差动调速小型连轧机组负荷分配的研究——小型轧机技术改造研究之一

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1983.04.008 北京铜铁学院学报 1983年第4期 差动调速小型连轧机组负荷分配的研究 一小型轧机技术改造研究之一 北京钢铁学院苏逢西、蒋金梅、陶小同、马晓平· 北京红治钢厂陈书文、江树声、王桂兴、吴中 山东治金学院苏逢荟 摘 要 本工作在分析中250mmX6半连续小型轧机的综合测定试验资料的基础上， 着重研究了它的负荷分布情况，明确了差速器损坏的主要原因，给出了强化差速 器设计所必需的担矩MB、功率N等负荷参数并建立了角钢连轧的能耗模型， 一、前 言[1Jr2] 我国现有小型轧机约300套，分布于全国各地，布局较好。横列式轧机占绝对多数，产 量达746万吨，约占钢材总产量的26.6%。但轧机形式落后，单机产量低，劳动强度大，产 品规格比较单调。技术改造的潜力很大。采用连轧工艺可以加大坯料断面与单重，从而可 以减少中间开坯次数，节约能源，减少切头尾损失，提高成材率，降低成本，改善劳动条 件。因此采用连轧技术改造我国现有的老轧机，是技术改造、提高经济效益、逐步实现现 代化的有效方案之一。 为了充份利用旧有设备、节省投资、缩短改造时间，北京红治钢厂采用差动调速技术 将中300mm×2/中250mm×4/中300mm×1横列式小型轧机改建成粗轧为中300m×2、 精轧为中25)mm×5与中300mm×1的半连轧机组，成品轧制速度可达6.33M/sec。不设 立辊机架，采用扭转导板实现翻钢立轧。旧牌坊不更换；为了稳定连轧过程与保证产品精 度，将胶木瓦改造为四列短圆柱滚动轴承；轴向调整装贸政造为在一侧用正反丝扣控制的 机构。轧辊传动机构为“万向接轴一梅花套简”。主要产品为3·~5·角钢以及厚6心 19mm、宽25~60mm的扁钢，钢种有普碳、碳工、合结等，共八十多个品种规格。坯料 为602mm×1.22M、682mm×2M与752mm×2M三种。粗轧4~6个道次，精轧6个道 次。精轧机组扁钢孔型系统为“平一平一立一平一立一平”，角钢孔型系统为：切分孔 -(K6、K5),上沿线不变的蝶式孔(K4、K3、K2)与开口或半开口式成品孔(K1)。 1年投产后，经过一年多的技术适应，82年生产与改造前80年相比[3]，年综合合格率 , 参加本工作的还有正晓彬、刘玉海、刘斯悟、李子豪、吴伊兰及罩威等。 6

北 京 钥 铁 攀 碗 学 报 年 第 翔 差动调速小型连轧机组负荷分配的研究 。 一小型轧机技术改造研究之一 北 京钢 铁 学院 苏逢 西 、 蒋金 梅 、 陶小 同 、 马 晓 干 ， 北 京红 冶 钢 厂 陈 书文 、 江 树 声 、 王 桂兴 、 吴 申 山 东冶金 学院 苏逢荃 摘 要 本 工 作 在 分析 中 半连 续小 型札 机 的 综 合 定 试验 资杆 的基础 上 ， 看重研 究 了它 的 负荷分布情况 ， 明确 了差速 器损 坏 的主要 原 因 ， 给 出 了强 化 差速 器 设 计所必 需 的扭 矩 。 、 功 率 等负荷参数并 建 立 了角钢 连 札 的能耗模 型 一 、 前 言 〔 ‘习〔 〕 我国现有小型轧机 约 套 ， 分布于全 国各地 ， 布局 较好 。 横列式轧机 占绝对多数 ， 产 量达 万 吨 ， 约 占钢材总产量的 。 但轧机 形式落后 ， 单机产 量低 ， 劳动强度大 ， 产 品规格比较单调 。 技术改造的潜 力很大 。 采用连轧工艺 可 以加大坯 料断面 与单重 ， 从而 可 以减少 中间开坯 次数 ， 节约能源 ， 减少 切头尾 损失 ， 提 高成材率 ， 降低成本 ， 改善劳动条 件 。 因此 采用连轧技术改造 我 国现 有的老轧机 ， 是技术改造 、 提 高经济效益 、 逐 步实现现 于忆化的有效方案之 一 。 为 了充份利用旧 有设 备 、 节 省投资 、 缩短 改造 时 间 ， 北 京红 冶钢厂采用 差 动调 速 技术 将小 小 小 义 横列式小型轧机改建成粗轧 为小 、 精轧 为中 火 与小 的半连轧机组 ， 成 品轧 制速度 可 达 。 。 不 设 立辊机架 ， 采用 扭转导板实现翻钢立轧 。 旧牌坊不更 换， 为 了稳定连轧过程 与保证 产 品精 度 ， 将胶木瓦改造为四 列短 圆柱滚动轴承 轴向调 整 装置 改 造 为在一侧用正 反 丝 扣控制的 机构 。 轧辊传动机构为 “ 万 向接轴一梅花套筒” 。 主 要产 品为 ’ ‘ 角 钢 以 及 厚 、 宽 的扁钢 ， 钢种有普碳 、 碳工 、 合结等 ， 共八 十多个 品种规格 。 坯 料 为 、 “ 与了 三种 。 粗轧 个道 次 ， 精 轧 个道 次 。 一 精轧机组扁钢孔型系统为 “ 平一平一立一平一立一平” ， 角钢 孔型 系统为 切 分 孔 一 、 ， 上沿线不 变的蝶式 孔 、 、 与开 口 或半开 口 式 成 品孔 。 年投产后 ， 经 过一 年多的技术适应 ， 年生产与改造前 年相 比 〔 〕 ， 年综合合 格 率 二 参加本工作的还 有工 晓彬 、 刘玉 海 、 刘听悟 、 李子豪 、 吴伊兰 及 覃威 等 。 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1983．04．008

从98.87%提高到99.02%，角钢合格率从98.89%提高到99.45%，年成材率由94.65%提 高到95.23%，工伤频率由改造前的5.8~1.8%，下降为1.5%。多数规格班产都有不同程度 提高。82年消耗降低获得增利20万元。这套第一次用于小型连轧的差动调速机组，通过两 年的连续生产考验，也暴露出不少问题。主要是：ⅰ差速器齿面磨损严重并多次发生整齿 从齿根处断裂，差动调速系统运行噪音大。ⅱ连轧操纵调整技术不熟练，换辊、换产品之 后的轧机调整时间长，粗计轧机实际作业率只有50~55%。ii产品尺寸不够稳定，沿长度 上成品尺寸高频率地波动，并具有“大头、大尾”现象。 为了对该机组工作性能进行科学的标定，提供强化差速器所需的参数，进一步完善并 开发差动调速小型连轧技术，本工作在分析综合测试资料的基础上，着重研究连轧机组的 负荷分配情况并建立能耗与轧制力矩的数学模型。 二、功率、转矩与能耗的测定结果与分析 差动调速系统的简图与性能参数如图1、表1所示。这是一种双电机差动调速技术， K6 K5 K K3 K1 2230 3675 2225 轧制中心线 m60 260 20 260 260 300 传动齿轮箱 流电机 1100÷1125 1165宁1060 1160 1080 X 文流电机 D: 图1差动调速连轧机组 即用小功率直流电机D,调速，转速经差速器与交流主电 机D1转速合成后拖动轧辊。K2、K1机架的D1有异步 电机与异步机同步化两种运行方式，K6、K5以及K4、 交流电机 ☒ 输出轴 K3机架均为异步电机拖动。D,拖动系统为“电机放大 机一发电机一一电动机”形式，电控上仅采用电压闭 环，特性较软。差速器结构如图2所示，是二个自由度 的周转轮系，三个基本构件是太阳轮A、B与转架C, ☒2 工一外齿 a、b为行星轮，各有四个。 直滤电机 采用了“从实测电机功率N与转速n推求扭矩M与 图2外齿啮合的2K一H型差速器 能耗E”的方法。按两瓦表法原理将FS一15型三相不 77

从 提高到” ， 角钢合格率从 宫 提高到 ， 年成材率由 提 高到 ， 工伤频率由改造前的 肠 下降为 编 。 多数规格班产都有不伺程度 提高 。 年消耗降低获得增利 万元 。 这套第一 次用于小型连轧 的差 动调速 机组 ， 通 过两 年的连续生产考验 ， 也暴露出不少 问题 。 主要是 差 速器齿面磨损严重并多 次发生 整 齿 从齿根 处断裂， 差动调 速系统运行噪音大 。 连轧操纵调 整 技术不熟练 ， 换辊 、 换产 品之 后 的轧机调 整 时间长 ， 粗计轧机实际作业率只 有 。 产 品尺寸不够稳定 ， 沿 长度 上成品尺 寸高频率地 波动 ， 并具 有 “ 大头 、 大尾 ” 现象 。 为了对该机组工作性能进 行科学 的标定 ， 提供强化差 速器所需的参数 ， 进一步完善并 开发差动调速小型连轧技术 ， 本工 作在分析综合测试 资料的基 础上 ， 着重研究连轧机组的 负荷分配情况并建立能耗与轧制力矩的数学模型 。 二 、 功率 、 转矩与能耗的测定结果与分析 差 动调速 系统的简 图与性能参数如 图 、 表 所示 。 这 是一 种双 电机差 动调速 技术， ‘ ‘ 于之 轧创中心线 二︸幼︺ 动口︼﹄盯“ 立古轮流电箱 江丁﹄厂了差，上︸‘ 上 ‘招“”几﹄ 名 。摘裕妇几 几一 一 差。 器 下 …又 ‘ ， 口 。 ， 口 。 门口一了工 差速器 差速器 ‘ 又 交流电机 卜 ” 「 直流 电机 图 外齿啮合的 一 型差速器 图 差动调 速连轧机组 即用小功率直 流 电机 调 速 ， 转速 经差速器 与交流主电 机 转速合成后 拖动轧辊 。 、 机架的 有异步 电机与异步机 同步化两种运行方式 ， 、 · 以及 、 机架均为异步电机拖动 。 拖动系统为 “ 电机放大 机一 发电机－ 电动机” 形式 ， 电控上仅采用 电压 闭 环 ， 特性较软 。 差速器 结构如 图 所示 ， 是二个 自由度 的周 转轮系 ， 三个基本构件是太 阳轮 、 与转架 ， 、 为行星轮 ， 各有四个 。 采用 了 “ 从实测 电机功率 与转速 推求扭矩 与 能耗 ” 的方法 。 按两瓦表法原理将 一 塾 兰相 不

差动调速系统基本参数 项目 K6 K5 K4 K3 K2 K1 交旅电机 210 270264 360 1366 功率(kw) 494 480 625 860 D: 转速(r、Pm) 591 737 290 直流电机 功率(KW) 60 60 Co 60 60 100 D 转速(r,P、m) 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1 分速箱遵比 i 2.25 1.75 1,946 1.405 1/2.054 、 1/2,375 itB 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 2.04 差速器速比 i29 23.16 23.16 23.16 23.16 23.16 15.2 名义直径(mm) 260 260 260 260 260 300 r.P.m 123 i 166 186 257 292 338 r,p,5 2,15 2.77 3.1 4.28 4.87 5.36 速 m/sec 1.75 2.25 2.53 3.50 3.98 5.30 r.p.m 85~172 122-209 142-229 214-301 248~335 273404 调 f,p,5 1.43～2.87 2.05~3.48 2.38~3.82 3.57~5 4.155.58 4.53≈4.73 m/sec 11.17~2.351.672.85 1.943.12 2.914.09 3.39→4.5714.276.33 幅度(%) 33.5 26,1 23,2 16.8 14.8 19.4 平衡有功功率变送器中的二个测功单元接成三相二元件功率测量线路。二个单相功率元件 的输入电压经电压互感器（变比60）联接D:的线电压UAB与Uc影其输入电流分别取自相电 流I与Ic的电流互感器（对K6一5、K4一3与K2一1的变比分别为30、40与60)，二个测量元 件的直流输出电流串接送示波器振子自动记录。采用纯电阻性负载标定了功率变送器，标 定曲线为线性的，灵敏度K=0,01174KW/mm。在测量ND1的同时，测量了D,电枢回路电 流I与电压U、轧制力P、轧辊转速n8、轧件温度，并切取了各道次轧件的小样，用称重法 计算各道次轧件的靛面积F与延伸系数μ：。共进行了四次测定，其生产条件如表2所示。 图3~4为连轧5×502mm与4×402mm角钢实测N.】P与nB等参数的典型示波照象。 可以看出，直流马达拖动系统的响应速度不高，咬钢与脱尾阶段电枢电流I的过渡过程约 0、30.45秒。从咬入与脱尾后I值的变动可以判定K6到K1机架的连轧关系基本是“微堆 一撤堆一徵拉一傲堆一微堆”。整个连轧机组形成了一个相互影响的系统。取决于辊缝S 与转速题的设定植，第i机架咬钢之后与第i+1机架要形成一定的连轧关系，此种轧制过程 状态变化的“找动”要逆轧制方向地传递到i+2,i+3,…等各个机架上，使其运动学条 件、变形条件与力能参数发生变化，越是邻近的机架受到影响的程度就越大；这种干扰必 然影响着连轧动态过程的稳定性以及戒品尺寸辅度。同样第机架抛钢后使1与i+1架间的 连轧关系消失，这个状态变化的“扰动”要瓶轧制方向地传递到i一1，i-2,…等各个 机架上。受限于坯料的单重，在轧制5·(4·)角钢的同一瞬间最多可使三（四）个机架 构愈连轧关系。通过轧并除去传递扰动与阙节作用之外，还会在机架之间传递能量。对于 任一帆架，根据能量守恒定律都可写成 78

衰 差 功 调 速 系 统 基 本 参 数 漏一 芝述芝之 交 流 电 机 功 ， 、 ， 二 ，，， ， ‘ 霖 妙 。 。 。 、 ， 」 少 ， ‘ 、 、 一 一 一 直 －流 电 一机－… 转 速 、 功 率 转速 ‘ 、 、 。 … 。 。 。 、 · 、 。 一 厂…一丽 分速箱魂比 小 。 一 ， 一 ， 。扁 ， 俪一 一 反 。扩…几而 巧 。 。 。 。 差速器速 比 － 一 ’ ”一－ 一一毫刃甄万赢 ， 轧 · 基 · · ， 速 ， 。 。 ‘ 调 辊 ‘ 。 ， 。 ， 速 一 厂 厂一 下 一 一 幅度浅 。 。 。 。 。 一 。 。 。 。 。 一 ，山︸，二 ︸臼一了，冉 伪 平衡有功功率变送器 中的二个 测功单元接成三相二元件功率 测量线路 。 二个单相功率元件 的物入 电压经 电压互感器 变比 联接 ‘ 的线 电压 ，与 。 幻 其输入 电流分别取 自相 电 流 与 的电流互感器 对 一 、 一 与 一 的变比分别为 、 与 ，二个 测量元 件的直流输出电流 串接送示 波器振 子 自动记录 。 采用纯 电阻性负载标定了功率变送器 ， 标 定曲线为线性的 ， 灵敏度 。 。 在侧量 。 、 的同时 ，侧是 了 电枢回路电 流 与 电压 、 轧制力 、 轧辊转速 、 轧件温度 ， 并切取了各道次轧件的小样 ， 用称重法 计算各道次轧 件的截面积 与延伸系数协 。 共 进行 了 四次测定 ， 其生产条件如表 所示 。 图 为连轧 与 角钢实测 · 与 。 等参数的典型 示波 照 象 。 可 以看出 ， 直 流马达拖动系统的响应速度不高 ， 咬钢与脱尾 阶段 电枢 电流 的过渡过程 约 必 。 。 秒 。 从咬入与脱尾后 值的变动可 以判定 到 机架的连轧关系基本是 “ 微堆 一徽堆一徽拉一徽堆一微堆” 。 整个 连轧机组形成 了一个相互影响的系统 。 取决于辊缝 与转速二 ，的设定值 ， 第 机架咬俐之后 与第 机架要形成 一定的连轧关系 ，此种轧制过程 状态变化的 ‘ 扰 动 ” 要逆轧制方向地传递到 ， ， … 等各个机架上 ， 使其运 动学条 件 、 变形条件与力佬参数发生变化， 越是邻近 的机架受到影响的程度就越大， 这 种干扰必 然形晌粉连轧动态过程 的稳定性 以及成 品尺 寸精度 。 同样第 机架抛钢后 使 与 架间的 连轧关系消失 ， 这个状态变化的 “ 扰动” 要顺轧制方向地传递到 一 ， 卜 ， … … 等各个 机架上 。 受限于坯料的单重 ， 在轧制 角钢的 同一 瞬间最多可使三 四 个机架 钩成连轧关系 。 通过轧件除去传递扰动与调 节作用之 外 ， 还会在机架之 间传递能量 。 对于 任 一机架 ， 根据能 守恒定律都可写成

00171096 88017020 8301-826 0107-016 8501-089 店 8.0 ~. 82-1601627 时 21.I 对 三 :1: 的 解 时 食 6I'I 呈 豆 萨 的 奈 男 品 87752 器 品 品 始 6 S'gIe 2-3TS 斜 层 32.0 g 17:0-60.0 U ZI0 61:0-2.0 8.0 8110731-0 2h8 HtiI EAg 实 (0)1x(“m元) 2-8-18483 2738-18109 解 :0SXS 79

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N=N+N+NH-Nab 式中N,为金属变形的功率消耗，N:为摩擦消耗的功率，N、NaH为前、后张（推）力功 率，N为传动轧辊所拖加的功率。对于由·个机架组成、无卷取机与开卷机的连轧机组有 2(No-NaD)=2 C (Ni+Nu)-N]=0 i=l 1m1 085 胃e5=1B3KW Nes-109KW 1 Na✉5》2841V (6-5分=183Rw248Kwi 8,(5=》e132Kw Na5-《-3)"142KW 8 29,1T 19.4T l28.5T r.T 19.IT 8 8 8 No.s 8 8 K3 1K51050G 8 0.015 =0.01s 305KW N,=288K1W .8-5-) =122Kw -49We,(5--3川N6:(3-2) Ne:-3-2》 No:(3-2-1) N的零 4.T 23.2T 3.27 26.81T 24.9T 23.2T 24,9T r. T 3.063 K-乳 8 No.2 K事连乳- 8 K行选扎 8 AK5155 K4 K2 8 8 8 () 36.r+: 1369.2rp n41-355.2r"p+m 349.2rp* ne =335.3r+n+m 344.Ir-p.m 0,1Hs Ne.=319KW 自03 N1(4-3-2)“156.3KY NE:=201 5KW N,#-10.2KW, 的C线 一 P 22,9T 2.9T 3.3t 21T 6 17 27.2T 8 8 8 8 'No.16 K2 8 图3连轧5×50'mm角钢交流马达功率N、直流马达电流I、轧制力p与的示波照象 80

二 ‘ “ 一 、 式 ，卜 为金 属变形的功率消耗， ‘ 为摩擦消耗的功率， 率， 为传动轧辊所拖加的功率 。 对 于 由 个机架组成 、 、 、 。 为前 、 后 张 推 力 功 无卷取机 与开 卷机的连轧机组有 艺 、 一 二 艺 〔 ， ‘ 一 」二 一 二紧添 心 戈 凡 刀的 二 明 二 一 ， 叮汤艾 岔肠 备石万刃砚万而 、 水 印 ‘ 一 丝翌毁一一里性竺三让竺兰曹全 坦艺还砚乏三 和衬 乏 卜 犷 一从 厂二 二 ‘ 一 一 。 一 右 … 妇 今 心 ” · 二 ， ， 、 ， ‘ ’ 日 刊 日 犷 因 广 让 刊 占』月 公 一勺众溉 日门书 入脚丫六探沪八丫升脚节八 眨压乙毋艺理匕 奢 人均 一 二 ， 一冲 肠 一 一 二 ， 一 叶 ， 二 山 的军改 一 一 烤 站 』韶 沙七二世杏生渔鱼些卫边 刊 万晚 一 节之 ， 二干二 二户二一 了 － 一 入吐 一 一 飞， －一 寸 二 翻 习 二之二二二岁二二 二二二二 ‘ 三三万产 厂厂 一 一 一 一 一 一 一 一一 一 一 一 一 一 丁 一 十一 一 一 一 一 一 一 牛 一 ‘ ，一 众 口 叹 ’ ， 刀 ， ， 含 乳 ℃ ﹄ 图 连轧 ’ 二 角钢交流马达 功率 、 直流马达电流 、 轧制力 与 咖示波照象 村

N-404KW e.412Kw N举1■530，KY N●X4:6KW 0.06 ,07 N(3-2-1 9,(4-3-2-1) Nas-294KW LN一N的等线 11 3-14KW l. 2K6910t K432连見 No.60 一K42.连轧 K3.11蓬礼 Nm:-1621:W a:-168.2kW .27 0.0i N,(3--1) N,56.3K 】N(k-1》N,--2) =61KW K6 1010t K4,5,道乳 K,42 3.303 8a,=173.3KW N指=I55.1KW 0.045- 0.5 Na,(6-5-4) a.《6-5 ●165.5KwN,167KW 2大3100t K -,=3.2KW N0,3 0K3 图4连轧4×40'mm角钢交流马达功率N与直流马达电流I示波照象 说明了各机架间的拉堆关系只起传递能量的作用，并不产生与消耗能量。这种能量转移的 现象使各机架差速器的负载扭矩随机架间的连轧关系而变化，后张力与前堆力会使其扭矩 增加，而后推力与前张力则使其扭矩减小。 根据以上分析并考虑差速器三轴间的力矩关系[门为 Mp=iABMA =i28M: 我们按框图5从实测N推求各架差速器入、出轴扭矩MA:与MI。以图4为例：N稳6（即N均6） 是K6自由轧制状态的功率值，N稳5是K5机架、K6一K5与K6一K5一K4二种连轧状态下 功率的加权平均值，N均5是N稳5(6一5)、N稳5(6一5一4)与N稳5(5一4一3)的加权平 均值。同样处理，N稳4是K6一K5一K4连轧时K4的功率值，N稳3是N稳3(5一4一3)、 N稳3是(5一4一3一2)与N稳3(4一3一2一1)的加权平均值，N均3是N3(5一4一3)、 81

均一 心。召 卜母 况均 二 盆 少生竺 少些乞竺竺二 少 竺竺竺生 卞溉不 二“ 二二 二 一 州二二二二丁 二 牛二二二二二二二二二三 落兰蒸泞王 卿 斗干二 二月声二二二 此 军 线 叼 一 ，一 于 ‘ 乳 ， ℃ 一习公 一 ” 杠 一一一十一 一州叮 一 连轧 一 昌 一违札 ， 皿 违扎 一 一仁 一 一 勺 卜， 二 公 ， 卜 一 。 ‘ 或卜 ， 、 伯日 。 一 ， ‘ 于 炜… 。 二 弓二二二万 一 、 、 连轧 心 一 连 轧 不二连轧 图 连轧 二 角钢交流马达功率 与直流马达 电流 示波照象 说明了 各机架间的拉堆关系只 起传递能量的作用 ， 并不产生 与消耗能量 。 这 种能量转移的 现象使各机架差 速器 的负载扭矩 随机架间的连轧关系而变化， 后 张力与前堆力会使其扭矩 增加 ， 而后推力 与前张力则使其扭矩减小 。 根据以上分析并考虑差 速器三轴间的力矩关系 ‘ 为 。 。 二 我们按框 图 从实测 。推求各架差速 器 入 、 出轴扭矩 人 与 。 。 以 图 为例 稳 即 均 是 自由轧制状态的功率值， 丙稳 是 机架 、 一 与 一 一 二 种连轧状态下 功率的加权 平均值， 均 是 稳 一 、 稳 一 一 与 稳 一 一 的加权平 均值 。 同样处 理 ， 稳 是 一 一 连轧 时 的功率值， 灭稳 是 趋 一 一 ， 稳 是 一 一 一 与 稳 一 一 一 的加权平均 值， 均 是 稳 一 一

N稳3(5一4一3一2)、N稳3(4一3一2一1)与N稳3(3-一2一1)的加权平均值。N稳2是K4 一K3一K2连轧时的功率值，N稳1是N稳1(4一3一2一1)、N稳1(3-2一1)与N稳1(2一1) 的加权均值，N均1则是N稳1(4-3-2-1)、N稳1(3-2一1)、N稳1(2一1)与N瘴1(1)的加 权平均值。由于N稳>N均，为了校核差速器的负载，取N稳作为第i机架的稳态值，根据 它推定M1与M并建立能耗模型，按图5第3框决定各架空转功率N,时，假设第i与i+1 架的空转力矩相等。 ；计算交浅马达功率N。一一一二一一一一 输入：功丰变送静哭敏度K=0.01174KW/mm 实测交浅功率振子高度：古、、五海、水和(mm) 4。 分速箱与差速》速比！i1A、i、in 实测总轧刷力Pm、轧银转速·p·m)、提径D(mm)、视颈直径d(m,m)、韩制时间T(s) 直流马达电枢电花报子高度。(mm)电枢电压(V)、电流报子灵敏度上。（小mp/m血） N,=kA60n:(kw)(A=30,i=6,5iA40,i=4,3rA=50,i=名1) 空转功率N,=kA606,(kW)(行=6+5,4+3,2+1) ,=i+1✉，f,+i1)(W)(=13,5) ,1=i1A,,/iA+i4A1(W) 计算老遍路入比轴扭矩M。、M。一一一一一 商，=（衣，+，1,03%a小n4·n4达“兼子(T一M0(i=1~6) ,=·门遂平'：n造道：·i(T~m)(ia1~6》 门母德墙=0.932可马比▣0.94前选继器=0.932可修于=0.0可 计算成：力臂。、力臂系效：一一一一一一一一 ,=N,/1.03毫a小习分速酒·7哥达n迹手·n差遍器，·i(T一m) M幅=M',门肉轮细·n接手(Tm)（n齿秘精=0,98) Mm-()mf0.05) M=M堰-M狼(T~m) a4=M/2P, 平均苑长i=V原6N 力院系数r=a1 计算直流马达功。c一一一一一一一 N0c.4=kn6.10(kW)(i=1~6) 道立能耗筷型一一一一一一一一一一一一 实测延伸系数4，H4,轧件单重W(T),(i=1~6) 道次能耗E,=(衣，+，)+R.e)t/3600100w(KW-H/T) 第计能耗2，名E,（G=6,5,》 估计机型参数A,B:三E,=A(L,H)+B(L,:) 图5整理实测功率、扭矩、能耗的计算流程 82

稳 一 一卜 、 稳 一卜卜 与 稳 卜卜 的加权平均值 。 稳提 一 一 连轧 时的功率值， 丙稳 是 稳 一 一卜 、 稳 卜卜 与 稳 卜 的加权均值， 均 则是 稳 一 一 一 、 稳 一 一 、 稳一 一 与 艳 的加 权 平均值 。 由于灰稳 均 ， 为 了校核差 速器 的负载 ， 取 稳 作为第 机架的稳态值 ， 根 据 它推定 与 。 ，并建立能耗模型 。 按图 第 框决定各架空转功率 。 时 ， 假设第 与 架的空转力矩相等 。 怡入 功率交透器 哭峨度 二 ” 口 该 实侧交流功串振子离度欲二几 、 几 、 漏 、 汽。 《 ， 一 一 ‘ · “ 一 分速箱与差速韶速比 ， 王 ‘ 、 ‘ 、 实洲总轧制力式 ， 、 轧艳转逮 欲 动 、 辊径 二 、 辊筑宜径 、 · 轧例时间 直流马达电枢电流振子高成砰二 ， 电祖电脚 、 电流振子灵敏度 。 户 二 哟 空转功率丸 ， · 一 。 矶 ， ， · 丸 ， 二 ‘ ， ‘ ， 一 丸 ，，’ ‘ ， ‘ ， ， ‘ ， ‘ 二 ，， ， 式 ‘ ， 二 ‘ ， ‘ 一 试 ‘ ， ‘ ， ‘ ， ‘ ， ， 、 奋“ 二 亩 ‘ 众 ‘万 翔 ‘ 加 。 ， 一 ，、 垃 ， 。 头， 一 ‘ 二 。 认 一 ‘ 众“ 。 。 ，， · 。 。 理遭一 ‘ 。 ‘ 一 、 一 ” 分二 二 写达 二 马一 劝禅油 ， ” 位 手 二 二 百 ， ， 戒丸 ” ‘ 口 ， 肠朋 · 二达 · ，肝 · 祛盼 ‘ · ， 一 月 二 ， 一 ” 曲挽拍 勺 挤 手 ，自掩箱 二 ， 《种 · 卜 一誉 · 一，卜 。 。 。 讹 ， 狠 一 ‘ 二 碳轧 式 平均弧长 子二 训盔丽不 力仲系数 王 实侧延伸系数内 ， 队 ‘ ， 轧件单 蚕 ， 一的 、 、 、 道次能耗 ‘ 亩 ‘ 戍 ‘ 几 。 ‘ 一 。 。 一 一 爪计能耗 艺 ‘ ’ 忍 、 ‘ “ ， ， … ， ，’ 估计模型参数 ， ， 艺 ‘ 二 ， ‘ 毛 。 ‘ 图 整理实测功率 、 扭矩 、 能耗的计算流程

按框图5计算的各架差速器负载扭矩的分配结果如图6~9所示，图中温度均为入K6 的轧件t°(C)。分析如下： (1)各机架功率与扭矩的咬钢峰值均大于稳速阶段的数值，MB峰/MB稳值有随负载 增加而加大的趋势。对于5·与4'角钢，MB峰/MB稳值分别约为1.15~1.65与1.05~ 1.67。出现咬钢峰值的原因是多方面的，例如：轧件前端温度低，咬钢时的P峰值高于稳 速段P值约10%（图3），轧件咬入变形区时接触点处的上下辊径与线速度不相等，会出现 队空转的二个辊分别被传动的状态，变为咬入时通过轧件的联系而造成的大直径轧辊传动 小直径轧辊的状态，因而形成冲击载荷MB峰；轧件头部尺寸偏大，机架受力后弹跳变形的 滞后等。从图3可以看出，N峰值一般出现在动态速降阶段。这时由于惯性的作用，传动 的机械系统要放出动能以帮助马达作功，因此实际的负载扭矩值会大于从N峰推算得到的 M峰值。以上情况说明了该机组差速器是处于“传送较大功率的负载、有较大的冲击载荷 且冲击频繁”的工作状态，估计冲击次数可达2000次/班，因此设计差速器时必须正确地 选定安全系数，以保证它的安全运转。 (2)轧件温度对负载扭矩M值影响很大。以图9的4角钢为例，入K6的轧件温度从 1090C降到910C时，K6~K3机架的M值大约分别上升53%、33%、19%与44%，对 K2~K1机架，入K6轧件温度从1010°C降到910°C时，M值各上升约8%与12%。 在轧制5·角钢时，由于加热炉能力薄弱，炉底水管在轧件上形成的黑水印对N、P与 M值有明显的影响。如图3所示，N水印6大于N稳6约60%，N水印5大于N稳5约35%，P水印5 大于P稳5约50%，随着轧制变形后轧件变长，沿轧件长度上温度分布比较均匀，水印的影 响程度减弱，N水印1大于N稳1约14%，P水印1大于P稳1约16%。 上述情况说明，提高加热炉能力，保证正常轧制温度（例如入K6轧件t°不应<1000C), 对于降低差速器负载、提高它的使用寿命具有重要意义。 (3)各机架差速器的负载分配严重不均，造成的主要原因是轧辊孔型设计的变形量 分配不够合理以及轧机调整不当。以大规格产品5·角钢（图6）为例，K6与K3机架变形 量大，μ值分别为1.33与1.43。入K6温度1030~1060C时，MA稳6=0.84T-M,MA水印6= 1.13T-M,MA峰6=1.16T-M,MA$3=0.77T-M,温度930C时，MA稳3=0.71T- M,MA水印3=0.85T-M,MA3=1.06T-M。原设计三组行星轮、按接触强度与抗弯 强度确定的允许扭矩M允仅为0,7T-M[5]。所以在K6的稳态与咬钢阶段以及K3的咬 钢阶段，这二架差速器的实际负载均超过允许值。即便轧制较小规格产品，在轧制低温钢 与μ值分配不当时，差速器也会超载。如：5×402mm角钢（图7）、入K6轧件温度890C 时，MA6=0.89T-M,MA峰5=1.12T-M,MA稳5=0.71T-M,MA等3=0.76T-M影 t°=830C时，MA峰1=0.728T-M。轧制4×402mm角钢（图8），t°=990C时， MA5=0.73T-M,900~910C时，MA峰8=0,7T-M,MA峰5=1.02T-M。如果再 考虑到意外事故，则差速器的设计强度更显得过小。这是差速器处于超载运行状态、损坏 严重的主要原因。 83

按框图 计算的各架差速器负载扭矩的分配结果如图 所示 ， 图中温度 均为入 的轧件 。 。 分析如下 各机架功率与扭矩 的咬钢峰值均大 于稳速 阶段 的数值 ， 峰 祖值有随负 载 增加而 加大的趋势 。 对于 与 ’ 角钢 ， 峰 稳值分别约为 “ 与 。 出现咬钢峰值的原 因是多方面 的 ， 例如 轧 件前端温度低 ， 咬钢 时的 峰 值高于 稳 健段 值约 图 轧 件咬 入 变形 区时接触点处的上下 辊径 与线速度不相等 ， 会出现 纵空转的二个辊分别被传动的状态 ， 变为咬 入 时通过轧件的联系而造成的大直径轧辊传动 小直径轧 辊的状态 ， 因而形成冲击载荷 峰 轧 件头部尺 寸偏大， 机架受力后弹跳变形的 滞后等 。 从 图 可 以看出 ， 峰 值一般出现在动态速 降阶段 。 这 时 由于惯性的作用 ， 传动 的机械系统要放 出动能 以帮助马 达作功， 因此 实际 的负载扭矩值会大于从 峰 推算得到的 峰 值 。 以上情况说 明了该机组差速器是处 于 “ 传送较大功率的负载 、 有较大的冲击载荷 且冲击频繁 ” 的工作状态 ， 估计冲 击次数可 达 次 班 因此设计差速 器时必须正 确地 选定安全系数 ， 以保证它 的安全 运转 。 轧件温度对负载扭矩 。 值影 响很大 。 以 图 的 ’ 角钢为例 ， 入 的轧 件温度从 降到 时 ， 机架的 值大约分别上升 、 、 与通 ， 对 机 架 ， 入 轧件温度从 降到 时 ， 。 值各上升约 与 。 在轧制 ’ 角钢 时 ， 由于 加热炉能力薄弱 ， 炉底水管在轧件上形成的黑水 印对 、 与 值有明显 的影响 。 如 图 所示 ， 水印 大于 稳 约 ， 水 印 大于 凡德 约 ， 水印 大于 称 约 ， 随着轧制变形后轧 件变长 ， 沿轧件长度上温度 分布比较均匀 ， 水印的影 响程度减弱 ， 水印 大于 反稳 约 ， 水印 大于 稳 约 。 上述情况说 明 ，提高加热炉能力 ，保证正 常轧制温度 例如入 ‘ 轧 件 。 不 应 。 。 ， 对于降低差 速 器 负载 、 提高它 的使用 寿命具有重要 意 义 。 各机架差速器的负载分配严重不 均 ， 造成 的主 要原 因是轧 辊孔型设计的变 形 量 分配不够合理 以及轧机调整不当 。 以大规格产 品 ’ 角钢 图 为例 ， 与 机 架变形 量大 ， “ 值分别为 与 。 入 温度 时 ， 称 · 一 ， 水印卜 一 ， 人峰 一 ， 人峰 一 ， 温度 “ 时 ， 人称 一 ， 人水印 动 一 ， 人蜘 一 。 原 设计三组行星轮 、 按接触强度 与抗弯 强度确定的允许扭矩 人允 仅 为 一 〔 〕 。 所 以在 的稳态 与咬钢阶段 以及 的咬 俐阶段 ， 这二架差速器的实际负载均超过允许值 。 即便轧制较小规格产品 ， 在轧制低温钢 与卜值分那不当时 ， 差速器 也会 超载 。 如 义 ’ 角钢 图 、 入 轧件温度 时， 峰 一 ， 峰 一 ， 人稳。 一 ， 峰 二 一 ， 。 二 时 ， 人峰 一 。 轧制 “ 角钢 图 ， 。 时 ， 峰。 二 一 ， 时 ， 人峰。 一 ， 峰 二 一 。 如果再 考虑到意外事故 ， 则差速 器 的设计强度更显 得过小 。 这是差 速器处于超载运行状态 、 损坏 严重的主要原 因

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按框图 计算的各架差速器负载扭矩的分配结果如图 所示 ， 图中温度 均为入 的轧件 。 。 分析如下 各机架功率与扭矩 的咬钢峰值均大 于稳速 阶段 的数值 ， 峰 祖值有随负 载 增加而 加大的趋势 。 对于 与 ’ 角钢 ， 峰 稳值分别约为 “ 与 。 出现咬钢峰值的原 因是多方面 的 ， 例如 轧 件前端温度低 ， 咬钢 时的 峰 值高于 稳 健段 值约 图 轧 件咬 入 变形 区时接触点处的上下 辊径 与线速度不相等 ， 会出现 纵空转的二个辊分别被传动的状态 ， 变为咬 入 时通过轧件的联系而造成的大直径轧辊传动 小直径轧 辊的状态 ， 因而形成冲击载荷 峰 轧 件头部尺 寸偏大， 机架受力后弹跳变形的 滞后等 。 从 图 可 以看出 ， 峰 值一般出现在动态速 降阶段 。 这 时 由于惯性的作用 ， 传动 的机械系统要放 出动能 以帮助马 达作功， 因此 实际 的负载扭矩值会大于从 峰 推算得到的 峰 值 。 以上情况说 明了该机组差速器是处 于 “ 传送较大功率的负载 、 有较大的冲击载荷 且冲击频繁 ” 的工作状态 ， 估计冲 击次数可 达 次 班 因此设计差速 器时必须正 确地 选定安全系数 ， 以保证它 的安全 运转 。 轧件温度对负载扭矩 。 值影 响很大 。 以 图 的 ’ 角钢为例 ， 入 的轧 件温度从 降到 时 ， 机架的 值大约分别上升 、 、 与通 ， 对 机 架 ， 入 轧件温度从 降到 时 ， 。 值各上升约 与 。 在轧制 ’ 角钢 时 ， 由于 加热炉能力薄弱 ， 炉底水管在轧件上形成的黑水 印对 、 与 值有明显 的影响 。 如 图 所示 ， 水印 大于 稳 约 ， 水 印 大于 凡德 约 ， 水印 大于 称 约 ， 随着轧制变形后轧 件变长 ， 沿轧件长度上温度 分布比较均匀 ， 水印的影 响程度减弱 ， 水印 大于 反稳 约 ， 水印 大于 稳 约 。 上述情况说 明 ，提高加热炉能力 ，保证正 常轧制温度 例如入 ‘ 轧 件 。 不 应 。 。 ， 对于降低差 速 器 负载 、 提高它 的使用 寿命具有重要 意 义 。 各机架差速器的负载分配严重不 均 ， 造成 的主 要原 因是轧 辊孔型设计的变 形 量 分配不够合理 以及轧机调整不当 。 以大规格产 品 ’ 角钢 图 为例 ， 与 机 架变形 量大 ， “ 值分别为 与 。 入 温度 时 ， 称 · 一 ， 水印卜 一 ， 人峰 一 ， 人峰 一 ， 温度 “ 时 ， 人称 一 ， 人水印 动 一 ， 人蜘 一 。 原 设计三组行星轮 、 按接触强度 与抗弯 强度确定的允许扭矩 人允 仅 为 一 〔 〕 。 所 以在 的稳态 与咬钢阶段 以及 的咬 俐阶段 ， 这二架差速器的实际负载均超过允许值 。 即便轧制较小规格产品 ， 在轧制低温钢 与卜值分那不当时 ， 差速器 也会 超载 。 如 义 ’ 角钢 图 、 入 轧件温度 时， 峰 一 ， 峰 一 ， 人稳。 一 ， 峰 二 一 ， 。 二 时 ， 人峰 一 。 轧制 “ 角钢 图 ， 。 时 ， 峰。 二 一 ， 时 ， 人峰。 一 ， 峰 二 一 。 如果再 考虑到意外事故 ， 则差速 器 的设计强度更显 得过小 。 这是差 速器处于超载运行状态 、 损坏 严重的主要原 因

人 x900 -910t 90-910M 0 950-96010 1010℃M,% 990c 900-910 101ot Mao 1010t 0.0 在中T放 010C MA 0.9 900-910to M. 0.3 13 1.1 1.0 KG K5 K K3 K2 图8 4×40mm角钢实测MA、MB值 MT-M) 0.30 0.28 0.25 0.24 1.0 0.9 0.4 0.20 0.8 950 1050 850 950 150 850 950 1050 850 M:(T-M) 1.2 1.0 0.9 0.7 0.5 0.8 0.7 0.5 850 950 859 50 1050 830 950 1050 图9入K6轧件温度对MB值的影响(4×40mm角钢) 85

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