HCW轧机辊系变形计算机模拟及辊缝控制机理

D0I:10.13374/j.issn1001053x.1994.s2.011 第16卷增刊 北京科技大学学报 VoL 16 1994年11月 Joumal of University of Science and Technology Beijing Now.1994 HCW轧机辊系变形计算机模拟及辊缝控制机理 刘力 岳海龙邹家祥 北京科技大学机械工程学院，北京100083 摘要本文应用计算机仿真的方法，通过对某宽板轧机的计算机模拟分析，找出了HCW轧机 在轧辊辊型、弯辊力及工作辊横移量变化时辊缝的状态及变化规律. 关键词带材轧制，板材轧制/HCW轧机，板形控制，影响函数 中图分类号TG335.5,TG391.9 Study of Profile Control on HCW Mill Liu Li Yue Hailong Zou Jiaxing Mechanical Engineering college.USTB.Beijing 100083.PRC ABSTRACT This paper discusses the change law of roll gap due to the change of roll crow,bending force and roll shifting. KEY WORDS strip rolling.plate rolling /HCW mill,profile control.effect function methods 在宽板生产中，AGC厚度控制技术的不断完善、带材的纵向厚差已得到较好的控 制，相比之下板形控制的研究与开发比较薄弱，随着从国外引进的武钢1250mm单机架 镀锡板轧机、宝钢2050mm七机架热连轧机以及宝钢2030m五机架全连续冷带轧机， HC及CVC板形控制技术的成功地应用于我国的生产，板形控制的研究越来越引起人 们的注意，关于板形控制策略，国内外专家提供了许多方案，根据我国板带生产现状， HCW轧机板形控制能力及其变化规律的研究对改善或提高四辊轧机的板形控制能力更具 现实意义， 1HCW轧机辊系变形计算机模拟 1.1力学模型 1.1.1辊系变形特点 辊系变形理论是板形理论中的一个重要组成部分，研究板形首先要研究辊系变 形.HCW轧机旨在通过工作辊移动，改变辊间接触压力分布，增加弯辊力的作用效果· HCW轧机工作辊的轴向移动是由两个同步液压缸向相反方向抽动上下工作辊，使辊系不 1993-03-01收稿第一作者男26岁博士

第 卷 增刊 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 轧机辊系变形计算机模拟及辊缝控制机理 刘 力 岳 海 龙 邹家祥 北 京科 技大 学 机械工 程 学 院 ， 北 京 摘要 本文应用 计算 机仿真 的方 法 ， 通 过 对某 宽板轧机 的计算机模拟分析 ， 找 出 了 轧机 在 轧辊辊型 、 弯辊力及工 作辊横移量 变化时辊缝 的状态及 变化规律 关键词 带材 轧 制 ， 板材 轧制 轧机 ， 板形 控制 ， 影 响函 数 中图分类号 ， ，以 “ 司 ， ， 瓦幻 ， 几眨‘ ， 忱 麟 讥 山 ， ， ， 伟戈 在 宽 板 生 产 中 ， 厚 度 控 制 技 术 的 不 断 完 善 ， 带 材 的 纵 向 厚 差 已 得 到 较 好 的 控 制 ， 相 比之 下 板 形 控 制 的研 究 与 开 发 比较 薄 弱 随 着 从 国 外 引 进 的 武 钢 单机架 镀 锡 板 轧 机 、 宝 钢 七 机 架 热 连 轧 机 以 及 宝 钢 ，刀 丘 机 架 全 连 续 冷 带 轧 机 ， 及 板 形 控 制 技 术 的 成 功 地 应 用 于 我 国 的 生 产 ， 板 形 控 制 的 研 究 越 来 越 引 起 人 们 的 注 意 关 于 板 形 控 制 策 略 ， 国 内外 专 家 提 供 了 许 多 方 案 ， 根 据 我 国 板 带 生 产 现 状 ， 轧机板 形 控 制 能力及 其 变化规律 的研究 对 改 善 或 提 高 四 辊 轧 机 的 板 形 控 制 能 力 更 具 现 实意 义 轧机辊系变形计算机模拟 力学模型 辊 系变形 特 点 辊 系 变 形 理 论 是 板 形 理 论 中 的 一 个 重 要 组 成 部 分 ， 研 究 板 形 首 先 要 研 究 辊 系 变 形 轧机 旨在 通过 工 作 辊 移 动 ， 改 变 辊 间接 触 压 力 分 布 ， 增 加 弯 辊 力 的 作 用 效 果 轧机工 作辊 的轴 向移 动 是 由两 个 同步 液 压 缸 向相 反 方 向抽 动 上 下 工 作 辊 ， 使 辊 系 不 卯 一 一 收稿 第一 作者 男 岁 博 士 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1994．s2．011

刘力等：HCW轧机辊系变形算机模拟及辊缝控制机理 ·47· 再以轧机中心线为轴左右对称，而是以轧线与轧机中心线交点O点对称，见图1.在图 中，L,为支承辊身长度，Lw为工作辊辊身长度，B为板宽，整个辊系的受力与变形也均以 O点对称，因此在研究HCW轧机力学模型及辊系变形时，取一半进行计算分析，其辊系 模型见图2示，支承辊与工作辊的支点分别为A、B、C、D,其中C点和D点为活动支 点，垂直方向上的位移由C,D两点的刚性位移量及辊系变形量来确定， q(x) p(x) 图1辊系力学模型 图2辊系结构离散化 Fig.1 Model of rolls Fig.2 Separation of rolls 1.1.2轧制力及辊间压力分布的确定 轧制力的计算采用了作者开发的计算轧制力离线实用软件.该软件是在某厂板轧机在线 控制模型基础上，利用现场实测数据结合实验室试验结果，通过数理统计的方法重新构造或 修正轧制力的主要影响因素变形抗力和摩擦系数，代人轧制力模型，再经离线自适应，自学 习调节轧制力模型参数后建立的.该模型经过现场多种工艺状况的计算取得了很好的效果， 精度很高， 先假定轧制力和辊间压力分布为二次曲线分布，然后依靠迭代的方法不断修正轧制力及 辊间压力直至满足力的平衡和变形协调条件， 1.2 辊系结构离散化 根据工作辊横移过程中工作辊与支承辊、工作辊与轧件之间的接触位置的变化.为减小计 算误差避免出现过渡单元，将辊系分为I,Ⅱ、Ⅲ、V、V五段（如图2示）.综合考虑计算精 度及计算工作量，整个区域取100个单元左右，各单元长度为△x:.针对工作辊横移位置的 变化将近100个单元按照各段中单元长度基本接近的原则分布在五个区域内.轧制力和辊间 压力分布的单元离散化应与辊系单元划分相对应选择合适的单元划分， 13影响函数 用影响函数计算辊系变形，可以对轧辊凸度、轧制力及辊间压力分布不作任何假设，按

刘 力 等 轧机 辊 系 变形 计算 机模 拟 及 辊缝控 制机理 · · 再 以 轧 机 中心 线 为 轴 左 右 对 称 ， 而 是 以 轧 线 与 轧 机 中心 线 交 点 点 对 称 ， 见 图 在 图 中 ， 、 为支 承 辊 身长度 ， 为工 作 辊 辊 身长度 ， 为板 宽 整 个辊 系 的受 力 与 变形 也均 以 点对称 ， 因 此 在研究 轧 机力 学模 型 及 辊 系 变 形 时 ， 取 一 半 进 行 计 算 分 析 ， 其 辊 系 模 型 见 图 示 ， 支承 辊 与 工 作 辊 的 支 点 分 别 为 、 、 、 ， 其 中 点 和 点 为 活 动 支 点 ， 垂直方 向上 的位 移 由 、 两点 的刚性 位移量 及 辊 系变 形量 来 确定 臼 了， 、 】 厂厂广 一 门门目卜 广门广， 甘 气入 节 ， 匕 」」」 「 二匕 ” 丫 、 、 八 ， 不烈再票需 图 辊 系力学模型 瑰 目 川卜 图 辊 系结构 离散化 瑰 呷用 二 飞 轧制力 及 辊 间压力 分 布 的确 定 轧制力 的计算采 用 了作 者 开 发 的计 算 轧 制力 离 线 实 用 软件 该 软 件 是 在 某 厂 板 轧 机 在 线 控 制模 型基 础上 ， 利 用 现 场实测 数据结合 实验 室 试 验结 果 ， 通 过 数理 统计 的方 法 重新 构造或 修 正 轧制力 的主要 影 响 因素 变形抗 力 和 摩擦 系数 ， 代 人 轧制 力模 型 ， 再 经 离 线 自适 应 、 自学 习调 节 轧制力模 型参数后建 立 的 该模 型 经 过 现 场多种 工 艺状 况 的计 算 取 得 了 很 好 的效 果 ， 精 度很 高 先假 定 轧制 力 和 辊 间压力 分 布 为二 次 曲线分 布 ， 然 后依靠 迭代 的方 法不 断修正 轧制力 及 辊 间压力 直 至满 足 力 的平 衡 和 变形 协调 条件 辊 系结构 离散化 根 据工 作辊横 移过 程 中工 作辊 与 支承 辊 、 工 作 辊 与轧 件 之 间的接 触位置 的变 化 为减小 计 算误差避 免 出现 过 渡单元 ， 将辊 系分 为 、 、 、 、 五 段 如 图 示 综合考 虑 计 算 精 度及计算工作量 ， 整 个 区 域取 个 单 元 左 右 ， 各 单 元 长 度 为△ 针 对工 作 辊 横 移 位 置 的 变化将 近 个单元 按 照各段 中单元 长度基 本接 近 的原则分布在五 个 区 域 内 轧制力 和辊 间 压力分布 的单元离散化 应 与辊 系单元划分相 对应 选 择 合适 的单元 划分 影 响 函数 用影 响函 数计算辊 系变形 ， 可 以 对轧 辊 凸 度 、 轧 制力 及 辊 间 压 力 分 布 不 作 任 何 假 设 ， 按

·48· 北京科技大学学报 实际尺寸及受力状态计算，所得结果也为离散形式，不受规定曲线形式的影响.因此，该方 法具有简捷、适应范围广，精度较高，且不受轧辊受力条件限制的特点. 要建立辊系变形方程，首先要构造工作辊、支承辊变形的影响函数、工作辊与轧件弹性压 扁函数、辊间压扁函数计算模型， 支承辊j点加力在i点的总变形为g(i,j) go(i,j)=gw(i.j)+go:(i.j) 式中：g(i)一支承辊弯曲变形影响函数；g(,j)一支承辊剪切变形影响函数. 工作辊变形影响函数的计算方法与支承辊相同只是还要考虑工作辊两侧支点刚性位移， 工作辊j点加力在i点的总变形为g(,j), gw(i.j)=gw(i,j)+gw;(ij)+Kc+(Kc-Kp)X,/L2 式中：g(,j)一工作辊弯曲变形影响函数； g,(可)一工作辊剪切变形影响函数； K。、K,一工作辊两侧支点C、D刚性位移；L,一工作辊两侧支点的水平距离； X,一i点到工作辊左侧支点的水平距离· 工作辊与轧件弹性压扁影响函数g(j)和辊间压扁影响函数g(,j)的确定，首先要计 算接触宽度，工作辊与轧件的接触宽度L()及工作辊与支承辊的接触宽度L()分别用希契 柯克公式和黑尔茨公式确定，最后利用半无限体模型经中岛的修正理论来计算得到压扁影响 函数. 1.4计算机模拟 根据辊系变形函数可以建立工作辊弹性弯曲方程、支承辊弹性弯曲方程、轧制压力引起 的工作辊弹性压扁方程、辊间压力引起的工作棍、支承棍弹性压扁方程，经过静力平衡方 程与变形协调关系方程的建立，采用矩阵方法便可求得轧辊的弹性变形及辊缝形状，矩阵 方法是在影响函数方法的基础上发展起来的一种数值计算方法，这种方法用矩阵和向量来 表示轧辊弹性变形的复杂关系，该方法表示的基本方程在数值计算机上用迭代法实现，因 而能给出更符合实际的结果，仿真程序框图如图3所示， →★ 计算gi).gt可) 输入原始参数 解变形协调方程，求出辊间压力q() q10=q① 计算轧制力 N I(q0-9i》/q1<eps？) 单元离散化 Y 解变形协调方程，求出辊间压力P,) 假设轧制力分布P N Po(i)=P(i) iP,O-Pa》/P01<eps?〉 计算gj).i Y 求轧辊变曲变形和轧辊压扁变形 假设辊间压力分布q心 输出结果 图3辊系变形计算框图 Fig.3 Block diagram of rolls deformation cakulation

· · 北 京 科 技 大 学 学 报 实际尺 寸 及受 力状态计算 ， 所得 结果也 为离散形 式 ， 不受规定 曲线 形 式 的影 响 因 此 ， 该 方 法具有 简捷 、 适应 范 围 广 ， 精 度 较高 ， 且 不 受 轧辊受 力条件 限制 的特点 要建 立辊 系 变形 方 程 ， 首 先要 构造工 作辊 、 支承 辊变形 的影 响 函数 、 工作 辊 与轧件 弹性压 扁 函数 、 辊 间压扁 函数计算模 型 支承辊 点加力在 点 的总 变形 为 ， ， ， 、 ， 式 中 一 支承辊 弯 曲变形影 响 函 数 ， 一 支承 辊剪切 变形 影 响 函 数 工作辊变形 影 响 函 数 的计算方 法 与支承辊相 同只是还要 考 虑 工 作 辊 两 侧 支 点 刚 性 位移 ， 工作辊 点加 力 在 点 的总 变形 为 ， ， 喃 ， ， ， 一 ， 式 中 ， 一 工 作辊 弯曲变形影 响 函数 ， 一 工 作辊 剪切 变形影 响函数 乓 、 一 工 作 辊 两 侧支 点 、 刚性位移 一 工 作 辊两侧 支 点 的水平距 离 一 点到 工 作 辊左 侧支点 的水平距 离 工 作 辊 与 轧件 弹性 压 扁影 响 函数 二 ， 和 辊 间压扁影 响 函数 ， 的确 定 ， 首 先要 计 算接触宽度 ， 工 作辊 与轧 件 的接 触宽度 及 工作辊与支承辊 的接触宽度 分别用希契 柯 克公 式 和 黑尔茨公 式 确 定 最后 利 用半 无 限体模 型经 中岛的修正理论来计算得 到 压 扁影 响 函数 计算机模拟 根 据辊 系 变形 函 数 可 以 建 立工 作 辊 弹性 弯 曲方 程 、 支承辊 弹性 弯 曲方程 、 轧制 压力 引 起 的工作辊 弹性 压 扁方 程 、 辊 间压 力 引起 的 工 作 棍 、 支 承 棍 弹 性 压 扁 方 程 ， 经 过 静 力 平 衡 方 程 与变形 协调 关 系方 程 的建 立 ， 采 用矩 阵 方 法 便 可 求 得 轧 辊 的 弹 性 变 形 及 辊 缝形 状 矩 阵 方法 是 在影 响 函 数方 法 的基 础上 发展起 来 的 一 种 数值 计 算 方 法 ， 这 种 方 法 用 矩 阵 和 向量 来 表示 轧 辊 弹性 变形 的复杂 关系 ， 该方 法 表 示 的 基 本方 程 在 数 值 计 算 机 上 用 迭 代 法 实 现 ， 因 而 能 给 出更符合实 际 的结果 仿真 程序 框 图如 图 所示 一－ 一一－ 一一 一一 令 输人 原始参数 计算轧制 力 匹鲤拌剑 。 单元离散 化 假设 轧制力 分布 计算 ， 乡 解 变形 协调 方 程 ， 求 出 辊 间压 力 今 州 隔 一 翩 杏 解 变形协调方 程 ， 求 出辊 间压 力 ， 一 》 沐 一 杏 求 轧辊 变 曲变形 和 轧辊 压扁 变形 假设辊 间压力 分布 。 输 出 结果 … 电 图 辊系 变形计 算框图 如出 山吧佃 飞 山几门阳 叨 口协面 田

刘力等：HCW轧机辊系变形计算机模拟及辊缝控制机理 ·49· 2HCW轧机辊缝控制机理分析 表1轧制条件表单位(mm) Table 1 Rolling condition 板形主要取决于有载辊缝形状，辊缝曲线又 工作辊直径 500~615 受到轧机工艺参数、轧辊凸度，弯辊力、工作辊横 支承辊直径 1425~1560 移、热凸度及轧辊磨损等因素的影响.HCW轧 辊身长 2030 机工作辊的合理移动可使得轧辊磨损与热凸度 工作辊轴承座中心距 3110 相低消，因此HCW轧机辊缝控制机理的研究 支承辊轴承座中心距 3090 来料厚度 2.8-6.0 着重于分析轧辊凸度、弯辊力、工作辊横移对辊 出口厚度 0.3-3.5 间压力及辊缝的影响.计算实例为某厂冷连轧机 轧制宽度 900~1850 第五机架，其主要性能参数为：工作辊直径 500~615mm;支承辊直径1425~1560mm;辊身长2030mm;工作辊轴承座中心距 3110mm;支承辊轴承座中心距3090mm;来料厚度2.8~6.0mm;出口厚度0.3~3.5mm 轧制宽度900~1850mm. 21轧辊凸度对辊间压力和辊缝的影响 1C=0.03 g(T/m) 2C.=0.05 3C.=007 600 大量的研究表明：轧辊凸度对板形控制 400 起着十分重要的作用，不考虑其它因素，单 200 独变换工作辊凸度C的值来分析辊间压力的 单元号 变化，计算结果如图4示.由此可见辊间压 0102030405060708090.100 力随工作辊凸度的变化而改变，但存在两点 A、B其辊间压力始终恒定.随着凸度的增加， 图4工作辊凸度对辊间压力的影响 A、B两点外侧压力减小，而内侧压力则增大 B=1200mmC=0.0支承辊凸度)》 轧辊凸度的变化能改变辊间压力分布， Fig.4 Distribution of pressure between rolls under 必然会影响轧辊辊缝形状，引起辊缝凸度 different roll crown 的变化.由计算结果可知：当其它条件不变 的情况下，辊缝凸度与轧辊凸度成线性关系， 】F.=0(t) q(T/m) 2F.=40(t) 2.2弯辊力对辊间压力和辊缝的影响 3F.=80(0) +600 400 工作辊弯辊力是有效改变工作辊弯曲变 形的重要手段，在弯辊力作用下引起的工作 200 辊挠度必然会影响到工作辊和支承辊之间 单元号 0102030405060708090100 的压力分布，如图5所示为计算所得辊间 压力随弯辊力F。变化时的分布.由图可以 图5弯辊力对辊间压力分布的影响 看出，随着弯辊力增大，辊间压力由中间高 Fig5 Distribution of pressure between rolls under 两侧低的凸形分布变为双峰形. different bending force

刘 力 等 轧机辊 系 变形 计 算 机模拟 及 辊缝控 制机理 轧机辊缝控制机理分析 表 轧制条件表 单位 城 函 毛 以刃 位旧 板形 主要 取决于 有 载 辊缝 形 状 ， 辊缝 曲线又 受到 轧机 工 艺参数 、 轧 辊 凸 度 、 弯 辊 力 、 工 作 辊 横 移 、 热 凸 度 及 轧 辊 磨 损 等 因 素 的影 响 轧 机 工 作 辊 的合 理 移 动 可 使 得 轧 辊 磨 损 与 热 凸 度 相低 消 ， 因此 轧 机 辊 缝 控 制 机 理 的 研 究 着 重 于 分 析 轧 辊 凸 度 、 弯 辊 力 、 工 作 辊 横 移 对 辊 间压力 及 辊缝 的影 响 计算 实 例 为某 厂 冷 连 轧 机 第 五 机 架 ， 其 主 要 性 能 参 数 为 工 作 辊 直 径 工 作 辊直 径 支承辊直径 辊 身长 工 作辊轴 承座 中心 距 支承辊轴承 座 中心 距 来料 厚度 出 口 厚 度 轧制 宽度 夕 一 印 从 一 刀 一 侧叉 一 刃 一 支 承 辊 直 径 一 辊 身 长 工 作 辊 轴 承 座 中 心 距 支承 辊 轴 承 座 中 心 距 万 来 料 厚 度 一 卫 出 口 厚 度 一 轧制宽度 一 · 车辊 凸度对辊 间压 力和辊缝 的影 响 二， 二 … 兽元 号 仅 工 作辊 凸度对辊 间压 力的影 响 毋 友肋 ” 、 叹 支承辊凸度 》 如目加币佣 户筱妞 加 刊“ ” 飞 皿 留 山价比以 功 口灿” ” 瑰图 大量 的研究 表 明 轧 辊 凸 度 对 板 形 控 制 起 着 十 分 重 要 的 作 用 不 考 虑 其 它 因 素 ， 单 独变换工 作 辊 凸 度 的值来分 析辊 间压力 的 变 化 ， 计算 结 果 如 图 示 由此 可 见辊 间压 不 力随工作 辊 凸度 的变化而 改变 ， 但存在 两点 、 其辊 间压力始终恒定 随着 凸度的增加 ， 、 两点外侧压力减小 ， 而 内侧压力则增 大 轧 辊 凸 度 的 变 化 能 改 变 辊 间压 力分 布 ， 必 然 会 影 响 轧 辊 辊 缝 形 状 ， 引 起 辊 缝 凸 度 的变化 由计算 结 果 可 知 当其 它 条件 不 变 的情况下 ， 辊缝凸度 与轧辊 凸度成线性关系 ﹃鉴 。珊 弯辊 力对辊 间压 力和辊缝 的影 响 ， ， ， ‘ 工 作 辊 弯辊力是 有效改 变 工 作 辊 弯曲变 形 的重要 手段 ， 在 弯辊力作 用 下 引起 的工作 辊 挠 度 必 然 会影 响到 工 作 辊 和 支 承 辊 之 间 的压力分布 ， 如 图 所 示 为 计 算 所 得 辊 间 压力 随弯辊 力 变 化 时 的分 布 由 图 可 以 看 出 ， 随着 弯辊力增大 ， 辊 间压 力 由 中 间 高 两侧低 的 凸 形分布 变 为双峰形 单元 号 图 电 弯辊 力对辊 间压 力分布 的影 响 他的加石阅 山丘白 成 户 七，皿 ℃ 匆践犯 悦加钱犯 卜 叮 加山毛

·50· 北京科技大学学报 随着弯辊力的增大，辊缝凸度逐渐减小，且呈线性关系.因此可适当增加弯辊力来 加大辊缝控制能力的范围. 23工作辊横移对辊间压力及辊缝的影响 1 S=0mm 2 S=50mm q(T/m) 3 S=100mm 600 如图6示为单独考虑工作银横移量S 变化时，辊间压力分布的变化规律，由图 400 可以看出随着工作辊的横移、辊间压力已 200 不再呈对称分布，辊间压力凸度峰值有所 单元号 偏移，并随横移量的增加而加大，当工作辊 01020304050607809010 横移到工作辊端部与轧件一侧平齐时，该 端辊间压力达到最大，在实际生产中，考 虑到轧件横向流动等因素，这种情况是不 图6工作辊横移量对辊间压力的影响(B=1200mm) 允许的，因此工作辊的横移范围受到限 Fig.6 Distribution of pressure between rolls under 制.从工作辊横移对辊缝凸度的控制能力 roll shfting 来看，单靠调节工作辊的横移量对板形的控制能力并不理想，而且工作辊的横移量还要受 到板宽及轧机结构本身的限制. 为了加大工作辊横移对板形的控制能力需同时投人弯辊力的作用，如图7示为工作辊横移 及工作辊弯辊力同时作用，在轧制不同板宽时对辊缝的控制情况，由此可见对于相同的工作辊 横移量，随着工作辊弯辊力的增加，辊缝凸度逐步得到了改善，并且随工作辊横移量的增加这 种效果愈明显，在弯辊力不变时，辊缝凸度随工作辊横移量的增加而减小十分明显，且呈非线 性关系，由此看来，工作辊横移及弯辊力对辊缝控制是相辅相成的·选择适当的工作辊横移量， 即可在较小的弯辊力达到较大的辊缝控制能力，从而避免了弯辊力过大对设备带来的危害· 对比分析图7中a、b、c,在不同的轧件宽度时，工作辊横移及弯辊力对辊缝凸度控 制能力差别明显.随着板宽的加大，对辊缝凸度控制的效果加强， I⊙ 100F B=1800 100 TB=1200 (a) B=1500b) 80 80 60 80 40 60 20 20 50L 0 50100150200 50 100150 200 50100150200 S/mm S/mm S/mm 图7弯辊力作用下工作辊横移对辊缝的控制 1.F.=0(t):2.F.=20(t):3.F.=40(t)54、F.=60(t)55.F.-80(t) Fig.7 Change of roll gap under different bending force and roll shifting (下转56页)

· · 北 京 科 技 大 学 学 报 随着 弯辊 力 的增 大 ， 辊 缝 凸 度 逐 渐 减 小 ， 且 呈 线 性 关 系 因 此 可 适 当 增 加 弯 辊 力 来 加大辊缝控制 能力 的范 围 工作辊横 移对辊 间压 力及辊缝 的影 响 二 父 」 印 刀 ︸， 门︶ ︹﹄ 如 图 示 为 单 独 考 虑 工 作 辊 横 移 量 变化 时 ， 辊 间 压 力 分 布 的 变 化 规 律 由 图 可 以 看 出 随着 工 作 辊 的 横 移 ， 辊 间 压 力 已 不 再 呈 对 称 分 布 ， 辊 间 压 力 凸 度 峰 值 有 所 偏移 ， 并 随横 移量 的增 加 而 加 大 当工 作 辊 横 移 到 工 作 辊 端 部 与 轧 件 一 侧 平 齐 时 ， 该 端 辊 间 压 力 达 到 最 大 在 实 际 生 产 中 ， 考 单元号 虑 到 轧 件 横 向流 动 等 因 素 ， 这 种 情 况 是 不 图 工 作辊横移且对辊间压 力的影 响 二 姗 允 许 的 ， 因 此 工 作 辊 的 横 移 范 围 受 到 限 瑰 地州加 阅 乏 团 旧 桃 皿山 制 从 工 作 辊 横 移 对 辊 缝 凸 度 的 控 制 能 力 日肋嗯 来 看 ， 单靠调节 工 作 辊 的横移量 对板 形 的 控 制 能 力 并 不 理 想 ， 而 且 工 作 辊 的横 移 量 还 要 受 到 板 宽及 轧机 结构 本身的 限制 为 了加 大 工作 辊 横移 对板形 的控制 能力需 同时投人弯辊力 的作用 如 图 示为工作辊横移 及 工 作辊 弯辊力 同时作 用 ， 在 轧 制不 同板宽时对辊缝的控制情况 由此可见对于相 同的工作辊 横移 量 ， 随着 工 作 辊 弯辊 力 的增加 ， 辊缝 凸度逐步得到 了改善 ， 并且 随工作辊横移量 的增加这 种 效果 愈 明显 在 弯辊力 不 变 时 ， 辊缝 凸度 随工作辊横移量的增加而减小十分明显 ， 且呈非线 性 关 系 由此看来 ， 工作辊横移及弯辊力对辊缝控制是相辅相成 的 选择适 当的工作辊横移量 ， 即 可 在 较小 的弯辊力达到较 大 的辊缝 控制能 力 ， 从而 避 免 了弯辊力过大 对设备带来 的危 害 对 比分 析 图 中 、 、 ， 在 不 同 的 轧 件 宽度 时 ， 工 作 辊 横 移 及 弯 辊 力 对辊 缝 凸度控 制 能力 差 别 明显 随着 板 宽 的加 大 ， 对辊缝 凸 度控制 的效 果加 强 “ 乡 〕 绷侧组辈一臼过 一一忿返北 剑屯绷群一 ，︸ 辛荞〕 莽一十、姿之川翼、 、 屯 若 只二 一 ” 侧翻屯群︸日趁 ︸产、 甘 ，‘ 八 ﹄ ﹃ ﹄、 门︺了 护才 弯辊 力作用 下工 作辊横 移对辊缝 的控 制 、 、 、 瓦 、 。 、 田 、 即 抽琪笋 叨 朗 山 击 阶即 比浦 嗯 业才此 田日 亩垃祀 下转 页 图飞

·56· 北京科技大学学报 圆锥形表面，计算表明：在φ=55°时，在工作段可行半锥角范围内，轧辊工作段不会发 生干涉；在p=60°时，KN段的干涉略有发生，但对于1#辊来说，工作段辊面干涉量不 超过0.1ro· 4结论 (I)随着F。的增大，干涉起始点向轧辊端头靠拢.当F。大于F0时，整个精整段 全部发生干涉.F。是轧辊调整的极限值.在p=60°时，F.=2.27;在0=55°时， F0_=2.69 (2)F。=0,即轧辊调整角为0°时，(yk,/ro)=(y,/ro人(Rk,/ro)=(Rk,/r),且数值与文 献[)给出的零偏角轧辊相碰条件是一致的，这时R,/「。值是表2中的最小值，以这个数值来 进行轧辊设计是保守的，正确的设计方法应按表2给出不同F。=A/r,时的R,/ro值作为轧 辊精整段与工作段结合处的轧辊直径，从而可使轧辊的潜力得到充分的发挥， (3)p=60°，F。<1.9p=559,F。<2.7时轧辊头部不发生干涉，p=60°F。<1.9: p=55,F。<2.69时轧辊的干涉起始点坐标可由表2查取，从干涉起始点到轧辊头部之间不 发生干涉，如果在p=60°时采用截头精整段，F。的上限值可提高到227. (④)按本文提供的三辊行星轧机轧辊不干涉条件设计的轧辊可比一般不干涉准则下设计 的轧辊直径增大15~20%，从而可改善轧制工艺条件，这对于PSW轧机本身的设计也有重 要意义， 参考文献 1李应强，上海金属，1984,4(2：34 2秦念祖，林学福，马香峰.北京钢铁学院学报，1981,4(1)片23 的的前的的的的响的的的的的岭的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的 (上接50页) 3结论 1)工作辊凸度、弯辊力的变化以及工作辊的横移均能有效改变辊缝凸度. 2)工作辊弯辊力和工作辊横移同时作用具有更强的控制辊缝凸度的能力， 参考文献 】Masanori Kitahama等.工作辊串动轧机的热带钢断面控制.国外钢铁，1988，l0 2邹家样等著.轧钢机现代设计理论，北京：冶金工业出版社，1991 3刘力.HCW轧机板形控制机理的研究：[硕士论文1北京科技大学，1993 4王国栋.板形控制和板形理论，北京：冶金工业出版社，1986 5朱红斌等，四辊轧机工作辊横移对板形的影响.钢铁，1989,8

· 北 京 科 技 大 学 学 报 圆锥 形 表 面 计算表 明 在 甲 时 ， 在 工 作 段 可 行 半 锥 角 范 围 内 ， 轧 辊 工 作 段 不 会 发 生 干涉 在 中 “ 时 ， 段 的干 涉 略有 发 生 ， 但 对于 辊 来 说 ， 工 作 段 辊 面 干涉 量 不 超 过 。 结论 随着 。 的增 大 ， 干涉起 始 点 向轧 辊 端 头 靠 拢 当 。 大 于 时 ， 整 个精整 段 全 部 发 生 干 涉 · 是 轧 辊 调 整 的 极 限 值 · 在 中 一 时 ， 一 在 中 二 。 时 ， · 。 ， 即轧 辊 调 整 角 为 。 时 ， 。 。 、 。 。 ‘ 。 ， 且数值与文 献 给 出的零偏 角轧辊 相 碰条件 是 一致 的 ， 这 时 。 值是表 中的最小值 ， 以这个数值来 进行 轧辊设计是 保守 的 ， 正 确 的设计方 法应 按表 给 出不 同 。 。 。 时 的 ， 。 值作 为轧 辊精整段 与工作段结 合处的轧辊直 径 ， 从 而 可使 轧辊 的潜力得 到充分 的发挥 中 ， 。 ， 。 时 轧 辊 头 部 不 发 生 干 涉 切 ， 。 沪 二 ， 。 时轧 辊 的干涉起 始 点坐 标可 由表 查取 ， 从干 涉起 始点 到 轧 辊 头 部 之 间 不 发 生干 涉 如果 在 中 二 时采 用 截头精整 段 ， 。 的上 限值 可提 高到 按本文提供 的三 辊行 星 轧机 轧 辊不 干涉条件设计 的轧辊 可 比一般不 干 涉 准 则 下 设 计 的轧辊直径 增大 巧 一 ， 从而 可 改 善轧制 工 艺条件 ， 这 对于 轧 机 本 身 的设计也有重 要 意 义 参 考 文 献 李 应强 上 海金 属 ， ， 秦念祖 ， 林学福 ， 马香峰 北 京 钢铁学 院学报 ， ， 上 接 页 结论 工 作辊 凸度 、 弯辊力 的变化 以 及 工 作辊 的横移 均能有 效改 变辊缝 凸 度 工 作 辊弯辊力 和 工 作 辊 横移 同时作 用具有 更 强 的控 制 辊缝 凸度 的能力 参 考 文 献 比 等 工 作 辊 串动轧机 的热带钢断面控制 国外钢铁 ， 邹 家祥 等著 轧钢机现代设计理 论 北 京 冶金工 业 出版社 ， 刘力 〔 轧机板形 控制机理 的研究 〔硕士 论 文 北京科技大学 ， 王 国栋 板 形 控 制 和 板形 理论 北 京 冶 金 工 业 出 版社 ， 朱 红斌等 四 辊 轧机工 作辊 横移 对板形 的影 响 钢铁 ， ， 卯