。96 北京科技大学学报 第33卷 四次浪形没有解决能力，随着辊缝四次凸度的增加， (1)当【≤L时.L,为工作辊换辊后轧制块 板形将会有恶化的趋势，因此热轧中希望辊缝凸度 带钢时精轧末机架的轧制公里数，L为窜辊行程开 四次分量越小越好 始变化的工作辊轧制公里数的临界值.当L,没有 承载辊缝形状采用二维变厚度有限元模型计 到达临界公里数时，第块带钢窜辊量S的计算过 算山，建模中辊系尺寸、工艺参数均从现场收集为 程与等参数周期性窜辊一致参考式(4和式(5). 统一比较，采用相同的轧制工艺参数，包括单位宽度 (2)当>L时.当L达到临界公里数时，首 轧制力、轧制力分布系数、工作辊原始凸度、工作辊 先计算第块带钢允许的窜辊行程k 弯辊力和工作辊直径等，轧制计划考虑1250m同 △k=k-k (12) 宽轧制，在工作辊半径方向分别叠加15、4575和 = △k 90μ的磨损量，用以模拟不同辊期，同时根据辊期 (13) 不同叠加一定的热辊形，计算承载辊缝凸度随工作 k=k-4L4-I) (14) 辊磨损和窜辊的变化趋势，首先用式(10)对有限元 上述各式中，k为预设定的初始窜辊行程，k 计算的承载辊缝结果进行回归，得到系数、日然 为预设定的轧制周期结束时窜辊行程，△k为预设 后按照式(11计算Gw和Ca四次凸度的计算结果 定的起始与轧制周期结束时窜辊行程的差值：k为 如表1所示.从表中可以看出：随着磨损量的增加， 窜辊行程变化系数：m为窜辊行程变化到k时的 窜辊量越大辊缝四次凸度也越大：窜辊量为零时， 轧制公里数：计算完k后，再按式(4)计算S若下 即使工作辊磨损量不同，承载辊缝凸度的四次分量 式成立，则D乘以一1进行正负转换用于下一次 也基本相等.因此，随着工作辊磨损的增加，采用等 S的计算. 参数周期窜辊策略会由于窜辊位置过大而引起四次 浪形恶化，导致轧制稳定性，此计算结论和生产过程 (15) K-k 中工作辊后期由于窜辊而出现板形问题吻合. 5 变行程窜辊策略在现场的运用效果 表1承载辊缝四次凸度随工作辊磨损和窜辊的变化 Table 1 Changes of qua nic beding gap poofiles with work rollwear and 变行程窜辊策略2006年起在济钢1700四武 sh iftng 钢1700mm鞍钢2150mm和柳钢1450mnm等国内 带钢宽度 工作辊中点磨损， 窜辊量 四次凸度 多个热轧厂下游机架进行使用，使用中操作人员通 B/mm we肛m S/mm Coum 过HM窜辊设定画面选择预先设定好的窜辊模式， 1250 15 0 4.46 板形2设定计算模型通过HM画面变量进行识 1250 150 10.11 别，并由触发信号进行窜辊设定计算，保证整个轧制 1250 45 0 435 周期内窜辊起到有效的作用，同时不影响工作辊磨 1250 45 150 21.49 损严重后因窜辊导致的轧制稳定性 1250 75 0 424 以济钢1700mm热轧线为例，如图6和图7所 1250 75 150 3287 示为某轧制周期巧、6运用本文提出的窜辊策略， 1250 90 0 419 在一个工作辊换辊周期内的窜辊实际值和平坦度实 1250 90 150 38.56 测值.从图中可以看出，使用此窜辊策略后，整个周 期平坦度值均在0土45U(1U=1mm/100m= 变行程窜辊策略的制定 10,用来表示带钢的平坦度)以内，轧制末期带钢 。5帘银量 基于以上分析，本文提出了一种适合常规曲线 F6窜 工作辊的窜辊策略.在轧辊磨损量小的时候尽量 保证窜辊行程能等于机械设备窜辊的最大行程追 求大的磨损宽度B和工作辊边部磨损均匀化，减 100 150 200 小磨损猫耳H高度.随着轧制过程中工作辊的磨 轧制序列 损量增大变化窜辊行程，减少工作辊磨损以后窜辊 图6变行程窜辊策略一个工作辊周期内窜辊实际值 对承载辊缝的影响，减少不可控的四次板形.变行 Fg 6 Actal shifting position n one work roll cycle pr the varying hifting stroke straegy 程窜辊策略算法如下，北 京 科 技 大 学 学 报 第 33卷 四次浪形没有解决能力, 随着辊缝四次凸度的增加, 板形将会有恶化的趋势, 因此热轧中希望辊缝凸度 四次分量越小越好 . 承载辊缝形状采用二维变厚度有限元模型计 算 [ 11] , 建模中辊系尺寸 、工艺参数均从现场收集, 为 统一比较, 采用相同的轧制工艺参数, 包括单位宽度 轧制力、轧制力分布系数、工作辊原始凸度、工作辊 弯辊力和工作辊直径等, 轧制计划考虑 1 250 mm同 宽轧制, 在工作辊半径方向分别叠加 15、45、75 和 90 μm的磨损量, 用以模拟不同辊期, 同时根据辊期 不同叠加一定的热辊形, 计算承载辊缝凸度随工作 辊磨损和窜辊的变化趋势, 首先用式 ( 10)对有限元 计算的承载辊缝结果进行回归, 得到系数 a2 、a4 , 然 后按照式 ( 11)计算 CW 和 CQ, 四次凸度的计算结果 如表 1所示.从表中可以看出:随着磨损量的增加, 窜辊量越大, 辊缝四次凸度也越大 ;窜辊量为零时, 即使工作辊磨损量不同, 承载辊缝凸度的四次分量 也基本相等.因此, 随着工作辊磨损的增加, 采用等 参数周期窜辊策略会由于窜辊位置过大而引起四次 浪形恶化, 导致轧制稳定性, 此计算结论和生产过程 中工作辊后期由于窜辊而出现板形问题吻合 . 表 1 承载辊缝四次凸度随工作辊磨损和窜辊的变化 Table1 Changesofquarticloadinggapprofileswithworkrollwearand shifting 带钢宽度, B/mm 工作辊中点磨损, wc/μm 窜辊量, S/mm 四次凸度, CQ/μm 1 250 15 0 4.46 1 250 15 150 10.11 1 250 45 0 4.35 1 250 45 150 21.49 1 250 75 0 4.24 1 250 75 150 32.87 1 250 90 0 4.19 1 250 90 150 38.56 4 变行程窜辊策略的制定 基于以上分析, 本文提出了一种适合常规曲线 工作辊的窜辊策略 .在轧辊磨损量小的时候, 尽量 保证窜辊行程能等于机械设备窜辊的最大行程, 追 求大的磨损宽度 Bw和工作辊边部磨损均匀化, 减 小磨损猫耳 Hc高度.随着轧制过程中工作辊的磨 损量增大变化窜辊行程, 减少工作辊磨损以后窜辊 对承载辊缝的影响, 减少不可控的四次板形 .变行 程窜辊策略算法如下. ( 1) 当 Li≤Ls时.Li为工作辊换辊后轧制 i块 带钢时精轧末机架的轧制公里数, Ls为窜辊行程开 始变化的工作辊轧制公里数的临界值 .当 Li没有 到达临界公里数时, 第 i块带钢窜辊量 Si的计算过 程与等参数周期性窜辊一致, 参考式 ( 4)和式 ( 5) . ( 2) 当 Li>Ls时.当 Li达到临界公里数时, 首 先计算第 i块带钢允许的窜辊行程 ki. Δks =ks1 -ks2 ( 12) k= Δks Lm ( 13) ki =ks1 -k(Li-Ls) ( 14) 上述各式中, ks1为预设定的初始窜辊行程, ks2 为预设定的轧制周期结束时窜辊行程, Δks为预设 定的起始与轧制周期结束时窜辊行程的差值;k为 窜辊行程变化系数 ;Lm 为窜辊行程变化到 ks2时的 轧制公里数;计算完 ki后, 再按式 ( 4)计算 Si, 若下 式成立, 则 Dr乘以 -1 进行正负转换, 用于下一次 Si的计算 . Si = ki, Si>ki -ki, Si<-ki ( 15) 5 变行程窜辊策略在现场的运用效果 变行程窜辊策略 2006年起在济钢 1 700 mm、武 钢 1 700mm、鞍钢 2 150mm和柳钢 1 450 mm等国内 多个热轧厂下游机架进行使用, 使用中操作人员通 过 HMI窜辊设定画面选择预先设定好的窜辊模式, 板形 L2设定计算模型通过 HMI画面变量进行识 别, 并由触发信号进行窜辊设定计算, 保证整个轧制 周期内窜辊起到有效的作用, 同时不影响工作辊磨 损严重后因窜辊导致的轧制稳定性. 图 6 变行程窜辊策略一个工作辊周期内窜辊实际值 Fig.6 Actualshiftingpositioninonework-rollcycleforthevarying shiftingstrokestrategy 以济钢 1 700 mm热轧线为例, 如图 6和图 7所 示为某轧制周期 F5、F6运用本文提出的窜辊策略, 在一个工作辊换辊周期内的窜辊实际值和平坦度实 测值.从图中可以看出, 使用此窜辊策略后, 整个周 期平坦度值均在 0 ±45 IU( 1 IU=1 mm/100 m= 10 -5 , 用来表示带钢的平坦度 )以内, 轧制末期带钢 · 96·