低碳带钢异步冷轧的实验研究

D0I:10.13374/j.is8m1001053x.1986.0M.024 北京钢铁学院学报 1986年12月 Journal of Beijing University N0.4 第4期 of Iron and Steel Technology Dec.1986 低碳带钢异步冷轧的实验研究 阮煦寰陶洪畴。 刘宝珩 (压力加工系) 王霖生 (山东张店钢铁厂) 摘 要 本文报导了在一般传动支撑辊的四辊轧机上，改变支撑棍直径实现异步轧制：在此轧 机上进行异步轧制低碳带钢可降低轧制压力，成少轧制道次或退火次数，从而提高冷轧带 钢生产郴，降低其生产成本。 关键词：异步冷轧.压下率.揽轧区、轧制力 The Study of Asynchronous Cold-Rolling for Low Carbon Steel Strip Ruan Xuhuan,Tao Hongchou,Liu Baohang,Wang Linsheng Abstract This paper describes an experiment on a four-high cold strip mill with dri ven back-up roll.By using the unequal diameter back-up rolls an asynchronous rolling condition can be obtained,An experiment on asynchronous cold rolling for low carbon steel strip shows that it may bring the following advantages, such as decrease in rolling load,increase in reduction,abolishment of the intermediate annealing,raising the output,decrease in cost etco Key words:asynchonous cold-rolling,percent reduction,area of twisting rolling,rolling load. 1985-12-12收到 24

年 月 第 期 北 京 钢 铁 学 院 学 报 。 。 低碳带钢异步冷轧的实验研究 阮煦寰 陶洪畴 刘宝琦 压力加工系 王 霖 生 山东 张店钢铁厂 一 摘 要 木文报呀了在一般传动支撑辊的四 辊轧机上 ， 改变支撑辊直径实现异步轧制 在此 轧 机 卜进行异步轧制低碳带钢可降低 轧制压力 ， 减少轧制 道次或退 火次数 ， 从而提高冷轧带 钢生产率 降低其生产成本 。 关键词 异 步冷轧 压下率 拢轧区 轧制 力 一 以 ， ， ， 一 一 一 ， ， ， ， ， ， ， 。 一 ， ， ， 。 一 一 收到 DOI ：10．13374／j ．issn1001－53x．1986．04．024

前 言 异步轧制已有较多的研究，並逐步应用于实际生产。研究结果(1一3.6)表明：异步轧制 可以减少轧制压力，因而有如下的效果一一将增加压下率从而减少轧制道次，减少板厚差使 其平直度改善，能以较厚板坯轧出较簿板带材，在生产工艺中可减少或省去中间退火等。异 步轧制技术应用于低碳带钢生产国内尚未开发，为使异步轧制技术进一步应用于低碳带钢生 产，从而改善轧制工艺、降低生产成本、提高质量，为此进行了低碳带钢异步冷轧的实验研 究。 1实验条件及方法 首先在中90/中200×200可逆四辊轧机上进行了实验室条件下的普通轧制和异步轧制碳素 带钢的对比实验，取得肯定效果后在山东张店钢铁厂进行了现场实验，实验是在④90/Φ250× 300支撑辊驱动的四辊轧机上进行。异步轧制的实现是：采用不同直径的支撑辊，致使工作 辊的转速不同实现异步轧制.普通轧制时轧辊的实际尺寸为：D支上.=247mm,D支下=245.5 mm,D工上=91.5mm,D工下=92mm。异步轧制时轧辊尺时为：D支上=227mm,D支下=273 mm,D工上=D工下=91mm,两支撑辊速比为n=1.2。 试料：碳素带钢1.1×105mm退火状态或冷轧状态（冷轧变形er=63.3%)各四卷。在 上述设备条件下进行普通与异步轧制对比实验。在实验中用Y6D一ZG应变仪和SC16光线示 波器测定並记录两种轧制时的压力，用钳式电流表测定主电机电流，轧件厚度用千分尺测量並 记录轧制时出现的情况。轧制时无后张力，前张力用摩擦片式的实心卷筒卷取机实现，由此 可认为两种轧制方法之前张力相同。异步轧制中变形区中的搓轧区的估佔算是用实测轧件前滑 来估计〔1〕，前滑值是在实验中来用刘痕法测定的。 2实验结果及分析 实验结果：如图1、图2所示，对退火状态的低碳带钢1.065×105mm轧制成0.3mm 左右厚的带钢，普通轧制需经三道，而异步轧制则用两道即可，且在两种轧制变形率相近而 异步变形量稍大的情况下，异步轧制压力明显较低。最大降低可达27%左右。 实验中同时记录两种轧制时主电机电流，均在34~37A之间，无明显差异；轧件表面状 态也无明显差异。 如图3所示：经63.3%冷轧变形的低碳带钢1.1×105mm经两道轧制成0,5mm左右的 带钢，异步与普通两种轧制对比，在变形率基本相同情况下异步轧制正力明显较低，最大可 低346右左。山实验中观察，普通轧制之板型不良山现断带，而异步轧制则板型较好尤断带 发生。而且异步轧制仍可将带钢厚度轧到0,28mm右左，累计变形率可达90%也无异常现象， 两种轧制之主机电流无明显差异。 实验中测量异步轧侧删前滑值，与上辊接触之带钢表面的前滑值S上=19.0%；与下棍 接触之带钢表面的前滑值Sh下=0,180；测量异步轧制前后带钢厚度三点差最好状山原 0.044一0.0461m减小到0.02一0.014n,点差可改善-半。 25

‘ ‘ ‘ ‘ 州 月明 吕 异步轧制 已有较 多的研究 ， 业逐步应 用于实际生 产 。 研究结 果 〔 一” 的 表 明 异步 轧制 可以减少轧制 压力 ， 因而 有如 下的效果－ 将增加 压 下率 从而 减少 轧制 道次 ， 减少板厚差使 其平直度 改善 ， 能 以较厚板 坯轧 出较簿板带材 ， 在生 产工 艺 中可减少 或省去 中间退火等 。 异 步轧制 技术应用 于低碳 带 钢生 产国 内尚未开发 ， 为 使异步 轧制技术进一步应用于低碳带钢生 产 ， 从而 改善轧制 工艺 、 降低生 产成 本 、 提高质量 ， 为此进行 了低碳带钢 异步冷 轧 的实验研 究 。 实验条件及方法 首先在中 中 义 可逆 四 辊 轧 机上进行 了实 验室 条件下的 普通 轧制和 异 步轧制碳素 带钢的对 比实 验 ， 取得 肯定效果 后在 山东 张店钢铁 厂进 行 了现场实验 ， 实 验 是在小 公 支撑辊驱 动 的四辊 轧 机上进行 。 异步轧制 的实现 是 采 用 不 同直 径 的支 撑辊 ， 致 使 工作 辊 的 转速 不同实 现异步轧制 。 普通 轧制 时 轧辊 的实 际尺 寸为 支工一 ， 支下 。 。 ， 工上 二 ， 工 一卜 。 异步 轧制 时轧辊尺 寸为 支上 二 ， 支 一 ， 工 二 工下 ， 两 支撑辊速 比为 。 试料 碳素带钢 退火状 态或冷轧状态 冷 轧变形 。 二 各 四 卷 。 在 上述 设备条件下进行 普通 与异 步轧制 对 比 实 验 。 在实验 中用 一 应变 仪和 光线示 波器测定韭记录两 种轧制时 的压力 ， 用钳式 电流表测定主 电机电流 ， 轧件 厚度 用 千分尺测量韭 记 录轧制时 出现 的情况 。 轧制 时 无后 张力 ， 前 张力 用 摩擦 片式的实心 卷筒 卷取 机实现 ， 由此 可认 为两 种轧制方法之前 张力 相 同 。 异步轧制 中变 形 区 中的搓轧 区的估算是 用实测 轧件前滑 来估计〔 ， 前 滑值是 在实验 中采 用刻痕 法测定 的 。 实验结果及分析 实验结果 如 图 一 、 图 忿 所示 ， 对 于退火状 态的低 碳带 钢 火 轧制 成 左 右厚 的带 钢 ， 普通 轧制 需经三道 ， 而 异步 轧制 则用两道 即 可 ， 且在 两种轧制 变 形率相近而 异 步变形量 稍 大 的 情况下 ， 异 步轧制 压力 明显 较低 。 最大 降 低 可达 左 右 。 实 验 中同时记录两 种轧制 时主 电机电流 ， 均 在 一 之 间 ， 无 明显差异 ， 轧件表面 状 态也无 明显差异 。 如图 所示 经 冷 车变 形的低碳带 钢 经 两 道 轧 制 成 左 右 的 带 钢 ， 异步与 普通 两种轧制 对 比 ， 在变 形率基 木相 同情 况下异 步 轧制 压力 明显 较低 ， 最大 可 低 右左 。 由实 验 中观察 ， 普通 轧制 之板 型 不良 出现断带 ， 而 异 步轧制 则板 型较好无断带 发 生 。 而且异步 轧制 仍 可将带钢厚度 轧 到 右左 ， 累计变形率 可达 也 无 异常现象 ， 两种轧制 之 主机电流无 明显差 异 。 实 验 中测 量 异步车日对时前 滑值 ， 与 辊 接触 之带 钢表而 的前 矛制在 、 上 一 与下棍 接触之带钢 表面的前 滑值 卜一 卜 测 量异 步 轧制 前 后带 钢厚度 三 点差最好 状 介可由原 小一 飞，。 减 小丘 · 一 理 ， 只点差可 改善 一平

.Ordinary ×Asynchronous6 1.0 1.0 0.8 0.8 日 令 0.6 3 0.6 14.5t 12.6t 北京解院 0. 0.4 i2.6t 22.6t 16.9tx c.2 0.2 2 12 3 n 图1普通与异步轧制低碳带钢厚度的比较 90 Fig,1 Comparison between thickness of ordianry asynchronous rol- 机 c. 80 led low carbon strip steel for annealed condition (h-outgoing 70 thickness,n-pass,) 60 16 14 25 13 50 第2代 12 40 20 品 2A 11 -3 30 15 10 20 10 10f 李 9 1、 3 1 2 3 n n 图2普通与异步轧制退火状态低碳带钢轧制力的比较 图3普通与异步轧制冷硬低碳带钢的比较 1一普通轧制力：2一异步轧制：3一普通轧制变形率； (1,2一两种轧制厚度.累计变形宝和轧 4一异步轧制变形率 制力的此较.3一异步轧制可加工厚度.累 Fig.2 Comparison between rolling load 计变形率和轧制力 of ordinary asynchronous roll- Fig.3 Comparison between ed low carbon strip steel for asynchronous ordinary annealed condition rolled low carbon strip steel P-rolling load,ton,n-pass, of cold hardening 26

公 人 北京链院 仅 成日 八 油 、 泥 卜毛卜 ‘了‘，‘‘五井‘‘怪卜毛一 一 一一 一 一一石‘ 一 ‘ 一一 一 月 几 一 五机号 ﹂ 助肋 次的卜衬 图 普通与异步轧制低碳带钢厚 度的 比 较 一 ， 一 、 ， 第代 ，，傀，、甲月﹄ ﹃ ， ‘，气， 引、、，‘ ‘气、八、工 、 盆 吐﹄ 究气卜盆， 功肠 … 祠护卜 肋 一 艺 ’ · 乡 一 寺， ’ 卜 协幼 电﹄峨口 皿工口 次 ‘ 李 图 普通与异步轧制 退 火状态低 碳带钢 轧制力的比 较 一普通轧制力 一异步轧制力 一普通轧制变形率 一异 步 轧制变形率 一 ， ， 一 ， 图 普 通与异 步轧制冷硬低碳带钢 的 比较 ， 一两 种 轧制厚度 累计变形望 和轧 制力的比较 一异步轧制可加工厚度 累 计变形率和 轧制力

由实验结果可知： （1)在经63.3%冷轧变形后的带钢，不经中间退火异步轧制用三个道次可将1.08mm 厚的带钢轧制0.28mm,未出现断带，故在压：下道次不减少的情况下，冷轧工艺中的中间退火 次数可以减少；同时异步轧制带钢累计变形量可达90%左右，提供了使用热轧带坯2.8~3.0 mm厚，不经中间遐火可直接生产0.5或0,3mm带钢的可能性。 (2)在驱动支撑辊的四辊轧机上，使两支撑辊径不同，从而使两工作辊线速度不同，也 是实现异步轧制的可行方法。实验中测定异步轧制时的前滑值，上辊表面金属前滑值S上 ◆ 三19.0%，而下辊表面金属的轧制力Sh下=0,18%，其前滑值不相等，可知这种方法实现的 异步轧制是不完全异步轧制。 (3)由图2，图3皆可看出：异步轧制具有降低轧制压力之效果，普通轧制将带钢 1.085mm厚轧到0.595mm,变形为e%=45.6,轧制力PT=29.4t;异光轧制将带钢1.09mm 厚轧到0.58mm,变形率e%=46.8,轧制力PT=19.9t.由此可见：异步轧制可以增大道次变形 率，减少轧制道次。现场生产0.5m厚的带钢道次，就可以减少，提高其带钢生产率。 (4)在实验条件下，带速大体上相当于大支撑辊的线速度，即快速辊侧带钢前滑值 Sh下=0.18%趋于零，则带钢的线速度比普通轧制时约大10%左右，现场实验的卷取机相对 较低，实验中张力没有起到稳定轧制过程的作用，致使带钢板型不十分理想。故此在异步轧制 时，张力是很重要的条件，尤其对改善带钢板型更为重要。 (5)实验中检测异步轧制前后带钢三点差有明显改善，甚至能械少一半左右，若有相 应的张力相配合，对带钢质量定有较大的作用。 3原理及根据 在驱动女撑辊的四辊轧机上，采用上下支撑棍辊径不同，比值为1.2，致使上下工作辊 速有差异，因此带钢在变形区中的受力和变形相对轧制线不对称，带钢与轧锟间的相对运动 亦不对称，即上下两工作辊面的中性：角不相等，实验中实测的异步轧制上下带钢表面的前滑值 不等（带钢上表面前滑值S上=19%，带树下表面前滑植S下=0.18%）可以证明，这样在住： 变形区中除矿在：与普通轧制相同的前滑区和厅滑区外，在不对称的性：角之间对应着犷在一 个新的区，即源轧区。作此区，两轧辊为带钢的摩擦力方向州反，形成一对剪应力，则摩 擦力山变形1力转化为促使带钢变形的力，金属变形之塑性方程为5〕： 0京+4t2=K2 式中： g3一垂直主应力；t一摩擦力；K一金属塑性变形抗力。 则异步轧制单位轧制力Px为： Px=VK2-4t2 这样，山于搓乳区的存在改变了简单轧制条件下金属所处的向正应力状念，从而使异步 轧制具有降低轧制压力的作用。 异步轧制提高带钢质量，可改海带钢三点差得到平直的带钢。这是因为：在这种轧制条 件下存在若轧馄速，带钢轧辊接触弧上轧制力分线趋平缓(4)，放轧制力大大减 小，儿辊正痛变：小；上.在轧制方向上剪切应变大，轧制力小，使接触弧长缩短，惻宽展小，进 而使横向聊性流引起的边部变薄减少；，是步轧制边部轧制]压力交普通轧制些人，做由 27

由实验结果可知 在经 ， 冷轧变形后的带钢 ， 不经 中间退火异步轧制 用 三 个道 次可将 叱。 厚 的带钢 轧制 ， 未 出现 断带 ， 故在压 道 次 不减 少的情 况下 ， 冷 轧工 艺 中的 中间退 火 次 数可以减少， 同时异 步轧制带钢累计变 形量可达 左 右 ， 提 供 了使用 热轧带坯 一 厚 ， 不经 中 间退火可直 接生 产 或 带钢 的可 能性 。 在驱 动支撑辊 的四辊 轧机上 ， 使两 支 撑辊 径不 同 ， 从而 使两工 作辊线 速度 不同 ， 也 是 实 现异 步轧制的可行方法 。 实 验 中测 定 异步轧制 时 的前 滑值 ， 上辊表面 金 属 前 滑 值 上 二 ， 而 下辊表面 金属的 轧制力 下 ， 其前 滑值 不相等 ， 可 知这种方法实现 的 异 步轧 制是 不完 全异 步轧制 。 由图 ， 图 皆可看 出 异步 轧制 具有降低 轧制压力 之效果 ， 普通 轧 制 将 带 钢 厚轧 到 ， 变 形率为。 ， 轧制 力 异步轧制 将带钢 厚 轧 到 ， 变 形率 。 ， 轧制 力 二 。 由此可 见 异步 轧制 可 以增大道次变形 率 ， 减 少轧 制 道次 。 现场 生 产 厚 的带钢 道次 ， 就可以减少 ， 提 高其带钢 生 产率 。 在 实验 条件下 ， 带 速大体上相 当于大支 撑辊 的线 速度 ， 即快 速辊 侧 带 钢 前滑值 下 二 趋 于零 ， 则带钢 的线速度 比 普通 轧制 时约 大 左 右 ， 现场 实验 的 卷取 机相对 较低 ， 实验 中张力没 有起 到稳定 轧制过程 的作 用 ， 致 使带钢 板型 不十分 理 想 。 故此在 异 步 轧 制 时 ， 张力 是 很重要 的条件 ， 尤 其对 改善带钢 板型更为重要 。 实验 中检测异步轧制前 后带钢 三 点差 有 明显 改 善 ， 甚 至 能减少 一半 左 右 ， 若有相 应 的张力 相配 合 ， 对带钢 质量定 有较大的作 用 。 原理及 根据 在驱 动 支撑辊 的四辊 车机上 ， 采川 上 下支撑 辊 辊 径 不 同 ， 比值为 ， 致 使 上下工 作辊 速 有差异 ， 因此带钢 在变 形 区 中的受力 和变 形相对轧制 线 不对称 ， 带钢 与轧辊 间的 相对运 动 亦 不对称 ， 即上下 两工作 辊面 的 中性 角不相 等 〔。 实 验 中实 测 的异 步轧 制上下带钢 表面 的前 滑值 不等 带钢 上表 而 前滑币直 土 二 ， 带 钢下表面 前滑恤 叫 丁以证 明 ， 这 样 在 变 形 区 中除存在 与普通 川 习 制相 同的前 沿 区和 后滑 区外 ， 在 不对 称 的 东 ，性 角之 间对 应着存在一 个新 的 区 ， 即搓轧 区 。 在此 区 ， ，， 两轧辊 对带钢 的摩 擦 力方 向相反 ， 形 成 一对剪 应力 ， 则摩 擦 力 山变形阻 力转 化为 促 使带钢 变形 的力 。 金属变 形 之 塑性方 程为 〔 〕 孟 “ “ 式 中 。 。 一垂直主 应力 一摩擦 力 一金 属 塑性变形抗力 。 则异步轧制单位轧制力 为 二 了 “ 一 么 这 样 ， 由于搓轧 区的存在 改变 了简单轧 制 条 件 下金 属所处 的 一 妇胡 氏应力 状 态 ， 从而 使异 步 轧制 共有降低轧制 压 力 的作 川 。 异 步轧制 提 高带钢 质 量 ， 一 可改善带钢 三 点差得 到 “ 勺址的带钢 。 这 是 因为 在这 种轧制 条 件下存 在着轧辊 速 旅 ， 带 钢 ’了车 辊接触 弧 卜轧制 仄 力 分 布 曲线趋 ， 几 平缓 〔 准 〕 ， 故轧制 力大大减 小 ， 车辊 压扁变 形 小 王在处制 方 向上 剪切 应变 大 ， 轧制力小 ， 使接触 弧 氏缩 短 ， 叹 宽展 小 ， 进 而 使横 向塑性 流 动引起 的也 邵 吏薄减 少 异 一 少扎 制边 部扎 冽压力 几交普通 轧制 扣 月埔 人 ， 钦由

轧辊压扁不均而引起的边部变薄也相应减小。综合结果使异步轧制三点差减小，板型得到改 善。 4结 论 (1)经实验研究表明：在一般传动支撑辊的四辊轧机上，改变支撑辊直径可以实现异 步轧制，此种异步轧制为部分异步轧制。 北京钢院 (2)如上述形式的异步轧制低碳钢可以明显降低轧制压力，从而可以减少轧制道次或 中间退火次数，改善冷轧带生产工艺，收得较好的经济效益。 （3)异步轧制不仅对硬而簿的带钢有降低轧制压力的效果，对于普碳钢带相对较厚的 轧件也有相当的效果， 参考文献 机 C1〕刘宝珩等：北京钢铁学院学报3(1982)，72 C2〕盐崎宏行：石川岛播磨技报2(1980)，87 〔3)陶洪畴等：钢铁8(1983)，37 〔4〕中村雅勇、塑性上加工263(1982)，1223 C5〕压加第三教研室：不对称轧制原理及应用讲义1985年1月 C6 InaMeHoB.A.Φ：Crab,3（1982),53 第 李 28

轧辊压扁 不均而 引起的边部变薄也相应减 小 。 综 合结 果 使异步轧制三 点差减小 ， 板型得到 改 善 。 结 论 北京钢院 经 实验研究表 明 在 一般传 动 支 撑辊的 四 辊 轧 机上 ， 改 变支撑辊直径 可以 实现 异 步 轧制 此 种异步轧制为部分异 步轧制 。 如上述 形式 的异步 轧制低碳钢 可 以 明显降低轧制 压 力 ， 从而 可 以减少轧制 道次 或 中间退 火次数 ， 改善冷轧带生 产工 艺 ， 收得 较好 的经 济 效益 。 异 步轧制 不仅对 硬而 簿的带钢 有 降低轧制 压 力的效果 ， 对 于普碳钢 带相对较厚的 车 件也有 相当的效果 。 参 考 文 献 五机号 〔 〕刘宝 琦等 北京钢铁 学 院学报 ， 〔 〕 盐崎宏 行 石 川 岛播磨 技报 ， 〔 〕 陶洪畴等 钢铁 ， 〔 〕 中村 雅勇 、 塑性 己加工 ， 〔 〕压加第三教研室 不对称轧制 原理及应用讲 义 年 月 〔 〕 月班 中 几 ， ， 第代