金属板带轧制用轧辊凸度数学模型的建立及应用
第38卷第2期四川大学学报(工程科学版)V ol.38N o.2 2006年3月JOURNA L OF SICH UAN UNIVERSITY(E NG INEERING SCIE NCE E DITION)M ar.2006文章编号:100923087(2006)022*******
金属板带轧制用轧辊凸度数学模型的建立及应用蒋显全1,2,李 宁1,张 伟1,张秀锦2,何 建2,李纯迟2,文玉华1
(1.四川大学制造科学与工程学院,四川成都610065;2.西南大学材料科学与工程学院,重庆400715)
摘 要:在金属板带的轧制中,不同品种和宽度的板带需要不同的轧辊原始凸度。在实际工程中,靠人为摸索和经验积累来估计凸度,不仅效率低、成本高,而且误差大。通过数学推导建立起适合不同品种、不同宽度的板带轧制的轧辊原始凸度抛物线曲线预测模型;经过优化和实际应用,采用正弦曲线来预测轧辊原始凸度可以明显减轻二肋浪,提高板带平直度。
关键词:金属板带;轧辊凸度;板形
中图分类号:TG139.6文献标识码:A
Foundation and Application of the Mathematical Model for Forecasting R oller
Crow n in R olling Metal Plate and Strip
JIANG Xian2quan1,2,LI Ning1,ZH ANG Wei1,ZH ANG Xiu2jin2,HE Jian2,LI Chun2chi2,WEN Yu2hua1
(1.School of M anu facturing Sci.and Eng.,S ichuan Univ.,Chengdu610065,China;
2.School of M aterial Sci.and Eng.,S outhwest Univ.,Chongqing400715,China)
Abstract:Metal plate and strip of different variety and different width require different prim ordial crown of roller.In practical process,the crown is designed by trial and accumulative experience,leading to low efficiency,high cost and big error.The paper sets up a mathematic m odel for forecasting the prim ordial crown of the roller in rolling metal plate and strip with different variety and width.The m odel is optimized and then practiced.The results show that the m odel adapting sinus oidal curve to forecast the roller crown can obviously reduce the double2rib wave and thus im prove the flat2 ness of the plate.
K ey w ords:metal plate;roller crown;plate shape
轧制金属板带时会产生波浪(板面不平直),特别是二胁浪很难控制,这既影响生产过程,又严重影响板带的使用。因此,板带板形的控制是板带生产的关键技术。板形控制一般是通过轧辊凸面纵向曲面辊、弯辊和冷却系统来实现,其中,轧辊原始凸度对板形的影响最大[1-3]。日常工程中一般用轧辊凸度来代替轧辊的纵向曲面,轧辊凸度指轧辊纵向上中间点半径与有效辊面端点半径差。轧辊曲面通过磨床的机械磨削来实现,其大部分磨床通过靠模板
收稿日期:2005-10-11
作者简介:蒋显全(1962-),男,教授.研究方向:有色金属材料.让磨削砂轮沿纵向的曲线前进来实现曲面轧辊,一般为抛物线。在实际工程中,确定轧辊凸度大小的方法主要靠实践经验来摸索,此方法往往要经过多次试验,反复摸索,最后才能逐步找到一个估计凸度,如果被轧金属的材质或规格尺寸发生变化时,需要重新摸索和试验,这既影响生产进度和效率,还有可能造成大量的浪费和损失。在现有的报道中,从板形的机械设计和电气控制等方面报道较多[4-6],而从工艺技术角度探讨轧辊原始凸度与板形的关系方面较少。因此,根据材料的变化,如何精确确定一个比较合理的轧辊原始凸度,建立一个数学模型是作者主要讨论的问题。
1 板带波浪产生的原因
金属板材在轧制过程中,板带处于上下轧辊之间,在轧制力的作用下,假定轧辊是完全刚性的,则板带的横截面应该是矩形;实际上,由于轧制力的作用,轧辊要产生弹性变形,金属变形热对轧辊的不均匀加热造成轧辊的不均匀膨胀,使实际中轧制板带材的截面变得比较复杂(如图1所示),且板面呈现高低不平的波浪。为满足工程需要,希望波浪越小越好,尽量趋于平直。因此,往往预先给轧辊一个机械曲面来平衡轧制力P 和变形热等因素造成轧辊变形引起的板面波浪,提高板面平直度
。
图1 金属板带轧制过程示意图
Fig.1 Schem atic illustration in rolling metal plate and strip
2 轧辊机械曲面的数学模型
2.1 轧制力作用下与板带接触侧轧辊变形的挠度
曲线方程
板带轧制过程中,轧辊受到轧制力的作用产生
弯曲变形,如图1所示,其受力情况可按简支梁来处理,受力分析如图2所示。 上下辊之间分别只与被轧板材相接触,加在轧辊上的轧制力传递到被轧板带上,沿板材宽度方向可近似认为是均匀载荷q 。
q =P/b
(1
)
图2 轧制力作用下轧辊的受力分析
Fig.2 Stress analysis of the roller under rolling force
式中,P 为轧制力的大小。由于q 的作用下,轧辊产生一个变形挠度曲线如图2所示,假设其值为正,由材料力学可以得知轧辊的弯矩方程[7]:-EI ×Y ″=M (x )=
qb
2
x , 0≤x ≤c qb
2
x -
q
2
(x -c )2, c ≤x ≤c +b
qb
2
x -qb (x -c -
b
2
), c +b ≤x ≤b +2c
(2)
其中,Y ″为沿X 方向轧辊挠度曲线方程的二次求
导;b 为轧件宽度;q 为轧辊在中间段的载荷,等于轧制力比板材宽度;x 为轧辊任意一点距A 端的距离;c 为板材边缘距轧辊端部的距离;E 为轧辊的弹性模量,其值一般取为2×107N/cm 2;I 为轧辊的惯
性矩,I =π
64
D 4,式中,D 为轧辊直径。
对式(2)二次积分并代入边界条件(在轧辊的两端A 点和B 点是固定的)即:
x =0,y c =0,x =l ,y c =0。可得到轧辊在轧制力作用下变形的挠度曲线方程:
Y c =-q EI
?b
12
x 3
-(
b
3
24
+
b 2
c
4
+
bc
2
4
)x ,
0≤x ≤c
b
12x 3
-124(x -c )4
-(b 324+b 2c 4+
bc 2
4
)x , c ≤x ≤c +b
b
12
x 3
-
b
6
(x -c -
b
2
)3
-(
b
3
12
+
b 2
c
4
+
b c
2
4
)x +
b
4
48
+
b 3
c
24
,
c +b ≤x ≤b +2c
(3)
69四川大学学报(工程科学版)第38卷
中间C 点x =c +b/2处有最大挠度,其值为:
y c max =qb EI (5b 3384+5b 2c 48+bc 24+c 3
6
)(4)
2.2 板带变形热使轧辊产生的纵向曲面变形方程板带变形热将使轧辊膨胀,由于板带中部和两
边散热速率不同,在轧辊纵向上温度分布不均匀,一般在轧辊的中点温度最高,然后向两端依次递减,其分布规律与环境温度、轧辊的润滑冷却条件、所轧制材料的特性等而定,基本上对称于中点,可近似地认为是抛物线。
假设轧辊在运行过程建立起热平衡以后,设轧辊两端定A 、B 两点温度为T 0,C 点为T m ,如图3所示
。
图3 轧制过程中轧辊沿纵向方向的温度分布
Fig.3 T emperature distribution in the surface of the run 2ning roller
则在轧辊上任意点x 的温度为:
T =
4
l
2
(T 0-T m )x 2+
4
l
(T m -T 0)x +T 0(5)
其中,l =b +2c ,轧辊长度;x 为轧辊上任意一点至端点A 的距离。
沿轧辊纵向上任意点温度与端点温度差ΔT 为:
ΔT =T -T 0=4l
2(T 0-T m )x 2+4l
(T m -T 0)x
(6)
由于这个温度差,也会造成轧辊沿纵向上的辊径不同,对金属板带的板形产生很大影响。由于温度差引起轧辊任意点与两端点的辊径差ΔD :ΔD =αΔTD =4αD l
2(T 0-T m )x 2+4α
D l
(T m -T 0)x
(7)
式中,α为轧辊材料的线膨胀系数,D 为轧辊平均直径。因此,式(7)也就是轧辊温度差引起的辊面曲线变化方程:
y T =
1
2ΔD =2αD l
2(T 0-T m )x 2+2αD l (T m -T 0)x = 2αD l
(T 0-T m )(x
2
l
-x )
(8)中间点x =l/2的最大值,即为最大热凸度为:
y T max =
1
2ΔD m =12
(T m -T 0)αD (9)
2.3 轧辊应补偿的机械磨削曲面的数学模型
轧制力使轧辊产生的挠曲导致轧制过程中的板材中间变厚,热凸度导致板材中间变薄,因为两者方向是相反的,为了使板材尽可能平直,需要事先人为机械磨削给定一个机械曲面y R ,弥补由于轧辊不均匀热膨胀和轧辊挠度对板面平直度的影响,首先考虑三者在轧辊中点的变化并建立其平衡,三者之间的关系为:
y c -y T -y R =0
(10)由此可得机械凸度曲线:
y R =-y T +y c
(11)
式中,y T 由公式(8)确定,y c 由公式(3)确定。式(11)即人为要磨削的补偿机械曲线方程。由于此公式太复杂,在工业应用中,大多数磨床采用靠模板控制辊型曲线,一般都是抛物线,只有少数现代磨床能磨削任何曲线。根据式(11)可导出关系式(12)存
在,即为轧辊中点的辊凸度:
y Rmax =y c max -y T max =
qb EI (5b 3
384+5b 2
c 48+bc 2
4+c 3
6)-12
(T m -T 0)αD (12) 假设替代的抛物线曲线方程y RS 能满足以下条件:当x =0和l 处,y RS =y R =0;而在x =l/2处,
y RS =y R =y Rmax 。这些假设确保了在轧辊中点和两
端辊型的吻合性。很容易推导出替代方程:
y RS =
4y Rmax
l
(x -x
2
l
)=[4qb lEI (5b 3
384+5b 2c 48+bc 24+c 36)-2l (T m -T 0)αD](x -x
2
l
)(13)
3 应用
在某工厂铝板带的连铸连轧中,轧辊长l =1600mm ;轧辊直径D =650mm ;铝带宽度b =1300mm ,c =150mm ;轧制力P =2.81×106N ;轧辊中间
温度T m =96℃;轧辊端部温度T 0=92℃;弹性模量E =2×107N/cm 2=2×105N/mm 2,α=1.15×
10-5/℃。将这些数据代入式(13)计算可得轧辊原始曲线方程为:
y R =-1.43×10
-7
x 2+2.276×10
-4
x (14) 并计算出轧辊的中凸度:
y Rmax ≈0.093mm
(15)
7
9第2期蒋显全,等:金属板带轧制用轧辊凸度数学模型的建立及应用
根据式(14)和(15)磨削出的轧辊曲线,轧制出的铸轧铝板板形曲线(横向厚度变化)如图4中的B 曲线,其厚度在6.694～6.721mm 之间波动,波动幅度0.027mm ;而曲线C 是靠估计和反复摸索的轧辊中凸度(中凸度为0.085mm )轧出的铸轧铝板的横向厚度在6.688～6.731mm 之间变化,波动幅度0.043mm
。
曲线B :使用公式(13)获得的板形;曲线C :传统经验获得的板形;曲线D :使用公式(19)获得的板形;
曲线E:理想板形
图4 铝板横向厚度变化
Fig.4 Ch ange of the lateral thickness in aluminum plate
and strip
两者对比可见,在此实际工业生产中,应用式
(13)的抛物线方程来预测轧辊纵向辊面磨削曲线,比目前依靠估计并多次反复试验,逐渐摸索来获得轧辊原始凸度的办法,更快捷、更准确,轧制出的铝板板形更好,大大降低试验成本。式(13)在任何磨床上都可以实现。
从图4中可见,在靠板带边部约50～200mm 的地方,存在着二肋浪。其主要原因为,一是在铝板边缘,其散热特别快;二是实际工业采用的式(13)y RS 与y R 有差别,可以证明:
y RS ≥y R (16)两者之差即:
y RS -y R =
-4qb l EI (5b 3384+5b 2c 48+bc 24+c 36)(x 2
l -x )-q
EI
?b
12
x 3
-(
b
3
24
+
b 2
c
4
+
bc
2
4
)x ,
0≤x ≤c
b
12x 3
-124(x -c )4
-(b 324+b 2c 4+
bc 24
)x , c ≤x ≤c +b
b
12
x 3
-b
6
(x -c -
b
2
)3
-(
b
3
12
+
b 2
c
4
+
b c
2
4
)x +
b
4
48
+
b 3
c
24
,
c +b ≤x ≤b +2c
(17)
当x ≈0.147l 和0.853l 处,Δy 有极大值:
Δy max =0.12y Rmax (18)误差最大值处正好处于二肋范围。
如果替代曲线选用正弦曲线y RZ ,其替代方程的条件仍然满足:当x =0和l 处,y RZ =y R =0;而在
x =l/2处,y RZ =y R =y Rmax 。
导出其替代方程为:
y RZ =y Rmax sin
π
l
x (19)
与y R 的误差:
z =y RZ -y R =y Rmax sin
π
l
x -q EI ?b
12
x 3
-(
b
3
24
+
b 2
c
4+bc
2
4
)x ,
0≤x ≤c
b
12x 3
-124(x -c )4
-(b 324+b 2c 4+
bc 2
4
)x , c ≤x ≤c +b
b
12
x 3
-
b
6
(x -c -
b
2
)3
-(
b 3
12
+
b 2c
4
+b c 24)x +b 448+b 3c
24
,
c +b ≤x ≤b +2c
(20)
当x ≈0.151l 和0.849l 处,Δy RZ 有极大值:
Δy Z max =0.003Δy Rmax (21) 可以证明,y RS ≥y RZ 。
该误差最大值式(18),图4中曲线D 就是应用
式(19)所获得的板形,虽然也存在二肋波浪。但厚度在6.696～6.715mm 之间波动,波动幅度0.019mm ;由此可见,其二肋浪明显减轻,板形平直度大大提高。但是式(19)只能在带有计算机程序的磨床才能磨削出该曲线,使用范围受限。
89四川大学学报(工程科学版)第38卷
4 结 论
1)分别建立预测轧制力和变形热作用下轧辊纵向辊面磨削曲线的抛物线数学模型,该模型比目前依靠估计并多次反复试验,逐渐摸索来获得轧辊原始凸度的办法,更快捷、更准确,大大降低试验成本;
2)将数学模型进行了简化,使之适用于现有的磨床设备,并通过实际生产证明了该预测模型能更准确的预测轧辊原始凸度,明显减轻板带的二肋浪;
3)采用正弦曲线数学模型来预测轧辊纵向辊面磨削曲线,其板面平直度更好。
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(编辑 张津徐)
(上接第73页)
当路径规划的时间周期取得比较小的情况下,障碍物位置变化就会很小,因此,机器人按照矢量势场法规划的路径运动,发生碰撞的概率就越低。在机器人足球仿真平台SimuroS ot(11VS11)上,当路径规划的时间周期取为0.1s时,规划路径的成功率可以达到80%;当路径规划的时间周期取为0.05s时,规划路径的成功率可以达到90%。
4 结 论
基于传统的人工势场法,基于机器人足球系统的特点,提出了矢量势场法。矢量势场法十分适合机器人足球的路径规划。
仿真结果表明,机器人很快从分散状态向球附近聚拢,而且在运动过程中没有发生碰撞,该方法具有很强的进攻能力,可以很快地获得控球权。参考文献:
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(编辑 黄小川)
99
第2期蒋显全,等:金属板带轧制用轧辊凸度数学模型的建立及应用
轧机弹性变形
轧机弹性变形-正文 在轧制过程中，金属受轧辊作用而塑性变形，工作机座（和轧辊）受金属的反作用力则产生弹性变形，使轧机的辊缝发生变化,影响轧件尺寸。因此,在设计、使用和控制轧机时，要确定轧机的弹性变形量。 轧机的辊缝弹跳量和刚性系数轧机的刚性即轧机工作机座抵抗弹性变形的能力。轧制时的辊缝随所受的轧制力（rolling force）而增大,轧制时辊缝和空载时辊缝之差的平行平均值叫作辊缝弹跳量（图1）。 轧机弹性变形 轧机的辊缝弹跳量与轧制力的关系曲线称为轧机弹性曲线（图2）。此曲线的斜率(k)称为轧机刚性系数，在其直线部分意义为产生单位弹跳量所需的轧制力。图2中的为空 载辊缝的实测值，但经常用的是由曲线的直线部分外推而得到的空载设定辊缝S0。 轧机弹性变形
四辊式轧机的辊缝弹跳量由图3中各部件弹性变形量组成，各部件所占比例通常约为：机架占10～16％，压下装置占4～20％，辊系占 40～70％，其余为轧辊轴承、轴承座、压力垫和调心板等(表1)。 轧机弹性变形
轧机弹性变形 影响轧机刚性系数的主要因素是轧机结构、尺寸,特别是辊系尺寸。轧制条件如轧制速度和板宽也有影响:前者使油膜轴承的油膜厚度变化；后者影响辊系变形。实际应用时常把轧机刚性系数定为常数，按不同轧制条件作适当修正。中国几种板带轧机刚性系数见表2。 刚性系数的测定轧机刚性系数可由理论计算确定，但通常是在轧机上实测获得。测定方法有轧板法和压下压靠法。轧板法是在设定空载辊缝下，轧制不同厚度的板坯，测定轧制力和轧制板厚，绘出轧机弹性特性曲线，求出轧机在一定条件下的刚性系数；条件不同时，按测出刚性系数的修正系数加以修正。压下压靠法比轧板法简单，是在轧机空转时，压靠轧辊，记录压下螺丝的压靠量和轧制力,以压靠量作为弹跳量,绘出轧机弹性曲线。此法可以实测出不同轧制速度下轧机的刚性系数，但由于未轧板时是工作辊面全面压靠，所以数值偏大，相当于轧板宽等于辊面宽时的刚性系数。 轧机弹跳方程板带出口厚度h,空载时设定辊缝S0，轧制力P和轧机刚性系数k之间根据 轧机弹性曲线有以下关系： 此式称为轧机弹跳方程，式中P/k即为辊缝弹跳量。 轧制状态板带轧机的轧制状态可由图4的轧机弹性曲线和轧件塑性曲线来描述。轧件塑性曲线是轧制力与压下量的关系曲线，曲线上的某点切线的斜率Q称为轧件塑性系数。图4中两曲线的交点就是该轧制条件下的轧制状态（轧制力和轧件出口厚度）。分析图4可看出，当轧机弹性曲线位置不变时,即当在一定的轧机和辊缝设定值的条件下,影响轧件厚度变化的
热轧带钢尾部轧破分析及控制方法探讨
热轧带钢尾部轧破分析及控制方法探讨 【摘要】热轧带钢尾部轧破主要有跑偏轧破、甩尾轧破、中浪轧破等，生产现场最多的就是跑偏轧破，引起跑偏轧破的各种因素较多，相互间有叠加影响，多因素的轧破严重制约生产。通过对热轧带钢各类尾部轧破进行详细的成因分析，介绍了减少带钢尾部轧破相应的控制方法及措施。 【关键词】热轧带钢尾部轧破 1.前言 热连轧带钢生产，精轧在轧制薄规格（1.5*1035/2.0*1250/2.5*1500等以下）、硬质钢种宽轧件带钢时带钢尾部运行极不稳定，控制不好、操作不当不到位，非常容易发生带钢尾部轧破事故。轧破给生产造成很大的危害，尾部破碎或折断很容易损伤辊面，造成产品的凹凸块缺陷，迫使更换轧辊；破碎残片如与轧件接触，又往往造成轧件表面刮伤或轧废堆钢事故；破碎残片带入卷取机内，轻者要影响卷取机的正常生产，重者还会损坏卷取机各辊面。因此轧破破坏了精轧的轧制稳定性、连续性，严重时将影响合同完成率、事故辊耗加大，增加了工序制造成本。 随着八钢1750热轧产线轧制品种的多元化，每月生产硬质薄规格批量不断增大，造成带钢在精轧轧制稳定性存在较大问题，尾部轧破事故显得尤为突出，预防、减少带钢尾部轧破成为技术人员和操作人员的重点、难点工作。 2.带钢尾部轧破成因分析及控制方法 2.1轧破定义 “带钢轧破”，是指在正常生产过程中带钢在穿带、通板、抛钢时跑偏或甩尾的带钢边部或中部折叠进入下游机架，成品带钢表面出现多层重叠或轧穿、撕裂等现象称带钢轧破（如图1）。 图1 带钢轧破外观 2.2带钢尾部轧破分类 带钢尾部在精轧机内轧破表现形式较多，只有分清轧破各种表现形式，对症分析，才能制定有效的控制方法和操作思路。 (1) 按轧破宽度方向部位分： 沿宽度方向尾部轧破形式分为边部（工作侧或传动侧）轧破和中间轧破两种，如图2。 A、边部轧破 B、中间轧破 图2 尾部轧破部位 (2) 按轧破原因分：
冷轧辊的磨削工艺
冷轧辊的磨削工艺 1.根据轧机结构和用途的不同对轧辊的规格尺寸、合金材质、表面 硬度、加工精度有不同要求，通常把轧制板带材用的工作辊身加工成具有一定凸度的形状。 2.凸度的大小与轧制压下力的大小、轧件的屈服强度和宽度、轧辊 的受热条件、轧机和轧辊的材质及轧制时的张力、润滑剂的性能等诸多因素有关，一般冷轧工作辊的凸度磨削为0.02mm，支撑辊的凸度为0，即为平辊。 3.根据轧机的结构性能、轧制力的大小或特殊要求时，有时冷轧工 作辊也可磨成辊型为上工作辊为凸辊，下工作辊为平辊或上工作辊为平辊，下工作辊为凸辊或上下工作辊都为平辊，但一对工作辊的尺寸平均差不能超过0.02mm。 4.冷轧工作辊表面应无缺陷，粗糙度符合要求，表面坚硬，中心韧。 辊身硬度要求在肖氏硬度95～100度以上，辊径硬度为45～50度以上。支撑辊硬度在肖氏硬度60～65度，辊径为肖氏硬度42度左右。 冷轧辊的技术参数要求 5.轧辊使用前必须经过磨削，磨掉轧辊表面的凹陷、擦伤、划伤、 粘铝等缺陷，磨削后的轧辊凸度最大处在辊身长度中心点上并逐渐圆滑地向两侧对称过渡。
6.根据实际生产的需要确保磨削质量和产品质量，砂轮的型号要进 行合理的选择，考虑的主要因素有：粒度、硬度、结合剂、组织、线速度等。 轧辊磨削砂轮选择参考 磨床磨削工艺参数 7.磨削后轧辊表面不允许有可见横纹（水波纹）、刀花、印痕、砂 眼等表面缺陷。 8.磨削后轧辊粗糙度检查不少于5段，检测顺序从传动侧到操作侧。 9.配对的工作辊应由同一操作手进行研磨，两辊径误差不大于 0.002mm。 10.辊型的允许误差应在标准值的±0.002mm以内，椭圆度不大于 0.005mm。 11.磨削后每支辊都要填写磨削尺寸、参数、合格证等。 12.轧辊在吊运、拆卸、组装及使用过程中严禁划伤、碰伤、啃伤 轧辊表面。
薄板坯连铸连轧过程轧辊温度场及热凸度的研究_郭忠峰
国家自然科学基金仪器专项项目(50527402) 郭忠峰，博士生，zf_guo@https://www.wendangku.net/doc/1c10766675.html, 薄板坯连铸连轧过程轧辊温度场及热凸度的研究 郭忠峰1， 李长生1， 徐建忠1， 刘相华1， 王国栋1， 刘太斗2 （1. 东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室，东北大学； 2. 本钢热连轧厂，本溪） 摘 要：薄板坯连铸连轧生产中，轧辊的热变形是影响带钢板形的重要因素之一，因此研究薄板坯连铸连轧过程中的轧辊热变形对提高板形控制系统精度具有重要的意义。本文提出了一种简化分析轧辊温度及热凸度的方法，依据生产过程中轧辊实际的边界条件建立了轧辊温度场及热凸度模型，考虑了轧制过程瞬态热接触及复杂的边界条件，并借助有限元分析软件ANSYS 模拟了轧辊的瞬态温度场及热凸度，得到了轧辊表面各点的温度变化及轧辊热凸度变化规律。轧辊热凸度有限元模拟结果与实验测量结果吻合较好，表明了采用简化有限元法得到的结果是正确的。 关键词：温度场；热凸度；有限元；轧辊 Analysis of Roll Temperature Field and Thermal Crown in TSCR GUO Zhong-feng 1, LI Chang-sheng 1, XU Jian-zhong 1, LIU Xiang-hua 1, WANG Guo-dong 1, LIU Tai-dou 2 (1. The State Key Laboratory of Rolling and Automation, Northeastern University, China; 2. BenXi Hot Strip Mill, BenXi, China) Abstract: Roll thermal crown variation in thin slab continuous casting and rolling (TSCR) is an important factor which affects strip profile. Prediction of roll thermal crown variation in rolling is a difficulty and weakness for many kinds of heat transfer ways and many physical parameters could not be confirmed well and truly. Setting up roll temperature field model which consider different affection factors is the key to solve the difficult problem. A new simplification method of analyzing roll temperature field is presented. Transient roll temperature field and thermal crown in TSCR are simulated by ANSYS software. Transient thermal contact and complex boundary condition are considered. The prediction results of thermal crown are good agreement with measurement data. Key words: TSCR; roll; temperature field; thermal crown; FEM 1 引言 薄板坯连铸连轧现已在世界范围内取得了很大的发展[1,2]。 准确预报热轧工作辊在轧制过程中的热变形，对提高带材板形质量具有重要的实际意义。热轧生产中工作辊复杂的热交换条件，使得轧辊热凸度在线测量困难。目前对温度场和热凸度变化规律的研究取得了许多重要进展，如国外学者Stevens [3]采用实验方法获得了轧辊温度场的分布， 国内学者[4~7]等采用有限元法分析了轧辊温度场，李俊洪[8]等采用差分法进行了分析。对轧辊温度场进行三维有限元分析可获得任意时刻任意节点的温度分布，但需要耗费大量的时间。而在轧辊温度场的二维分析过程中做了大量简化，结果不甚理想。 采用新的简化方法，借助ANSYS 软件，全面考虑各影响因素对热带轧制过程中轧辊温度场进行了数值模拟，模拟结果与实测结果吻合较好。
自动板形控制系统在热轧生产线的应用
自动板形控制系统在热轧生产线的应用 本文介绍自动板形控制系统（APFC）如何在热轧生产線进行板形自动控制的原理，研究自动板形控制系统的模型设定功能，动态控制功能等，并介绍这些功能如何提高热轧板形控制精度，提高热轧产品质量。 标签：模型设定动态控制功能轧辊磨损计算轧辊热凸度补偿计算 引言 随着社会发展和科学技术的进步，用户对高技术、高质量、高附加值的热轧带钢产品需求显著增加，对钢铁产品质量、品种、性能方面的要求也越来越高，自动板形控制系统（APFC）在热轧生产线的应用也显得也越来越重要。自动板形控制系统（APFC）主要包括PC角初始设定，弯辊力初始设定，轧辊磨损计算，轧辊热凸度补偿计算功能和平直度反馈等功能。 一、自动板形控制系统（APFC）功能应用 1.模型设定功能 自动板形控制系统（APFC）主要是根据热轧二级粗轧和精轧的计算结果对PC角的初始设定和弯辊力的初始设定进行二次计算，通过精轧入口板坯凸度和粗轧实际轧制数据计算出热轧轧机的R2到F5的的弯辊力和F1、F2、F3的PC 角（0-1.5度），并根据轧制时间计算出轧辊的热凸度和磨损值用于模型修正计算。 自动板形控制系统（APFC）计算流程图 关于PC角初始设定和弯辊力初始设定在算法上可根据需求自动选择模型的计算重点，保证自动板形控制系统（APFC）有合理的计算结果。APFC系统主要通过优化弯辊力和PC角计算方法来提高模型计算的精度和合理性，来满足板卷的凸度和平直度。 通过热轧二级计算设定数据计算出板坯的凸度偏差。 （1） 由板坯的凸度偏差计算出板坯凸度。 由板坯凸度的计算结果，再根据等比例凸度原理计算板坯平直度。 通過采集大量的生产数据，根据不同的钢种、厚度和宽度进行优质数据归纳总结，提取关键模型设定数据，再利用神经元算法和轧辊形变模型计算出符合生产实际的模型修正系数，定期反馈给自动板形控制系统（APFC），使其模型计算
冷轧辊磨削工艺
字体大小：大- 中- 小jincomai发表于08-08-07 15:58 阅读(1111) 评论(0)分类： 铝板带冷轧辊的磨削是一项难度较大，对磨床性能和磨工操作水平要求都很高的工作。目前，国内市场上委托磨削一对冷轧辊费用在5000元左右，一般的磨削成功率不会高于70％。 一对合格的冷轧辊除了要满足粗糙度、圆度、圆柱度、直径公差、凸度等技术要求外，还必须无明显表面缺陷。对于前几项技术要求的控制相对较容易，而表面缺陷的控制难度很大[1-2]。 1 我公司M84100B磨床的基本参数和目前的性能 1．1 M84100B磨床的基本参数 最大磨削直径，1000 mm；最小磨削直径(新砂轮)120 mm，(旧砂轮)350 mm；工件最大旋径，1250 mm；中心高，630 mm；顶尖距，5000 mm；最大磨削长度，5000 mm；工件最大质量，20t；工件转速范围，5 r／min—50r/min；砂轮转速范围，600 r/min—1200r／min；中凸量及中凹量范围(在半径上)，0.01 mm—1 mm；砂轮最大规格(新砂轮)，750 mmX75 mmX305 mm；砂轮最小规格(旧砂轮)，500 mmX75 mmX305 mm；砂轮横向进给量：①自动进给-调整手把每格刻度值，0.005 mm；②手动粗进给手轮每转，0.5 mm；③手动粗进给手轮每格刻度值，0.01 mm；④手动微进给手轮每转，0.002 mm—0.012 mm。 1.2 我公司M84100B磨床的性能 我们在近50对冷轧辊的磨削试验过程中逐渐发现了磨床的一些缺陷，并及时在砂轮磨削、对刀、拖板浮起量调整、工艺选择等方面采取措施，来弥补各种缺陷所带来的影响。 (1) 砂轮轴及静压轴承。这台磨床在使用中，发生过两次轧辊与砂轮碰撞的事故，还有三次因为进刀量过大，发生砂轮崩碎的事故。经检查和分析研究发现这台磨床的砂轮轴是弯曲的；静压轴承回油管无油液回流，静压轴承的工作状态不太正常。 (2) 振动。将一千分表固定在砂轮架导轨上，测量头顶在V型导轨上部的砂轮架尾部，开动砂轮，当砂轮转速超过400r／min时，千分表指针有0.005 mm 左右的摆动，砂轮转速越高，千分表指针摆动幅度越大；当砂轮转速低于300r ／min时，千分表指针摆动幅度明显减小。 (3) 轨道。经试验发现磨床的拖板静压导轨在水平面上直线度(平面度)不很好；在磨削轧辊时很容易出现螺旋纹，在竖直面内导轨同样是扭曲的。
轧辊磨床生产要求及研究分析
轧辊磨床主要用于磨削轧制机中的各种具有中凸度或中凹度的圆柱体轧辊。轧辊的中凸或中凹是为了在轧制过程中消除轧制件对于轧辊的作用力所产生的变形和热膨胀变形，以保证在轧制过程中轧辊间等间隙，使轧制件沿宽度方向等厚。近年来，由于冶金、造纸、橡胶、塑料以及印染业的迅速发展，对轧辊磨削的技术要求也日趋提高。但是，在轧辊磨床的设计中，如何形成复杂的辊形轮廓曲面是一个难题。理论上，砂轮的横向进给和纵向运动就可以加工出任意轮廓曲面的轧辊，但是由于加工的轧辊中凸量或中凹量很小，横向运动精度要求高，所以要求在轧辊磨床中设计一个中高机构，轧辊轮廓曲线的生成就是通过这个中高机构来实现的。国外轧辊磨床上的中高机构有多种不同的结构形式，其中使用最广泛的是凸轮杠杆机构，采用机械结构的中高机构虽能满足轧辊轮廓表面的精度要求，但是结构比较复杂。因此，国外有些轧辊磨床制造厂家都在各自的产品中对其进行了改进设计，并引进了CNC 设备。例如纳索斯乌尼恩公司轧辊磨床的中高机构采用偏心套的机构形式。东芝机械公司KWA-C型轧辊磨床的中高机构，取消了由中高凸轮驱动砂轮架绕支点摆动的传统结构形式，采用了由控制装置通过伺服电机驱动砂轮架进给丝杠直接进给实现中高磨削。瓦德里希济根公司轧辊磨床的中高机构也已采用CNC机构。 数控英才网整理发布 1国内外已有轧辊轮廓曲线生成方法分析目前，国内外轧辊磨床辊形轮廓曲线的生成方法主要有以下6种，下面就各种曲线生成方法进行详细的分析和比较。 1.1凸轮杠杆法凸轮杠杆法是轧辊磨床早期广泛使用的曲线生成方法，它的中高机构实现原理如所示。砂轮架拖板变速箱电机m通过变速齿轮将运动传到z1后分成两路。一路通过z11、z12直到z13完成拖板纵向移动；另一路通过i直到z9，z10转动凸轮，并推动直角杠杆A、B、C，使砂轮架绕支点D回转，砂轮即在工件长度的不同截面上磨出不同尺寸的直径，移动机构F用以调整中高量。 凸轮杠杆法的优点：组成部分都是传统部件，成本小，在精度要求不高，轧辊曲线种类较少时可以使用。 凸轮杠杆法的缺点：砂轮架架体必须做成三层结构，砂轮架抗弯刚度较小，而且在磨削工件直径较小时，因为移动伸出太长，砂轮架刚度降低，在强力磨削时产生震动，导致磨削精度下降。凸轮受力非常大，导致磨损严重，致使加工精度下降。轧辊的曲线形状取决于凸轮的形状，在磨削不同曲线的轧辊时，要更换不同的凸轮，生产效率较低。凸轮种类要求很多，加工困难，柔性不好。？结构非常复杂，而且砂轮架的锁定困难。 1.2电机直接驱动法日本东芝机械公司的KWA系列和意大利因赛公司的RCH系列轧辊磨床采用了结构最为简单的实现方法，由数控系统控制伺服电机，经预加负荷给精密滚珠丝杠，直接驱动砂轮架横向进给，通过控制横向进给和纵向移动的复合运动，应用插补原理，实现中凸或中凹磨削。 滚珠丝杠是一种新型的螺旋传动机构，主要组成为丝杠、螺母、滚珠和反向器。滚珠丝杠副螺母是在丝杠和螺母之间放入适量的滚珠使丝杠和螺母之间由滑动摩擦变为滚动摩擦的螺旋传动。滚珠丝杠副的工作原理：当丝杠和螺母相对运动时，滚珠就沿丝杠螺旋滚道面滚动。 设滚珠丝杠基本导程为L0，伺服电机（电机重绕的研究与改进）编码器精度为M脉冲/转，则此传动方式的脉冲当量（分辨率）为U=1ML0，如果选择电机编码器精度很高，完全可以实现U=0.0001mm0.001mm的高档数控系统要求，同时也能满足轧辊磨床实现微小量中凸或中凹磨削。 使用这种方法的主要缺点：设备非常昂贵，不经济。 主要优点：结构非常简单。精度高，传动系统简化，机械效率提高。曲线形状可按两轴插补直接获得，软件控制，柔性好。
铸轧辊磨削的缺陷分析和预防
铸轧辊磨削的缺陷分析和解决方法 杜永生 摘要：分析了铸轧辊磨削过程中产生的辊型缺陷和表面振动纹，切削痕，螺旋纹的缺陷产生的原因和危害性，并介绍了缺陷的控制方法。 关键词：铸轧辊，砂轮，凸度、振动纹、切削痕、螺旋纹 一前言 高质量的铝铸轧板带的生产, 在很大程度上依赖于高磨削质量的铸轧辊,因此在轧辊磨削过程中准确诊断和分析已发现的磨削缺陷 , 找出产生的原因, 及时采取正确而经济的方法来消除和预防, 是提高铸轧板质量的有效途径。 本文以我公司在铸轧辊磨削过程中产生的主要缺陷为例，分析其产生的原因并提出相应的解决办法。我公司现使用的铸轧磨床是国内险峰机床厂生产的M84100B轧辊磨床。铸轧辊的磨削技术要求是： 1．铸轧辊表面不允许有明显刀花，切削痕，振动纹等。 2．铸轧辊的中凸度（直径）允许的误差值为0.01mm。 3. 铸轧辊的中高对称度（半径）应小于0.006mm。 4. 辊面径向跳动<=0.001mm。 铸轧辊的主要缺陷概括为两大类，辊型缺陷和轧辊表面缺陷。其中辊型缺陷直接影响到铸轧板的板形，造成板形纵向厚差，横向厚差超标以及中凸度超标或不够，是铸轧生产中最经常碰到的质量问题。铸轧辊的表面缺陷除了影响铸轧板的表面质量外还影响到铸轧辊的使用寿命，增加铸轧的生产成本。 二铸轧辊磨削的主要辊型缺陷分析及解决方法 2.1辊型缺陷 辊型是指辊身中部和辊身边部的直径差值的分布规律，为了补偿轧制时由于轧制力引起的轧辊压扁产生弯曲而获得断面平直的铸轧板带，铸轧辊一般设计有一定的凸度，通常铸轧辊的辊型为抛物线或正弦曲线凸辊，如图1 所示, 轧辊凸度值的大小是以辊面中心处的直径与辊面边部直径的差值来表示的,Cr=D - D0 或Cr = 2〃Δt , 式中Cr 为轧辊凸度, D 为轧辊中心处直径, D0 为辊面边部直径。
冷轧辊耗损原因分析(2)
冷轧辊损耗原因分析 来源：冶金工业出版社专题：制辊技术点击数：253发布时间：2010-11-17 【概述】中国辊业网汇聚了海量花辊，胶辊，托辊，轧辊信息，为了让大家了解更多轧辊信息，我们整理了冷轧辊损耗原因分析一文，仅供参考。目前冷轧辊的消耗可分为：正常磨削、异常磨削、剥落（疲劳剥落和脆性剥落）、断辊。A正常磨削磨削的目的有两个：一个是去除轧辊在轧制过程中的疲劳层（加工硬化层）；另一个是去除轧辊表面缺陷，如凹坑、拉毛印等。磨削量太大会缩短轧辊的使用时问，而太小则会因轧..... 中国辊业网汇聚了海量花辊，胶辊，托辊，轧辊信息，为了让大家了解更多轧辊信息，我们整理了冷轧辊损耗原因分析一文，仅供参考。 目前冷轧辊的消耗可分为：正常磨削、异常磨削、剥落（疲劳剥落和脆性剥落）、断辊。 A正常磨削磨削的目的有两个：一个是去除轧辊在轧制过程中的疲劳层（加工硬化层）；另一个是去除轧辊表面缺陷，如凹坑、拉毛印等。磨削量太大会缩短轧辊的使用时问，而太小则会因轧辊表面质量欠佳而影响板材表面质量，因此，每次磨削量应等于轧辊表面缺陷深度和疲劳层厚度二者中的较大者。此外，对于平整机组磨削还要根据产品的要求保证轧辊的凸度和粗糙度。 B异常磨削经过正常磨削后，在检查中发现轧辊仍有裂纹或软点，就要加大磨削最，直至轧辊符合使用要求，这样就造成了异常磨削，有时这种磨削的量很大，减少了轧辊的使用时间。严重时即使磨削到轧辊的报废尺寸，缺陷仍然存在，直接导致轧辊报废。软点其实是由于轧辊内部材料的组织发生了变化而使得硬度降低的一种现象。由于碳化物分布不均匀、晶界变异及残余奥氏体的数量与分布状态等，导致轧辊硬度变化，检测时以软点的形式表现出来。通过磨削只能去除较浅的，对较深的软点是无法通过磨削来消除。 C剥落a裂纹的成因由于冷轧辊具有很高的耐磨性和极小的塑性变形，因此，要求冷轧辊表面有较高硬度和较深的硬化层。冷轧薄板厂常用冷轧辊的材质是5Cr，经表面淬火和回火后得到HSD96的表面硬度，轧辊表面非常硬而脆，同时热稳定性差，具有很高的开裂敏感性。轧辊的热冲击强度、抗拉强度和接触疲劳强度等性能直接影响轧辊的使用质量。轧辊使用过程中，遇到断带和异物进入等事故时，轧辊表面就受到热冲击，而且此类故障目前无法完全避免，所以耐热冲击性能成为冷轧辊的最重要特性之一。冷轧辊的抗拉强度与硬度有很大关系，低于肖氏硬度65时，光滑材料的抗拉强度随硬度成比例增长，高于肖氏硬度65时，光滑材料的抗拉强度要远远大于有裂纹材料的抗拉强度。材料当中的非金属夹杂将极大地降低抗拉强度。所以轧辊应具有较好的表面粗糙度和纯度，不能在有表面裂纹的状态下使用。断带或粘辊时由于钢带在工作辊之间产生大量堆积，严重时会使轧辊局部受较大压力，导致带钢和辊面产生焊合，这就使轧辊表面经受了热冲击。轧辊的损伤程度决定于事故的严重程度，在较轻情况下，表面只是局部回火，形成软点；严重时，轧辊表面回火发生在较大的深度处并可能形成裂纹。这是由于轧辊表面在断带时因受热冲击而发生塑性变形，残余应力从压应力变为拉应力，同时在回火过程中发生体积收缩而使拉应／。增大造成裂纹。产生裂纹的因素取决于轧辊的性能和使用条件，轧辊本身制造缺陷引起的裂纹出现在轧辊内部，而操作不当在表面和次表层产生裂纹。不同方法制造的轧辊对裂纹的敏感性也不同。某公司冷轧薄板J‘现有锻钢辊和铸钢辊两种，锻钢辊组织致密度高，非金属夹杂分布均匀，而且表面和心部组织差别不大，在接近报废尺寸时仍有很好的致密组织。铸钢辊在铸造时金属凝固的形核过程中夹杂物集中在晶界和枝晶间，而且越往心部组织越疏松，易出现裂纹。锻钢辊一旦剥落，发生的面积较大，属于突发性脆性剥落，即爆辊。铸钢辊则是疲劳剥落，小面积剥落。 b剥落发生的原因(1)爆辊，爆辊是由于轧辊表面或亚表层有裂纹存在，在交变载荷的作用下，裂纹向淬硬层的内部延伸至淬硬层与基体结合部位，随后沿结合层扩展，即裂纹亚稳扩展，最后裂纹失稳扩展而导致大面积脆性剥落即爆辊。表面裂纹主要是疲劳裂纹。轧辊在轧制过程中受到表面的接触应力，接触应
热轧铝板带坯的凸度及其控制
热轧铝板带坯的凸度及其控制 作者：贲洪艳1，辛达夫2，吕岩3 （1.燕山大学，河北秦皇岛 066000；2.渤海铝业，河北秦皇岛 066000；3.东北轻合金有 限责任公司，黑龙江哈尔滨 150060） 摘要：为取得板带箔高精度平直板形，仅仅强化热精轧的凸度控制是不够的，因为在随后的冷轧机上的AFC系统要改变热轧板形也是无能为力的，在热粗轧机上的板凸度控制不能忽略。 关键词：热轧坯料；板形；板凸度；平直度 1 板凸度产生的原因及调整策略 板形已经成为板带箔材的重要质量指标。当采用热轧坯料轧制时，获得良好平直的板带箔材的关键在于控制好热粗轧的板形(凸度)。因为板带在轧制过程板坯的凸度具有明显的遗传性。经过铣面的板坯，断面是平直的。在热粗轧过程，每一道次的绝对压下量差不多相等，但轧制力是在变化的，这就使得辊型一直在变化，造成板带凸度在不断变化。由于板坯较厚，在轧制过程，除了纵向的明显延伸，金属的横向流动也比较容易，所以尽管凸度变化较大，板形并没有明显缺陷。这就是所谓的“带材平直度锥”或称平直度调节的喇叭形原理，见图1［1］。用公式表示为：
c o-带材入口凸度；h o-带材入口厚度； w-带材宽度；宽／厚比数据对应低碳钢 图1 带材平直度锥 c1，c2－分别为带材入口和出口凸度； h1、h2－分别为带材入口和出口厚度 W－带材宽度； a、b－常数(对低碳钢a=b=1.86)。 图2 1100铝合金2100mm宽，出口厚度5.5mm平直度死区的模拟计算结果 肖赫特和汤森开发的带材平直度模型中，以及萨默斯的进一步研究中都指出，如果带材相对凸度的变化在图2中的影线区，则热轧期间平直度良好。 图2中的影线区称平直度死区，平直度死区表示带材板形不发生变化的出口带材相对凸度变化的允许范围。这个范围随宽厚比和轧材变形阻力的增加而减小。也代表了对平直度的调节范围［1］。两条虚线之间代表的是平直度执行器的调节能力。从图2中可以看到，当铝板带厚度在16mm～14mm左右，尽管凸度变化范围较大，板带并无明显的平直度缺陷(当然也
板型
1. 板形基本理论 板带的轧制过程实质上是金属在旋转的弹性体—轧辊作用下发生塑性变形的过程。一定断面形状的坯料经过轧制发生明显的纵向延伸和一定的横向流动，最终成为一定尺寸的成品。产品质量评价的主要指标为板平直度和板凸度。 1.1 板形及其表示方法 所谓板形直观地说是指板材的翘曲度；就其实质而言，是指带钢内部残余应力的分布。人们依据各自不同的研究角度及不同的板形控制思想，采用不同的方式定量地描述板形。 1.1.1 相对长度差表示法 把翘曲的带钢裁成若干个纵条并铺平，则在带钢的横向各点有不同的延伸，用L L /?来表示板形，如图1.1所示。通常板形以I 单位表示，其公式见(1-1)。 V L R L L ?V 图1.1 板形的相对差表示法示意图 510??? ? ???=L L I (1-1) 式中：I —带钢板形，以I 单位表示； L ?—带钢纵向延伸差，mm ； L —带钢基准点的带钢长度，mm 。
1.1.2 波形表示法 翘曲的带钢切取一段置于平台上，如将最短纵条视为一直线，最长纵条视为一正弦波，以翘曲波形来表示板形，则称为翘曲度。翘曲度通常以百分数来表示，如图1.2所示。带钢的翘曲度λ表示为： %100?= V V L R λ (1-2) 式中：λ—翘曲度，以百分数表示； V R —波幅，mm ； V L —波长，mm 。 V R V L V V L L ?+平台 带钢 图1.2 板形的波形表示法 1.1.3 相对差表示法和波形表示法之间的关系 翘曲度λ和最长、最短纵条相对长度差I 之间的关系表示为： 225 2 52510210λππ=???? ? ??=??=V V V V L R L L I (1-3) 式中：I —带钢板形，以I 单位表示； λ—翘曲度，以百分数表示。 该式说明相对差表示法和波形表示法之间的关系，只要测出带钢的波形就可以求出相对长度差。 1.2 板凸度 所谓板凸度是指板中心处厚度与边部代表点处的厚度之差，有时为强调没有考虑边部减薄，又称它为中心板凸度。其表达式为：
轧辊的磨削和使用及维护保养
轧辊的磨削和使用及维护保养 1.轧辊是轧钢设备生产主要工具，轧辊消耗是轧钢生产技术经济考核指标之一。是考核轧 钢生产的重要内容，轧辊管理对降低能耗量有重要意义。 2.各种轧辊都应该立账建卡、做到领用、使用、报废一套生产流程卡。并按序号进行编号， 从领用到报废结束全程进行控制和管理。 3.轧辊记录卡应包括轧辊生产厂家、制造日期、出厂时间编号、轧辊尺寸、使用时间等。 在生产过程中记录轧辊磨削前的直径变化，和磨削后的磨削量，上辊和下辊的凸度、轧辊损坏的原因、有关数据对整理分析轧辊的各种技术性能有必要。 4.新轧辊要正确堆放，涂油保护。轧辊不得随意放在潮湿土地上，应存放在专用的辊架上， 新出厂轧辊应有三个月的释放期。 5.工作辊的表面硬度为萧氏HS85-90，支撑辊的辊面硬度为萧氏HS60-85。 6.各班次工作辊8-10小时正常工作时间，（特殊情况除外）正常的磨削量是磨掉压痕后， 在磨削0.10mm(工作辊)。如磨削后仞有裂纹要继续磨削，直到消除裂纹为止。 7.轧辊在生产中出现表面麻面、发裂、压痕等缺陷不能满足生产质量要求，应及时更换。 8.在正常情况下支撑辊使用周期20天生产工作日，需经磨床磨削，正常的磨削量为 0.50mm以上，直至无裂纹为止。 9.新轧辊在轧制时，工作辊先预热到60-80度后再进行轧制。预热是速度要适当降低，压 下量不要过大，注意轧辊的温度、保证板型和轧辊使用寿命。 10.轧制完成后要及时关闭乳化液，刚换下的轧辊不宜放在潮湿地上，在换辊时要防止辊与 辊间碰撞。 11.在轧制时保证乳化液的清洁度，防止叠轧和异物带入，断带时要注意查看轧件有无损伤。 在轧制时如轧辊表面有异物突起，可用油石研磨。停机时卸荷，严禁在负荷状态下停车，严禁在静止状态下进行压靠，保证轧辊周期寿命。 12.在正常生产时上下支撑辊应为平辊，工作辊下辊为平辊，工作辊上辊的辊型为0.08mm， 并耕据板带形状来确定调整辊型，保证钢带的平直度。 13.轧辊在磨削期间温度必须保持15-25度之间，不允许磨热滚，轧辊在磨削前不许超过 30度。 14.但工作辊的直径小于280mm时，轧辊予以报废，填写报废记录交设备部处理。在使用 中如遇到质量问题要及时通知厂家进行索赔。 15.由于轧件断面后差波动大，工作辊的硬度不同，压下不均、操作不当都会造成轧辊的损 耗、损坏、(如爆辊、断辊)等应如实记录轧前厚度、轧后厚度、轧制速度、张力、班次操作人员、简单分析原因，以便分析提高轧辊管理水平。
精密轧辊磨床磨削缺陷分析及对策
李凤轶 (西南铝业[ 集团]有限责任公司, 重庆401326) [ 摘要] 分析了精密轧辊磨床常见磨削缺陷的几何形态、产生原因和影响因素, 提出了消除和预防轧辊表面磨削缺陷的分析方法与措施, 并以实例证明了其实用性和正确性。 [ 关键词] 轧辊磨床; 缺陷诊断 [ 中图分类号] TG333. 17 [ 文献标识码] A [ 文章编号] 1003 - 8884 (2001) 04 - 0039 - 03 高表面质量的铝合金板、带、箔的生产, 在很大程度上依赖于高表面磨削质量的轧辊, 而轧辊的表面质量是由精密轧辊磨床保证的。如何保证精密轧辊磨床的磨削精度, 准确诊断和分析已发现的磨削缺陷, 找出产生的原因, 及时采取正确而经济的方法消除和预防, 成为金属板、带、箔生产企业十分棘手的技术难题。西南铝业(集团) 有限责任公司是我国生产高表面质量铝基合金板、带、箔产品的主要厂家, 拥有多台进口和国产的高精度轧辊磨床。随着磨床运行时间的增长, 经常出现以振纹为主要表现的磨削缺陷, 严重影响轧辊表面的磨削质 磨削后在磨削轧辊表面上产生螺旋线痕迹, 其螺旋线的导程和粗细随磨削工艺参数的变化而变化。用带有此类缺陷的轧辊加工时, 工件表面上出现斜亮纹。 1. 4 表面烧伤 磨削后轧辊表面上出现黄褐色或黑色的痕迹, 直振纹和螺旋条纹同时以点或线状出现, 呈规则线型分布, 也可呈无规则点状分布。使用存在此类缺陷的轧辊不仅在轧制工件表面呈现点线状亮纹, 而且由于轧辊表面物理性能不均匀, 导致轧辊磨损加快而使轧制工况恶化。 1. 5 表面划痕 磨削后在轧辊表面上出现沟状条纹。 量和轧制铝板、带、箔材的表面质量, 精磨作业无法完成。 有时甚至使 1 磨削表面缺陷的几何形态 精密轧辊磨床磨削对象是质量大、刚性好的轧辊, 采用中心架支承, 工件转速低, 精磨用量小。其常见表面磨削缺陷主要表现为如下几种类型: 1. 1 表面轴向直振纹 磨削后在轧辊表面母线方向(轴向) 上产生规则的一条条直线痕迹, 条纹间隔一致, 可在亮光的反射下凭目测辨别。使用存在此类缺陷的轧辊轧制时, 在产品表面上出现横向亮纹。 1. 2 表面不规则花纹状振纹 磨削后在轧辊表面产生不规则的梅花形亮纹。2 磨削表面缺陷的机理分析 2. 1 轴向直振纹 详细分析精密轧辊磨床的机械结构和磨削加工工艺, 产生轴向直振纹的原因是在磨削时, 砂轮相对工件存在一定频率的振动, 这种振动有自激振动和强迫振动。 由于轧辊磨床工件和支承系统具有很高的刚性, 所以在分析轴向直振纹时, 可以排除由于工件系统在磨削时产生颤振而形成的自激振动的影响。 轧辊磨削时, 引起强迫振动的主要原因是: ①砂轮不平衡由于砂轮不平衡产生的离心力使 砂轮轴产生振 动, 振动的频率等于砂轮回转频率, 该振动直接作用在工件上, 产生等于砂轮转频的振纹。 ②砂轮驱动电机的转子及其皮带轮组件不平衡 该组件的不平衡产生等于砂轮电机转频的振 使用存在此类缺陷的轧辊轧制板带时, 现无规则的亮点或花斑。 1. 3 螺旋形缺陷 工件表面出 [ 收稿日期] 2001 - 06 - 04 有色设备2001(4)39
轧机轧制过程中的弹性变形分析
轧机轧制过程中的弹性变形分析 在轧制过程中，金属受轧辊作用而塑性变形，工作机座（和轧辊）受金属的反作用力则产生弹性变形，使轧机的辊缝发生变化,影响轧件尺寸。因此,在设计、使用和控制轧机时，要确定轧机的弹性变形量。 轧机的辊缝弹跳量和刚性系数轧机的刚性即轧机工作机座抵抗弹性变形的能力。轧制时的辊缝随所受的轧制力（rolling force）而增大,轧制时辊缝和空载时辊缝之差的平行平均值叫作辊缝弹跳量（图1）。 轧机的辊缝弹跳量与轧制力的关系曲线称为轧机弹性曲线（图2）。此曲线的斜率(k)称为轧机刚性系数，在其直线部分意义为产生单位弹跳量所需的轧制力。图2中的为空载辊缝的实测值，但经常用的是由曲线的直线部分外推而得到的空载设定辊缝S0。
四辊式轧机的辊缝弹跳量由图3中各部件弹性变形量组成，各部件所占比例通常约为：机架占10～16％，压下装置占4～20％，辊系占 40～70％，其余为轧辊轴承、轴承座、压力垫和调心板等(表1)。 影响轧机刚性系数的主要因素是轧机结构、尺寸,特别是辊系尺寸。轧制条件如轧制速度和板宽也有影响:前者使油膜轴承的油膜厚度变化；后者影响辊系变形。实际应用时常把轧机刚性系数定为常数，按不同轧制条件作适当修正。中国几种板带轧机刚性系数见表2。 刚性系数的测定轧机刚性系数可由理论计算确定，但通常是在轧机上实测获得。测定方法有轧板法和压下压靠法。轧板法是在设定空载辊缝下，轧制不同厚度的板坯，测定轧制力和轧制板厚，绘出轧机弹性特性曲线，求出轧机在一定条件下的刚性系数；条件不同时，按测出刚性系数的修正系数加以修正。压下压靠法比轧板法简单，是在轧机空转时，压靠轧辊，记录压下螺丝的压靠量和轧制力,以压靠量作为弹跳量,绘出轧机弹性曲线。此法可以实测出不同轧制速度下轧机的刚性系数，但由于未轧板时是工作辊面全面压靠，所以数值偏大，相当于轧板宽等于辊面宽时的刚性系数。
7 中厚板板凸度和板形控制技术汇总
7中厚板板凸度和板形控制技术 7．1板凸度和板形的基本概念 中厚板生产是钢铁生产过程的重要组成部分，板凸度和平直度是重要的质量指标。近年来，在中厚板轧制中，普遍采用大压下轧制、低温轧制等技术，轧制力大幅增加，板凸度和平直度控制的问题也更加突出。本章将就中厚板板凸度、平直度控制时应考虑的影响因素及具体的数学模型进行讨论。 所谓板形(plate shape)，通常指的是平直度(flatness)，或称翘曲度，俗称浪形，即沿中厚板长度方向上的平坦程度；而在板的横向上，中厚板的断面形状(profile)，即板宽方向上的厚度分布也非常重要。断面形状包括板凸度、边部减薄及断面形状等一系列概念。其中，板凸度(plate crown)是最为常用的横向厚度分布的代表性指标。 7．1．1板凸度 中厚板板凸度可以定义为轧件横断面上中心处厚度与边部某一代表点(一般指离实际轧件边部40mm处的点)处厚度之差值(图7-1)，即 C h=h c－h c (7-1) 式中h c——钢板横断面上中心处的厚度； h c——钢板横断面上边部某一点代表处厚度。 7．1．2边部减薄 轧后板材在90％的中间断面大致具有二次曲线的特性，而在接近钢板边部处，厚度迅速减小，发生边部减薄现象。工业应用中，板凸度指除去边部减薄区以外断面中间和边部厚度差。边部减薄也是一个重要的断面质量指标。边部减薄量直接影响到边部切损的大小，与成材率有密切关系。边部减薄表示为： C e=h el－h e2(7-2) 式中C e——板带钢的边部减薄； h el——边部减薄区的厚度； h e2——骤减区的厚度。 7．1．3 中厚板断面形状的表达式 中厚板的板形与中厚板断面形状有关，所以为了控制中厚板的平直度，也可以将中厚板的板形用断面形状参数来表述。钢板的断面形状可以用轧件厚度^(z)和板宽方向离开中心线距离x之间的多项式来表示，即 h(x) = h c+a1x+a2x2+a3x3+a4x4(7-3) 式中h c——嘲。忤中部桷厚霞； a1，a2，a3，a4——断面形状的特征参数。 任何一个给定的断面形状，都能以式7-3来表达。但是除一次项与两侧压下不等有关外，一般认为中厚板轧件是左右对称的，因此奇次项不存在，同时为了计算的简便，可以忽略高次项的影响，因此式7-3可以写成： h(x) = h c+ a1x + a2x2+ a4x4(7-4) 由上式可知，只要知道4个参数h c、a1、a2、a4，则断面形状完全可以确定。系数a1、
轧辊磨削工艺2
轧辊磨削工艺（2） 1.4砂轮的平衡 砂轮在制造过程中，会因形状精度不好和砂粒分布不均而存在不平衡。砂轮不平衡热闹后是由于砂轮中心与回转轴线不重合而引起的。在新砂轮的外圆上能使砂轮平衡的重量，称为砂轮的原始不平衡度。砂轮的原始不平衡度是评定砂轮质量的指标之一。 为了使砂轮精确而平稳地工作，砂轮必须经过平衡校正。不平衡的砂轮作高速旋转时，将产生迫使砂轮偏离轴心的离心力，引起磨床振动，使轧辊表面产生振痕，主轴振动，会使轴承加快磨损，严重的会使砂轮碎裂。直径大于125mm的砂轮都要进行平衡校正。 砂轮的平衡一般是指静平衡。镜平衡是在平衡架上进行的。平衡架使用时必须处于水平位置。静平衡的指标，是指砂轮在平衡架上水平任何位置上都能保持静止状态。调整静平衡的方法是：根据砂轮的不平衡情况，适当调整砂轮法兰盘上环形槽内的平衡块位置，使砂轮的中心与它的回转中心重合。 砂轮在使用过程中要经常修整使用面，每次修整后都会产生新的微量不平衡，为此，砂轮在每次修整后都要进行动平衡，高精度的轧辊磨床都有砂轮动平衡装置。HERKULES轧辊磨床的动平衡装置，是安装在砂轮主轴的砂轮一侧，用电流表来显示调整精度，（电流表的显示值来源于装在砂轮架上的一个振幅传感器）动平衡的调整值应小于1uA。 砂轮动平衡是靠主轴内平衡装置小半径上的平衡量，来平衡砂轮半径上的不平衡量，它的平衡能力是有限的。所以，即使装有砂轮动平
衡的轧辊磨床，新砂轮在使用前都必须要进行静平衡才能使用。 1.5砂轮的修整 砂轮的修整直接关系到轧辊的表面质量和生产效率。因此，砂轮修整十分重要。 用砂轮修整工具将砂轮工作面已磨钝的表面修去，以恢复工作面的切削性能和正确几何形状的方法，叫做砂轮修整。 在磨削带有凸度的轧辊时，为了消除砂轮磨削痕迹，砂轮修整时必须对砂轮两个硬角进行处理，砂轮的表面也可以修整成圆弧形。 砂轮修整用的金刚笔上的金刚石，它的大小和形状对砂轮休整的结果有一定的影响。对于砂轮直径400mm以上的砂轮，金刚石应不小于1.5克拉，使用变钝了的金刚石要注意调换角度。 2磨削液的作用 轧辊磨削时，由于轧辊材料变形的内摩擦与砂轮和轧辊材料的外摩擦，将产生大量的磨削热，在磨削区内最高温度有时可达1000℃左右。磨削产生的高温可使轧辊表面烧伤、产生裂纹。因此，磨削时的冷却是非常重要的。 磨削液能起以下作用： （1）冷却作用----通过磨削液的热传导作用，能有效地改善散热条件，带走绝大部分磨削热，降低磨削区域的温度。 冷却作用的大小与磨削液的种类、性能、用量、和使用方法有关。磨削液的传导热系数越大，冷却作用就显著。如水的散热能里就比油强的多。