热连轧机支承辊的辊型优化研究与应用
最优辊型技术的开发和应用
第42卷 第10期 2007年10月钢铁Ir on and Steel Vol .42,No .10Oct ober 2007最优辊型技术的开发和应用连家创1, 戚向东1, 岳晓丽1, 杨自行2, 王佑林3(1.燕山大学轧机研究所,河北秦皇岛066004; 2.中国冶金科工集团公司,北京100081;3.唐山国丰钢铁有限公司热轧厂,河北唐山063300)摘 要:以唐山国丰1450热连轧机精轧机组为研究对象,提出了一种轴向移动可变辊缝凸度并可变辊缝形状的轧辊辊型和与其相配合的支承辊辊型的最优辊型设计方法,经生产考核,达到了带钢出口厚度1.2～2.5mm,平直度偏差±18I .U 的技术指标,取得带钢平直度控制的良好效果。
关键词:可变凸度和形状;辊型优化;板形中图分类号:TG333.2 文献标识码:A 文章编号:04492749X (2007)1020060204Develop ment and Appli cati on of Opti m i zedShape Roll Technology(OSRT)L I A N J ia 2chuang 1, Q I Xiang 2dong 1, Y UE Xiao 2li 1, Y ANG Zi 2xing 2, WANG You 2lin3(1.RollingM ill Research I nstitute,Yanshan University,Q inhuangdao 066004,Hebei,China; 2.China Metallurgical Gr oup Cor p.,Beijing 100081,China; 3.Tangshan Guofeng Steel Co .,L td .,Tangshan 063300,Hebei,China )Abstract:OSRT (Op ti m ized Shaped Roll Technol ogy )is based on t w o Chinese patents,one is VCS W ,another is VCS B.This technique is used successfully on finish stands of Tangshan Guofeng 1450hot stri p m ill .The p r oducts meet 18I .U.qualificati on of stri p flatness with stri p thickness in the range of 1.222.5mm.Key words:variable cr own and shape;shape r oll op ti m izati on;stri pe shape作者简介:连家创(19332),男,大学本科,教授; E 2ma il :Jchlian@ysu .edu .cn; 修订日期:2007203202 板带轧机轧辊的辊型对于板带产品的板凸度和板形有着十分重要的意义。
《2024年5000mm轧机支承辊辊型曲线的研究》范文
《5000mm轧机支承辊辊型曲线的研究》篇一一、引言在金属轧制工艺中，轧机支承辊起着至关重要的作用。
辊型曲线是支承辊设计和制造过程中的关键因素，它直接影响到轧制产品的质量和生产效率。
本文以5000mm轧机支承辊为研究对象，对其辊型曲线进行深入研究，旨在为相关企业和研究机构提供理论支持和实际应用参考。
二、研究背景及意义随着现代工业的快速发展，轧机支承辊在金属轧制过程中扮演着越来越重要的角色。
5000mm轧机支承辊作为其中的一种，其辊型曲线的合理设计对于提高轧制产品的质量和生产效率具有重要意义。
然而，目前关于5000mm轧机支承辊辊型曲线的研究尚不够充分，因此，对其进行深入研究具有重要的理论和实践价值。
三、研究方法与内容本研究采用理论分析、数值模拟和实际生产数据相结合的方法，对5000mm轧机支承辊的辊型曲线进行研究。
首先，通过对轧制过程的理论分析，明确支承辊在轧制过程中的作用和要求；其次，利用数值模拟软件对不同辊型曲线下的轧制过程进行模拟，分析辊型曲线对轧制效果的影响；最后，结合实际生产数据，对模拟结果进行验证和优化。
具体研究内容包括：1. 支承辊的结构特点和设计要求；2. 辊型曲线的定义和分类；3. 不同辊型曲线对轧制效果的影响；4. 数值模拟方法在辊型曲线研究中的应用；5. 实际生产数据与模拟结果的对比分析。
四、结果与讨论1. 支承辊的结构特点和设计要求支承辊是轧机中的重要部件，其结构特点和设计要求直接影响到轧制产品的质量和生产效率。
一般来说，支承辊应具有较高的刚度和良好的耐磨性，以保证在长时间的工作过程中保持稳定的性能。
此外，支承辊的直径、长度、材质等参数也应根据实际需求进行合理设计。
2. 辊型曲线的定义和分类辊型曲线是指支承辊的横截面形状，通常包括直线型、凸弧型、凹弧型等。
不同类型的辊型曲线对轧制效果具有不同的影响。
在实际应用中，应根据具体的轧制工艺和产品要求选择合适的辊型曲线。
3. 不同辊型曲线对轧制效果的影响通过对不同辊型曲线的数值模拟和实际生产数据对比分析，发现合理的辊型曲线可以有效提高轧制产品的质量和生产效率。
1450mm热连轧机支持辊辊形优化设计
1450mm热连轧机支持辊辊形优化设计
孟静;曹汉民;刘超;徐日石
【期刊名称】《热处理技术与装备》
【年(卷),期】2016(37)4
【摘要】针对热轧1450 mm生产线存在支持辊磨损严重的问题,结合现场的工艺条件和设备能力,设计了一套合理的VCR支持辊辊形。
经过大量的离线工况试算,对支持辊性能进行综合分析评价,为在线实验提供了理论依据和数据支持。
在线实验表明,自VCR辊形使用以来,运行稳定,支持辊存在的问题得到有效解决,板形质量显著提高。
支持辊下机磨损量降低、磨损均匀化、对称化、且轧制里程延长。
【总页数】5页(P58-62)
【关键词】变接触轧制技术;热轧;支持辊;磨损
【作者】孟静;曹汉民;刘超;徐日石
【作者单位】江苏沙钢集团有限公司;北京科技大学高效轧制国家工程研究中心【正文语种】中文
【中图分类】TG333.17
【相关文献】
1.马钢CSP热连轧机支持辊辊形的研究与应用 [J], 王宗明
2.变接触支持辊辊形及辊形配置技术在宽带钢热连轧粗轧机组的应用 [J], 王晓东;李飞;李本海;李彬;张宝辉;金永春
3.涟钢CSP热连轧机变接触支持辊辊形的研究 [J], 曾斌;蒋丽华;张力夫;张南风
4.CVC热连轧机支持辊不均匀磨损及辊形改进 [J], 李洪波;张杰;曹建国;何俊丽;张树山;王强
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梅钢热连轧机组F4／F5机架工作辊辊型研究
２ ４・
梅 山科技
２１ ００年第 ３期
梅 钢热 连轧 机组 Ｆ ／ ５机 架工 作辊 辊 型研 究 ４Ｆ
卞 皓 方 少 华
（ 山钢铁 公 司热轧板 厂 南京 梅
２０ ３ ） １０ ９
摘 要 ： 对梅钢 １ ２ ｉ 热连轧机 组 Ｆ ／ ５机 架工作辊使 用 负凸度辊 型 时存 在 弯辊 力 针 ２ｍ ｌ ４ ｌ ４Ｆ
不断完 善 ，以提 高 机 组对 于 各类 用 户 （ 轧 机 本 的产品 全 部外 销 ） 提 出 的 苛刻 板 形 要 求 的接 受
和适应 能力 。 １ Ｆ ／ ５机 架负 凸度 工作辊 存在 问题 ４Ｆ
在 Ｆ Ｉ ５机架 出 口存 在 较 为 明显 的机 架 间 中 间 浪 ，
问题 ， Ｆ ／ ５机架 上采 用 了轴 向移位 可 变 凸度 在 ４Ｆ 的曲线辊 型技术 ¨。 。
Ｆ ／ ５机 架 目前均 使 用 一８ ｍ 的平 辊 ， ４Ｆ ０ 在
生产 过 程 中常 出 现 弯 辊 在 极 限位 置 的情 况 ， 尤
其 是对 于 冷 轧 料 ， 多 数 时 候 其 弯 辊 位 置 还 是 大 在极 小 位置 （ 图 １ ， 见 ） 这样 就 会造 成 对 同一块 带
（ ｏ Ｒ ｌｎ ｌ ｔ ｆ ｉ ａ ｒ Ｈ ｔ ｏ ｉ Ｐａ ｓ ｎＩ ｎ＆ Ｓｅｌ ｏ ， ａｊ ｇ２ ３ ） ｌ ｇ ｎ ｏ Ｍｅ ｈ ｏ ｔｅ Ｃ ． Ｎ ｎｉ ０ ９ ｎ １ ０
Ｋ ｅ ｒ ｓ： ｏ ｏｌ ｄ ｓｒｐ ｓｅ ｌ ｗｏ ｋ ｒ ｌ ；ｏｌｃｏ ｅ ｉｎ； ｈ ｅ ｈ ｐ ｙ ｗｏ ｄ ｈ ｔｒ ｌ ｔｉ ｔｅ ； ｒ ｏｌ ｒ ｌ ｒ ｗｎ ｄ ｓｇ ｓ ｅ ｔｓ ａ ｅ ｅ
此外 ，对 于 一 部 分 窄 规 格 的 冷 轧 料 ，即 使 当
宽带钢热连轧精轧机组成套辊形配置技术研究与应用_王晓东
第４８卷 第１期 ２ ０ １ ３年１月钢铁Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｖｏｌ．４８，Ｎｏ．１Ｊａｎｕａｒｙ ２０１３宽带钢热连轧精轧机组成套辊形配置技术研究与应用王晓东１， 李 飞１， 王秋娜２， 李本海１， 李 彬２（１．首钢技术研究院，北京１０００４３； ２．河北首钢迁安钢铁有限责任公司，河北迁安０６４４０４）摘 要：为了实现热轧宽带钢板形的高精度控制，根据宽带钢热连轧精轧机组上游机架控制凸度与下游机架控制平坦度的特性，在首钢迁钢１ ５８０ｍｍ热连轧生产线的精轧机组开发并应用了成套辊形配置技术。
在Ｆ１机架工作辊采用负凸度辊形，加强带钢轧制过程的对中；在Ｆ２到Ｆ４机架工作辊应用低轴向力ＣＶＣ辊形，对带钢进行凸度调控；在Ｆ５到Ｆ７机架工作辊上采用负凸度辊形，辅以长行程的工作辊周期性窜辊，均匀轧辊磨损，控制带钢的平坦度；在所有机架的支撑辊上采用ＶＣＲ变接触式辊形，增加机架的横向刚度。
采用此辊形配置后，带钢的板形控制精度达９５％以上，同时，改善了带钢轧制稳定性，延长了轧制计划长度，实现了一定范围的自由规程轧制。
关键词：热连轧机；辊形配置；平坦度；自由规程轧制；凸度文献标志码：Ａ 文章编号：０４４９－７４９Ｘ（２０１３）０１－００５９－０６Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｏｎｅ Ｓｅｔ Ｒｏｌｌ Ｃｏｎｔｏｕｒ ＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｎ Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ Ｔｒａｉｎ ｏｆ Ｈｏｔ Ｓｔｒｉｐ ＭｉｌｌＷＡＮＧ Ｘｉａｏ－ｄｏｎｇ１， ＬＩ Ｆｅｉ １， ＷＡＮＧ Ｑｉｕ－ｎａ２， ＬＩ Ｂｅｎ－ｈａｉ １， ＬＩ Ｂｉｎ２（１．Ｓｈｏｕｇａｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｏｕｇａｎｇ Ｇｒｏｕｐ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４３，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｑｉａｎ’ａｎ Ｉｒｏｎａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｓｈｏｕｇａｎｇ Ｇｒｏｕｐ，Ｑｉａｎ’ａｎ ０６４４０４，Ｈｅｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｈｏｔ ｒｏｌｌｅｄ ｓｔｒｉｐ，ｉｎ ａｃｃｏｒｄａｎｃｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｆｉｎｉｓｈｉｎｇｔｒａｉｎ ｏｆ ｈｏｔ ｓｔｒｉｐ ｍｉｌｌ：ｃｒｏｗｎ ｉｓ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｕｐｐｅｒ ｓｔｒｅａｍ ｓｔａｎｄｓ ａｎｄ ｆｌａｔｎｅｓｓ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｄｏｗｎ ｓｔｒｅａｍｓｔａｎｄｓ，ｏｎｅ ｓｅｔ ｒｏｌｌ ｃｏｎｔｏｕｒ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗａｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ａｎｄ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ １５８０ｍｍ ｈｏｔ ｓｔｒｉｐ ｍｉｌｌ ｏｆ Ｑｉａｎ’ａｎ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｓｈｏｕｇａｎｇ Ｇｒｏｕｐ．Ｎｅｇａｔｉｖｅ ｃｒｏｗｎ ｃｏｎｔｏｕｒ ｗａｓ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｏｎ ｗｏｒｋ ｒｏｌｌｓ ｏｆ Ｆ１ｓｔａｎｄ ｔｏｅｎｈａｎｃｅ ｔｈｅ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｒｏｌｌｉｎｇ．ＣＶＣ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｃｒｏｗｎ）ｗｉｔｈ ｌｏｗｅｒ ｔｈｒｕｓｔ ｆｏｒｃｅ ｗａｓ ｅｍｐｌｏｙｅｄｏｎ ｗｏｒｋ ｒｏｌｌｓ ｆｒｏｍ Ｆ２ｔｏ Ｆ４ｔｏ ｃａｒｒｙ ｏｕｔ ｔｈｅ ｃｒｏｗｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｎｅｇａｔｉｖｅ ｃｒｏｗｎ ｃｏｎｔｏｕｒ ｗａｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｏｎ ｗｏｒｋｒｏｌｌｓ ｏｆ ｄｏｗｎ ｓｔｒｅａｍ ｓｔａｎｄｓ Ｆ５ｔｏ Ｆ７ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｆｌａｔｎｅｓｓ ｑｕａｌｉｔｙ ｗｉｔｈ ａ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｙｃｌｉｃ ｌｏｎｇ ｓｔｒｏｋｅｗｏｒｋ ｒｏｌｌ ｓｈｉｆｔｉｎｇ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｏｌｌ ｗｅａｒ ｄｉｓｐｅｒｓｉｎｇ．ＶＣＲ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｃｒｏｗｎ Ｂａｃｋ－ｕｐ Ｒｏｌｌ）ｃｏｎｔｏｕｒ ｗａｓ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｏｎ ａｌｌｂａｃｋ－ｕｐ ｒｏｌｌｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ ｍｉｌｌ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｃｒｏｓｓ ｒｉｇｉｄｉｔｙ ｏｆ ｒｏｌｌ ｓｔａｃｋ．Ａｆｔｅｒ ｔｈｉｓ ｒｏｌｌ ｃｏｎｔｏｕｒ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗａｓ ｕｔｉｌｉｚｅｄ，ｓｔｒｉｐ ｓｈａｐｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｗｉｔｈ ａ ｈｉｇｈ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ９５％ａｎｄ ｓｃｈｅｄｕｌｅ－ｆｒｅｅ ｒｏｌｌｉｎｇ ｗｉｔｈｉｎａ ｃｅｒｔａｉｎ ｒａｎｇｅ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｒｅａｌｉｚｅｄ，ｍｅａｎｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｒｏｌｌｉｎｇ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｒｏｌｌｉｎｇ ｃａｍｐａｉｇｎ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｉｍ－ｐｒｏｖｅｄ ａｎｄ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｏｔ ｒｏｌｌｉｎｇ ｍｉｌｌ；ｒｏｌｌ ｃｏｎｔｏｕｒ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ；ｆｌａｔｎｅｓｓ；ｓｃｈｅｄｕｌｅ－ｆｒｅｅ ｒｏｌｌｉｎｇ；ｃｒｏｗｎ作者简介：王晓东（１９７４—），男，博士，高级工程师； Ｅ－ｍａｉｌ：ｘ＿ｄ＿ｗｃｕｍｔ＠１６３．ｃｏｍ； 收稿日期：２０１２－０１－２８ 用户对带钢板形质量要求越来越高，辊形与辊形配置技术是板形控制中最直接并有效的技术之一，也一直是研究热点［１－３］，如ＣＶＣ、Ｓｍａｒｔ Ｃｒｏｗｎ、ＬＶＣ、ＵＰＣ、ＶＣ、ＤＳＲ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｈａｐｅ Ｒｏｌｌ）、ＶＣＲ等辊形或者具有改变辊形的轧辊结构。
热连轧机支承辊抗剥落研究与优化设计
热连轧机支承辊抗剥落研究与优化设计3于斌1,周波2,李卫平3,连家创1,刘宏民1(1.燕山大学轧制设备及成套技术教育部工程研究中心,河北秦皇岛 066004;2.攀枝花钢铁(集团)公司技术质量处,四川攀枝花 617062;3.攀枝花钢铁(集团)公司热轧技术科,四川攀枝花 617062)摘要:为解决热连轧机支承辊辊身端部剥落问题,在深入分析剥落机理的基础上,提出辊间接触压力以均匀分布为目的的支承辊辊型设计。
模拟计算和生产试验结果表明,采用文中所述的辊型优化设计技术可使辊间接触压力均匀分布,降低辊身端部压力峰值,消除端部剥落现象。
该方法不仅为轧机支承辊辊型的设计与改造提供了理论依据,且优化辊型也具有进一步推广应用价值。
关键词:支承辊;剥落机理;辊型;优化设计中图分类号:TG333.17 文献标识码:A 文章编号:1001-2354(2008)03-0010-04 热连轧机精轧支承辊作为轧机的主要工作部件,其抗剥落性、耐磨损性和刚度的好坏直接影响轧辊消耗量和轧制产品的质量。
由于支承辊受轧制负荷和辊间接触引起的压应力、切应力及残余应力等各类应力的复杂作用,以及轧辊制造过程中存在缺陷、轧制工艺不合理等因素影响,支承辊往往在服役过程中出现失效,其中辊面剥落是支承辊失效的最主要形式[1～3]。
因此,研究热轧支承辊辊面剥落机理及消除对策对降低辊耗具有十分重要的意义。
该文以某钢厂1580mm热连轧机的支承辊辊面剥落为研究对象,在深入分析辊身剥落机理的基础上,利用辊型优化技术缓解了辊间接触压力不均匀程度,提高了支承辊辊面的抗疲劳能力。
1 支承辊辊身的剥落机理研究1.1 剥落辊身检验分析轧辊表层剥落一般有深层剥落、浅层剥落和端部剥落3种形式。
从1580mm热连轧机的现场数据统计看,端部剥落是支承辊损坏的主要表现形式。
通过对失效辊身的材料化学成分分析和金相组织检测,所测各项指标均满足性能要求,且没有发现缩孔或气泡等内部铸造缺陷。
1422精轧机组工作辊辊型配置研究应用
基 本都 在 负 区间 ， 而 轧制 品种 钢计 划时 ， 为保 证 板 形 稳定 ， 在 模 型 中对 Ｆ １～Ｆ ３机 架 正 窜 最 大位 置 按 ＋６ ０ ｍｍ 进 行 了 限定 ， 使得 Ｆ ｌ～Ｆ ３机 架 窜 辊
（＋６ ０～ ＋ ９ ５ ） ｍ ｍ 的位 置 未 能 使 用 ， 即 造成 机 组
・
・
梅 山科技
２ ０ １ ３年第 ３期
１ ４ ２ ２精 轧 机 组工 作 辊 辊 型 配置 研 究应 用
李欣 波 方 少华 卞 皓
２ １ ０ ０ ３ ９ ）
（ 梅 山钢铁 公 司热轧 板 厂 南京
摘
要： 针 对梅 钢 １ ４ ２ ２ ｍ ｍ 热连轧 机 组板 形控 制 能 力不 足 ， 冷 轧材 计 划 末期 带钢 凸度 不
性， 由图 ２可知 轧件 厚度 小 于 ６ ｍｍ 时 ， 材 料 的横
以完 成平 直度 控 制 ， 亦 即 实 现上 游 机 架 凸 度 控 制 ＋下 游机 架 平 直 度 控 制 的 策 略 。上 游 机 架 在 Ｆ ３
达到比例凸度 目标值 ， 在后续下游机架以平直度 控制为主 ， 保持相邻机架 比例凸度相等 ， 均等于比
易 出现 边部 反翘 现象 ， 冷 轧后 造成 “ 起筋 ” 缺陷。 ２ ） 由于 轧制 冷轧 材 时 ， Ｆ １～Ｆ ３机 架窜 辊 位 置
上述 因素造 成 的辊 缝 形 状 的 变 化 ， 需 要 预 先将 轧 辊磨 削 成一定 的原 始 形 状 ， 使 轧 辊 在 受 力 和 受热
轧制时 ， 仍能保持相对理想的辊缝 ， 从而保证带钢 板 形质 量 ｊ 。原 始 辊 型 的设 计 目的就 是 在 配 合
计 划带钢 凸度 情 况
《2024年5000mm轧机支承辊辊型曲线的研究》范文
《5000mm轧机支承辊辊型曲线的研究》篇一一、引言在轧机制造与应用中，支承辊的辊型曲线扮演着至关重要的角色。
其曲线形态不仅直接影响到轧制产品的质量和精度，也与轧机的稳定性和使用寿命息息相关。
本篇论文以5000mm轧机支承辊辊型曲线为研究对象，通过对相关文献的回顾、现场调研以及理论分析，探讨其曲线特点及影响因素，以期为轧机设计与应用提供一定的理论支持。
二、文献综述在过去的研究中，辊型曲线的设计主要基于经验公式和实验数据。
针对不同规格的轧机，其支承辊的辊型曲线设计应考虑到多种因素，如轧机类型、轧制力、轧件材料性质等。
近年来，随着轧机技术的不断发展，新型材料和新型工艺的应用使得辊型曲线的设计更加复杂。
因此，对5000mm轧机支承辊辊型曲线的研究具有重要的现实意义。
三、研究方法本研究采用理论分析、现场调研和实验研究相结合的方法。
首先，通过查阅相关文献，了解辊型曲线的基本理论和设计原则；其次，对实际生产现场进行调研，收集有关5000mm轧机支承辊的实际运行数据；最后，运用相关软件对收集到的数据进行分析和处理，以得出结论。
四、支承辊辊型曲线的特点及影响因素（一）特点5000mm轧机支承辊的辊型曲线具有以下特点：首先，其曲线形态应与轧机的类型和规格相匹配，以保证轧制产品的质量和精度；其次，其曲线应具有一定的弹性和耐磨性，以适应长时间、高强度的运行环境；最后，其设计应考虑到轧机的稳定性和使用寿命，以确保设备的长期稳定运行。
（二）影响因素支承辊的辊型曲线受到多种因素的影响。
首先，轧机类型和规格是决定辊型曲线形态的主要因素；其次，轧制力和轧件材料性质也会对辊型曲线产生影响；此外，支承辊的材料、制造工艺以及运行环境等因素也会对辊型曲线的性能产生影响。
五、实验研究及结果分析通过实验研究，我们发现5000mm轧机支承辊的辊型曲线在实际运行中呈现出一定的变化规律。
在不同的工作条件下，其曲线形态会有所不同。
此外，我们还将实验数据与理论计算结果进行对比分析，验证了理论分析的正确性。
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热连轧机支承辊的辊型优化研究与应用范群【摘要】总结并推导了热连轧机支承辊的主要辊型公式,并通过辊系受力有限元计算,对比分析了不同支承辊辊端倒角曲线和倒角参数对辊间接触应力轴向分布的影响;在此基础上,综合考虑热连轧机的设备参数、工艺参数等条件,以提高辊间压力轴向分布均匀性、弯辊力调控效果和出口板形质量为优化目标,开发了支承辊辊型优化计算程序.针对某热连轧机支承辊在实际生产中存在的问题,计算得到两种优化的支承辊辊型曲线;对比优化辊型支承辊上机使用前后各1年的数据,新辊型支承辊下机辊面状态明显改善,辊型保持率提高,边部硬化程度减弱,从而进一步优化了支承辊的受力和磨损状态,提高了支承辊的使用安全性.【期刊名称】《宝钢技术》【年(卷),期】2017(000)002【总页数】6页(P50-55)【关键词】热连轧机;支承辊;辊型;优化【作者】范群【作者单位】宝山钢铁股份有限公司研究院,上海201900【正文语种】中文【中图分类】TG333开发与应用支承辊是热连轧机的核心部件,支承辊辊型直接影响其与工作辊之间接触应力的大小和分布,接触应力不均匀分布会造成辊面的不均匀磨损,如果局部接触应力峰值过大,还会在循环交变应力的作用下导致轧辊表面疲劳硬化和剥落事故的发生[1-2];此外,工作辊和支承辊在承载情况下的应力大小和分布还直接影响着辊缝的横向刚度和弯辊的调控能力[3]。
通过支承辊辊型优化,可以改善辊间接触应力的不均匀分布,有利于优化辊系的受力状态、均匀轧辊磨损、提高弯辊对板形的控制效果,与轧机稳定、生产消耗及产品质量息息相关,对于提高轧辊的使用寿命和产品的板形质量具有十分重要的意义。
对于工作辊无特殊辊型的PC、HCW和普通四辊轧机,支承辊一般采用辊身平辊+辊端倒角曲线辊型;而对于CVC轧机支承辊来说,一般在采用与工作辊辊型相配合的CVC或CVC+辊型曲线的基础上,再叠加辊端倒角曲线。
随着辊型优化技术的不断进步,辊端直线型倒角已经淘汰,目前常用的支承辊倒角曲线主要包括正弦函数、圆弧、幂函数等。
设支承辊辊身中部半径为R0,全辊身长度为L,则可推导得到不同支承辊倒角的辊型曲线。
辊端正弦函数倒角曲线(半径方向)为:式中:δ、l、θ为辊端倒角的高度、长度以及正弦函数包角。
辊端圆弧倒角曲线(半径方向)为:式中:r为辊端倒角的半径。
辊端幂函数倒角曲线(半径方向)为:式中:α为幂指数,一般取α=4。
此外,全辊身多项式高次曲线支承辊为中凸辊型,是一种变接触长度的支承辊辊型,可以减小有害接触区的影响,增加弯辊力的调控效果,还可以显著改善辊间接触应力分布,增加辊型自保持性能[4]。
支承辊全辊身多项式高次曲线(半径方向)为:式中:αi为多项式常数。
对于辊身平辊+辊端倒角的支承辊辊型,为对比分析正弦函数、圆弧、四次幂函数等不同支承辊辊端倒角曲线和倒角参数对辊间接触应力轴向分布的影响,运用大型有限元工程软件建立四辊轧机辊系受力有限元计算模型。
以某热连轧机轧制的典型规格产品为例,在相同的倒角参数条件下(倒角长度130 mm,倒角高度1.2 mm),输入相同的设备参数和轧制工艺参数,对工作辊与支承辊的辊间接触应力进行对比计算,计算结果如图1所示。
从图1可以看出,在相同倒角参数条件下,正弦倒角与圆弧倒角支承辊的辊间接触应力轴向分布接近,四次幂函数倒角支承辊的辊间接触长度比其他两种要长一些,但辊间接触应力与边部应力集中明显减小。
在倒角曲线采用四次幂函数情况下,增大倒角高度或倒角长度时,辊间接触应力轴向分布如图2所示。
由图2可见,当倒角长度不变、高度增加到2.0 mm后,辊间接触长度略有减小,辊身中部和边部的接触应力都有所增大;当倒角高度不变、长度增加到180 mm后,辊间接触长度减小,辊身中部接触应力增大,但边部接触应力峰值减小。
可见,确定了倒角曲线的类型后,可通过倒角高度和长度的优化,进一步改善辊间接触应力的大小和分布。
没有任何一种支承辊辊型适用于所有热连轧机,必须针对各个钢厂的实际情况开发优化的支承辊辊型。
热连轧机支承辊辊型优化首先应以均匀辊间压力、降低局部应力集中为目标,根据该要求确定的辊型优化目标函数为[5]:式中:qmax为采用分段离散法计算得到的支承辊各段中最大辊间压力为平均辊间压力。
同时,合理的支承辊辊型设计还能提高弯辊的调控能力,保证出口板形良好,根据该要求确定的辊型优化目标函数为[5]:式中为基态弯辊力;S为保证板形良好、满足目标函数F(x)最小的最佳弯辊力设定值[5]:式中:σ1max和σ1min为板带沿宽度方向上最大和最小的前张应力为平均前张应力。
前张应力横向分布的计算公式见式(8)[6]:式中:E和υ分别为金属的弹性模量和泊松比;h(y)和h分别为出口厚度横向分布和平均厚度;H(y)和H分别为入口厚度横向分布和平均厚度;L(y)和L分别为轧前长度横向分布和平均长度;u(y)为变形区出口金属的横向位移函数;Δb和b分别为轧后宽展量和平均宽度。
对于采用相同支承辊辊型的热连轧机各个机架,支承辊辊型优化总的目标函数为: E(x)=min式中:i为机架号;j为选取的产品编号;m为采用相同支承辊辊型的机架数,考虑到上游机架和下游机架分别以控制凸度和平直度为主,为了便于热连轧机组支承辊的磨辊管理,上游机架和下游机架支承辊分别采用相同的辊型;n为选取的产品数;fj为各产品的权系数,即各产品在辊型优化中所占的比重,对于产量较大的产品,其权系数相对取大一些;qmaxj为不同产品对应的最大辊间压力为不同产品对应的平均辊间压力;Sj为不同产品保证板形良好所对应的最佳弯辊力设定值为各机架设定的基态弯辊力;λ1、λ2为2个辊型优化目标的加权系数,可根据上下游机架不同的工艺需求进行设定。
按照上述方法完成热连轧机支承辊辊型优化计算程序开发,为了保证辊型优化结果满足实际生产需要,在辊型优化计算中选取轧制品种中最宽、最窄、最厚、最薄以及最常用的产品规格,并将相关设备参数、工艺参数、优化参数和约束参数输入程序进行计算,在输入的支承辊辊型优化变量区间内,按照输入的步长不断进行迭代计算,得到不同辊型参数组合下的目标函数值,并根据计算结果,输出最小目标函数值及其对应的辊型优化参数。
4.1 原辊型支承辊存在的问题以某连轧机为对象开展支承辊辊型优化应用研究,该产线为适应越来越激烈的市场竞争,高附加值产品的生产比例越来越高,导致轧制负荷增大,且支承辊上机时间不断增加。
经过不断改进后,七机架连轧机支承辊全部采用辊身平辊+辊端正弦函数倒角辊型。
该辊型支承辊在使用过程中存在的主要问题是:支承辊下机后,在支承辊两端容易形成局部亮带,如图3所示。
该局部亮带是由于支承辊与工作辊在边部产生较大的接触应力峰值而形成的,一方面造成支承辊不均匀磨损严重、下机磨削量增大;另一方面直接影响到带钢板形控制的稳定性,增加了辊面剥落的风险。
根据现场需求,需要在不改变工作辊辊型以及原有生产模式、工艺参数和板形控制模型的前提下对支承辊辊型进行优化。
4.2 支承辊辊型优化根据不同支承辊倒角曲线和倒角参数的影响分析结果,首先考虑将辊身平辊+辊端四次幂函数倒角作为目标辊型进行优化计算;此外,考虑到全辊身多项式高次曲线支承辊可以显著改善支承辊边部的应力集中,将全辊身多项式高次曲线也作为目标辊型进行优化计算。
以F1轧制某典型规格产品为例,对比原辊型以及优化后的平辊+四次幂函数倒角、全辊身多项式高次曲线三种支承辊辊型对辊间接触应力的影响效果,如图4所示。
在相同的工况条件下,平辊+四次幂函数倒角优化辊型与原辊型相比,辊身中部的接触应力有所下降,辊端接触应力尖峰得到有效改善;全辊身多项式高次曲线优化辊型基本消除了支承辊边部的应力集中,但辊身部分的接触应力明显提高。
为分析不同支承辊辊型对F7出口板形的影响,在不改变原有工艺参数设定的情况下,通过模拟计算可以得到F7前张应力分布曲线。
计算结果表明,平辊+四次幂函数倒角优化辊型与原辊型相比,对F7前张力分布几乎无任何影响,而采用全辊身多项式高次曲线优化辊型后,F7前张力分布曲线变化明显,如果仍然采用原来的工艺参数,将导致F7出口带钢出现明显的中浪。
可见,全辊身多项式高次曲线支承辊辊型虽然可以显著改善支承辊边部的应力集中问题,但对产品板形的影响同样明显;辊身平辊+辊端四次幂函数倒角辊型可以有效改善支承辊端部的应力集中,且与原辊型相比,对产品板形没有任何负面影响。
因此,为了不影响生产的正常进行,在不改变原有生产模式、工艺参数和板形控制模型的前提下,针对F1支承辊边部磨损特别严重的情况,首先在F1采用全辊身多项式高次曲线优化辊型支承辊、F2～F7采用辊身平辊+辊端幂函数倒角优化辊型支承辊。
4.3 优化辊型支承辊上机应用效果优化辊型支承辊上机使用1年后,与辊型优化前1年的数据进行对比,应用效果如下: (1) 采用优化辊型支承辊后,对各机架下机后的支承辊辊面进行检查,辊面状态保持良好,无异常磨损现象,边部呈锈蚀状态,消除了原辊型支承辊因边部应力集中而形成的局部亮带,且对轧线板形无任何负面影响,无需改变板形和板凸度设定模型。
(2) 对7个机架支承辊上机前、下机后的辊身直径和全辊身辊形进行测量,计算得到每个支承辊的磨损曲线,优化辊型支承辊的平均辊型破坏率较原辊型支承辊下降14.96%,说明新辊型支承辊的辊型保持率较原辊型支承辊明显提高。
(3) 对各机架支承辊下机后的轴向硬度分布进行测量,并取各测量点的平均值进行对比,如图5所示。
新辊型支承辊较原辊型支承辊的下机硬度有所下降,特别是边部硬化程度明显减弱。
(4) 全辊身多项式高次曲线新辊型支承辊的平均辊型破坏率下降更大,说明其对于改善边部应力集中与局部磨损效果更加明显,后续可以结合轧制工艺和板形控制模型的调整,加强在机稳定性监控,继续开展全辊身多项式高次曲线支承辊辊型的适应性研究,并逐步向后道机架推广应用。
(1) 对热连轧机支承辊辊型进行了总结,推导了辊身平辊+辊端正弦函数倒角、圆弧倒角、幂函数倒角以及全辊身多项式高次曲线等不同支承辊辊型公式,为支承辊辊型优化应用研究打下了基础。
(2) 通过四辊轧机辊系受力有限元计算,对比分析了正弦函数、圆弧、四次幂函数等不同支承辊辊端倒角曲线和倒角参数对辊间接触应力轴向分布的影响,明确了四次幂函数倒角支承辊对于减小辊间接触应力、改善边部应力集中的效果,在此基础上,可通过倒角参数优化,进一步改善辊间接触应力的大小和分布。
(3) 综合考虑热连轧机的设备参数、工艺参数等条件,以提高辊间压力轴向分布均匀性、弯辊力调控效果和出口板形质量为优化目标,开发了热连轧机支承辊辊型优化计算程序。
(4) 针对某热连轧机原辊型支承辊存在的问题,分别以辊身平辊+辊端四次幂函数倒角、全辊身多项式高次曲线作为目标辊型,计算得到优化的支承辊辊型曲线;全辊身多项式高次曲线支承辊辊型虽然可以明显改善支承辊边部的应力集中问题,但对出口板形影响很大,在不改变原有生产模式、工艺参数和板形控制模型的前提下,在F1采用全辊身多项式高次曲线优化辊型、F2～F7采用辊身平辊+辊端幂函数倒角优化辊型支承辊。