工作.考虑到 一工作辊附加水平力的确定.北京科技大学学报， 1999,21(3):288 辊系在轧制过程中还受其他因素的影响，例如， 4有色金属加工设计研究院.板带车间机械设备设计. 万向接轴平衡托架安装的偏心及辊系水平方向 北京：冶金工业出版社，1983 Forming and Curbing of Jobbing Sheet Waviness on Four High Jobbing Sheet Mill(6) Optimum offset model for the four high mills Yan Xiaoqiang",Liu Fuli,Sun Fusen,Hu Kongbai,Xiao Jingshun 1)Mechanical Engineering School,UST Beijing,Beijing 100083,China 2)Ma Anshan Iron and Steel Limited-Liability Company,Ma Anshan,China 3)Xingtai Iron and Steel Company,Xingtai,China ABSTRACT The effects of friction moment and additional moment on the stability of rolls for the first time was considered and the optimum offset model for the four high mills was set up. KEY WORDS rolling mill;rolling stability of rolls;additional moment;friction moment

￾￾￾ ￾ ￾￾ ￾￾ ￾ ￾ 闰晓强等 ￾ 四辊中板轧机钢板波浪生成与抑制之六 ￾ ￾￾￾ ￾ · 之 ￾￾￾￾￾，￾‘￾ ￾ ￾一‘￾。 ， 粤 卜 ￾￾￾〔兴￾ ￾。。￾，￾￾￾￾了再而，￾面蔽￾ · 上 的 间隙 ， 因此 实际选 取 的临 界偏 移距 应 比计 算值还应 大 一 点 ， 但 也 不 宜 过 大 ￾ 因 为 水 平 力 的增 加会增 大轧辊 的水平 弯 曲 ， 同时加剧 轧辊 的磨 损 ， 建议 取￾ ￾ ￾￾一 ￾ ￾ · ￾￾￾￾￾￾￾澳丛￾、 ￾￾￾￾￾￾￾￾毕坠￾、￾￾ ￾、 ￾￾￾仪 少 、 ￾￾￾口 ￾￾」￾ 从上 式可 以看 出 ， 辊系稳 定性 与 轧 制力尸 、 扭矩城 、 工作辊直径￾ 、 支承辊直径￾ 、 支承辊轴 承摩擦 因数产’ 、 工 作辊 与支承 辊之 间滚动 摩擦 因数￾ 、 工 作辊两 端轴承 支 承 处之 间的距 离￾ 、 万 向接轴 的倾角￾ 、 万 向接轴铜滑块与工 作辊扁 头之 间 的摩擦 因 数产和 万 向接轴 的转角价￾等 ￾ 个 因素 有关 ￾ 可 用下 式表达 ￾ ￾ ￾八￾ ， 从 ， ￾ ， ￾ ， ￾ ， ￾ ， ￾ ，声’ ， 仇 ，声￾ ￾ 举 例 ￾ 以 某 四 辊 中 板 轧 机 为 例 ， 当 时 ， ￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ， 从 ￾￾￾￾￾￾ 一 ￾ ， ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ￾ ， ￾￾ ￾￾￾ ￾￾ ， ￾ ￾ ￾￾￾￾ ￾￾ ， 产’ 二 ￾ ￾ ￾￾￾ ， ￾ ￾ ￾ ￾ ￾￾￾ 产￾ ￾￾ ， 必￾￾ ￾￾ “ ， ￾￾ ￾ ￾ ￾￾￾￾。 时 ， 。 一 ￾￾。。。￾ ￾￾。。。￾￾、【 ￾￾￾、￾ 。 · 。。￾￾ 糯￾ ￾ 了 ￾￾ ￾￾￾ 。 ￾ 、￾ ， 二 ， 肚￾加叮卜妥大妥井若二￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾ ￾ 一’ 一 ‘ ￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾ 一 ”‘ ，￾ ‘ ’ ￾ “““ ’ 综上所述 ， 为 了保证辊 系的稳 定性 ， 偏移距 应大于 临界偏移距 ￾￾￾￾￾传统 理论计 算值仅 为 ￾ ￾ ￾￾￾￾才 能保 证 辊系稳 定地工 作 ￾ 考虑 到 辊系在 轧制过程 中还受其他 因素 的影 响 ， 例 如 ， 万 向接轴平衡托架 安装 的偏心 及辊 系水平 方 向 ￾ 结论 ￾ 由于 万 向接轴倾 角 ￾ 的存 在 ， 工 作 辊在 传递扭矩 时 ， 同时承 受 了摩擦弯矩和 附加 弯矩 而 产 生 了 附加 水 平 力 ， 造 成工 作辊摆 动 ￾ ￾￾确定辊系偏移 距 ， 除 了考虑 由于 辊系 的 偏移距 引起 的水平 力 外 ， 还应 考虑 附加 水 平 力 作用 的影 响 ￾ ￾￾建立 了 四辊 可 逆 轧机最 佳 辊 系偏 移距 模型 ￾ 参 考 文 献 ￾ 闰晓强 ￾ 四辊 中板 轧机钢 板 波浪 生 成 与抑 制之 三 — 影响辊系稳定性的摩擦弯矩模型 ￾ 北京科技大 学学报 ， ￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾ 闰晓强 ￾ 四辊 中板 轧机 钢 板波 浪 生 成 与 抑 制 之 四 — 影响辊 系稳定性 的附加弯矩模型 ￾ 北 京科技大 学学报 ， ￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾￾ ￾ ￾￾ ￾ 闰晓强 ￾ 四辊 中板 轧 机钢 板 波 浪 生 成 与抑 制 之 五 — 工作辊 附加水平力 的确 定 ￾ 北 京科技大学学报 ， ￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾ 有色金 属加 工 设计研 究院 ￾ 板带 车 间机械设 备设计 ￾ 北 京 ￾ 冶金 工 业 出版社 ， ￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ — ￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾ 力几￾￾叮￾叮 ，，， ￾￾￾ ￾￾尹，， ￾ ￾ ￾ ￾￾￾，，， ￾ ￾ ￾￾￾￾￾，， ￾￾￾ ￾￾岁￾￾￾，， ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ， ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ，￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ 一￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾’ ￾￾ ￾ ￾￾￾ ， ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾， ￾￾￾￾￾￾￾ ， ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾ ￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾￾伍￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾￾￾ ￾加 ￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾ ￾ ￾￾￾ ￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾￾ ￾￾￾￾￾