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

首钢迁钢2 250 mm热连轧生产线在2006年底投产后1年多的时间里,带钢的板形控制精度较低,需要进一步提高。粗轧后中间坯存在镰刀弯、负凸度和楔形大的板形问题,导致精轧控制稳定性差,造成板形控制精度较低。为了解决粗轧中间坯板形的问题,在粗轧R2机架上设计并应用了6次多项式变接触支持辊辊形和负凸度工作辊辊形,取代了原来采用的平辊形。此支持辊辊形可以使辊间接触长度随所轧制带钢宽度变化,消除了有害接触区,使得辊间接触应力均匀化,并提高了辊缝横向刚度,改善了轧辊的磨损辊形,并提高了板形调控能力。工作辊负辊形弥补了工作辊的热凸度,增强了板坯轧制过程的对中和稳定性。此支持辊辊形与工作辊辊形配置使用,大幅改善了中间坯的凸度、楔形和镰刀弯等板形质量,使得热轧产品的板形质量有10%左右的提高。     

宽带钢热连轧机组均压支承辊辊形开发与应用

 CVC工作辊辊形自发明以来在全球150多条热连轧生产线上得到应用,以控制带钢的板形。实际应用中,与CVC工作辊配对使用的支承辊无论采用平辊还是CVC辊形均存在非均匀磨损甚至轧辊剥落失效的问题,主要原因是CVC支承辊辊形和平支承辊与CVC工作辊配置时存在接触压力集中。为了解决此问题,设计并应用了一种均压支承辊辊形与CVC工作辊配置使用。此辊形是变接触支承辊辊形（VCR）与CVC支承辊辊形的组合,具有变接触辊形的优点,同时又能更好地与CVC工作辊配置使用。均压支承辊辊形应用后,改善了CVC工作辊与支承辊辊间接触状态,解决了轧辊剥落问题,并改善了带钢凸度质量。     

2250mm宽带钢热连轧生产线凸度控制优化

 首钢迁钢2250mm热连轧生产线在达产初期出现了带钢凸度控制稳定性差的问题,甚至出现负凸度现象。对此热轧生产线的生产数据进行了分析,同时对轧辊温度与辊形进行了实际测量。究其原因为CVC辊形对热凸度和磨损辊形较为敏感,工作辊冷却水能力不足引起的轧辊热凸度过大破坏了CVC辊形曲线的板形控制能力。由于改造轧辊冷却水系统费用较高,需要停产,为了解决凸度控制稳定性问题,采用了辊形优化设计的方法。对精轧机组的CVC工作辊辊形进行了优化,空载辊缝凸度调控范围从［－0.7mm,0.7mm］增大到［－1.2mm,12mm］。同时,为了改善CVC工作辊与支撑辊辊间接触状态,设计并应用了CVC支撑辊辊形。此CVC辊形配置解决了首钢迁钢2250mm热轧线凸度控制稳定性差的问题,板形控制精度由原来的67%提高到了93％以上。     

热轧薄规格带钢平整过程板形控制技术

为了提高热轧薄规格带钢平整的板形质量,在平整机上采用了新的辊形配置。在支撑辊上采用变接触式 支撑辊辊形,在工作辊上采用六次方多项式正凸度辊形。变接触支撑辊辊形可以降低轧辊挠曲变形和边部应力的 集中,增大弯辊力的调控功效。采用正凸度工作辊辊形,可以弥补平整机的磨损辊形,延长平整轧制计划单位的长 度。此辊形配置在首钢迁钢热轧平整机上应用,保证了平整改善薄规格带钢板形质量,延长了平整轧制计划的长度。     

韶钢3450mm炉卷轧机变接触支持辊辊形研究及应用

本文提出了炉卷轧机支持辊辊形设计的理论和方法,并根据韶钢热轧宽板厂的实际轧制工艺情况,开发了3450mm四辊炉卷轧机的变接触支持辊辊形VCR,并进行了工业实验,实验效果表明：新支持辊技术明显改善了轧机的板形控制性能,提高了薄规格钢板的横向同板差水平和成材率,工作辊换辊周期延长,消除了轧辊剥落现象。     

热轧薄带平整机支撑辊辊型优化的研究与应用

某热轧薄带平整机轧辊长度为1 800 mm,带钢宽度为1 320 mm,两者相差太大,造成工作辊与支撑辊间有害接触区长度过大,在轧辊自身挠度作用下,辊间应力峰值集中于带钢边部位置.随轧制公里数延长,工作辊边部磨损加剧,不利于后期板形控制,同时会缩短轧辊使用寿命.针对热轧薄带平整机工作辊磨损不均匀问题,设计优化支撑辊辊型...     

工作辊驱动UCM轧机支撑辊配辊策略

 轧辊是钢铁企业的重要消耗品,降低轧辊消耗是当前钢铁企业降本增效的要求之一。硅钢断带和粘钢容易引起支撑辊辊面掉肉及裂纹,造成支撑辊磨削差异大、配辊难。合理设计配辊辊径差可方便轧辊管理,减小支撑辊下机后不必要的磨削量,显著降低辊耗成本。但是支撑辊是影响轧制稳定性的重要部件,为此从动力学原理分析了工作辊驱动的UCM轧机上下支撑辊辊径差异对加减速过程驱动力矩的影响,根据弹性力学原理分析了上下支撑辊和中间辊压扁量差异对带钢厚度设定和控制精度的影响。生产应用最新配辊方案表明,合理的配辊策略不仅不会影响生产,而且方便轧辊管理,降低辊耗成本。     

热连轧机支承辊辊型的多目标优化设计及应用

以提高轧辊使用寿命和板形控制质量为目的,提出了热连轧机支承辊辊型曲线的优化设计.基于实际生产状况与轧制板形理论的研究建立了多目标优化设计数学模型,设计了辊型曲线并进行了优化计算分析.模拟计算和生产试验表明,优化设计的辊型可均匀辊间接触压力分布、降低轧辊不均匀磨损程度、避免辊身端部疲劳剥落,并提高了弯辊力对板形的控制效果.研究方法不仅为支承辊辊型的设计与改造提供了理论依据,且优化辊型本身也具有进一步的推广实用价值.     

4100mm宽厚板轧机支承辊辊型曲线优化仿真分析

 辊间接触压力分布是影响宽厚板板形质量和轧辊使用寿命的重要因素,为了获得均匀的辊间压力分布,以4100mm宽厚板四辊轧机为对象,考虑轧件弹塑性变形和辊系弹性变形耦合作用,采用弹塑性热-力耦合非线性有限元方法,数值模拟分析了宽厚板轧制过程的辊间接触压力分布规律,并通过仿真分析,对支承辊辊型及其边部卸载曲线进行了选型和优化改进,获得了以二次曲线为辊凸度和抛物线为辊肩部卸载曲线的辊形,延长了轧辊的使用寿命,改善了宽厚板的板型质量。     

H型钢万能轧制过程水平辊温度场研究

 运用有限元方法对H型钢万能轧制过程水平辊温度场进行了数值模拟,根据模拟结果分析了水平辊辊面温度分布状况,结果表明：与H型钢腹板部位接触的水平辊辊面温度较低,与H型钢R角部位接触的水平辊辊面温度最高。此外,还完成了小型H型钢万能轧机水平辊冷却试验,水平辊冷却方式分别为气雾冷却和水冷,试验结果表明：轧辊采用气雾冷却方式进行冷却时,型钢腹板残留冷却水较少且型钢表面温差较小,轧辊辊面温差和轧辊磨损程度均较小,且轧后轧辊温度更容易降至室温。总体而言,轧辊采用气雾冷却效果比采用水冷效果好。     

辊系弹性变形数值模拟与辊型优化

辊间接触压力的不均匀分布是导致支撑辊剥落的主要原因之一。利用数值模拟方法,分析了不同工况条件下的辊间接触压力分布,明确了主要工艺参数如轧制力、弯辊力等对辊间接触压力分布的影响规律,以及辊间接触压力峰值分布与支撑辊剥落带的对应关系。利用变接触支撑辊技术的思想,结合现场实际情况,对支撑辊辊型进行了优化,优化后的支撑辊辊间接触压力峰值得到显著降低,接触压力的不均匀分布也得到了明显的改善。     

常规热连轧粗轧工作辊磨损分析与应用

涟钢2 250热轧板厂是国内设计制造的常规热轧生产线,只配置了一架粗轧机,粗轧工作辊相对于其他配置两架粗轧机的热轧线磨损要大。生产线为了降低辊耗和减少粗轧换辊次数,增加粗轧工作辊过钢量,运行一段时间后发现轧辊事故增多和精轧前机架出现明显中浪。通过对粗轧工作辊过钢量、磨损量和消耗量等数据进行处理和分析,摸索出三者之间的数学关系,根据其对粗轧工作辊过钢量进行规范后,轧辊事故同比减少了58.28%,精轧前机架出现浪形的现象明显减少,成功解决了粗轧工作辊消耗与产品质量、轧辊安全使用之间的矛盾。     

辊形对热连轧中间坯侧弯影响的有限元仿真分析

1700热连轧中间坯存在侧弯(镰刀弯)现象,对精轧机正常板形控制造成影响。现场检测发现粗轧机电动侧压系统夹钢坯负荷对中时偏移轧制中心线20mm。应用ABAQUS软件建立该粗轧机辊系变形有限元仿真计算模型,在偏移轧制中心线工况下,对支持辊与工作辊配辊辊形对板坯的楔形(侧弯)影响仿真计算。设计抗偏移干扰强的新的支持辊与工作辊配辊辊形,上机使用后,中间坯的侧弯(镰刀弯)现象有明显改善。     

CSP末机架支持辊辊形研究

针对CSP热连轧F7机架支持辊辊形高、窜辊分布不合理、轧制薄规格时出口板形易出现中间浪、下机磨损不均匀、磨损严重且CVC趋势比较明显等问题,提出与CSP热连轧工作辊辊形相匹配的支持辊新辊形VCR+,采用二维变厚度有限元模型对新辊形的板形控制性能进行了分析,并且在F7机架上进行工业试验。研究结果表明,新辊形VCR+使用后工作辊窜辊分布更加合理,使得出口板形中间浪问题有了明显的改善;轧辊的自保持性能有了显著的提高,从而延长了轧制公里数,降低了生产成本。     

1 580 mm精轧机组大凹辊控制硅钢板形的研究及实践

热轧硅钢断面轮廓对冷轧横向厚差有重要影响，尽可能减小热轧硅钢边降有利于减小冷轧成品横向同板差。为了改善热轧硅钢边降较大、轧制周期短的问题，在1 580 mm精轧机下游F5～F7机架尝试使用大凹辊辊型，总结了大凹辊辊型应用前后热轧硅钢断面板形指标、冷轧横向同板差和工作辊磨损改善情况，分析了大凹辊辊型对硅钢边降和轧辊磨损的影响。实践发现使用大凹辊辊型可有效延长轧制千米数，减小轧制末期硅钢边降，改善冷轧成品横向同板差。     

首钢3500 mm中板轧机辊型研究与应用

采用影响函数法建立轧辊的弹性变形解析模型,针对首钢3 500 mm中板轧机在轧制过程中,支承辊端部出现剥落或掉肉现象,根据首钢中板厂的轧制工艺,分析了不同板宽、不同轧辊辊型、不同轧辊端部倒角以及直倒角参数对辊间压力分布的影响规律.研究结果表明,在轧制能力范围内,轧件越宽,轧辊采用凹辊型可以使辊身部的辊间压力分布更为均匀;倒角的选择和改变直倒角的参数都会相应地改变端部的应力集中现象.研究结果为该轧机的辊型的改造和配置以及提高轧辊寿命提供了理论依据.     

VCR back-up roll and negative work roll contour design for solving roll spalling and transfer bar profile problems in hot strip mill

Abstract

During the first year of production in the 2250 mm hot strip mill of Qian'an Iron and Steel Company of Shougang Steel Corporation, roll spalling and broken rolls were frequent occurrences, especially on the second stand of roughing mill (R2), and resulted in enormous economic losses. In addition, improvements to strip shape were required. One of the factors resulting in strip shape defects after finish rolling is that the transfer bar usually had an unsound profile such as a large wedge, camber or negative crown after roughing rolling. To solve these problems, a variable contact back-up roll contour curve with six order of polynomials and negative crown contour was designed and applied to the back-up roll and work roll of roughing mill stands R1 and R2 instead of a conventional flat roll contour. After the application, roll spalling, crown and wedge quality of the transfer bar and strip quality all improved.