D0I:10.13374/j.issn1001053x.2000.04.054 第22卷第3期 北京科技大学学报 VoL.22 No.3 2000年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing June 2000 冷连轧轧制张力稳定性 史小路) 邹家祥) 何汝迎2) 马建华) 1)北京科技大学机械工程学院，北京100083 2)宝钢集团公司冷轧部，上海200941 摘要以轧制理论、机械振动与摩擦理论相结合的新方法解释了张力失稳自发产生的原因， 提出了控制辊缝润滑、提高轧制张力稳定性的方法，理论分析与生产实践表明：降低乳化液含 量，轧制入口张力的稳定性有明显的提高。 关键词冷连轧：轧制张力：稳定性 分类号TG335.12 轧制张力是冷连轧带钢生产过程中必需严 分离体，将分布的摩擦力简化为区域上作用的 格控制的重要参数.它不仅影响轧制工艺条件， 等效合力，按图1所示方法建立沿轧制方向的 影响产品尺寸精度与板形质量，甚至能使整个 平衡方程，则有： 轧制过程变得不稳定.有关研究表明：轧制张力 不稳定是导致轧机垂直自激振动的直接原因之 一山.连轧机带钢张力的建立，一方面取决于各 架轧机的速度关系，另一方面也取决于轧辊辊 缝的摩擦状态，因为带钢的柔索特性以及出口 轧制张力与下游轧机入口张力的依赖关系，所 以分析轧制入口张力更具典型意义，影响轧制 张力的因素很多，本文将重点讨论辊缝摩擦状 态对张力稳定性的影响， 1入口轧制张力与辊缝后滑区摩擦 图1轧件受力分析 Fig.1 Forces acting on strip in roll gap 力的关系 To+2Fssiny+2Fsin+2F,coso- 依据轧制理论，在正常轧制情况下，因辊缝 2Fscosy-T=0 (1) 间被轧制金属的塑性流动，辊缝存在轧件移动 其中，Fb,F为后滑区正压力和摩擦力，F,F 速度超前轧辊速度的前滑区和滞后轧辊速度的 为前滑区正压力和摩擦力， 后滑区，其间某一截面存在轧辊与轧件运动速 先讨论出口张力T,恒定，入口张力为零 度相同的中性层.根据卡尔曼微分方程，入口、 (T。=0)的轧制情况.由于T,=0,此条件下的后 出口边界条件，两区域在中性层处压力相等，采 滑区摩擦力与入口张力无关，可称为无效后滑 用迭代方法修正轧辊压扁后的半径等条件，可 摩擦力，记Tmm.根据公式(I),无效后滑区等效 求出中性层的位置和接触区内的压力分布.利 摩擦力可表示为： 用秒流量相等原则，还可确定前、后滑值及接触 Tmn=(2Fsiny+2Fsin+2F,coso-T)(2) 表面的相对速度分布等四. 当入口张力作用时，根据公式()，借助无效 根据轧制原理，即使没有张力作用，由于轧 后滑摩擦力的概念，入口张力可表示为： 件的塑性变形，辊缝摩擦依然存在，为分析入口 T。=2(F.b-F.bim)cosy (3) 张力与辊缝摩擦之间的关系，取半高度轧件为 虽然在入口张力变化时，轧制入口塑性条 件、接触压力、中性层位置、辊缝摩擦等参数也 1999-10-15收稿史小路男，46岁，副教授，硕士 会变化，但对公式(3)仍可作出如下解释：在连第 2 2卷 第 3期 2《洲姆 年 6月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u ur a l o fU n vi e sr iyt o f s e i e n e e a n d介 e h n o l o yg B e ij i n g V 6.12 2 N 0 3 J U l e 20 0 冷连轧轧制张 力稳 定性 史小 路 ” 邹家祥 ” 何汝迎 2, 马建华 ” l )北京科技大学机械工 程学院 , 北京 10 0 0 83 2) 宝钢集 团公司冷 轧部 , 上海 2 0 0 9 41 摘 要 以轧制 理论 、 机 械振动 与摩擦 理论 相结合 的新方 法解释 了张力 失稳 自发产生 的原 因 , 提 出 了控 制辊缝 润滑 、 提高 轧制张 力稳 定性 的方 法 . 理 论分析 与生 产实 践表明 : 降低乳化 液含 量 , 轧制入 口 张力 的稳 定性有 明显 的提高 . 关键 词 冷 连轧 ; 轧制张 力 : 稳定 性 分 类号 T G 3 3 5 . 12 轧制张力是冷连轧 带钢 生 产过程 中必 需严 格控制 的重要 参数 . 它 不 仅 影 响 轧制工 艺 条件 , 影 响 产 品尺 寸精度 与板形 质量 , 甚至 能使整个 轧 制过程变得不 稳 定 . 有 关 研究表 明 : 轧制 张力 不 稳定是 导致轧机垂直 自激振动 的直接 原因之 一 「, , . 连轧 机 带钢 张 力的 建立 , 一 方 面 取 决 于 各 架轧机 的速 度关系 , 另一 方面也 取决于 轧辊辊 缝的 摩擦状态 . 因 为 带钢 的 柔 索特 性 以及 出 口 轧制张力与下 游轧机入 口 张力 的依赖 关系 , 所 以分析轧制入 口 张 力更 具 典型 意义 . 影 响 轧 制 张 力 的 因素 很 多 , 本文 将重 点 讨论 辊 缝摩擦状 态对张力稳定 性 的影响 . 分离体 , 将分 布 的 摩擦 力 简化 为区域上 作用的 等效 合力 , 按图 1 所示 方法 建立 沿 轧制方 向的 平 衡方程 , 则有 : h : 2/ 凡 1 入 口 轧制张力与辊缝后滑 区摩擦 力的关系 依据轧制理 论 , 在正 常轧制情况 下 , 因辊缝 间被轧 制金属的塑 性流动 , 辊缝存 在轧 件移动 速度超前轧辊速度 的前滑区 和 滞后 轧辊速度 的 后 滑 区 . 其 间某一 截面 存在轧辊 与轧 件运动 速 度 相 同 的 中性层 . 根据 卡 尔 曼 微分 方 程 , 入 口 、 出 口 边界 条件 , 两 区 域在中性层 处 压 力相 等 . 采 用 迭代方法修正 轧 辊压 扁后 的半 径等 条 件 , 可 求出 中性层 的位置 和 接触区 内的压 力分 布 . 利 用 秒流量相 等原则 , 还可确定 前 、 后滑 值及 接触 表面的相 对速度分 布等 〔2] . 根据轧制原 理 , 即使没 有张 力作用 , 由于 轧 件的塑 性变形 , 辊缝摩擦依然存在 . 为分析入 口 张 力 与 辊缝摩擦之 间 的关 系 , 取 半 高度 轧 件为 图 1 轧件受力分析 F o cr 韶 a e itn g o n s t ir P in or il g a P , . ù一口ó 矽洲LF 不心 19 9 一 10 一 巧 收稿 史小路 男 , 4 6 岁 , 副教 授 , 硕 士 0T 十 2凡 、 s i n 尹2凡 , s i n 价+ 2只 , e o s p 一 2凡 b e o s尹一 不 = 0 ( l ) 其 中 , 凡 、 ,只 、 为后滑 区正 压力和 摩擦力 , 凡 , 凡 为前滑 区 正 压力和 摩擦力 . 先 讨 论 出 口 张力 不 恒 定 , 入 口 张 力为零 ( 0T = 0 ) 的轧制情况 . 由于 0T = O , 此条件下 的后 滑 区摩 擦力 与入 口 张力无关 , 可 称为无效后滑 摩擦 力 , 记 几二 . 根据公 式 ( l) , 无效后 滑区 等效 摩擦 力可 表示 为 : 双 、 , ~ = ( 2凡 、 s i n 对2凡 , r s i n 尹+ 2只 r e o s 梦一 兀) ( 2 ) 当入 口 张 力作 用 时 , 根据公式 ( l) , 借助无效 后滑摩 擦力的概 念 , 入 口 张力可表示 为 : 0T = 2 k(F b 一只 b , ~ ) e o s夕 ( 3 ) 虽 然 在 入 口 张力 变 化 时 , 轧 制 入 口 塑 性条 件 、 接触 压 力 、 中性层 位置 、 辊缝摩擦等参数也 会 变化 , 但对 公 式 (3 ) 仍可 作 出如 下 解 释 : 在连 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2000. 04. 054