D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2001.03.049 第23卷第3期 北京科技大学学报 Vol.23 No.3 2001年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing June 2001 2800四辊轧机“逆宽”轧制中的凸度控制 孙林) 张清东” 陈先霖) 刘炳南) 吴炳火) 张晨” 1)北京科技大学机城工程学院，北京1000832)武汉钢帙（集团公司，武汉430083 摘要为了研究2800四辊轧机在工作辊服役后期“逆宽”轧制状态下的凸度控制问题，结合 大量的现场实测数据，运用变厚度平面有限元方法建立了专门针对2800四辊轧机的辊系变形 (即凸度预测)仿真模型.根据仿真计算结果，揭示出工作辊服役后期的“箱型”磨损辊形、钢板 宽度及轧制力等对钢板凸度的影响关系，并提出相应的生产中可行的控制措施 关键词四辊轧机；中厚板；辊形；凸度 分类号TG335.12 1轧辊磨损与“逆宽”轧制 中部较大，一般为0.3-0.8mm/Dia,最大可达 1.2mm/Dia,轧辊中点吨钢磨损量平均约为 在板带钢热轧生产中，轧辊（工作辊、支持 0.17um/Dia.支持辊的磨损辊形较工作辊复杂， 辊)表面的不均匀磨损使辊形呈“箱形”，这是板 总体上中部凹陷类似“浴盆型”，如图1.磨损量 形的主要干扰因素.为了克服这一干扰，热轧中 大小也与轧制量有关，一般最大可达 常把一对工作辊服役期内所轧的全部轧件按 0.8mm/Dia,轧辊中点吨钢磨损量平均约为 “楔形(COFFIX)”宽度变化规律编排轧制顺序， 0.008m/Dia.在一对支持辊的服役期内有30甚 即在开始的烫辊材或过渡材之后全部按由宽到 至50对次工作辊与之配合使用，所以一对支持 窄的顺序轧制，并称之为一个轧制计划单位.近 辊服役中要经历几十次严重不均匀分布的“箱 年来通过WRS等技术在一个轧制单位中大幅 型”工作辊辊形.当工作辊出现“箱型”磨损辊形 度“逆宽”（由窄到宽）和“批量同宽”轧制，打破 后，如果再轧制的钢板宽度大于了“箱型”的底 原“楔形”原则，实现所谓“自由轧制”(FSR),这 部宽度，则工作辊“箱型”辊形与支持辊磨损辊 是热轧的前沿技术和热点问题.在中板生产中 形相互影响，并共同使承载辊缝形状发生严重 存在许多特殊性一可逆式轧制、较大的规格 畸变，使钢板的横断面在两边出现梯形，钢板的 品种变化范围、相对较大的轧辊服役期和几近 凸度值变得很大.这一现象称之为中板轧制中 自由的轧制计划单位编排，这决定了中板轧机 的“逆宽”轧制状态. 的工作辊和支持辊表面存在较大的不均匀磨 表1为钢板凸度实测数据(9批1013块钢)， 损，并由此导致在工作辊服役后期所轧钢板凸 从中可以明显看到“逆宽”轧制现象对凸度的严 度和平坦度严重超标.为了深入研究这一问题， 重影响.同样是10mm板厚规格钢板，因为处在 作者在现场进行了大量的轧辊磨损辊形及轧后 钢板凸度等内容的跟踪实测，并运用变厚度二 500 维有限元轧机辊系变形仿真程序进行了大量工 250 支持辊初始辊形PMR3工作辊初始辊形 况的软件试验，对工作辊服役后期的“箱型”磨 0怜 支持辊磨损辊形 损辊形、钢板宽度及轧制力等对钢板凸度的影 -250 上工作辊磨损辊形， 响关系进行研究. -500 下厂作短 磨损焜形 实测表明，工作辊磨损辊形总是近似“箱 9-750 0 500 10001500200025003000 型”如图1.随轧制量不同磨损量也不同，轧辊 辊身长度/mm 收稿日期200102-19孙林男，36岁，高级工程师，博士生 图1工作辊支持辊棍形图 *国家自然科学基金资助课题N0.59835170) Fig.1 Contour sketch of work roll and backup roll第 卷 第 期 2 3 3 1 年 月 2 0 6 北 京 科 技 大 学 学 报 o J r u n i a U o f O i , e 抢 i yt o f s ice n e e an d T ce 卜n o 】o gy B e lj in g V b L2 3 N 0 . 3 J U n e 2 0 01 2 8 0 0 四辊轧机 `逆宽 , , 轧制 中的凸度控制 孙 林 ` ) 张清 东” 陈先霖 ” 1月匕京科技大学机械工程学院 , 北京 1 0 0 83 刘 炳 南 2 ) 吴炳 火 2 ) 张 晨 ” 2斌汉钢铡 集团 讼司 , 武汉 43 0 83 摘 要 为了研究 2 8 0 四辊轧机在工作辊服役后期 “ 逆 宽 ” 轧制状态下 的 凸度控制问题 , 结合 大量的现场实测数据 , 运 用变厚度平面有限元方法建立 了专门针对 28 0 四辊轧机的辊系变形 ( 即 凸度 预测 )仿真模型 . 根据仿真计算结果 ` , 揭示 出工 作辊 服役后期的 “ 箱型 ” 磨损辊形 、 钢板 宽度及轧制力等对钢板凸度的影响关系 , 并提出相应的生产中可 行的控制措施 . 关健词 四辊轧机 ; 中厚板 ; 辊形 ; 凸度 分类号 T G 33 5 . 12 1 轧辊磨损与 `逆贫 , 轧制 在板带 钢热轧 生产中 , 轧辊 ( 工作辊 、 支持 辊 )表 面的不均 匀磨损使辊形呈 “ 箱形 ” , 这是板 形的主要 干扰 因素 . 为 了克服这一干扰 , 热轧 中 常 把一 对工 作 辊 服役 期 内所 轧 的全部 轧件 按 “ 楔形( C O F Fix )’ 宽度 变化规律 编排轧制顺序 , 即在开始 的烫辊材或过渡材之后全部按 由宽到 窄的顺序轧制 , 并称之为一个轧制计划单位 . 近 年来通 过 w R s 等技术在 一个轧制单 位中大幅 度 “ 逆 宽’,( 由窄 到宽 )和 “ 批量 同宽 ” 轧制 , 打破 原 “ 楔形 ” 原则 , 实现所谓 “ 自由轧制 ” ( F SR ) , 这 是 热轧 的前 沿技术 和热点 问题 . 在 中板生产 中 存在许 多特殊性— 可逆式 轧制 、 较 大的规格 品种变化 范 围 、 相对较大 的轧辊 服役期 和几近 自由的轧制计划 单位 编排 , 这决定 了中板 轧机 的工作 辊 和 支 持 辊表 面存 在较 大 的不 均匀 磨 损 , 并 由此导 致在工作辊 服役后期所 轧钢 板凸 度和平坦度严重超标 . 为 了深人研究这一 问题 , 作者在现场进行 了大量 的轧辊磨损辊形及轧后 钢板 凸度 等 内容 的跟 踪实测 , 并运用变厚 度二 维有限元 轧机辊系变形仿真程序进行 了大量工 况 的软件试验 , 对工作 辊服役 后期 的 “ 箱型 ” 磨 损 辊形 、 钢板宽度及 轧制力 等对钢板 凸度 的影 响关系进行研究 . 实测表 明 , 工作 辊磨损辊形 总是 近似 “ 箱 型 ” 如图 1 . 随轧制量不 同磨损量也 不 同 , 轧辊 收稿 日期 2 0 01 刁-2 19 孙林 男 , 36 岁 , 高级工程师 , 博士生 * 国家 自然科学基金 资助课题困。 .5 9 8 3 51 7 0) 中部较 大 , 一般 为 .0 3刃.s m m 心i a , 最 大可达 1 . 2 m m o ia , 轧 辊 中 点 吨 钢 磨损 量 平 均 约 为 0 . 17 四田i a . 支持辊 的磨损辊形较工作辊 复杂 , 总体上中部 凹 陷类 似 “ 浴盆 型 ” , 如 图 1 . 磨损量 大 小 也 与 轧 制 量 有 关 , 一 般 最 大 可 达 .0 8 m m D/ ia , 轧 辊 中点 吨 钢 磨 损 量 平 均 约 为 .0 0 0 8 林画心ia . 在一对支持辊的服役 期内有 30 甚 至 50 对次工作辊与之配合使用 , 所 以一对支持 辊服役 中要经历几 十次严重不均匀分布 的 “ 箱 型 ” 工作辊辊形 . 当工作辊出现 “ 箱型 ” 磨损辊形 后 , 如果再轧 制 ` 的钢板 宽度大于 了 “ 箱 型 ” 的底 部宽度 , 则工作辊 “ 箱型 ” 辊形与支持辊磨损辊 形相互影 响 , 并共 同使承载辊缝形 状发生严 重 畸变 , 使钢板 的横断面在两边 出现梯形 , 钢板的 凸度值变得很大 . 这一现象称之 为 中板轧制 中 的 “ 逆宽 ” 轧制状态 . 表 1 为钢板凸 度实测数据 (9 批 10 13 块 钢) , 从中可以 明显看到 “ 逆宽 ” 轧制现象对 凸度 的严 重影响 . 同样是 10 r n ln 板厚规格钢板 , 因为处在 持辊初始辊形 P M眼3 工作辊初 始辊君 一一一一一一止二二三二 古精娘 磨福 银形 00 日ù`一J ō `、ù, 上工作辊磨损辊形 下工作辊 磨损辊形 0 50 0 1 0 0 0 l 5 00 2 0 0 2 50 0 3 0() 0 辊身长度/m m 图 1 工作辊支持辊辊形图 F ig . 1 C o n ot u r s k e t c h o f wo r k m l a n d b a e k u P or U 划写铆侧哪口扮导足叮骥日 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2001. 03. 049