·1078* 北京科技大学学报 第34卷 1非对称工作辊设计 1.2参数设计方法 为了保证板形，一般工作辊服役周期内主轧材 1.1主要设计参数 带钢宽度应遵循由宽到窄的原则，禁止宽度反向跳 非对称工作辊的结构由平辊段和锥形段组成， 跃轧制，而采用非对称工作辊则可以在一定程度上 将工作辊一端磨削成带曲线的锥形，上下工作辊反 打破这种原则因.为更好地发挥非对称工作辊的控 对称放置，如图1所示，L.为工作辊锥形长度，H。为 制性能，一般需根据可能的宽度反向跳跃需求分别 工作辊锥形高度，S。为轧制过程中带钢进入锥部的 设计不同的辊形，如果非对称工作辊需要兼顾整个 长度，B为带钢宽度，L.为工作辊长度，S为工作辊 产品大纲宽度范围，虽然采用同样的设计思路，但显 窜辊量.在轧制过程中，根据带钢的宽度以及轧辊 然设计出来的辊形性能会降低.本文以特定的宽度 磨损的状况确定带钢进入锥段的长度，达到板形控 反向跳跃轧制为例，研究非对称工作辊参数设计 制和实现自由规程轧制目的.锥形段决定着非对称 方法. 工作辊的板形控制能力和实现自由规程轧制的能 1.2.1锥形长度L.的设计 力，锥形段参数设计内容包括L.、H。和锥形段的曲 设某轧制单位内带钢的最大宽度为Br,最小 线形式，一旦锥形段参数被确定，平辊段的参数也被 宽度Ba,窜辊最大行程Sr,则L.可以由Bmx、Bim 唯一确定 和S之间的关系进行讨论.L。须保证轧制单位内 轧制中心线 最小宽度带钢能进入锥段，最大宽度带钢能脱离锥 段.如图2所示，为最小宽度带钢B进入锥形段的 临界条件，从几何关系可以得出： (1) 同理，对于最大宽度带钢B,保证带钢能脱离补偿 段，有 1 1 图1非对称工作辊示意图 L.≤2L.+S-2Br (2) Fig.1 Schematic diagram of asymmetry work rolls 取两者极限情况，加以整理得 (1)L.的设计.为保证在有效的窜辊范围内锥 Bu -Bnin =4Sm' (3) 形段均能发挥作用，L。设计时需考虑轧制单位内 S轧制中心线 L。、B和S三者之间的关系，同时为保证轧制稳定 性，锥形段的曲率不宜过大，因此L.的设计还需考 虑与H。之间的耦合关系. (2)H。的设计.H的设计首先要考虑轧辊的 磨损状况.若H。取值偏小，则设计出来的锥形段不 能完全补偿轧辊磨损，达不到预期效果；若H。取值 L 偏大，则有可能使带钢边部超厚，在下游机架破坏凸 图2带钢宽度B下窜辊与L.之间的关系 度遗传规律，引起板形不良.此外，H。设计还需要 Fig. 2Relationship between shifting and L with strip width of B 兼顾带钢跑偏范围、轧辊磨削效率和表面质量、窜辊 的实际最大行程等。 比较宽度的最大变化范围与S的关系，得到 (3)锥形段曲线形式的设计.锥形段轧辊直径 以下结论. 逐渐减小，满足这一特性的曲线形式很多，从辊间接 (1)若Bnax-Bmn=4Sr,此时L.有唯一解，能 触压力分布考虑，如果采用直线则会在平辊段和锥 保证Bn能进入锥段，B能脱离锥段，L。可以表 形段结合处出现局部应力集中，易造成辊面破坏 示为 因此锥形段应采用曲线辊形，曲线形式可以是抛物 .=.-S-B (4) 线、圆弧和三角函数曲线等，由于L.远远大于H, 兼顾设计的复杂程度、实用性，可采用二次抛物线 (2)若Bms-Bin<4Smm,此时L。有无穷多个 形式. 解，L。的范围可以表示为北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 1 非对称工作辊设计 1. 1 主要设计参数 非对称工作辊的结构由平辊段和锥形段组成， 将工作辊一端磨削成带曲线的锥形，上下工作辊反 对称放置，如图 1 所示，Le 为工作辊锥形长度，He 为 工作辊锥形高度，Se 为轧制过程中带钢进入锥部的 长度，B 为带钢宽度，Lw 为工作辊长度，Sf 为工作辊 窜辊量． 在轧制过程中，根据带钢的宽度以及轧辊 磨损的状况确定带钢进入锥段的长度，达到板形控 制和实现自由规程轧制目的． 锥形段决定着非对称 工作辊的板形控制能力和实现自由规程轧制的能 力，锥形段参数设计内容包括 Le、He 和锥形段的曲 线形式，一旦锥形段参数被确定，平辊段的参数也被 唯一确定． 图 1 非对称工作辊示意图 Fig． 1 Schematic diagram of asymmetry work rolls ( 1) Le 的设计． 为保证在有效的窜辊范围内锥 形段均能发挥作用，Le 设计时需考虑轧制单位内 Le、B 和 Sf 三者之间的关系，同时为保证轧制稳定 性，锥形段的曲率不宜过大，因此 Le 的设计还需考 虑与 He 之间的耦合关系． ( 2) He 的设计． He 的设计首先要考虑轧辊的 磨损状况． 若 He 取值偏小，则设计出来的锥形段不 能完全补偿轧辊磨损，达不到预期效果; 若 He 取值 偏大，则有可能使带钢边部超厚，在下游机架破坏凸 度遗传规律，引起板形不良． 此外，He 设计还需要 兼顾带钢跑偏范围、轧辊磨削效率和表面质量、窜辊 的实际最大行程等． ( 3) 锥形段曲线形式的设计． 锥形段轧辊直径 逐渐减小，满足这一特性的曲线形式很多，从辊间接 触压力分布考虑，如果采用直线则会在平辊段和锥 形段结合处出现局部应力集中，易造成辊面破坏． 因此锥形段应采用曲线辊形，曲线形式可以是抛物 线、圆弧和三角函数曲线等，由于 Le 远远大于 He， 兼顾设计的复杂程度、实用性，可采用二次抛物线 形式． 1. 2 参数设计方法 为了保证板形，一般工作辊服役周期内主轧材 带钢宽度应遵循由宽到窄的原则，禁止宽度反向跳 跃轧制，而采用非对称工作辊则可以在一定程度上 打破这种原则［6］． 为更好地发挥非对称工作辊的控 制性能，一般需根据可能的宽度反向跳跃需求分别 设计不同的辊形，如果非对称工作辊需要兼顾整个 产品大纲宽度范围，虽然采用同样的设计思路，但显 然设计出来的辊形性能会降低． 本文以特定的宽度 反向跳跃轧制为例，研究非对称工作辊参数设计 方法． 1. 2. 1 锥形长度 Le 的设计 设某轧制单位内带钢的最大宽度为 Bmax，最小 宽度 Bmin，窜辊最大行程 Smax，则 Le 可以由 Bmax、Bmin 和 Smax之间的关系进行讨论． Le 须保证轧制单位内 最小宽度带钢能进入锥段，最大宽度带钢能脱离锥 段． 如图2 所示，为最小宽度带钢 Bmin进入锥形段的 临界条件，从几何关系可以得出: Le≥ 1 2 Lw － Smax － 1 2 Bmin ． ( 1) 同理，对于最大宽度带钢 Bmax，保证带钢能脱离补偿 段，有 Le≤ 1 2 Lw + Smax － 1 2 Bmax ． ( 2) 取两者极限情况，加以整理得 Bmax － Bmin = 4Smax ． ( 3) 图 2 带钢宽度 Bmin下窜辊与 Le 之间的关系 Fig． 2Relationship between shifting and Le with strip width of Bmin 比较宽度的最大变化范围与 Smax的关系，得到 以下结论． ( 1) 若 Bmax － Bmin = 4Smax，此时 Le 有唯一解，能 保证 Bmin 能进入锥段，Bmax 能脱离锥段，Le 可以表 示为 Le = 1 2 Lw － Smax － 1 2 Bmin ． ( 4) ( 2) 若 Bmax － Bmin ＜ 4Smax，此时 Le 有无穷多个 解，Le 的范围可以表示为 ·1078·