中厚板轧制头部弯曲机理的探讨

维普资讯 第3 8卷第 6期

钢

铁

Vo . 8 1 3,No 6 .

2003年 6月

I R0N AND TEEL S

J n 2003 u e

中厚板轧制头部弯曲机理的探讨胡衍生程晓茹李虎兴(汉科技大学 )武摘要

宋耀华(武汉钢铁 (团)司 )集公

通过模拟试验，别测定了不同来料厚度、同变形程度、分不不同上下辊径比轧制时轧件上、下表面前

滑及速度并绘出了相应的试验曲线，以期找出产生弯曲的原因，明产生弯曲的机理。经试验结果分析，探弯曲是轧件上、表面前滑差和速差综合作用的结果。即：滑差大时，差所起作用小，件易往大辊或快辊侧下前速轧弯；滑差小时，差起主导作用，件易往小辊或慢辊侧弯。前速轧 关键词中厚板轧制轧件头部弯曲前滑差速差

DI CUS I S S ON ON FRONT ENDBENDI NG DUI NG PLATE ROLLI NGHU ns ng CHENG a r LI Hu ng Ya he Xi o u xi

( u a nv r i fS in ea d Te h oo y W h n U ie st o ce c n c n lg ) yS ONG oh Ya ua

( u a r n a d S e l( o p)Co a y W h n Io n te Gr u mp n )ABS RACT Th o g i u a i n t s s h o wa d s i n e o i n t p a d b to T r u h sm l to e t t e f r r l a d v l ct o o n o t m p y s r a e o r p e e we e me s r d a i e e t e t y g u e, r fs a d r to f t p a d u f c f wo k i c r a u e t d f r n n r a g s d a t n a i s o o n f b to r l i me e s Th o r s o d n e t c r e r r wn u . twa o n u h t o t m o l d a t r . e c r e p n i g t s u v s we e d a p I s f u d o tt a s t e wo p e e b n i g i t e c mp e e s v e u t o o wa d l if

r n e a d v l c t h r ic e d n s h o r h n i e r s l f f r r s si d fe e c n eo iy p d fe e c f o n o t m u f c so r p e e W h n t e f r r l if r n e i l r e if r n e o p a d b t o s r a e f t wo k ic . e h o wa d si d fe e c a g, p s t e i fu n e o eo iy d f e e c ss al n r p e ei a i e tt r e o l r f s e h n l e c f l ct if r n ei m l a d wo k ic se sl b n O l g rr l o a t r v y a r l. h n t e f r r l if r n e i s l t e i fu n e o e o iy d fe e c l y o 1 W e h o wa d s i d fe e c s ma l h n l e c f v l c t i r n e p a s a p f l a i g r l n r p e e i a i e tt ma l ro l we o 1 e d n o e a d wo k ic s e s l b n O s l r s o rr l y e .

KEY W ORDS p ae ol g, r n n o r pe e b n i g, o wa d l dfe e c, lt r l n fo t e d f wo k ic, e dn i f r r si p i r n e fv l ct if r n e e o iy d fe e c

1前言

轧制压力、轧制力矩、面的变形、擦、表摩线速度等均

某中板厂四辊轧机改造后，轧制时轧件头部下扣现象相当严重，常冲撞辊道，别在轧薄规格产经特品时，时有钻地沟现象发生，生产不能顺利进行。使

失去平衡，加之上下表面的温差、质等因素的影响材得轧出轧件的头部弯曲难以控制。为了解决此问,

有必要对头部弯曲的机理进行探讨，示其规揭从而为现场生产避免下扣现象提供理论依据。 试验安排

这样既限制了设备的充分利用，使成材率、还作业率下降。由于该厂改造后，作辊分别由两台电机传工动，台电机工作特性在“翘板”间内有意设定两雪时为不对称，咬入时上下辊转速不相等。另外，台使

两电机的工作特性、刚度系数也难保绝对相等。于是， 使得轧制过程，别是咬入时会有别于传统的普通特轧制情景，:即引起一系列参数的不对称，如上下侧

,

2 1试验内容 .

为了探索弯曲的机理，在试验中除了测定轧件头部弯曲随变形程度、来料厚度、下辊速比的变化上外，同时还要测定在不同辊速下轧件速度、滑与变前形程度的关系。

联系人：衍生，级工程师，汉 (3 0 1武汉科技大学材控系胡高武 408 )

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2 2试验因子及水平 .根据实验设备条件，并针对现场实际生产情况，

根据以上的试验安排，出了辊径比或异步比绘

为 12时，件头部弯曲、属质点前滑、件出口 .轧金轧 速度差与变形程度间的一组关系曲线，图 1所示。如 4弯曲机理探讨从图 1 e中可见， () h一‰基本为负值，轧件即下表面的线速度慢。按理轧出的轧件应往下扣，从但图 1a可见： ()轧出的轧件基本往上弯，随 e加上且增

试验中对产品的厚度进行了几何模拟。最大变形程度按生产实际情况确定。另外，由于生产中配辊采用下压法，即下辊径大于上辊径，而试验中还考虑了故不同的辊径比。综上所述，具体安排如表 1。表 1实验参数Ta l Fa t r ft s s e1 b c o so e t

弯增加。可见，曲受速度的影响并非象传统认识的弯那样。 从图 1b可见： ()轧件靠快辊侧表面上的前滑为

因子

水平2 3 13 .6 . 51 2 3 4 O, O, 0, 0

来料厚度 H/ mm变形程度 e/上、辊径比 D。D下/

负且趋于零，明在快辊侧均为后滑区。从图 1c说 ()可见：着变形程度的增加，随轧件靠慢辊侧的前滑基本上随之增加且均为正值，明轧件在靠慢辊侧的说前滑较大。从图 1d可见： ()轧件下表面与上表面的前滑差与变形程度之间所呈现的规律与图 1a中 ()弯曲所呈现的规律基本一致，明轧件的弯曲与前说滑间有着密切的联系。 由于上辊线速快，相对于与

下表面接触的慢辊

1 2, . 6 . 1 0

材质

铝

3试验结果曲线3 0

-

-

2 0 3 0

而言，将整个轧件往出口方向强迫拖动的作用，有从

而导致轧件下表面的金属前滑值大，并在一定的条件下会使慢辊中性角等于咬入角，在慢辊侧全为即前滑区。反，相轧件上表面的金属由于受下面小辊往后拖动的作用，致使其前滑减小，并在一定的条件下

淀：

卅

会使快辊侧金属前滑值为零，:即在快辊侧全为后滑:淀

区。此时金属在整个变形区形成搓轧状态。于是轧

墨艇卅

辊对轧件的摩擦力方向与图 2中细线所示，轧件而对轧辊的摩擦力方向与图 2中粗线所示。

艇

蔷3

\

l

一1

(

旧一/

图 1变形程度与其他影响弯曲的参数间的关系Fi . Rea in h p a n e o ma i n r t n g 1 l t s i mo g d f r t a e a d o o o h ri f e cn e d n a e f c o s t e n u n i g b n i g r t a t r l

图 2上下辊不同步时，形区摩擦力分布情况变Fi . Di t i u in o rc i n f r e i e o ma i n g2 s rb t ffi t o c d f r to o o n a e n e h o d t n o s n h o ia i n o o r a u d r t ec n ii fa y c r n z t ft p o o a d b t o r ls n o t m o l

( )变形程度与快辊弯曲率关系；( )变形程度与轧件上 a b表面前滑关系#()变形程度与轧件下表面前滑关系； c ()变形程度与轧件下、 d上表面前滑差关系；( )变形 e程度与轧件下、上表面线速度差关系

设：辊中性角 7—a慢 m 快辊中性角 y一0 k

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慢辊侧所受的平均单位压力为 P 快辊侧所受平均单位压力为 P

度大，在一定范围内变形程度 e大轧件位于慢并越辊侧的前滑越大 (O越向假设条件 y一‰趋近 ) U: m,于是对小辊向出口方向水平推动力越大，从而二辊

接触弧上的平均单位摩擦力为r— pP一 P k

间水平错动量越大。

大，致轧件向快辊侧弯曲值亦导

式中——摩擦系数；‰——慢辊侧的咬入角。

该规律是建立在异步值较大的情况下。至于异

轧件对慢辊的水平作用力为：r

步值较小的情景，尚需作进一步的探讨。出辊径比绘 .或异步比为 1 0 . 6时，件头部弯曲、件上下表面轧轧

P=J R cs d+ r o0 O o

Jm r o

前滑差、件上下表面速度差与变形程度间的关系，轧发现其规律如图 4示。所

P R sn O i a d=

P R[ s a+2i ) i s (] n n

轧件对快辊的水平作用力为：广

Pk=J i0 x Pk s o n d一广

\雹静摹翟讣睾一一一

=卜辇1 1 _,辜\ I{韫恒{一一

J Rk CS d= r O0 O oPk R[ (i2 ) Z p io] . k2 s ( )- s t n nk式中 R凤——慢、辊的半径。一快

加mOm加

加 m 加 O

显然 P玎> P并若在同径异步时 ( P一Ⅸ 即

P一P; R一Rk—R; r )二者间差值为：口一c一口， k△P P m— P k一 2一 x x PR/sn ￣ ia

嚏 . t

\

晷一一

设轧机的水平刚度为 K则上下二轧辊的水平，移动量为：A= 2￣ ia K。 X PRl n/ s

簧二图 4变形程度与其他影响弯曲参数间关系Fi . Rea i n h p o e o ma in r t n g4 l t s i fd f r to a e a d o

由于异步的存在，导致上下二轧辊受力状态发

生了变化——当量对慢辊产生一水平推动力 A p,在此 A 作用下致使慢辊当量向出口方向水平 p的移动了。于是如图 3所示。

o h r i f e cn a t r n b n i g r t t e n l n ig f c o s o e d n a e u

()变形程度与快辊测弯曲率关系#( )变形程度与轧件下、 a b 上表面前滑差关系}()变形程度与轧件下、 c上表面线速度差关系

从图 4可见：变形程度与弯曲间的变化规律基本类同变形程度与轧件上、表面速差间的变化规下律。由此说

明：轧件的弯曲与轧件上下表面的速差有关。

前面 a 12时，曲与轧件上、一 .弯下表面的前滑差有关，当 a . 6时则不然。原因是由于 a而一1 0一

10 . 6时，对于 a .的异步值小，么慢辊侧相一12时那金属的前滑及前滑区会减小，同时快辊侧金属的后图 3上下辊不同步时，间水平错动导致头部弯曲情况辊F g 3 Fr n n e d n a s d b o io t l i. o te d b n i g c u e y h rz n ag i ng ofr ls und r t ond ton ofa y hr z ton rndi o l e hec ii s nc onia i oft p nd b t o a otom ols r l

滑及后滑区亦会减小。于是搓轧区减小，之对慢辊使产生的水平推动力△ 小， P减致使慢辊向出口方向

水平移动量减小。这时由速差所引起的变形不谐调性占据了主导作用。于是速差的影响显著。

在P的作用下，使轧出的轧件向大辊侧弯会曲。因此，异步比较大水平下，下辊的不同步程在上

由此可见：曲既受轧件上、面前滑差的影弯下响，也受速度差的影响。弯曲具体情况，视二者其中

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胡衍生等：中厚板轧制头部弯曲机理的探讨昌u n×\●薯静蔚

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哪一因素起主导作用而定。

时)轧辊转速为上快下慢的方案。在生产试验中有并

5生产试验及应用效果为了防止生产中轧件头部下扣的现象，据模根

意调整上、辊转速比以观测头部弯曲值。弯曲规下其律如图 5所示。 纵坐标中负号表示下扣。

拟试验结果，定了生产试验中 (制特别轧薄规格产品

图 5头部弯曲量计算曲线Fi . Th a c l t n c r eo r n n e d n mo n g5 e c l u a i u v ff o te d b n i g a u t o

()^ 1 a一 0mm,一 9 0℃￣/= O 98,一2m/,质：0 A f 6 D.Dx . 9口 s材 97 ( )h 0mm,一9 0℃,/一0 9 8口 2m/,质；0 A b一2 f 6 D。D . 9,一 s材 97

从图 5可见：

当上、辊转速比水平较低时，下轧件头部下扣，亦说明此时速差对弯曲影响显著。随着上下辊转速比的增加，下扣愈来愈改善， a大于一当定值时，轧件头部变为上翘，说明此时轧件下、亦上表面的前滑差对弯曲影响显著。当然其 a值的取值大小与模拟试验中有所不同，毕竟二者材质、因温度、系结构和装配精度等不尽相同。辊 在生产实际中遵循以上指导思想，不同的条对件，匹配不同的速比，好地抑制了轧件头部下扣现很

()在一定条件下， 1当异步比较大时，由于前滑差的存在，导致小辊或慢辊往出口方向位移，会从而致使轧出轧件往大辊或快辊侧弯曲。 ( )在一定条件下， 2当异步比较小时，由于前滑差小，小辊往出口方向错动量小，时速差的影响相此应占主导地位，而导致轧出轧件往小辊或慢辊侧从弯曲。 ( )为防止下扣，别大变形程度时，下辊速 3特应度慢，:即 a取大值。 ( )从分析弯曲的机理来看，生弯曲的原因 4产是前滑差和速度差。辊系的装配精度不宜忽视。但若下辊速度要求慢而下辊装配精度低时，步比可小。异

象，杜绝了薄规格产品钻地沟事故的发生，从而充分发挥了轧机的生产能力。6结论

七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七

新日铁公司光厂不锈钢棒线设备改造新日铁公司光厂不锈钢棒线车间投资约 1 O亿日元建设精密轧机，工程已于 2 0年 l该 02 1月工程竣工，开始商业并运作。工程将中间轧机后的精轧机从传统的二辊型改造成该

产品偏径差比传统材减小 12/。大直径线、材在制造棒

可能范围内实现自由规程轧制。 光厂不锈钢棒线车间于 1 9 9 5年实施加热、轧工序改粗造工程。安装步进梁式加热炉、感应加热器、倾斜轧机等。此次安装精密轧机，产品质量可进一步改善。崔萍日报《铁新闻￣0 321钢 2 0——4

三辊型的精密轧机，由此大幅度提高线材制品的尺寸精度(圆度 )另外，更尺寸的换辊作业改变为成组更换方式，正。变 换辊时间大幅

度缩短，品交货期缩短 1成 5日以上。