。482 北京科技大学学报 第31卷 轧制计划灵活编排的最直接因素是热连轧机下游机 件下ASR技术的调控特性，利用ANSYS有限元软 架轧制过程中产生的工作辊严重凹槽型“U”磨损. 件建立了辊系弹性变形有限元模型，建模时采用了 要实现自由规程轧制，首要问题就是要求轧机必须 辊系结构的1/4，如图1所示.模型在计算过程中， 具备分散轧辊磨损和热凸度的能力：同时，还要求轧 将支持辊表面指定为目标面，使用单元号为TAR 机具备足够的板凸度控制能力.近年来，对于严重 GET170:工作辊表面指定为接触面，使用单元号为 凹槽型U”磨损，有关文献提出在精轧F7机架采用 C0 NTACT174.以上两单元均为面一面接触单元. 平辊或低凸度辊控制，而其引发的最大问题就是板 所有参数均根据多宽度轧制单位连续自由编排的 形控制能力不足.实际上，平辊窜辊仍然是低刚 “批量同宽”轧制条件，且ASR在整个服役期内不断 度辊缝，不具有凸度控制功能.所以，在实现“同宽 变化的控制方法而动态设定，建模所需参数见表1. 轧制”和“大逆宽轧制”的同时，提高热连轧机下游机 A 架弯辊力的板形调节效率，保证板形质量，是实现自 由规程轧制的关键 冷轧硅钢片作为国家优先发展的高效节能、优 秀软磁功能材料，是我国钢铁工业品种结构调整的 重点.低牌号无取向硅钢是目前国内产量最大、用 途最广泛的冷轧硅钢材料.近年来板形控制己成 为冷轧硅钢片生产的关键性难题之一.热轧是低牌 号无取向硅钢板形控制的关键工序，因此武钢和北 京科技大学合作成立课题组，研究低牌号无取向硅 图11700mm热连轧机四辊轧机辊系变形有限元模型 钢热轧板形控制的ASR-Y3和ASRN1技术，先 Fig.I Three-dimensional firite element moll system model of a 1700 mm 4hi mill 后分别应用于23mm×1050mm常规宽度和2.3 mmX1280mm宽幅无取向硅钢热轧板形控制，并 表1辊系有限元模型的建模参数 取得了显著而稳定的效果.为了更好地满足市场需 Table 1 Modling parameters for a finite element model of roll systems 求，武钢1700mm热连轧机己经轧制1210,1225， 参数项 参数值 1245,1280,1300mm等多种宽度无取向硅钢板3， 工作辊辊身尺寸，DXLw 700mmX 2000mm 且根据合同要求采取连续混合编排方式组织同宽轧 工作辊辊颈尺寸，DAX LN 420 mmX 650 mm 制.大规模批量生产及板宽变化范围大使无取向硅 支持辊辊身尺寸，DaX LB 1500mmX1700mm 钢的生产编排面临着极大的挑战.因此，自主开发 支持辊辊预尺寸，DEX LE ◆980mmX800mm 多种宽度连续混合编排实现批量同宽轧制的自由规 单位宽度轧制力，P/(kN·mm 8-11 程轧制技术，具有重要的理论意义和实际价值， 工作辊弯辊力，Fw/kN 0-2000 1自由规程轧制ASRC技术的板形控制性 1.1凸度调节域评价 能 辊缝凸度调节域是指轧机各板形调控手段对承 在23mmX1050mm常规宽度无取向硅钢研 载辊缝的二次凸度Cw2和四次凸度Cw4的最大调节 制ASR-Y工作辊和2.3mm×1280mm宽幅无取 范围，反映了承载辊缝调节柔性均.图2为不同 向硅钢的ASR一N工作辊的基础上，针对无取向硅 带宽的情况下，ASRC的辊缝凸度调节域.由图可 钢热轧品种多样性及混合编排轧制的要求，提出了 知，随着板宽的增加，ASR的辊缝凸度调节域形状 自由规程轧制的ASR一C技术：根据轧制过程中轧 相似，面积逐渐增大.在实际生产中，使用常规辊以 辊的磨损规律以及多宽度带钢轧制的不同要求，设 及其他工作辊轧制时，为了保证良好板形，轧制末期 定特殊控制功能和窜辊方式，使不同宽度带钢连续 往往要依靠较大弯辊力的使用.对于ASR工作辊 混合编制轧制过程中的工作辊磨损由“U”形变为 如图2所示，在沿窜辊量变化（即轧制阶段变化）的 “L”形，使轧件始终处于辊形较为平坦的区域内，打 方向上，当ASR在其特殊的窜辊策略下进行窜辊 破“由宽至窄”的“Coffin”轧制规程约束，在实现自由 时，辊缝调节特性曲线所辖的凸度调节域相对服役 批量同宽轧制的同时实现带钢板形良好控制. 初期平均上移幅度仅为00354mm,体现了良好的 为了进一步分析大批量同宽轧制无取向硅钢条 控制稳定性.原因在于，ASR工作辊依据不同的带轧制计划灵活编排的最直接因素是热连轧机下游机 架轧制过程中产生的工作辊严重凹槽型“U”磨损 . 要实现自由规程轧制, 首要问题就是要求轧机必须 具备分散轧辊磨损和热凸度的能力 ;同时, 还要求轧 机具备足够的板凸度控制能力.近年来, 对于严重 凹槽型“ U”磨损, 有关文献提出在精轧 F7 机架采用 平辊或低凸度辊控制, 而其引发的最大问题就是板 形控制能力不足 [ 2] .实际上, 平辊窜辊仍然是低刚 度辊缝, 不具有凸度控制功能 .所以, 在实现“ 同宽 轧制”和“大逆宽轧制”的同时, 提高热连轧机下游机 架弯辊力的板形调节效率, 保证板形质量, 是实现自 由规程轧制的关键. 冷轧硅钢片作为国家优先发展的高效节能、优 秀软磁功能材料, 是我国钢铁工业品种结构调整的 重点.低牌号无取向硅钢是目前国内产量最大 、用 途最广泛的冷轧硅钢材料.近年来, 板形控制已成 为冷轧硅钢片生产的关键性难题之一 .热轧是低牌 号无取向硅钢板形控制的关键工序, 因此武钢和北 京科技大学合作成立课题组, 研究低牌号无取向硅 钢热轧板形控制的 ASR-Y [ 3] 和 AS R-N [ 4] 技术, 先 后分别应用于 2.3 mm ×1 050 mm 常规宽度和 2.3 mm×1 280 mm 宽幅无取向硅钢热轧板形控制, 并 取得了显著而稳定的效果 .为了更好地满足市场需 求, 武钢 1 700 mm 热连轧机已经轧制 1 210, 1 225, 1 245, 1 280, 1 300 mm 等多种宽度无取向硅钢板[ 5] , 且根据合同要求采取连续混合编排方式组织同宽轧 制.大规模批量生产及板宽变化范围大使无取向硅 钢的生产编排面临着极大的挑战.因此, 自主开发 多种宽度连续混合编排实现批量同宽轧制的自由规 程轧制技术, 具有重要的理论意义和实际价值 . 1 自由规程轧制 ASR-C 技术的板形控制性 能 在 2.3 mm ×1 050 mm 常规宽度无取向硅钢研 制ASR-Y 工作辊和 2.3 mm ×1 280 mm 宽幅无取 向硅钢的 ASR-N 工作辊的基础上, 针对无取向硅 钢热轧品种多样性及混合编排轧制的要求, 提出了 自由规程轧制的 AS R-C 技术;根据轧制过程中轧 辊的磨损规律以及多宽度带钢轧制的不同要求, 设 定特殊控制功能和窜辊方式, 使不同宽度带钢连续 混合编制轧制过程中的工作辊磨损由“ ∪ ”形变为 “ ”形, 使轧件始终处于辊形较为平坦的区域内, 打 破“由宽至窄”的“Coffin”轧制规程约束, 在实现自由 批量同宽轧制的同时实现带钢板形良好控制 . 为了进一步分析大批量同宽轧制无取向硅钢条 件下 ASR 技术的调控特性, 利用 ANS YS 有限元软 件建立了辊系弹性变形有限元模型, 建模时采用了 辊系结构的 1/4, 如图 1 所示 .模型在计算过程中, 将支持辊表面指定为目标面, 使用单元号为 TAR￾GET170 ;工作辊表面指定为接触面, 使用单元号为 CONTACT174 .以上两单元均为面-面接触单元. 所有参数均根据多宽度轧制单位连续自由编排的 “批量同宽”轧制条件, 且ASR 在整个服役期内不断 变化的控制方法而动态设定, 建模所需参数见表 1 . 图 1 1 700 mm 热连轧机四辊轧机辊系变形有限元模型 Fig.1 Three-dimensional finite elemen t roll system model of a 1700 mm 4-hi mill 表1 辊系有限元模型的建模参数 Table 1 Modeling parameters for a finit e element model of roll systems 参数项 参数值 工作辊辊身尺寸, D W ×LW 700 mm ×2 000 mm 工作辊辊颈尺寸, D N ×LN 420 mm ×650 mm 支持辊辊身尺寸, DB ×LB 1 500 mm ×1 700 mm 支持辊辊颈尺寸, DE ×LE 980 mm ×800 mm 单位宽度轧制力, P/ ( kN·mm -1 ) 8 ～ 11 工作辊弯辊力, F W/ kN 0 ～ 2 000 1.1 凸度调节域评价 辊缝凸度调节域是指轧机各板形调控手段对承 载辊缝的二次凸度 Cw2和四次凸度 Cw4的最大调节 范围, 反映了承载辊缝调节柔性 [ 6-13] .图 2 为不同 带宽的情况下, ASR-C 的辊缝凸度调节域 .由图可 知, 随着板宽的增加, ASR 的辊缝凸度调节域形状 相似, 面积逐渐增大.在实际生产中, 使用常规辊以 及其他工作辊轧制时, 为了保证良好板形, 轧制末期 往往要依靠较大弯辊力的使用.对于 AS R 工作辊, 如图 2 所示, 在沿窜辊量变化( 即轧制阶段变化) 的 方向上, 当 ASR 在其特殊的窜辊策略下进行窜辊 时, 辊缝调节特性曲线所辖的凸度调节域相对服役 初期平均上移幅度仅为 0.035 4 mm, 体现了良好的 控制稳定性.原因在于, ASR 工作辊依据不同的带 · 482 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 31 卷