D0I:10.13374/1.issnl00103.2008.07.042 第30卷第7期 北京科技大学学报 Vol.30 No.7 2008年7月 Journal of University of Science and Technology Beijing Ju.2008 热带钢轧机非对称工作辊的研制与应用 何安瑞)杨荃) 陈先霖)董浩然)赵林2) 1)北京科技大学高效轧制国家工程研究中心，北京1000832)鞍钢股份有限公司热轧带钢厂，鞍山114021 摘要热轧精轧机组下游机架既要实现板形控制，又要均匀化轧辊磨损以实现自由规程轧制·同时，硅钢、集装箱用钢等专 用钢边部减薄严重，常规的板形控制手段难将凸度控制到目标值·开发了非对称工作辊，辊身一端带特殊曲线，上下工作辊成 反对称放置.改变轧辊的轴向位置，带钢凸度变化量可超过150·设计了针对该工作辊的特定窜辊策略，带钢边部板形可 得到有效控制·改善了轧辊磨损辊形，有利于实现自由规程轧制.在鞍钢1700ASP生产线上的使用实绩表明，采用非对称工 作辊后，硅钢凸度降低了29.8%，高强度钢的凸度可降至50m以下，且凸度控制稳定· 关键词热带钢轧机：板形控制：工作辊：辊形：自由规程轧制 分类号TG333.1 Development and application of the asymmetry work roll for hot strip mills HE Anrui).YANG Quan).CHEN Xianlin )DONG Haoran2).ZHAO Lin2) 1)National Engineering Research Center for Advanced Rolling Technology University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083,China 2)Hot Strip Plant.Ansteel Company Limited.Anshan 114021.China ABSTRACT Both shape control and uniform roll wear for schedule-free rolling should be realized in the downstream stands of the finishing trains of hot rolling,and the edge drop of some special steel grades such as silicon steel and container steel is large.It is much difficult to get the target crown by conventional shape control means.The asymmetry work roll with a special curve at one roll body end was developed.The top work roll and bottom work roll are placed anti-symmetrically.As the roll axial position is changed,the variation in strip crown is over 150m.In order to control the strip edge profile efficaciously,a relevant shifting strategy of this roll was designed.At the same time,the wear contour of the work roll can be improved and it is helpful for schedule-free rolling.The ap- plication of the asymmetry work roll in the 1700ASP product line of Ansteel shows the crown of silicon steel is reduced by 29.8%and the crown of high strength steel can be controlled below 50/m stably. KEY WORDS hot strip mills:shape control:work roll:roll contour:schedulefree rolling 考虑热连轧精轧机组带钢的变形特点及凸度与 形控制作用，单靠弯辊系统经常会表现板形调节能 平坦度的转换关系，上游机架一般以控制凸度为主， 力不足，尤其是轧制高强度钢时，尽管上游机架将 在板形控制手段的配置上也多考虑增加轧机的凸度 凸度控制到目标值，但由于下游机架不足的板形控 控制能力，如采用PC技术和CVC技术；下游机 制能力使得凸度控制效果无法得到保持，另外，一 架则以平坦度控制为主，保持各机架间比例凸度相 些产品对热轧板形尤其是带钢横截面形状（用凸度、 等).另一方面，由于热轧轧制条件恶劣，下游机架 边部减薄等指标评价)有特殊要求，如硅钢要求边部 的工作辊磨损严重，辊形不均匀磨损量有时高达 诚薄小、集装箱用钢要求低凸度，这些要求很难通 500m以上[3，使得轧机无法实现自由规程轧制， 过常规的板形控制手段实现，为此，开发了在辊身 制约了生产的灵活性，配置弯辊系统和窜辊系统的 一端带特殊曲线的非对称工作辊ASPW(Ansteel 常规工作辊虽然可以通过工作辊的轴向周期往复移 strip product work roll),以实现对硅钢边部局部区 动均匀化一部分磨损，但常规工作辊窜辊不具有板 域的板形控制和高强钢的横截面形状控制，并在工 收稿日期：2007-05-04修回日期：2007-06-26 作者简介：何安瑞(I972一)男，研究员，博士，Emal:haui@nerear,ustb.edu-cn
热带钢轧机非对称工作辊的研制与应用 何安瑞1） 杨 荃1） 陈先霖1） 董浩然2） 赵 林2） 1） 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京100083 2） 鞍钢股份有限公司热轧带钢厂鞍山114021 摘 要 热轧精轧机组下游机架既要实现板形控制又要均匀化轧辊磨损以实现自由规程轧制．同时硅钢、集装箱用钢等专 用钢边部减薄严重常规的板形控制手段难将凸度控制到目标值．开发了非对称工作辊辊身一端带特殊曲线上下工作辊成 反对称放置．改变轧辊的轴向位置带钢凸度变化量可超过150μm．设计了针对该工作辊的特定窜辊策略带钢边部板形可 得到有效控制．改善了轧辊磨损辊形有利于实现自由规程轧制．在鞍钢1700ASP 生产线上的使用实绩表明采用非对称工 作辊后硅钢凸度降低了29∙8％高强度钢的凸度可降至50μm 以下且凸度控制稳定． 关键词 热带钢轧机；板形控制；工作辊；辊形；自由规程轧制 分类号 TG333∙1 Development and application of the asymmetry work roll for hot strip mills HE A nrui 1）Y A NG Quan 1）CHEN Xianlin 1）DONG Haoran 2）ZHA O Lin 2） 1） National Engineering Research Center for Advanced Rolling TechnologyUniversity of Science and Technology BeijingBeijing100083China 2） Hot Strip PlantAnsteel Company LimitedAnshan114021China ABSTRACT Both shape control and uniform roll wear for schedule-free rolling should be realized in the downstream stands of the finishing trains of hot rollingand the edge drop of some special steel grades such as silicon steel and container steel is large．It is much difficult to get the target crown by conventional shape control means．T he asymmetry work roll with a special curve at one roll body end was developed．T he top work roll and bottom work roll are placed ant-i symmetrically．As the roll axial position is changedthe variation in strip crown is over150μm．In order to control the strip edge profile efficaciouslya relevant shifting strategy of this roll was designed．At the same timethe wear contour of the work roll can be improved and it is helpful for schedule-free rolling．T he application of the asymmetry work roll in the1700ASP product line of Ansteel shows the crown of silicon steel is reduced by29∙8％ and the crown of high strength steel can be controlled below 50μm stably． KEY WORDS hot strip mills；shape control；work roll；roll contour；schedule-free rolling 收稿日期：2007-05-04 修回日期：2007-06-26 作者简介：何安瑞（1972—）男研究员博士E-mail：harui＠nercar．ustb．edu．cn 考虑热连轧精轧机组带钢的变形特点及凸度与 平坦度的转换关系上游机架一般以控制凸度为主 在板形控制手段的配置上也多考虑增加轧机的凸度 控制能力如采用 PC 技术和 CVC 技术［1］；下游机 架则以平坦度控制为主保持各机架间比例凸度相 等［2］．另一方面由于热轧轧制条件恶劣下游机架 的工作辊磨损严重辊形不均匀磨损量有时高达 500μm 以上［3—4］使得轧机无法实现自由规程轧制 制约了生产的灵活性．配置弯辊系统和窜辊系统的 常规工作辊虽然可以通过工作辊的轴向周期往复移 动均匀化一部分磨损但常规工作辊窜辊不具有板 形控制作用单靠弯辊系统经常会表现板形调节能 力不足．尤其是轧制高强度钢时尽管上游机架将 凸度控制到目标值但由于下游机架不足的板形控 制能力使得凸度控制效果无法得到保持．另外一 些产品对热轧板形尤其是带钢横截面形状（用凸度、 边部减薄等指标评价）有特殊要求如硅钢要求边部 减薄小、集装箱用钢要求低凸度．这些要求很难通 过常规的板形控制手段实现．为此开发了在辊身 一端带特殊曲线的非对称工作辊 ASPW （Ansteel strip product work roll）以实现对硅钢边部局部区 域的板形控制和高强钢的横截面形状控制并在工 第30卷 第7期 2008年 7月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．30No．7 Jul．2008 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2008．07．042
,806 北京科技大学学报 第30卷 业宽带钢轧机上进行了长时间的应用，取得了很好 的控制效果 1ASPW的设计思想及特征 1.1设计思想 热轧中由于工作辊的辊身各点严重的不均匀磨 损导致“箱形磨损辊形并存在“猫耳”形，如图1所 示，在轧制计划的编排上需遵循先窄后宽再逐渐变 图2非对称工作辊示意图 窄的棺材形轧制结构，这种轧制计划编排很难适应 Fig.2 Diagrammatic view of an asymmetrical work roll 灵活、小批量的轧制要求，也不能满足连铸连轧（大 图2中L。为工作辊辊身长度，b为带钢宽度， 量同宽轧制)要求，带钢热连轧是板带钢生产流程 中的重要一环，为了实施柔性生产组织和追求最大 L。为工作辊锥形长度，H。为工作辊锥形高度，S。 生产效率，一直以来都在寻求实现自由规程轧制 为轧制过程中带钢进入锥部的长度，S:为工作辊轴 向窜动量，由板形设定模型(S$U)根据所轧规格、轧 箱形磨损辊形 辊的磨损等条件计算. ASPW技术的关键是根据轧制单位内的主要规 “猫耳”形磨损辊形 格、设备参数和磨损特性确定锥形的长度L。和锥 形高度H。,并由此设计出具体的辊形曲线.以锥形 的起点为坐标原点，其曲线形式如下： y(x)=a0+a1x+a2x2,x∈[0，Le](1) 图1热轧工作辊的磨损辊形 式中，y(x)为辊形函数；x为锥部坐标，x∈[0，L]: Fig.1 Wear contour of a work roll in hot rolling am、a1和am为辊形参数，其中a∈[0,0.1]， 自由规程轧制主要体现在宽度可连续自由变化 am∈[0,0.02]，a2∈[0,0.002] (由宽到窄、同宽和由窄到宽轧制)，一般是指可“批 1.3ASPW的板形控制特征 量同宽轧制或“大逆宽轧制”，制约自由规程轧制 如果忽略轧后的弹性恢复，则承载辊缝的形状 实现的因素是工作辊轴向的严重不均匀磨损，导致 即为带钢的横截面形状，利用辊系有限元变形模型 承载辊缝形状畸变和“批量同宽轧制”或“大逆宽轧 可以分析各种工况（窜辊、弯辊）的承载辊缝的变化 制”时带钢板形失控.自由规程轧制问题本质上是 情况⑧]，则可掌握ASPW的板形控制特性，为ASPW 板形控制问题[可]，开发自由规程轧制技术的思路可 的在线使用提供依据， 以是减少或消除工作辊表面磨损、均匀化磨损分布 ASPW通过工作辊的轴向窜动，使得带钢边部 或者开发特殊的可补偿磨损对辊缝影响的板形控制 进入锥体轧制区，显著改变带钢边部板形，控制带钢 技术，长行程WRS(work roll shifting)工作辊采用 边部的减薄和凸度，图3为利用有限元模型计算的 特殊窜辊策略可以实现一定程度的自由规程轧制； 弯辊力为300kN时ASPW与WRS工作辊的窜辊 但WRS工作辊采用普通辊形，不具有板形控制功 的板形控制特性，从图3可以看出，对于WRS,尽 能.采用ASPW工作辊技术可以实现自由规程轧 管工作辊的窜辊量发生变化，带钢横截面的厚度变 制，同时ASPW工作辊一端带有磨削成带特殊曲线 化量G基本不变化，说明WRS工作辊的轴向窜辊 的锥形，一方面可以提高弯辊力的作用效果，减小有 不具有板形调控能力；而对于ASPW,当窜辊量S: 害接触区，提高辊缝横向刚度；另一方面锥形部位可 由150mm变为-150mm时，带钢凸度由62m变 以对带钢边部产生局部作用-刃，显著改善带钢边 为一97m,变化了159m,带钢也由边部减薄逐渐 部板形，使得轧制对边部板形有特殊要求的带钢产 变为边部增厚.由此可说明ASPW强大的带钢横截 品成为可能 面形状改变能力， 1.2ASPW的辊形特征 液压弯辊已成为现代化轧机配备的常规板形控 ASPW是一种用于宽带钢热连轧的板形控制技 制手段，能够非常灵活、快速地调控轧后带钢的板 术，其核心思想是将工作辊一侧磨削成带特殊曲线 形.工作辊辊身一端带有锥形，ASPW的弯辊调控 的锥形，上下工作辊成反对称放置，如图2所示. 特性也与常规的WRS有较大的不同.图4为窜辊
业宽带钢轧机上进行了长时间的应用取得了很好 的控制效果． 1 ASPW 的设计思想及特征 1∙1 设计思想 热轧中由于工作辊的辊身各点严重的不均匀磨 损导致“箱形”磨损辊形并存在“猫耳”形如图1所 示在轧制计划的编排上需遵循先窄后宽再逐渐变 窄的棺材形轧制结构．这种轧制计划编排很难适应 灵活、小批量的轧制要求也不能满足连铸连轧（大 量同宽轧制）要求．带钢热连轧是板带钢生产流程 中的重要一环为了实施柔性生产组织和追求最大 生产效率一直以来都在寻求实现自由规程轧制． 图1 热轧工作辊的磨损辊形 Fig．1 Wear contour of a work roll in hot rolling 自由规程轧制主要体现在宽度可连续自由变化 （由宽到窄、同宽和由窄到宽轧制）一般是指可“批 量同宽轧制”或“大逆宽轧制”．制约自由规程轧制 实现的因素是工作辊轴向的严重不均匀磨损导致 承载辊缝形状畸变和“批量同宽轧制”或“大逆宽轧 制”时带钢板形失控．自由规程轧制问题本质上是 板形控制问题［5］．开发自由规程轧制技术的思路可 以是减少或消除工作辊表面磨损、均匀化磨损分布 或者开发特殊的可补偿磨损对辊缝影响的板形控制 技术．长行程 WRS（work roll shifting）工作辊采用 特殊窜辊策略可以实现一定程度的自由规程轧制； 但 WRS 工作辊采用普通辊形不具有板形控制功 能．采用 ASPW 工作辊技术可以实现自由规程轧 制．同时 ASPW 工作辊一端带有磨削成带特殊曲线 的锥形一方面可以提高弯辊力的作用效果减小有 害接触区提高辊缝横向刚度；另一方面锥形部位可 以对带钢边部产生局部作用［6—7］显著改善带钢边 部板形使得轧制对边部板形有特殊要求的带钢产 品成为可能． 1∙2 ASPW 的辊形特征 ASPW 是一种用于宽带钢热连轧的板形控制技 术其核心思想是将工作辊一侧磨削成带特殊曲线 的锥形上下工作辊成反对称放置如图2所示． 图2 非对称工作辊示意图 Fig．2 Diagrammatic view of an asymmetrical work roll 图2中 L w 为工作辊辊身长度b 为带钢宽度 Le 为工作辊锥形长度He 为工作辊锥形高度Se 为轧制过程中带钢进入锥部的长度Sf 为工作辊轴 向窜动量由板形设定模型（SSU）根据所轧规格、轧 辊的磨损等条件计算． ASPW 技术的关键是根据轧制单位内的主要规 格、设备参数和磨损特性确定锥形的长度 Le 和锥 形高度 He并由此设计出具体的辊形曲线．以锥形 的起点为坐标原点其曲线形式如下： y（ x）＝ a0＋ a1x＋ a2x 2x∈［0Le ］ （1） 式中y（ x）为辊形函数；x 为锥部坐标x∈［0Le ］； a0、a1 和 a2 为 辊 形 参 数其 中 a0∈ ［00∙1］ a1∈［00∙02］a2∈［00∙002］． 1∙3 ASPW 的板形控制特征 如果忽略轧后的弹性恢复则承载辊缝的形状 即为带钢的横截面形状．利用辊系有限元变形模型 可以分析各种工况（窜辊、弯辊）的承载辊缝的变化 情况［8］则可掌握 ASPW 的板形控制特性为ASPW 的在线使用提供依据． ASPW 通过工作辊的轴向窜动使得带钢边部 进入锥体轧制区显著改变带钢边部板形控制带钢 边部的减薄和凸度．图3为利用有限元模型计算的 弯辊力为300kN 时 ASPW 与 WRS 工作辊的窜辊 的板形控制特性．从图3可以看出对于 WRS尽 管工作辊的窜辊量发生变化带钢横截面的厚度变 化量 G 基本不变化说明 WRS 工作辊的轴向窜辊 不具有板形调控能力；而对于 ASPW当窜辊量 Sf 由150mm 变为—150mm 时带钢凸度由62μm 变 为—97μm变化了159μm带钢也由边部减薄逐渐 变为边部增厚．由此可说明 ASPW 强大的带钢横截 面形状改变能力． 液压弯辊已成为现代化轧机配备的常规板形控 制手段能够非常灵活、快速地调控轧后带钢的板 形．工作辊辊身一端带有锥形ASPW 的弯辊调控 特性也与常规的 WRS 有较大的不同．图4为窜辊 ·806· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷
第7期 何安瑞等：热带钢轧机非对称工作辊的研制与应用 ·807 量为零时ASPW与WRS的弯辊力的板形控制特 凸度整体减小了52m,因此，为不使轧后带钢出现 性，对于ASPW,当弯辊力F。由0kN增加为 中间浪，相对WRS工作辊而言，ASPW工作辊的实 1200kN时，带钢凸度由53m变为一103m:而对 际使用的弯辊力可以减少300kN以上，这对延长工 于WRS,当弯辊力F.由0kN增加为1200kN时， 作辊轴承的寿命也有好处， 带钢凸度由105m变为一50m,ASPW使得带钢 150 S=-150mm 20r (b) 100 -75mm 0 =0 mm S,-75 mm -20 =150mm ◆一S=-150mm 40 S-75 mm 60 S0 mm S75 mm -5月 -80 o一S-150mm -100 40 -320 320 640 10060 -320 0 320 640 带剩宽度，b/mm 带钢宽度，b/mm 图3ASPW(a)与WRS(b)窜辊的板形控制特性 Fig.3 Shape control characteristics of roll shifting of ASPW (a)and WRS (b) 220 (a) 80r (b) 170 F.-0kN 30 20 F=300 kN F-600kN -20 E900 KN F=0 kN F=1200kN um/o' -70 F-300 kN -120 F=600 kN -900 kN -30 170 F=1200kN 220 640 -320 0 320 4 640 -320 320 640 带钢宽度，b/们m 带钢宽度，b/mm 图4ASPW(a)与WRs(b)弯辊的板形控制特性 Fig.4 Shape control characteristics of bending force of ASPW(a)and WRS (b) 2ASPW的窜辊特性 图5为一个轧制单位内ASPW与WRS窜辊比 较，对于WRS而言，其窜辊是为了增加工作辊辊身 ASPW由于辊身一端带有锥形，其窜辊不是为 与带钢的接触区域从而使辊身的磨损得到均匀化， 了均匀化轧辊轴向磨损而是为板形控制需要，根据 同时对轧辊磨损辊形的陡边起平缓作用，这样可以 所轧规格和轧辊磨损由板形设定模型计算： 延长轧制单位的轧制长度，实现逆宽轧制，整个轧 S=b/2+Le-S。-Lw/2 (2) 制单位内的工作辊窜辊不考虑轧制规格的变化，而 式中，Sf、b、Le、S。和Lw的定义见图1.S。的计算 是按照给定的窜辊策略（窜辊步长、窜辊行程和窜辊 与工作辊中点的磨损有关，是辊形函数y(x)的逆 频率)进行周期往返地轴向窜动.而ASPW则不同， 函数，即 其窜辊是为了控制带钢边部板形，使带钢边部与辊 y(Se)=We (3) 150r 100 式中，W。为工作辊辊身中点的磨损量，m,由下式 50 计算： (4) -50 ASPW -100 式中，B。为与所轧带钢材质有关的影响系数，k。为 -150 与轧辊材质有关的影响系数，F,为作用在带钢上的 h 91 121 轧调带钢块数，n 纯轧制压力，kN,Lz为轧制长度，km,b为带钢宽 度，mm,i为轧制单位内带钢序号，n为轧制单位内 图5ASPW与WRS窜辊策略比较 轧制带钢块数， Fig.5 Comparison of shifting tactics of ASPW and WRS
量为零时 ASPW 与 WRS 的弯辊力的板形控制特 性．对于 ASPW当 弯 辊 力 Fb 由 0kN 增 加 为 1200kN 时带钢凸度由53μm 变为—103μm；而对 于 WRS当弯辊力 Fb 由0kN 增加为1200kN 时 带钢凸度由105μm 变为—50μm．ASPW 使得带钢 凸度整体减小了52μm．因此为不使轧后带钢出现 中间浪相对 WRS 工作辊而言ASPW 工作辊的实 际使用的弯辊力可以减少300kN 以上这对延长工 作辊轴承的寿命也有好处． 图3 ASPW （a）与 WRS （b）窜辊的板形控制特性 Fig．3 Shape control characteristics of roll shifting of ASPW （a） and WRS （b） 图4 ASPW （a）与 WRS （b）弯辊的板形控制特性 Fig．4 Shape control characteristics of bending force of ASPW （a） and WRS （b） 2 ASPW 的窜辊特性 ASPW 由于辊身一端带有锥形其窜辊不是为 了均匀化轧辊轴向磨损而是为板形控制需要根据 所轧规格和轧辊磨损由板形设定模型计算： Sf＝b／2＋ Le—Se— L w／2 （2） 式中Sf、b、Le、Se 和 L w 的定义见图1．Se 的计算 与工作辊中点的磨损有关是辊形函数 y（ x ）的逆 函数即 y（ Se）＝ Wc （3） 式中Wc 为工作辊辊身中点的磨损量μm由下式 计算： Wc＝ ∑ n i＝1 βc kc Fr iLz i bi （4） 式中βc 为与所轧带钢材质有关的影响系数kc 为 与轧辊材质有关的影响系数Fr 为作用在带钢上的 纯轧制压力kNLz 为轧制长度kmb 为带钢宽 度mmi 为轧制单位内带钢序号n 为轧制单位内 轧制带钢块数． 图5为一个轧制单位内 ASPW 与 WRS 窜辊比 较．对于 WRS 而言其窜辊是为了增加工作辊辊身 图5 ASPW 与 WRS 窜辊策略比较 Fig．5 Comparison of shifting tactics of ASPW and WRS 与带钢的接触区域从而使辊身的磨损得到均匀化 同时对轧辊磨损辊形的陡边起平缓作用这样可以 延长轧制单位的轧制长度实现逆宽轧制．整个轧 制单位内的工作辊窜辊不考虑轧制规格的变化而 是按照给定的窜辊策略（窜辊步长、窜辊行程和窜辊 频率）进行周期往返地轴向窜动．而 ASPW 则不同 其窜辊是为了控制带钢边部板形使带钢边部与辊 第7期 何安瑞等： 热带钢轧机非对称工作辊的研制与应用 ·807·
,808 北京科技大学学报 第30卷 形锥部对齐，若轧制宽度不变则窜辊量随着轧辊的 控制，根据2006年3月至6月轧制硅钢时的凸度 磨损逐渐往一个方向增加；若轧制宽度发生变化，窜 控制统计情况：3、4月份没有采用ASPW,5月份主 辊量也会出现宽度变化量的往返，这样，一方面可 要是在F5机架使用ASPW,6月份在F5,F6机架均 以改变带钢边部的板形：另一方面，由于工作辊磨损 采用ASPW.从轧后的凸度来看，3、4月份硅钢的平 位置的改变，工作辊一侧磨损辊形比较平缓，另一侧 均凸度是39.39m,5月份降为33.46m,6月份降 由于锥部辊形的存在，避免了常规WRS工作辊因 为27.65m·在F5、F6机架都采用ASPW比只在 磨损形成的“箱形凹槽，如图6所示，使得带钢可以 F5机架采用ASPW效果要明显， 在一侧平的辊形区域轧制，大大缓解了磨损辊形陡 图7是三个相似、相近轧制单位的凸度数据比 边对带钢边部激烈的压下作用，对减少因轧辊磨损 较.第1个轧制单位没有采用ASPW,第2个轧制 而导致带钢凸度增大有很大好处，同时为逆宽轧制 单位是在F4,F5机架采用ASPW,第3个轧制单位 和增加轧制长度创造了很好的条件， 是在F5、F6机架采用ASPW,三个轧制单位均是 450 DX51D十Z(硅钢)、SPA一H(集装箱用钢)和St02Z 4004 且350 +一WRS (低碳钢)三种钢种交叉轧制，整个轧制单位的平均 △-ASPW 300 宽度分别为1067,1019,1015mm,平均厚度分别为 250 200 4.63,5.24,5.25mm.由于轧制钢种一样，带钢宽度 150 和厚度相近，又是连续的几个轧制单位，数据可比性 100 50 很强，从轧后凸度来看：不采用ASPW时，由于集装 -1000 -600 -200200 600 1000 箱用钢较硬，边部减薄严重，凸度普遍偏大，整个轧 银身坐标，/mm 制单位的平均凸度达到87.08m,且凸度波动非常 图6ASPW与WRS磨损辊形比较 大；当F4,F5机架采用ASPW时，平均凸度下降为 Fig.6 Comparison of wear contour of ASPW and WRS 53.54m,凸度波动也减小；当F5、F6机架采用 ASPW时，平均凸度下降为34.56m,整个轧制单位 3 ASPW的工业应用 内凸度波动很小.由于ASPW可显著改善带钢的边 部形状，减少边部降，大大地降低了轧后带钢的凸 鞍钢1700ASP中薄板坯连铸连轧生产线是首 度，这进一步验证了在F5、F6机架使用ASPW效果 次由国内设计制造和技术总成并于2000年投产的 最佳，另外，尽管轧制单位内钢种跳跃很大，又是大 宽带钢热连轧生产线町].采用了多项自主开发的技 量的同宽轧制，采用ASPW后，板形并没有激烈波 术和控制系统，如全线三级计算机控制系统、板形控 动，显示了ASPW实现自由规程轧制的能力 制工艺和模型、现代化热连轧精轧机组，包括F3~ 200 F6液压AGC,F3~F6液压弯辊(+1200kN)、F3~ +一无ASPW -o-F4、F5.ASPW F6工作辊长行程窜辊（士150mm)等.从投产以后 +FS、F6.ASPW 的生产实绩看，该机组的各项生产工艺和控制技术 发挥了应有的作用，轧出了厚度质量、表面质量和板 形较好的带钢产品.但随着市场的需要，硅钢轧制 成为扩展1700ASP产品品种必须面对的现实，几 次试轧后，由于边部减薄严重，硅钢凸度普遍偏大， 60 90 120 150 180 轧制带钢块数，n 导致冷轧硅钢的板形控制困难，影响成材率。为解 决这一生产问题，在精轧机组的下游机架试用 图7采用ASPW与不采用ASPW的带钢凸度比较 ASPW Fig.7 Comparisons of strip crown with and without ASPW 为能快速见到效果，实验首先选择在F6末机 架进行，由于ASPW对带钢横截面大的改变能力及 4结论 增加了弯辊力的调控功效，容易出现中间浪，于是 (1)精轧机组下游机架既要解决板形控制问 将ASPW用于F5机架（也曾在F4,F5机架同时采 题，又要解决工作辊磨损问题，非对称A$PW工作 用ASPW),取得了较好的控制效果.而后在F5,F6 辊可以使两者得兼. 机架同时采用ASPW工作辊，硅钢的凸度得到有效 (2)ASPW工作辊一端采用特殊曲线的锥形
形锥部对齐．若轧制宽度不变则窜辊量随着轧辊的 磨损逐渐往一个方向增加；若轧制宽度发生变化窜 辊量也会出现宽度变化量的往返．这样一方面可 以改变带钢边部的板形；另一方面由于工作辊磨损 位置的改变工作辊一侧磨损辊形比较平缓另一侧 由于锥部辊形的存在避免了常规 WRS 工作辊因 磨损形成的“箱形”凹槽如图6所示使得带钢可以 在一侧平的辊形区域轧制大大缓解了磨损辊形陡 边对带钢边部激烈的压下作用对减少因轧辊磨损 而导致带钢凸度增大有很大好处同时为逆宽轧制 和增加轧制长度创造了很好的条件． 图6 ASPW 与 WRS 磨损辊形比较 Fig．6 Comparison of wear contour of ASPW and WRS 3 ASPW 的工业应用 鞍钢1700ASP 中薄板坯连铸连轧生产线是首 次由国内设计制造和技术总成并于2000年投产的 宽带钢热连轧生产线［9］．采用了多项自主开发的技 术和控制系统如全线三级计算机控制系统、板形控 制工艺和模型、现代化热连轧精轧机组包括 F3～ F6液压 AGC、F3～F6液压弯辊（＋1200kN）、F3～ F6工作辊长行程窜辊（±150mm）等．从投产以后 的生产实绩看该机组的各项生产工艺和控制技术 发挥了应有的作用轧出了厚度质量、表面质量和板 形较好的带钢产品．但随着市场的需要硅钢轧制 成为扩展1700ASP 产品品种必须面对的现实．几 次试轧后由于边部减薄严重硅钢凸度普遍偏大 导致冷轧硅钢的板形控制困难影响成材率．为解 决这一生产问题在精轧机组的下游机架试用 ASPW． 为能快速见到效果实验首先选择在 F6末机 架进行．由于 ASPW 对带钢横截面大的改变能力及 增加了弯辊力的调控功效容易出现中间浪．于是 将 ASPW 用于 F5机架（也曾在 F4、F5机架同时采 用 ASPW）取得了较好的控制效果．而后在 F5、F6 机架同时采用 ASPW 工作辊硅钢的凸度得到有效 控制．根据2006年3月至6月轧制硅钢时的凸度 控制统计情况：3、4月份没有采用 ASPW5月份主 要是在 F5机架使用 ASPW6月份在 F5、F6机架均 采用ASPW．从轧后的凸度来看3、4月份硅钢的平 均凸度是39∙39μm5月份降为33∙46μm6月份降 为27∙65μm．在 F5、F6机架都采用 ASPW 比只在 F5机架采用ASPW效果要明显． 图7是三个相似、相近轧制单位的凸度数据比 较．第1个轧制单位没有采用 ASPW第2个轧制 单位是在 F4、F5机架采用ASPW第3个轧制单位 是在 F5、F6机架采用 ASPW．三个轧制单位均是 DX51D＋Z（硅钢）、SPA—H（集装箱用钢）和 St02Z （低碳钢）三种钢种交叉轧制整个轧制单位的平均 宽度分别为106710191015mm平均厚度分别为 4∙635∙245∙25mm．由于轧制钢种一样带钢宽度 和厚度相近又是连续的几个轧制单位数据可比性 很强．从轧后凸度来看：不采用 ASPW 时由于集装 箱用钢较硬边部减薄严重凸度普遍偏大整个轧 制单位的平均凸度达到87∙08μm且凸度波动非常 大；当 F4、F5机架采用 ASPW 时平均凸度下降为 53∙54μm凸度波动也减小；当 F5、F6机架采用 ASPW时平均凸度下降为34∙56μm整个轧制单位 内凸度波动很小．由于 ASPW 可显著改善带钢的边 部形状减少边部降大大地降低了轧后带钢的凸 度这进一步验证了在 F5、F6机架使用 ASPW 效果 最佳．另外尽管轧制单位内钢种跳跃很大又是大 量的同宽轧制采用 ASPW 后板形并没有激烈波 动显示了 ASPW 实现自由规程轧制的能力． 图7 采用 ASPW 与不采用 ASPW 的带钢凸度比较 Fig．7 Comparisons of strip crown with and without ASPW 4 结论 （1） 精轧机组下游机架既要解决板形控制问 题又要解决工作辊磨损问题非对称 ASPW 工作 辊可以使两者得兼． （2） ASPW 工作辊一端采用特殊曲线的锥形 ·808· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷
第7期 何安瑞等：热带钢轧机非对称工作辊的研制与应用 .809. 使得轧辊轴向移动时具有较大的板形改变能力，同 Technol Beijing.2006,28(3):286 时弯辊力的使用辐度可以下降， (曹建国，张杰，甘健斌，等.无取向硅钢热轧工作辊磨损预报 模型.北京科技大学学报，2006,28(3)：286) (3)ASPW工作辊采用特殊的窜辊策略，考虑 [5]Zhang Q D.He A R.Huang L W.et al.Shape control in schedule 带钢宽度的变化及轧辊磨损特性，避免“箱形”磨损 free hot strip rolling.Iron Steel.2001.36(2):72 辊形，实现自由规程轧制， (张清东，何安瑞，黄伦伟，等.板形控制与热轧带钢自由规程 (4)在工业轧机上长时间的应用表明，ASPW 轧制.钢铁，2001,36(2)：72) 工作辊可以显著改善轧后硅钢的凸度，提高高强度 [6]Kunio K.Toshinobu N.Ikuo T,et al.Edge-drop control of hot 钢的板形控制精度， and cold rolled strip by tapered-crown work roll shifting mill. Iron Steel Eng.1995(2):27 参考文献 [7]Cao J G.Zhang J.Song P.et al.ASR technology for controlling profile and flatness of nonoriented electrical steel strip in hot [1]Gimzburg V B.High-quality Steel Rolling:Theory and Practice rolling.Iron Steel.2006.41(6):43 New York:MarcelDekker Press,1993 (曹建国，张杰，宋平，等.无取向硅钢热轧板形控制的ASR技 [2]Chen X L.Zhang J.Zhang Q D.et al.Development in profile and 术.钢铁，2006,41(6)：43) flatness control system of hot strip mills.Iron Steel.2000.35 [8]He A R,Zhang Q D.Xu J Y.et al.Study on shape control perfor- (7):28 mance of 1800mm virtual mills.JUnin Sci Technol Beijing (陈先霖，张杰，张请东，等。宽带钢热连轧机板形控制系统的 2004,26(2):91 开发.钢铁，2000,35(7)：28) (何安瑞，张清东，许健勇，等.1800mm虚拟轧机板形控制性 [3]He A R.Zhang Q D.Xu J W.et al.Genetic algorithms of work 能。北京科技大学学报，2004,26(2)：91) roll wear model for hot rolling-Iron Steel.2000.35(2):56 [9]Li LZ.Basic automation control system of AISC 1 700 mm hot (何安瑞，张清东，徐金悟，等。热轧工作辊磨损模型的遗传算 rolled strip steel production line.AISC Tech,2001.5:1 法，钢铁，2000,35(2)：56) (李龙珍.鞍钢1700mm带钢热轧生产线基础自动化控制系 [4]Cao J G.Zhang J.Gan J B.et al.Work roll wear prediction model 统.鞍钢技术，2001,5：1) of nonoriented electrical steel sheets in hot strip mills.IUniv Sci
使得轧辊轴向移动时具有较大的板形改变能力同 时弯辊力的使用幅度可以下降． （3） ASPW 工作辊采用特殊的窜辊策略考虑 带钢宽度的变化及轧辊磨损特性避免“箱形”磨损 辊形实现自由规程轧制． （4） 在工业轧机上长时间的应用表明ASPW 工作辊可以显著改善轧后硅钢的凸度提高高强度 钢的板形控制精度． 参 考 文 献 ［1］ Ginzburg V B．High-quality Steel Rolling：Theory and Practice． New York：MarcelDekker Press1993 ［2］ Chen X LZhang JZhang Q Det al．Development in profile and flatness control system of hot strip mills． Iron Steel200035 （7）：28 （陈先霖张杰张清东等．宽带钢热连轧机板形控制系统的 开发．钢铁200035（7）：28） ［3］ He A RZhang Q DXu J Wet al．Genetic algorithms of work roll wear model for hot rolling．Iron Steel200035（2）：56 （何安瑞张清东徐金梧等．热轧工作辊磨损模型的遗传算 法．钢铁200035（2）：56） ［4］ Cao J GZhang JGan J Bet al．Work roll wear prediction model of non-oriented electrical steel sheets in hot strip mills．J Univ Sci Technol Beijing200628（3）：286 （曹建国张杰甘健斌等．无取向硅钢热轧工作辊磨损预报 模型．北京科技大学学报200628（3）：286） ［5］ Zhang Q DHe A RHuang L Wet al．Shape control in schedule free hot strip rolling．Iron Steel200136（2）：72 （张清东何安瑞黄伦伟等．板形控制与热轧带钢自由规程 轧制．钢铁200136（2）：72） ［6］ Kunio KToshinobu NIkuo Tet al．Edge-drop control of hot and cold rolled strip by tapered-crown work roll shifting mill． Iron Steel Eng1995（2）：27 ［7］ Cao J GZhang JSong Pet al．ASR technology for controlling profile and flatness of non-oriented electrical steel strip in hot rolling．Iron Steel200641（6）：43 （曹建国张杰宋平等．无取向硅钢热轧板形控制的 ASR 技 术．钢铁200641（6）：43） ［8］ He A RZhang Q DXu J Yet al．Study on shape control performance of 1800mm virtual mills．J Univ Sci Technol Beijing 200426（2）：91 （何安瑞张清东许健勇等．1800mm 虚拟轧机板形控制性 能．北京科技大学学报200426（2）：91） ［9］ Li L Z．Basic automation control system of AISC 1700mm hot rolled strip steel production line．AISC Tech20015：1 （李龙珍．鞍钢1700mm 带钢热轧生产线基础自动化控制系 统．鞍钢技术20015：1） 第7期 何安瑞等： 热带钢轧机非对称工作辊的研制与应用 ·809·