DOL:10.13374/h.issn1001-053x.2011.05.014 第33卷第5期 北京科技大学学报 Vol.33 No.5 2011年5月 Journal of University of Science and Technology Beijing May 2011 2250热连轧R2轧机轴向力生成机理 闫晓强)区黄森”牛立新”朱广宏2》 孔顺富) 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243000 ☒通信作者，E-mail:yxqzhw@263.net 摘要针对某2250热连轧2轧机轴向力过大导致传动系统的主电机轴承座和水平轴轴承座移位事故的问题，研制了轴 向力在线监测系统并对轴向力进行长期在线监测.从理论上剖析了轧机轴向力生成的主要原因并进行了计算机仿真研究和 探讨，得出轴向力的大小与辊系交叉角密切相关.通过减小辊系轴承座与牌坊之间的间隙米控制交叉角的大小，从而可以有 效地减小轧机轴向力，这一结果得到现场实验验证. 关键词热轧机：轧辊：轴向力；有限元法：仿真 分类号TG333.17 Generation mechanism of axial force on the roll systems of a 2250 hot continuous rolling R2 rolling mill YAN Xiao=qiang》☒，HUANG Sen”,NIU Li--xin》,ZHU Guang--hong》,KONG Shun-fi2 1)School of Mechanical Engineering.University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Maanshan iron steel Co.Ltd.,Maanshan 243000,China Corresponding author,E-mail:yxqzhw@263.net ABSTRACT In order to solve the problem that excessive axial force causes a displacement accident of the main motor bearing box and horizontal axis bearing box in the drive system of a 2250 hot continuous rolling R2 rolling mill,an on-ine monitoring system of axi- al force was developed to monitor the axial force for a long time on-ine.The main reason for axial force generation was theoretically an- alyzed and a computer simulation was carried out.It is shown that the axial force is closely related to the roll cross angle,and can be effectively controlled by reducing the gap between roll bearing box and the arch.This result was verified by field experiment. KEY WORDS hot rolling mills;rolls:axial force:finite element method:simulation 目前，不少板带轧机存在严重的轴向力问题， 某2250热连轧R2轧机为研究对象，对其轴向力 有过许多关于板带轧机在生产过程中因轴向力过 过大问题进行探讨和研究，采用自制的遥测系统 大而发生轴承过早破坏事故的报导.近30年 对传动系统的轴向力进行了在线监测，运用仿真 来轧机轴向力问题的理论研究已取得了一些重要 方法来探讨轴向力生成的机理，为轧机轴向力的 成果.1984年，北京科技大学对武钢1700连轧 降低提供依据. 机在正常轧制下的工作辊轴向力进行测试，得出 轴向力约为轧制力的5%·过去的研究基本基于 1现场轧机轴向力测试 摩擦预位移原理等-0，由此推导出了辊系轴向 某2250热连轧2四辊可逆轧机设备布置如 力简化公式，其理论并不能完全反映轧制时辊系 图1所示.主传动装置包括：主电机、滑块式万向接 轴向力的变化规律.近年来，随着有限元分析软件 轴、中间轴、叉头、扁头、十字轴及接轴平衡装置.上 ANSYS的日益成熟，利用软件模拟板带轧制过程， 电机布置在前，下电机布置在后.上电机通过万向 不但能够解决复杂的问题，而且克服了传统的物 接轴带动上工作辊；下电机通过中间轴、万向接轴带 理模拟和实验研究成本高、效率低的缺点.本文以 动下工作辊. 收稿日期：2010-0607第 33 卷 第 5 期 2011 年 5 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 33 No． 5 May 2011 2250 热连轧 R2 轧机轴向力生成机理 闫晓强1) 黄 森1) 牛立新1) 朱广宏2) 孔顺富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 243000 通信作者，E-mail: yxqzhw@ 263． net 摘 要 针对某 2250 热连轧 R2 轧机轴向力过大导致传动系统的主电机轴承座和水平轴轴承座移位事故的问题，研制了轴 向力在线监测系统并对轴向力进行长期在线监测． 从理论上剖析了轧机轴向力生成的主要原因并进行了计算机仿真研究和 探讨，得出轴向力的大小与辊系交叉角密切相关． 通过减小辊系轴承座与牌坊之间的间隙来控制交叉角的大小，从而可以有 效地减小轧机轴向力，这一结果得到现场实验验证． 关键词 热轧机; 轧辊; 轴向力; 有限元法; 仿真 分类号 TG333. 17 Generation mechanism of axial force on the roll systems of a 2250 hot continuous rolling R2 rolling mill YAN Xiao-qiang1) ，HUANG Sen1) ，NIU Li-xin1) ，ZHU Guang-hong2) ，KONG Shun-fu2) 1) School of Mechanical Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) Maanshan iron ＆ steel Co． Ltd． ，Maanshan 243000，China Corresponding author，E-mail: yxqzhw@ 263． net ABSTRACT In order to solve the problem that excessive axial force causes a displacement accident of the main motor bearing box and horizontal axis bearing box in the drive system of a 2250 hot continuous rolling R2 rolling mill，an on-line monitoring system of axi￾al force was developed to monitor the axial force for a long time on-line． The main reason for axial force generation was theoretically an￾alyzed and a computer simulation was carried out． It is shown that the axial force is closely related to the roll cross angle，and can be effectively controlled by reducing the gap between roll bearing box and the arch． This result was verified by field experiment． KEY WORDS hot rolling mills; rolls; axial force; finite element method; simulation 收稿日期: 2010--06--07 目前，不少板带轧机存在严重的轴向力问题， 有过许多关于板带轧机在生产过程中因轴向力过 大而发生轴承过早破坏事故的报导［1--2］． 近 30 年 来轧机轴向力问题的理论研究已取得了一些重要 成果［3］． 1984 年，北京科技大学对武钢 1700 连轧 机在正常轧制下的工作辊轴向力进行测试，得出 轴向力约为轧制力的 5% ． 过去的研究基本基于 摩擦预位移原理等［4--10］，由此推导出了辊系轴向 力简化公式，其理论并不能完全反映轧制时辊系 轴向力的变化规律． 近年来，随着有限元分析软件 ANSYS 的日益成熟，利用软件模拟板带轧制过程， 不但能够解决复杂的问题，而且克服了传统的物 理模拟和实验研究成本高、效率低的缺点． 本文以 某 2250 热连轧 R2 轧机为研究对象，对其轴向力 过大问题进行探讨和研究，采用自制的遥测系统 对传动系统的轴向力进行了在线监测，运用仿真 方法来探讨轴向力生成的机理，为轧机轴向力的 降低提供依据． 1 现场轧机轴向力测试 某 2250 热连轧 R2 四辊可逆轧机设备布置如 图 1 所示． 主传动装置包括: 主电机、滑块式万向接 轴、中间轴、叉头、扁头、十字轴及接轴平衡装置． 上 电机布置在前，下电机布置在后． 上电机通过万向 接轴带动上工作辊; 下电机通过中间轴、万向接轴带 动下工作辊． DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.05.014