D0I:10.13374/i.i8sn1001t53.2010.01.002 第32卷第1期 北京科技大学学报 Vol 32 No 1 2010年1月 Journal of Un iversity of Science and Technology Beijing Jan 2010 CSP热轧CVC工作辊凸度范围的分析及选择 李洪波)张杰)曹建国)王宗明)王强)张树山) 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243003 摘要为更好地发挥CVC工作辊凸度调控能力,保证带钢板形质量,现场跟踪测试某CSP热轧生产线CVC工作辊实际窜 辊情况,发现不同机架CVC工作辊辊形在使用过程中表现出窜辊形式的多样性,并反映出凸度控制能力不合适等问题·在对 热轧不同机架的板形控制特点,热轧工作辊磨损对凸度调控能力的影响、CSP各机架不同的弯辊调控功效以及CSP大压下率 的特点进行分析研究的基础上,提出了CSP热轧F1~F7机架从强到弱的CVC凸度控制能力选择原则,并相应给出了正态分 布、抛物线分布、均匀往复窜辊三种不同的窜辊策略· 关键词CSP热轧;CVC:工作辊:凸度 分类号TG333.71 Analysis and selection of crown control ranges for CVC work rolls in CSP hot rolling LI Hong-bo,ZHANG Jie,CAO Jian guo,WANG Zong m ing,WANG Q iang,ZHANG Shu-shan) 1)School ofMechanical Engneering University of Science and Technology Beijing Beijng 100083 China 2)Maanshan Ion and StcelCo Ld,Maanshan 243003 Chna ABSTRACT In order to give full play to the crown control ability of CVC work rolls and iprove the profile quality of strips in"situ tracing and testing the shifting position of CVC work rolls in a CSP production line were conducted The result indicated different shift ing characteristics of CVC work mlls for different stands which reflected their inappropriate crown control ability Based on the re- search on different profile control characteristics for different stands the infhence of the wear contour ofwork rolls on the crown control ability the different control effects ofCVC work rolls in different stands and the high reduction during CSP hot molling a principle was proposed that the crown control ability of CVC work rolls shoul decrease from Fl stand to F7 stand during CSP hot mollng and three different shifting strategies nomal distribution parabola distribution and to and-fro shifting for CVC work molls were presented KEY W ORDS CSP:hot molling CVC:work moll crown 近年来,我国已相继引进七条紧凑式热轧带钢 经过长期的研究与探索,CVC辊形的设计方法 生产线(canpact str中produetion CSP)I-),在轧机 己日趋成熟[6-),而合理的CVC工作辊凸度范围选 机型确定的情况下,辊形是板形控制最直接、最活跃 择及理想的窜辊策略对辊形设计和板形控制亦尤为 的因素[3),CSP生产线均采用连续变凸度(continu- 重要,有待进一步分析和研究 ously variable crown CVC)工作辊辊形,其特点是可 利用一套轧辊满足不同轧制规程的凸度要求).然 1CSP热连轧机CVC工作辊窜辊情况及 而,CVC工作辊辊形在使用过程中表现出窜辊形式 分析 的多样性,并往往反映出凸度控制能力不合适等问 11窜辊数据统计方法 题,影响板形控制质量, CVC工作辊凸度范围研究的前提是对其窜辊 收稿日期:2009-05-01 基金项目:北京科技大学科技发展专项基金资助项目(N。20050311890) 作者简介:李洪波(l982)男,讲师,博士后,Email ustbandy@sohu comm
第 32卷 第 1期 2010年 1月 北 京 科 技 大 学 学 报 JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijing Vol.32No.1 Jan.2010 CSP热轧 CVC工作辊凸度范围的分析及选择 李洪波 1) 张 杰 1) 曹建国 1) 王宗明 2) 王 强 2) 张树山 2) 1) 北京科技大学机械工程学院北京 100083 2) 马鞍山钢铁股份有限公司马鞍山 243003 摘 要 为更好地发挥 CVC工作辊凸度调控能力保证带钢板形质量现场跟踪测试某 CSP热轧生产线 CVC工作辊实际窜 辊情况发现不同机架 CVC工作辊辊形在使用过程中表现出窜辊形式的多样性并反映出凸度控制能力不合适等问题.在对 热轧不同机架的板形控制特点、热轧工作辊磨损对凸度调控能力的影响、CSP各机架不同的弯辊调控功效以及 CSP大压下率 的特点进行分析研究的基础上提出了 CSP热轧 F1~F7机架从强到弱的 CVC凸度控制能力选择原则并相应给出了正态分 布、抛物线分布、均匀往复窜辊三种不同的窜辊策略. 关键词 CSP;热轧;CVC;工作辊;凸度 分类号 TG333.7 +1 AnalysisandselectionofcrowncontrolrangesforCVCworkrollsinCSPhot rolling LIHong-bo 1)ZHANGJie 1)CAOJian-guo 1)WANGZong-ming 2)WANGQiang 2)ZHANGShu-shan 2) 1) SchoolofMechanicalEngineeringUniversityofScienceandTechnologyBeijingBeijing100083China 2) MaanshanIronandSteelCo.Ltd.Maanshan243003China ABSTRACT InordertogivefullplaytothecrowncontrolabilityofCVCworkrollsandimprovetheprofilequalityofstripsin-situ tracingandtestingtheshiftingpositionofCVCworkrollsinaCSPproductionlinewereconducted.Theresultindicateddifferentshift- ingcharacteristicsofCVCworkrollsfordifferentstandswhichreflectedtheirinappropriatecrowncontrolability.Basedonthere- searchondifferentprofilecontrolcharacteristicsfordifferentstandstheinfluenceofthewearcontourofworkrollsonthecrowncontrol abilitythedifferentcontroleffectsofCVCworkrollsindifferentstandsandthehighreductionduringCSPhotrollingaprinciplewas proposedthatthecrowncontrolabilityofCVCworkrollsshoulddecreasefromF1standtoF7standduringCSPhotrollingandthree differentshiftingstrategiesnormaldistributionparaboladistributionandto-and-froshiftingforCVCworkrollswerepresented. KEYWORDS CSP;hotrolling;CVC;workroll;crown 收稿日期:2009--05--01 基金项目:北京科技大学科技发展专项基金资助项目 (No.20050311890) 作者简介:李洪波 (1982— )男讲师博士后E-mail:ustbandy@sohu.com 近年来我国已相继引进七条紧凑式热轧带钢 生产线 (compactstripproductionCSP) [1--2]在轧机 机型确定的情况下辊形是板形控制最直接、最活跃 的因素 [3--4]CSP生产线均采用连续变凸度 (continu- ouslyvariablecrownCVC)工作辊辊形其特点是可 利用一套轧辊满足不同轧制规程的凸度要求 [5].然 而CVC工作辊辊形在使用过程中表现出窜辊形式 的多样性并往往反映出凸度控制能力不合适等问 题影响板形控制质量. 经过长期的研究与探索CVC辊形的设计方法 已日趋成熟 [6--9]而合理的 CVC工作辊凸度范围选 择及理想的窜辊策略对辊形设计和板形控制亦尤为 重要有待进一步分析和研究. 1 CSP热连轧机 CVC工作辊窜辊情况及 分析 1.1 窜辊数据统计方法 CVC工作辊凸度范围研究的前提是对其窜辊 DOI :10.13374/j.issn1001—053x.2010.01.002
第1期 李洪波等:CSP热轧CVC工作辊凸度范围的分析及选择 ,119. 情况的统计和评价,对轧辊窜辊数据的统计分析一 I00 般有两种方法:(1)对大量窜辊数据的统计,得出各 50 窜辊位置的轧制量(或所占比例)分布图,如图1所 示;(2)对某阶段窜辊位置动态改变过程的统计图, 如图2所示,第1种方法有助于对CVC工作辊整体 50 工作状态的把握,了解其长期以来凸度控制能力的 -100 100200300400500600 发挥程度;而第2种方法有利于了解CVC工作辊在 带钢序列 图2轧制过程中窜辊位置的动态改变 几个轧制计划中的窜辊过程,把握其磨损形态并进 Fig 2 Change of shifting position in molling 而研究CVC工作辊凸度控制与磨损之间的相互影 响关系 钢)的实际窜辊值.以图3所示的2006年7月测试 1600 数据为例,可以看出:F1~F2机架窜辊量经常达到 ×带钢共计26351块 极限值一l00mm,正窜辊值利用相对较少;F3~F4 1200 机架凸度利用率低,F3机架以负窜辊为主;F5~F7 800 机架凸度利用率低,负窜辊很少利用。对比三个阶 400 段的不同数据,虽然在不同阶段现场生产条件不同 -100 -50 0 50 100 (如来料情况、轧机工作状态和操作工人工参与程 窜辊位置/mm 度)导致了CVC工作辊窜辊情况也不尽相同,但不 图1各窜辊位置轧制量统计 同的表现中亦可找出共性的一些规律:F1~F2窜辊 Fig I Statistic of molling capacity in different shifting positions 经常达到正负极限值,表现出F12机架辊形凸度 12窜辊情况及分析 调控能力不足;3~F4机架窜辊情况相对稍好,但 为了解CSP热连轧机CVC工作辊凸度调控能 容易向一个方向偏,造成凸度利用率低;5~F7机 力,通过现场跟踪测试,得到F1~F7机架CVC工作 架窜辊利用率明显偏低 辊在三个不同阶段(2005年10月某阶段连续轧制 所以,该CSP生产线在现有的CVC凸度控制能 的589块带钢、2006年4月某阶段连续轧制的845 力下(F1~F4机架[-0.5mm0.5mm]:F5~p7机 块带钢和2006年7月某阶段连续轧制的471块带 架[-0.5mm,0.2mm])暴露出F1~F2机架凸度控 100 100 (b) 1 5s0 50 504 -50 50H -100 41 -100 100 200 300 400 500 100 200 300 400 500 -006 100200300400 带钢序列 带钢序列 带钢序列 100 00 fe) 1/ 串Lw -50H 006 100200300400 500 -100 100200300400500 -1006 100200300400500 带钢序列 带钢序列 带钢序列 100 50 -50 -100 100200300400500 带钢序列 图3CSP热连轧机CVC工作辊实际窜辊情况.(a)FI机架;(b)F2机架;(c)F3机架;(d)F4机架;(e)F5机架:()F6机架;(g)F7机 架 Fig 3 Real shifting position of CVC work molls durng CSP hot molling (a)Fl stand (b)F2 stand (c)F3 stand (d)F4 stand (e)F5 stand (f)F6 stand (g)F7 stand
第 1期 李洪波等: CSP热轧 CVC工作辊凸度范围的分析及选择 情况的统计和评价.对轧辊窜辊数据的统计分析一 般有两种方法:(1)对大量窜辊数据的统计得出各 窜辊位置的轧制量 (或所占比例 )分布图如图 1所 示;(2)对某阶段窜辊位置动态改变过程的统计图 如图2所示.第1种方法有助于对 CVC工作辊整体 工作状态的把握了解其长期以来凸度控制能力的 发挥程度;而第 2种方法有利于了解 CVC工作辊在 几个轧制计划中的窜辊过程把握其磨损形态并进 而研究 CVC工作辊凸度控制与磨损之间的相互影 响关系. 图 3 CSP热连轧机 CVC工作辊实际窜辊情况.(a) F1机架;(b) F2机架;(c) F3机架;(d) F4机架;(e) F5机架;(f) F6机架;(g) F7机 架 Fig.3 RealshiftingpositionofCVCworkrollsduringCSPhotrolling:(a) F1stand;(b) F2stand;(c) F3stand;(d) F4stand;(e) F5stand; (f) F6stand;(g) F7stand 图 1 各窜辊位置轧制量统计 Fig.1 Statisticofrollingcapacityindifferentshiftingpositions 1.2 窜辊情况及分析 为了解 CSP热连轧机 CVC工作辊凸度调控能 力通过现场跟踪测试得到 F1~F7机架 CVC工作 辊在三个不同阶段 (2005年 10月某阶段连续轧制 的 589块带钢、2006年 4月某阶段连续轧制的 845 块带钢和 2006年 7月某阶段连续轧制的 471块带 图 2 轧制过程中窜辊位置的动态改变 Fig.2 Changeofshiftingpositioninrolling 钢 )的实际窜辊值.以图 3所示的 2006年 7月测试 数据为例可以看出:F1~F2机架窜辊量经常达到 极限值 —100mm正窜辊值利用相对较少;F3~F4 机架凸度利用率低F3机架以负窜辊为主;F5~F7 机架凸度利用率低负窜辊很少利用.对比三个阶 段的不同数据虽然在不同阶段现场生产条件不同 (如来料情况、轧机工作状态和操作工人工参与程 度 )导致了 CVC工作辊窜辊情况也不尽相同但不 同的表现中亦可找出共性的一些规律:F1~F2窜辊 经常达到正负极限值表现出 F1、F2机架辊形凸度 调控能力不足;F3~F4机架窜辊情况相对稍好但 容易向一个方向偏造成凸度利用率低;F5~F7机 架窜辊利用率明显偏低. 所以该 CSP生产线在现有的 CVC凸度控制能 力下 (F1~F4机架 [ —0∙5mm0∙5mm];F5~F7机 架 [ —0∙5mm0∙2mm] )暴露出 F1~F2机架凸度控 ·119·
,120 北京科技大学学报 第32卷 制能力明显不足、F5~F7机架凸度控制能力明显偏 足够大的凸度控制能力,以适应不同工艺及不同来 大的问题,而该问题产生的原因有待于对CSP热轧 料对比例凸度控制的需求,为下游机架平坦度控制 CVC工作辊合理凸度范围的分析和研究, 创造良好的条件:下游机架在平坦度控制过程中,必 2CSP热连轧机CVC凸度范围的分析及 须综合考虑比例凸度的问题及轧辊均匀磨损的问 题,因为下游机架为成品机架,不均匀磨损问题严重 选择 将造成复合浪形的生成及局部高点缺陷的出现,所 21热轧不同机架的板形控制特点对凸度范围选 以下游机架更注重对磨损的控制,其比例凸度变化 择的影响 一般较小,并不需要较大的凸度调控能力, 在热轧过程中,上游机架(一般指F1~F4机 2.2热轧工作辊磨损对凸度范围选择的影响 架)控制带钢比例凸度使之达到目标比例凸度值, 工作辊磨损是影响板形控制的重要因素,以图4 而下游机架(一般指F5一F7机架)保持比例凸度以 所示CVC工作辊磨损辊形为例,利用ANSYS有限元 实现平坦度控制).这就决定了上游机架要具有 模型山分析其对凸度调控性能的影响如图5所示. 0.8 +上银上机前。上辊下机后 0.1 上辊磨损辊形 0.4 ·下辊上机前 +下银下机后 ~下辊磨损辊形 -0.1 0.4 -02 -0. -0 900-600-3000300600900 -900-600-3000300600900 距辊身中点距离mm 距辊身中点距离/mm 图4CVC工作辊实际磨损辊形 Fig 4 W ear contour of CVC work mlls 600 有下降.对于以凸度控制为主要目标的上游机架这 400 一影响仍不可忽视 200 在CVC凸度范围选择时,也需考虑磨损对不同 机架的影响,对于上游机架,为避免轧辊磨损对有 0 效凸度调控能力的削弱,可以在初始辊形设计时考 -20950-100-50050100150 虑到磨损的影响,适当增大凸度范围,使得磨损后的 窜辊位置fmm 凸度调控能力仍包含期望的有效调控能力,进而适 1一CVC工作辊服役初期,弯辊力OkN:2一CVC工作辊服役初期, 弯辊力1000kN:3一CVC工作辊服投末期,弯银力0kN:4-CVC 当延长轧辊的服役期.对于下游机架,应以均匀磨 工作辊服役末期,弯辊力IO00kN 损来延长服役期,增大凸度调节能力并不能起到很 图5工作辊磨损对凸度调控能力的影响 好的效果,目前一般的热轧CVC凸度调控范围表 Fig 5 Infhence of the wear con tour of CVC work rolls on the cmown 现为上游机架大于下游机架 control ability 可见,轧辊服役初期与末期凸度调节范围大小 23CSP不同机架的弯辊调控能力对凸度范围选 基本不变(分别为507m和513m),即工作辊的 择的影响 磨损对凸度和平坦度的控制能力大小基本没有变 由于CSP热连轧机七个机架工作辊辊径往往 化,其表现形式是凸度调节能力位置的平移(从 是不相同的,F1~F2机架辊径较大(820~950 [-153.1m,354.0m]平移至[-61.2m452.0 mm),F3~F4机架辊径稍小(660~750mm),F5~ m],并认为初始凸度调控范围大小为有效凸度调 F7机架辊径最小(540~620mm),所以不同机架的 控能力)此平移一方面证明了CVC轧机较强的凸 弯辊力调控功效亦有所不同,有限元分析结果表明 度控制能力,当CVC不窜辊时,磨损会使得弯辊的 (如图6所示),F2一F4~F7机架弯辊力调控能力 调整能力从轧辊服役初期的[12.5m,185.8m] 越来越强,F7机架几乎为F2机架的4倍.所以上 变为[111.6m,282.3m],有效凸度控制能力损 游机架要求CVC初始辊形更大的窜辊调控能力,以 失57%;而CVC的窜辊功能使得有效凸度控制能力 保证凸度控制的需要 仅损失189%.另一方面,此平移造成189%的有效控 2.4CSP大压下率对凸度范围选择的影响 制能力损失也说明轧辊服役后期低凸度控制能力略 在相同的生产目标厚度下,虽然CSP生产线铸
北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 制能力明显不足、F5~F7机架凸度控制能力明显偏 大的问题而该问题产生的原因有待于对 CSP热轧 CVC工作辊合理凸度范围的分析和研究. 2 CSP热连轧机 CVC凸度范围的分析及 选择 2.1 热轧不同机架的板形控制特点对凸度范围选 择的影响 在热轧过程中上游机架 (一般指 F1~F4机 架 )控制带钢比例凸度使之达到目标比例凸度值 而下游机架 (一般指 F5~F7机架 )保持比例凸度以 实现平坦度控制 [10].这就决定了上游机架要具有 足够大的凸度控制能力以适应不同工艺及不同来 料对比例凸度控制的需求为下游机架平坦度控制 创造良好的条件;下游机架在平坦度控制过程中必 须综合考虑比例凸度的问题及轧辊均匀磨损的问 题因为下游机架为成品机架不均匀磨损问题严重 将造成复合浪形的生成及局部高点缺陷的出现所 以下游机架更注重对磨损的控制其比例凸度变化 一般较小并不需要较大的凸度调控能力. 2.2 热轧工作辊磨损对凸度范围选择的影响 工作辊磨损是影响板形控制的重要因素.以图 4 所示 CVC工作辊磨损辊形为例利用 ANSYS有限元 模型 [11]分析其对凸度调控性能的影响如图 5所示. 图 4 CVC工作辊实际磨损辊形 Fig.4 WearcontourofCVCworkrolls 图 5 工作辊磨损对凸度调控能力的影响 Fig.5 InfluenceofthewearcontourofCVCworkrollsonthecrown controlability 可见轧辊服役初期与末期凸度调节范围大小 基本不变 (分别为 507μm和 513μm)即工作辊的 磨损对凸度和平坦度的控制能力大小基本没有变 化其表现形式是凸度调节能力位置的平移 (从 [ —153∙1μm354∙0μm]平移至 [ —61∙2μm452∙0 μm]并认为初始凸度调控范围大小为有效凸度调 控能力 ).此平移一方面证明了 CVC轧机较强的凸 度控制能力当 CVC不窜辊时磨损会使得弯辊的 调整能力从轧辊服役初期的 [12∙5μm185∙8μm] 变为 [111∙6μm282∙3μm]有效凸度控制能力损 失57%;而 CVC的窜辊功能使得有效凸度控制能力 仅损失 18%.另一方面此平移造成 18%的有效控 制能力损失也说明轧辊服役后期低凸度控制能力略 有下降.对于以凸度控制为主要目标的上游机架这 一影响仍不可忽视. 在 CVC凸度范围选择时也需考虑磨损对不同 机架的影响.对于上游机架为避免轧辊磨损对有 效凸度调控能力的削弱可以在初始辊形设计时考 虑到磨损的影响适当增大凸度范围使得磨损后的 凸度调控能力仍包含期望的有效调控能力进而适 当延长轧辊的服役期.对于下游机架应以均匀磨 损来延长服役期增大凸度调节能力并不能起到很 好的效果.目前一般的热轧 CVC凸度调控范围表 现为上游机架大于下游机架. 2.3 CSP不同机架的弯辊调控能力对凸度范围选 择的影响 由于 CSP热连轧机七个机架工作辊辊径往往 是不相同的F1~F2机架辊径较大 (820~950 mm)F3~F4机架辊径稍小 (660~750mm)F5~ F7机架辊径最小 (540~620mm)所以不同机架的 弯辊力调控功效亦有所不同.有限元分析结果表明 (如图 6所示 )F2~F4~F7机架弯辊力调控能力 越来越强F7机架几乎为 F2机架的 4倍.所以上 游机架要求 CVC初始辊形更大的窜辊调控能力以 保证凸度控制的需要. 2.4 CSP大压下率对凸度范围选择的影响 在相同的生产目标厚度下虽然 CSP生产线铸 ·120·
第1期 李洪波等:CSP热轧CVC工作辊凸度范围的分析及选择 121. 600 60 F2机架 ·-弯辊力0kN F4机架 ·弯辊力0kN 400 ◆弯锟力500kN 400 。弯辊力500kN +弯辊力10O0kN +弯辊力1000kN 200 200 0 0 -200 -200 50 -100 -50050 100150 50-100-50050100150 窜辊位置/mm 帘银位置/mm 600 F7机架 ·弯银力0kN .400 。-弯辊力500kN ·弯辊力I000kN 200 0 -2005 -150-100-50050100150 帘辊位置/mm 图6不同机架的弯辊力调控能力 Fig 6 Contmol ability of bend ing force in different stands 坯厚度相对常规热轧较薄,但因为没有粗轧机组,所 换言之,CSP热连轧机F1~F2机架需要更大的凸度 以热连轧机精轧机组各机架压下率却相对较大,尤 调节范围,以充分发挥其比例凸度调整的能力,力求 其表现在F1~F4机架,厚度明显大于常规热轧(如 在F1~2机架能根据不同来料的需求,最大限度 图7所示)厚度的增大为CSP热连轧机带来了更 地完成比例凸度控制的任务 大的平坦度死区,在Fl~p4符合Shohet判别式[2, 2.5CSP热连轧机凸度调控范围的选择原则 5~F7机架凸度比例恒定的假设下,CSP热连轧机 基于以上研究进一步分析CSP热连轧机凸度 与常规热轧的平坦度死区对比如图8所示 调控范围的选择原则. F1~F2机架厚度较厚,不易形成浪形缺陷,并 目60 +CSP热连轧机 承担着主要的比例凸度控制的任务,应选择足够大 0-常规热轧 的凸度调控范围;F3~4机架在避免浪形的前提下 进一步完成凸度控制,为下游平坦度控制创造条件, 这就决定了3~一4机架既要具有一定的比例凸度 0p 入口F1F2F3F4F5F67 控制能力,又要考虑窜辊策略,兼顾轧辊磨损对板形 图7CSP与常规热轧各机架带钢厚度 的影响;F5~F7机架在比例凸度相似原则的基础上 Fig 7 Strip thickness n different stands for CSP and conventional 完成平坦度控制,比例凸度变化幅度小,不需要较大 hot molling 的凸度控制能力,但必须考虑窜辊与均匀轧辊磨损 的关系,因此,各机架的凸度控制能力关系应为:F1~ F2>F3F4>F5~F7. 2 结合CSP热连轧机CVC辊形凸度控制能力,提 0 出合理窜辊策略应是:F1~F2机架各窜辊位置的带 -2 钢比例呈现以0位为中心的正态分布形式(如图9 +CSP凸度挖制区 。常规热轧凸度控制区 所示),即窜辊位置以0位为主,并针对来料凸度变 -6 化做出相应的窜辊位置的调整,这就要求CVC工作 -8 FI F2 F3 F4 F5 F6 F7 辊不仅要有良好的凸度控制起点,即初始辊缝凸度, 图8CP与常规热轧平坦度死区 Fig 8 Flamess controllable range for CSP and conventional hot oll 而且还要具有足够的凸度控制范围,以完成不同轧 ing 制规程下对不同来料的比例凸度控制任务;3~F4 机架各窜辊位置的带钢比例呈现以0位为中心的抛 明显看出,CSP热连轧机F1~F2机架可以在 物线分布形式(如图10所示),即要通过窜辊对比 符合Shohet判别式的前提下,进行更大幅度的凸度 例凸度进行必要的调整,又要充分利用窜辊行程以 调整,为后续机架的凸度及平坦度控制创造条件, 分散轧辊的磨损,所以在选择合适的初始辊缝凸度
第 1期 李洪波等: CSP热轧 CVC工作辊凸度范围的分析及选择 图 6 不同机架的弯辊力调控能力 Fig.6 Controlabilityofbendingforceindifferentstands 坯厚度相对常规热轧较薄但因为没有粗轧机组所 以热连轧机精轧机组各机架压下率却相对较大尤 其表现在 F1~F4机架厚度明显大于常规热轧 (如 图 7所示 ).厚度的增大为 CSP热连轧机带来了更 大的平坦度死区在 F1~F4符合 Shohet判别式 [12] F5~F7机架凸度比例恒定的假设下CSP热连轧机 与常规热轧的平坦度死区对比如图 8所示. 图 7 CSP与常规热轧各机架带钢厚度 Fig.7 StripthicknessindifferentstandsforCSPandconventional hotrolling 图 8 CSP与常规热轧平坦度死区 Fig.8 FlatnesscontrollablerangeforCSPandconventionalhotroll- ing 明显看出CSP热连轧机 F1~F2机架可以在 符合 Shohet判别式的前提下进行更大幅度的凸度 调整为后续机架的凸度及平坦度控制创造条件. 换言之CSP热连轧机 F1~F2机架需要更大的凸度 调节范围以充分发挥其比例凸度调整的能力力求 在 F1~F2机架能根据不同来料的需求最大限度 地完成比例凸度控制的任务. 2.5 CSP热连轧机凸度调控范围的选择原则 基于以上研究进一步分析 CSP热连轧机凸度 调控范围的选择原则. F1~F2机架厚度较厚不易形成浪形缺陷并 承担着主要的比例凸度控制的任务应选择足够大 的凸度调控范围;F3~F4机架在避免浪形的前提下 进一步完成凸度控制为下游平坦度控制创造条件 这就决定了 F3~F4机架既要具有一定的比例凸度 控制能力又要考虑窜辊策略兼顾轧辊磨损对板形 的影响;F5~F7机架在比例凸度相似原则的基础上 完成平坦度控制比例凸度变化幅度小不需要较大 的凸度控制能力但必须考虑窜辊与均匀轧辊磨损 的关系.因此各机架的凸度控制能力关系应为:F1~ F2>F3~F4>F5~F7. 结合 CSP热连轧机 CVC辊形凸度控制能力提 出合理窜辊策略应是:F1~F2机架各窜辊位置的带 钢比例呈现以 0位为中心的正态分布形式 (如图 9 所示 )即窜辊位置以 0位为主并针对来料凸度变 化做出相应的窜辊位置的调整这就要求 CVC工作 辊不仅要有良好的凸度控制起点即初始辊缝凸度 而且还要具有足够的凸度控制范围以完成不同轧 制规程下对不同来料的比例凸度控制任务;F3~F4 机架各窜辊位置的带钢比例呈现以 0位为中心的抛 物线分布形式 (如图 10所示 )即要通过窜辊对比 例凸度进行必要的调整又要充分利用窜辊行程以 分散轧辊的磨损所以在选择合适的初始辊缝凸度 ·121·
,122 北京科技大学学报 第32卷 的基础上,选择适当的相对较小的凸度控制范围; 参考文献 F5~F7机架以比例凸度相等并进而形成带钢良好 [1]Yin R Y.Achievement on the thin slab casting pmcess n China 的平坦度为目的,并兼顾工作辊的磨损,选择更小的 Iron Steel200843(3).1 凸度控制范围,以近乎平辊方式实现对平坦度的控 (殷瑞钰.中国薄板坯连铸连轧的进展.钢铁,200843(3):1) 制并采取合适的窜辊策略(如图11所示)均匀轧辊 [2]Kang Y L Analysis of pmoduction situation of thin skb contnuous castng and mollng in China and same suggestions for its develop- 的磨损,以保证轧制过程的稳定性, ment Steel Rolling 2006.23(6):40 (康永林.我国薄板坯连铸连轧生产现状分析与建议·轧钢, 200623(6):40) [3]Cao JG.Zhang J Chen X L et al Selection ofm ill type configura tion for pmofile and flamness contmol of tandem col molling mill J Univ Sci Technol Beijng 2003 25(Suppl):109 (曹建国,张杰,陈先霖,等.宽带钢冷连轧机选型配置·北京科 -100 -50 0 50 100 窜银位置/mm 技大学学报,200325(增刊):109) 图9F1~F2机架理想窜辊策略 [4] Jia S H.Cao JG.Zhang J et al Effect of SmarCrown work moll Fig 9 Work mll shifting strategy for Fl and F2 stands wear contour pattem on controllability of profile and flamness in tan- dan cod mlling m ills J Univ Sci Technol Beijing 2006 28(5): 468 (贾生晖,曹建国,张杰,等.冷连轧机SmariC rown轧辊磨损辊 形对板形调控能力影响.北京科技大学学报,2006,28(5): 468) [5]Cao JG.Zhang J Chen X L et al Design of CVC moll con tour in -100 -50 50 100 1700mm tanden col mill J Univ Sci Technol Beijng 2003 25 帘辊位置/mm (Suppl):1 图10F3一F4机架理想窜辊策略 (曹建国,张杰,陈先霖,等.1700冷连轧机连续变凸度辊形的 Fig 10 Work moll shifting strategy for F3 and F4 stands 研究.北京科技大学学报,200325(增刊)片1) 100 [6]Zhang J Chen X L Xu Y H.et al Roll contour design of 4igh 50 mill w ith variable cmown by axial shifting J Univ Sci Technol Bei mg199416(SuppD):98 张杰,陈先霖,徐耀寰,等,轴向移位变凸度四辊轧机的辊型 设计.北京科技大学学报,1994,16(增刊):98) -50 [7]Chen J Zhou H Z Zhong J Design of the work roll shape of4 -100610 20304050 60 CVC m ill Light Alloy Fabr Technol 2000 28(3):12 带钢序列 (陈杰,周鸿章,钟掘,CVC四辊铝冷轧机工作辊辊形设计.轻 图115~F7机架理想窜辊策略 合金加工技术,200028(3):12) Fig 11 Work moll shifting strategy for F5 to F7 stands [8]Cheng L Tieu A K.Jiang Z Y.A design of a thin -oer CVC moll pmofile J Mater P mcess Technol 2002 125/126,645 3结论 [9]Li H B Zhang J Cao JG.et al Contmol chamcteristics contmst aong cubic CVC.quintic CVC and SmarCrown mll controus (1)基于热轧板形控制特性及CSP轧机的特 China Mech Eng 2009 20(2):237 点,提出CSP各机架的凸度控制能力关系应为Fl~ (李洪波,张杰,曹建国,等.三次CVC五次CVC及SmarCnwn F2>F3~F4>F5~F7.F1~F2机架要具有较大 辊形控制特性对比研究.中国机械工程,2009,20(2):237) 的凸度控制能力,以完成比例凸度控制需要;3~ [10]Cao JG.Zhang J Chen X L etal Selction of strip m ill configu- mation and shape control Iron Steel 2005,40(6):40 ℉4机架凸度控制能力略小,兼顾比例凸度控制和均 (曹建国,张杰,陈先霖,等,宽带钢热连轧机选型配置与板形 匀磨损;5~F7机架利用小凸度范围,通过合理的 控制.钢铁,2005.40(6):40) 窜辊策略控制带钢板形及表面质量, [11]LiH B Zhang J Cao J G.et al Chanacteristics of backup roll (2)进一步提出了CSP不同机架的理想窜辊策 wear contour n a CVC contnuous hot moll ng mill J Univ Sci 略:F1~F2机架各窜辊位置的带钢比例呈现以0位 Technol Beijing 2008 30(5):558 (李洪波,张杰,曹建国,等.CVC热连轧机支持辊不均匀磨损 为中心的正态分布形式;F3~F4机架各窜辊位置的 及辊形改进.北京科技大学学报,200830(5):558) 带钢比例呈现以0位为中心的抛物线分布形式;5~ [12]Shohet K N.Townsend N A.Flamess contmol n plate mlling J F7机架以近乎平辊方式采取均匀往复窜辊策略, Iron Stcel Inst 1971(10):769
北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 的基础上选择适当的相对较小的凸度控制范围; F5~F7机架以比例凸度相等并进而形成带钢良好 的平坦度为目的并兼顾工作辊的磨损选择更小的 凸度控制范围以近乎平辊方式实现对平坦度的控 制并采取合适的窜辊策略 (如图 11所示 )均匀轧辊 的磨损以保证轧制过程的稳定性. 图 9 F1~F2机架理想窜辊策略 Fig.9 WorkrollshiftingstrategyforF1andF2stands 图 10 F3~F4机架理想窜辊策略 Fig.10 WorkrollshiftingstrategyforF3andF4stands 图 11 F5~F7机架理想窜辊策略 Fig.11 WorkrollshiftingstrategyforF5toF7stands 3 结论 (1)基于热轧板形控制特性及 CSP轧机的特 点提出 CSP各机架的凸度控制能力关系应为 F1~ F2>F3~F4>F5~F7.F1~F2机架要具有较大 的凸度控制能力以完成比例凸度控制需要;F3~ F4机架凸度控制能力略小兼顾比例凸度控制和均 匀磨损;F5~F7机架利用小凸度范围通过合理的 窜辊策略控制带钢板形及表面质量. (2)进一步提出了 CSP不同机架的理想窜辊策 略:F1~F2机架各窜辊位置的带钢比例呈现以 0位 为中心的正态分布形式;F3~F4机架各窜辊位置的 带钢比例呈现以 0位为中心的抛物线分布形式;F5~ F7机架以近乎平辊方式采取均匀往复窜辊策略. 参 考 文 献 [1] YinRY.AchievementonthethinslabcastingprocessinChina. IronSteel200843(3):1 (殷瑞钰.中国薄板坯连铸连轧的进展.钢铁200843(3):1) [2] KangYL.Analysisofproductionsituationofthinslabcontinuous castingandrollinginChinaandsomesuggestionsforitsdevelop- ment.SteelRolling200623(6):40 (康永林.我国薄板坯连铸连轧生产现状分析与建议.轧钢 200623(6):40) [3] CaoJGZhangJChenXLetal.Selectionofmilltypeconfigura- tionforprofileandflatnesscontroloftandem coldrollingmill.J UnivSciTechnolBeijing200325(Suppl):109 (曹建国张杰陈先霖等.宽带钢冷连轧机选型配置.北京科 技大学学报200325(增刊 ):109) [4] JiaSHCaoJGZhangJetal.EffectofSmartCrownworkroll wearcontourpatternoncontrollabilityofprofileandflatnessintan- demcoldrollingmills.JUnivSciTechnolBeijing200628(5): 468 (贾生晖曹建国张杰等.冷连轧机 SmartCrown轧辊磨损辊 形对板形调控能力影响.北京科技大学学报200628(5): 468) [5] CaoJGZhangJChenXLetal.DesignofCVCrollcontourin 1700mmtandem coldmill.JUnivSciTechnolBeijing200325 (Suppl):1 (曹建国张杰陈先霖等.1700冷连轧机连续变凸度辊形的 研究.北京科技大学学报200325(增刊 ):1) [6] ZhangJChenXLXuYHetal.Rollcontourdesignof4-high millwithvariablecrownbyaxialshifting.JUnivSciTechnolBei- jing199416(Suppl):98 (张杰陈先霖徐耀寰等.轴向移位变凸度四辊轧机的辊型 设计.北京科技大学学报199416(增刊 ):98) [7] ChenJZhouHZZhongJ.Designoftheworkrollshapeof4-H CVCmill.LightAlloyFabrTechnol200028(3):12 (陈杰周鸿章钟掘.CVC四辊铝冷轧机工作辊辊形设计.轻 合金加工技术200028(3):12) [8] ChengLTieuAKJiangZY.Adesignofathird-orderCVCroll profile.JMaterProcessTechnol2002125/126:645 [9] LiH BZhangJCaoJGetal.Controlcharacteristicscontrast amongcubicCVCquinticCVCandSmartCrownrollcontrous. ChinaMechEng200920(2):237 (李洪波张杰曹建国等.三次 CVC五次 CVC及 SmartCrown 辊形控制特性对比研究.中国机械工程200920(2):237) [10] CaoJGZhangJChenXLetal.Selectionofstripmillconfigu- rationandshapecontrol.IronSteel200540(6):40 (曹建国张杰陈先霖等.宽带钢热连轧机选型配置与板形 控制.钢铁200540(6):40) [11] LiH BZhangJCaoJGetal.Characteristicsofbackuproll wearcontourinaCVCcontinuoushotrollingmill.JUnivSci TechnolBeijing200830(5):558 (李洪波张杰曹建国等.CVC热连轧机支持辊不均匀磨损 及辊形改进.北京科技大学学报200830(5):558) [12] ShohetKNTownsendNA.Flatnesscontrolinplaterolling.J IronSteelInst1971(10):769 ·122·