宽带钢热轧机轧辊磨损与辊形评价.pdf_大学文库

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1999.02.054 第21卷第2期北京科技大学学报 VoL21 No.2 1999年 4月 Journal of University of Science and Technlogy Beijing Apr.1999 宽带钢热轧机轧辊磨损与辊形评价曹建国陈先霖张清东何安瑞北京科技大学机械工程学院，北京100083 摘要通过对大量辊形的实测，得到宽带钢热轧机各架轧辊的不同磨损型式，并引人轧辊特征法对这种常规轧辊辊形及一种改进的新辊形进行了合理评价. 关键词宽带钢；轧辊；磨损；辊形分类号PG335.11 4 用轧辊特征法对宽带钢热轧机常规支持辊艺条件，通过对大量实测的轧辊磨损辊形曲线和及一种新辊形进行分析，该法同样适用于对HC, 磨削目标曲线的比较，得到辊形变化特征的分 CVC,PC,K-WRS,SC等轧机辊形的评价. 类，见表1. 1轧辊特征法简介 400 上辊 Stand F4 (212×103) 轧辊特征法采用轧辊自保持性参数R。描述辊身曲线范围内辊形变化幅度，用特征参数F描述辊形的变化特征， 1.1辊形自保持性参数R。定义取F4架常规支持辊为例定义Rc,如图1所示，常规支持辊为平辊，即其磨削目标曲线为直线，将目标曲线向上平移到刚好与轧辊磨损曲线 0 辊身长度 (轧制212×103t带钢后，测量的下机辊形)相接图1 轧辊辊形自保持性参数定义。~~·目标曲线：触，则确定目标曲线位置；继续向上平移目标曲一磨损曲线；一一移动曲线线，直到磨损曲线完全位于移动区域内，满足该表1辊形变化特征参数分类要求的最小移动量即为A,相应地确定移动曲线特征描述位置.实际上，对常规支持辊来说，A为任意2点特征参数下，辊形变化对称性辊身长度方向磨损情况间辊形测量值的最大差值.如此，辊形自保持性对称均匀参数R可定义为： B 对称两端磨损较多 Re=1-1000A/L (1) B- 对称中部磨损较多式中，A为磨损曲线相对于目标曲线的变化幅 C 不对称两端磨损较多度，m;L,为轧辊带辊形曲线的辊身长度，mm. C 不对称中部磨损较多若A=0,则R。=100%,即辊形的自保持性 D 存在局部高点或沿辊身全长偏斜最好，服役前后辊形完全一致；若R越小，则辊形保持性越差. 2磨损型式及辊形评价 1.2辊形变化特征参数F,分类轧辊磨损同时涉及多种磨损类型. R从整体上说明辊形变化幅度，而F,则从局根据工作条件和材质等因素的不同，磨损可部上说明辊形变化特征分为粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损和化学磨根据变化辊形对板形控制效果的影响等工损，热轧支持辊的磨损主要是与工作辊接触时辊 1998-05-21收稿曹建国男，27岁，博士面粗糙或辊间杂物引起的磨粒磨损和与工作辊 *国家自然科学基金资助课题(N0.95-527-01-02-04) 接触引起的循环载荷作用的机械疲劳磨损

第21 卷 19 9 9年第2 期 4 月北京科技大学学报 J o u r n a l o f U n iv e sr iyt o f S c i e n c e a n d T ec h n l o gy B e ij in g V O L Z I A p .r N 0 . 2 1 9 9 9 宽带钢热轧机轧辊磨损与辊形评价曹建国陈先霖张清东何安瑞北京科技大学机械工程学院 , 北京 10 0 83 摘要通过对大量辊形的实测 , 得到宽带钢热轧机各架轧辊的不同磨损型式 , 并引人轧辊特征法对这种常规轧辊辊形及一种改进的新辊形进行了合理评价 . 关键词宽带钢 ; 轧辊 ; 磨损 ; 辊形分类号 P G 3 3 5 . 1 1 用轧辊特征法对宽带钢热轧机常规支持辊及一种新辊形进行分析 , 该法同样适用于对 H C , C V C , p C , K 一 W R S , S C 等轧机辊形的评价 . 艺条件 , 通过对大量实测的轧辊磨损辊形曲线和磨削目标曲线的比较 , 得到辊形变化特征的分类 , 见表 1 . 梁骥但板塑侧、七叱日任扩A一-B+Cc D 1 轧辊特征法简介轧辊特征法采用轧辊自保持性参数 R 二描述辊身曲线范围内辊形变化幅度 , 用特征参数 srF 描述辊形的变化特征 . 1 . 1 辊形自保持性参数 tR 。定义取 F 4 架常规支持辊为例定义 tR 。 . 如图 1 所示 , 常规支持辊为平辊 , 即其磨削目标曲线为直线 , 将目标曲线向上平移到刚好与轧辊磨损曲线 ( 轧制 2 12 x 10 , t 带钢后 , 测量的下机辊形) 相接触 , 则确定目标曲线位置 ; 继续向上平移目标曲线 , 直到磨损曲线完全位于移动区域内 , 满足该要求的最小移动量即为 A , 相应地确定移动曲线位置 . 实际上 , 对常规支持辊来说 , A 为任意 2 点间辊形测量值的最大差值 . 如此 , 辊形自保持性参数 R 二可定义为 : 尺二 = l 一 1 o o o A / L b ( l ) 式中 , A 为磨损曲线相对于目标曲线的变化幅度 , m ; 几为轧辊带辊形曲线的辊身长度 , ~ . 若 A = 0 , 则 R 二一 1 0 % , 即辊形的自保持性最好 , 服役前后辊形完全一致 ; 若 R 二越小 , 则辊形保持性越差 . L Z 辊形变化特征参数凡分类 R 。从整体上说明辊形变化幅度 , 而srF 则从局部上说明辊形变化特征 . 根据变化辊形对板形控制效果的影响等工 40 01 上辊 S t a n d F 4 } ( 2 12 x 10 , )t } } 门一 + 一一一一划二 i / 入 0 l we 一一 - - 一一一 - 」一- 一 - 一一 - - -』辊身长度图1 车L辊辊形自保持性参数定义 . - - 一目标曲线 ; — 磨损曲线 ; 一一移动曲线特征参数声福表 1 辊形变化特征参数分类特征描述辊形变化对称性辊身长度方向磨损情况对称均匀对称两端磨损较多对称中部磨损较多不对称两端磨损较多不对称中部磨损较多存在局部高点或沿辊身全长偏斜 19 9 8 一 0 5 一 2 1 收稿曹建国男 , 2 7 岁 , 博士 * 国家自然科学基金资助课题 (N .0 9 5 一 5 2 7 一 01 一 0 2 一 0 4) 2 磨损型式及辊形评价轧辊磨损同时涉及多种磨损类型 . 根据工作条件和材质等因素的不同 , 磨损可分为粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损和化学磨损 . 热轧支持辊的磨损主要是与工作辊接触时辊面粗糙或辊间杂物引起的磨粒磨损和与工作辊接触引起的循环载荷作用的机械疲劳磨损 . DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1999. 02. 054

V o l 一 2 1 N O 一 2 曹建国等 : 宽带钢热轧机轧辊磨损与辊形评价 2 . 1 常规轧辊的磨损辊形采用辊形仪 (O N N O s o K K I 光栅式传感器配合鞍架 , 测量精度为 1 卜m )测量了 145 支热轧常规支持辊 (即通常采用的常规平辊 ) 服役后的轧辊辊形 , 其典型的辊形变化如图 2 所示 . 由图 2 可知 , 前 2 架支持辊的磨损沿辊身长度方向较为均匀 ; 机架 3 和机架 4 的支持辊 , 尤其是上辊 , 辊身各点磨损不太均匀 ; 后 3 架支持辊磨损严重不均 , 有时甚至出现大偏斜 . 采用千分测径仪测量了支持辊服役前后辊辊名一/ / 上堰\ ó " 一 " 王匕 0 · 4 0〔压蔽机架 1 (2 19 x l o , )t 0 . 800 机架 5 (2 12 x l o , t ) .0 0朋 0 . 0 00 」目标辊形 0 . 0 0 0 0 . 0 0 0 0 . 4 0( 0 . 4 00 下辊上辊机架 2 (2 19 x 一o 3 )t 0 . 0 0 0 0 . 0 0 0 0 . 8 0 0 0 . 8 0 0 0 . 4 00 0 . 40 0 下辊上辊机架 3 上辊机架6 \康璐蒸戴 3 ` ’ 酸板侧群解厄哪份叱、口目 0 . 0 0 0 0 . 0 0 0 0 . 0 0 0 0 0 0 0 / / 仁夕 / 0 . 4 0 0 0 . 4 0 0 下辊 0 8 0 0 0 . 8 0 0 下辊上辊上辊机架 4 ( 2 12 x l o , t ) 机架7 ( 2 19 x x0 3 t ) 0 . 0 0 0 0 . 0 0 0 0 . 0 0 0 0 . 0 0 0 0 . 4 0 0 户拼 ` 下辊 ~ 之乙/ 嘴驱动侧中心辊身长度 .0 8 0 0 戈奋续岁 - 驱动侧中心图2 宽带钢热连轧机 7座机架支持辊辊形变化辊身长度身中点的直径 , 发现各架支持辊中点直径方向的磨损量为 .0 45 一 1 . 3 ~ . 结合图 2 , 可以发现支持辊和工作辊在整个服役期内均处于接触状态 . 自上游到下游机架 , 由于轧制力、轧制速度、轧辊材质、窜辊等工艺条件的不同 , 使得轧辊沿辊身方向各点磨损量大小不一 , 服役前后辊形变化显著相异 . 2 .2 常规轧辊辊形特征参数根据特征参数定义 , 得到图 2 所示常规支持辊的轧辊特征参数 , 见表 2 . 据表 2 数据 , 可比较表 2 各架常规支持辊辊形评价的轧辊特征参数一ō 一ō ” 一 ? 一ō 。一ō ? 一 · 一参数凡 l % 9 1 . 3 9 2 . 0 9 1 . 1 9 5 . 7 8 0 . 0 8 6 . 0 8 4 . 5 8 0 . 0 8 9 . 0 4 6 . 7 6 2 7 7 1 3 6 3 . 7 4 1 . 3 凡 B + A ^ ^ B 一 D B 一 e + n D B 一 e 一 B 一 D

·190* 北京科技大学学报 1999年第2期各架常规支持辊的辊形自保持性，见图3. 采用轧辊特征参数，比较评价新辊形与常规 100 支持辊的辊形，见表3. 表3新辊形与常规支持辊的比较辊形常规辊形新辊形 60 上下下 40 轧制量/万t 21.9 21.9 Rie/% 80.0 86.0 94.094.0 20 Fn B. D B FI F2 F3 F4 F5 F6 F7 不难发现，新辊形的辊形自保持性较好，它口上辊L下辊☑平均值在整个生产过程中，辊形变化幅度较小；和原常图3各架常规支持辊辊形自保持性比较规辊形相比，新辊形沿辊身长度磨损量较均匀， 2.3常规支持辊辊形评价辊形变化特征有明显改善. (1)采用常规支持辊，普遍存在磨损不均，造成辊形变化不一.自上游到下游机架轧辊辊形的 4‘结论自保持性变差，辊形变化特征变坏.(2)上游机 (1)采用常规辊形，尤其下游机架，沿辊身长架，尤其是前2架，辊形自保持性和辊形变化特征度方向各点磨损严重不均匀，辊形自保持性较均较好，可继续使用常规支持辊辊形；下游机架差，甚至出现大的高点或偏斜，影响板形控制效有必要根据工艺条件采用合理辊形，使轧辊均匀果磨损，提高轧辊辊形的自保持性 (2)采用新辊形，沿辊身长度方向各点磨损较 3一种新辊形及其辊形评价均匀，可有效地提高轧辊辊形的自保持性，显著改善轧辊辊形变化特征不变，保证了板形控制效轧钢生产中，磨损直接影响着板形质量、弯果稳定辊力合理施加以及轧机控制数模的完善，因此， (3)前两架轧机轧辊辊形自保持性较好，可继难以定量控制的磨损是个急需控制的因素，续采用常规辊形；其余架次则需要采用新辊形，新辊形采用特殊设计的支持辊辊廓曲线，较稳定辊形. 为理想地解决了磨损定量控制的问题，基本实现了磨损沿辊身全长均匀化.新辊形与常规支持辊参考文献沿辊身全长各点磨损量差值见图4. 1 Tong K N,Chakko M K.Predictions of Roll Spalling 0.400 in 4-High Mills Based on Fatigue Strength of Roll 上辊 Materials and Wear Patter of Rolls.Iron and Steel Engineer,1964,41(7)143 0.000 0.000 迎 (下转第194页) 0.400 驱动侧中心辊身长度图4 新辊形与常规支持辊沿辊身长度方向各点磨损量差值比较.●新辊形支持辊：一0一常规支持辊

北京科技大学学报 1 9 9 9 年第2 期各架常规支持辊的辊形自保持性 , 见图 3 . 采用轧辊特征参数 , 比较评价新辊形与常规支持辊的辊形 , 见表 3 . 表3 新辊形与常规支持辊的比较 ó 一 .一 … l…{ … ……{ 「 {} )启辊形 0 00 R462 求、叫口上辊口下辊面平均值图3 各架常规支持辊辊形自保持性比较 2 .3 常规支持辊辊形评价 ( l) 采用常规支持辊 , 普遍存在磨损不均 , 造成辊形变化不一自上游到下游机架轧辊辊形的自保持性变差 , 辊形变化特征变坏 . (2) 上游机架 , 尤其是前 2 架 , 辊形自保持性和辊形变化特征均较好 , 可继续使用常规支持辊辊形 ; 下游机架有必要根据工艺条件采用合理辊形 , 使轧辊均匀磨损 , 提高轧辊辊形的自保持性 . 3 一种新辊形及其辊形评价轧钢生产中 , 磨损直接影响着板形质量、弯辊力合理施加以及轧机控制数模的完善 , 因此 , 难以定量控制的磨损是个急需控制的因素 . 新辊形采用特殊设计的支持辊辊廓曲线 , 较为理想地解决了磨损定量控制的问题 , 基本实现了磨损沿辊身全长均匀化 . 新辊形与常规支持辊沿辊身全长各点磨损量差值见图 4 . 轧制量Z万 t 21 . 9 21 . 9 R 二 /% 80 . 0 8 6 . 0 94 . 0 9 4 . 0 凡 B _ D B + A 不难发现 , 新辊形的辊形自保持性较好 , 它在整个生产过程中 , 辊形变化幅度较小 ; 和原常规辊形相比 , 新辊形沿辊身长度磨损量较均匀 , 辊形变化特征有明显改善 . 0 . 4 0 0 4 ’ 结论 (1 )采用常规辊形 , 尤其下游机架 , 沿辊身长度方向各点磨损严重不均匀 , 辊形自保持性较差 , 甚至出现大的高点或偏斜 , 影响板形控制效果 . (2 ) 采用新辊形 , 沿辊身长度方向各点磨损较均匀 , 可有效地提高轧辊辊形的自保持性 , 显著改善轧辊辊形变化特征不变 , 保证了板形控制效果稳定 . (3 )前两架轧机轧辊辊形自保持性较好 , 可继续采用常规辊形 ; 其余架次则需要采用新辊形 , 稳定辊形 . 参考文献 1 T o n g K N , C h a k k o M K . P r e d i e t i o n s o f oR ll S P a ll i n g in 4 一 H ig h M il l s B as e d o n Fat igu e S tre n g th o f oR ll M a t e ir a l s a n d We ar Pa t e m o f R o l l s . L o n an d S te e l E n g i n e e r , 1 9 6 4 , 4 1 ( 7 ) : 1 4 3 0 . 0 00 0 . 0 0 0 ( 下转第 19 4 页) 鑫铡镇骆趣冲厄长砍骥绷啊、 0 4 0 0 尹味久驱动侧中心辊身长度图4 新辊形与常规支持辊沿辊身长度方向各点磨损 t 差值比较 . 一」. 一新辊形支持辊 ; 一。一常规支持辊

·194· 北京科技大学学。报 1999年第2期 Straght-line Outputs 参考文献 PartⅢ：the Ball-.Double Burmester Point Linkage.Joural of Mechanisms, 1 Vidosic J P,Tesar D.Selections of Four-bar Mech- 1967(2):61 nisms Having Required Approximate Straightline 4 Han J Y.Ein Beitrag zur Rechnerunterstuetzten Outputs,part I.the General Case of the Masssynthese Ebener Gelenkgetriebe Fuer Angeaeherte Ball-Burmester Point.Journal of Mechanisms,1967 Geradfuehrungen Durch Vier Bzw.Fuenf Unendlich (2):23 Benachbarte Punkte.Hamburg:Dissertation Universitaet 2 Tesar D,Vidosic J P,Wolford J C.Selections of der Bundeswehr,1993 Four-bar Mechanisms Having Required Aproximate 5韩建友.铰链四杆直线机构综合的新方法.机械工程学 Straght-line Outputs,Part II.the Ball-Burmester Point 报，1996,32：19 at Inflection Pole.Jounal of Mechanisms,1967(2):45 6彭伟斌.铰链四杆直线机构综合及软件的研究：[学位论 3 Tesar D.Vidosic J P,Wolford J C.Selections of 文].北京：北京科技大学.1998 four-bar Mechanisms Having Required Aproximate Analytical Synthesis of Four-bar Linkage in the Special Configuration with Coupler Curve Having a 4-Point Contact with Its Tangent Han Jianyou,Peng Weibin Mechanical Engineering School.UST Bejing.Bejing 100083,China ABSTRACT A analytical synthesis method of four-bar linkage in the special configuration,in which the coupler curve has a four-point contact with its tangent (Ball's point),is presented.With this method,the point which is on the expecting straight-line,the direction and two frame points, can be given beforehand.And some synthesizing formulae are derived and some synthesizing exam- ples are given.The results have proved that the formulae are correct. KEY WORDS four-bar linkage;coupler curve;straight line;synthesis 喝喝坚喝喝峰坚学坚学坚 (上接第190页) Roll Wear Pattern and Appraisal of Roll Contour in Hot Wide Strip Mill Cao Jianguo,Chen Xianlin,Xhang Qingdong,He Anrui Mechanical Engineering School.UST Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT On the basis of large amount of measured rolls contour,the roll wear pattern of every stand is obtained in hot wide strip mill.A new reasonable appraisal of the conventional rolls and improved rolls contour is introduced by roll feature method. KEY WORDS wide strip;roll;wear;roll contour

1 9 4 北京科技大学学报 1 9 , , 年第 2期参考文献 1 V i do s i e J P , T e s ar D . S e l e e t i o n s o f F o ur 一 b ar M e e h - n i s m s H a v in g R e q u ir e d AP Por x im at e S tr’a ig h t lin e o u tP u t s , P art 1 . ht e G e n e ar l C a s e o f ht e B a l l 一 B u n l l e s t e r Po in t . J o u r n a l o f M e e h an i s m s , 19 6 7 ( 2 ) : 2 3 2 T e s 肛 D , V i d o s i e J P , Wo l of dr J C . S e l e e t i o n s o f F o -ur b ar M e e h an i s m s H va in g R e qu ire d A Por x im a t e S atr g h t 一 l in e o u tP u t s , p art 11 . ht e B a ll 一 B umr e s t e r p o in t a t 】n fl e e ti o n P o l e . J o un a l o f M e e h an i s m s , 19 6 7 ( 2 ) : 4 5 3 T e s ar D , V id 0 S I C J P , Wo lfo dr J C . S e l e e ti o n s o f fo ur 一 b ar M e e h an i s m s H a v in g R e q u ir e d A Por x im a t e S atr g h t 一 l i n e O u tP u st P art l : ht e B a ll 一 D o u bl e B u n n e s t e r P o int L ink a g e . J o u l n a l o f M e e h an l s m s , 19 6 7 ( 2 ) : 6 1 4 H an J Y . iE n B ie ’tIa g uzr R eC hn e ur n t e sr ot e 七吐即 M a s s s邓ht e s e E b e n er G e l e nk g e itr e b e uF er nA g e ae h e rt e G e ar d fu e h ur n g e n D ucr h V ier B wz . F u e n f U n e n d li c h B e n a e h b a rt e Pu nk t e . H am bur g : D i s s e lat ti o n U n i v esr i at e t d e r B un d e s w e hr , 1 9 9 3 5 韩建友 . 铰链四杆直线机构综合的新方法 . 机械工程学报 , 19 9 6 , 32 : 1 9 6 彭伟斌 . 铰链四杆直线机构综合及软件的研究:[ 学位论文 ] . 北京 : 北京科技大学 . 19 98 A n a l yt i e a l S y n t h e s i s o f F o u r 一 b ar L ink a g e i n ht e SP e e i al C o n if g u r at i o n w iht C o u P l e r C u vr e H va i n g a 4 一 P o iin C o n t a e t w it h It s T an g e nt 万d n iJ a 稗y o “ , eP n g 脸ib in M ce h an i e a l E n g in e e mr g S e h o l , U S T B ej in g , B ej in g l 00() 83 , C h i n a A B S T R A C T A an a lyt i e a l s yn ht e s i s m e ht o d o f of ur 一 b ar li n k ag e in ht e s P e c ia l e o n if g tn at i o n , in w h i c h ht e e o uP l e r e vur e h a s a fo ur 一 P o i n t e o n at e t w iht it s atn g e n t (B a ll , 5 Po in )t , 1 5 P r e s e n te d . Wiht ht i s m e ht o d , ht e P o i n t w h i e h 1 5 o n ht e e x P e e t i n g s tr a i g h t 一 li n e , ht e d ier e it o n an d wt o fr 别叮 e Po in tS , e an b e g i v e n b e fo er h an d . A n d s o m e s y n ht e s i z i n g fo mr u l a e ar e d e ir v e d an d s o m e s yn ht e s 让in g e Pl e s a r e g i v e n . T h e r e s u lt s h a v e P r o v e d th a t t h e fo -xam mr u l a e a r e e o r e e t . K E Y W O R D S fo u r 一 b a r lin k a g e : e o u Pl e r e u vr e : s tr a ig h t li n e : s y n ht e s i s 小小争备备参参争争争参争参小争争争小小小小小小小参小小备备条备备备备备备备备备备备备 ( 上接第 1 9 0 页 ) R o ll W e ar P a t e m an d A P P r a i s a l o f R o ll C o n t o u r i n H o t W id e S itr P M ill aC o iJ a n gU o , hC e n iX a n iln , 乃 a n g Qin gd d n g , eH A n o i M e e h耐 e a l E n g in e e n g S e h o o l , U S T B e ij in g , B e ij ing 10 0 0 8 3 , C h i n a A B S T R A C T O n ht e b a s i s o f l a r g e a m o u n t o f m e a s u r e d or ll s e v e ry s at n d 1 5 o b at i n e d i n h o t w id e s itr P m ill . A n e w r e a s o n a b l e an d lm P r o v e d r o ll s e o n t o u r 1 5 in tr o d u e e d b y r o ll fe a tu r e m e ht o d . K E Y W O R D S w id e s itr P ; r o ll ; w e ar ; r o ll e o n to u r C o l to l r ap P r a i s a l ht e or ll w e ar Pat e m o f o f ht e C o n v e l it o l a l r o ll s