D0I:10.13374/j.iss1001-053x.2000.05.021 第22卷第5期 北京科技大学学报 Vol.22 No.5 2000年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct2000 中板轧制过程板坯弯曲生成与抑制之一 轧制参数特征 间晓强)季怀忠” 孙复森)孙娟) 陈工) 1)北京科技大学机械工程学院，北京1000832)马鞍山钢铁股份有限公司，马鞍山243002 摘要中板轧制过程板坯弯曲现象是中板生产中普遍存在的难题.针对这一问题，利用测试 技术对中板轧制过程板坯生成弯曲时的轧制参数进行了综合测试，摸清了轧制参数的变化规 律及特点，为板坯弯曲的机理研究和设备改造提供了可靠的科学数据， 关键词中板：轧制过程：板坯弯曲：测试 分类号TG333文献标识码：A 中板轧制过程板坯下弯时，不仅使板坯与 测试信号传输方式采用先进的遥测技术来实 机架辊（或护板）产生撞击造成结疤，同时使机 现，代替了传统的集流环方式传输信号.通过传 架辊和护板的寿命大大降低，影响了产品的产 感器将上下万向接轴扭矩M、Mr,上下万向接 量、质量和成材率，增加了停产检修时间和维修 轴弯矩N上、Ns,上下辊转速n上、n,上下主电 费.为了寻找导致板坯弯曲的根源，需要对板坯 机电枢电压U上、U下，上下主电机电枢电流I上、 弯曲时轧制参数的变化规律进行综合测试，为 I下，操作侧和传动侧轧制压力P左、P右、辊缝值h 剖析板坯弯曲机理和抑制板坯弯曲提供科学数 等信号分别送至遥测仪、动态应变仪、隔离放大 据. 器等，经过调理和变换送至计算机采集卡，利用 1 综合测试方案 数据采集和分析软件包CRAS4.3对13路信号 进行在线采集、动态波形显示和数据存储. 综合测试方案如图1所示.万向接轴扭矩 为了测试出炉板坯温度分布的规律，利用 「压下景指针盘 上万向接轴 担矩传感器 弯矩传感碧 轧机机架 上电动机 电电流 上勉承座 上轧辊 电枢电压 制力 传感 下电动机电枢电浙 下万向接拍 用传梦誉 电枢电压 弯矩传感器 发射机 接收机 动态应变仪 采集计算机 遥测仪 隔离放大器 图1中板轧机综合测试简图 Fig.1 Comprehensive test of jobbing sheet plate mill 2000-05-19收稿闫晓强男，39岁，副研究员
第 2 2 卷 第 5 期 2 0 0 年 1 0 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u rn a l o f U n vi e sr i ty o f sc ine c e a n d l ’e c h n o le gy B jei ni g V b l . 2 2 N o . 5 O C L 2 0 0 中板轧制 过程板坯弯 曲生成与抑制之一 — 轧 制 参 数特征 闰晓强 ` , 季怀忠 ” 孙复森 ” 孙 娟 2 , 陈 工 ` , 1)北京科技大学机械工程学院 , 北京 1侧洲) 8 3 2) 马鞍 山钢铁股份有 限公司 , 马鞍 山 2 4 3 0 02 摘 要 中板 轧制过 程板 坯弯 曲现 象 是 中板 生产 中普遍 存 在 的难题 . 针对 这 一 问题 , 利 用测 试 技术 对 中板轧 制过 程板 坯 生成 弯曲时 的轧制参 数进 行 了综合 测试 , 摸清 了轧 制参 数 的变化 规 律及特 点 , 为板 坯弯 曲的机 理研 究和 设备 改造提 供 了可靠 的科 学数 据 . 关键词 中板 ; 轧 制 过程 ; 板坯 弯 曲 ; 测试 分类 号 T G 3 3 文献标 识 码 : A 中板 轧制过程板 坯下 弯时 , 不仅使板 坯与 机架辊 (或 护板 ) 产生撞击 造成 结疤 , 同 时使机 架辊和 护板 的寿 命大大 降低 , 影响 了产 品 的产 量 、 质量和 成材率 , 增加 了停产检修 时间和 维修 费 . 为 了寻 找导致板坯弯 曲的根源 , 需要对板坯 弯 曲时轧制参 数 的变化 规律进 行综合测试 , 为 剖析板坯 弯 曲机理和 抑制板坯弯 曲提供科学数 据 . 1 综合测试方案l1] 综合测 试 方案如 图 l 所示 . 万 向接轴扭矩 测试 信 号传 输 方 式采 用 先 进 的遥 测 技 术 来 实 现 , 代替 了传统的集流环方式传输信号 . 通过传 感器将上 下 万 向接轴扭矩 材 七、 对 「 , 上下 万 向接 轴弯矩 N 上 、 N 下 , 上下 辊转速 n 上 、 n 下 , 上 下 主 电 机 电枢 电压 U 上 、 U 下 , 上下 主 电机 电枢 电流 I 上 、 I 下 , 操作侧 和 传动 侧 轧制压 力尸 左 、 尸 右 、 辊缝值 h 等信 号分 别送 至 遥测 仪 、 动态应变仪 、 隔离放大 器等 , 经过调 理和 变换送 至计 算机采集 卡 . 利用 数据 采集和 分析软 件 包 C R A s .4 3 对 13 路信号 进 行在线采 集 、 动态波形 显示和 数据存储 . 为 了测试 出 炉板坯温 度分布 的规 律 , 利用 { r 诬 二二二二二二卜目 歹 一 尸性 吧竺于 { 州 禺} } … 采 动态应变仪 集 计 隔离放大器 算 遥测仪 机 F啥 · 1 2 0 0 0 一 0 5 一 19 收稿 闰晓 强 男 , 39 岁 , 图 1 中板轧机综合测 试简图 C o m P re h e n s iv e t es t o f j o b b in g s h et Pal t e m il 副 研究员 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2000. 05. 021
·476● 北京科技大学学报 2000年第5期 德国先进的黑匣子技术对某中板厂三段连续推 1000 钢式加热炉出炉板坯的温度进行了测试.被测 800 试的板坯尺寸与热电偶的安装位置如图2.测 600 400 i8 200 0 5000 b) 连铸坯(Q235) 4000 盲孔4中12×220 3000 220×990×1230 2000 1000 0 3508 800 600 400 图2板还断面温度测试点布置图 200 Fig.2 Diagram of collocation about plate section tempera- 0 ture test point 50 (d 试点为6个，分别为：板坯断面上、中、下及滑道 40 30 水印处的温度. 20 测试时按正常生产节奏，要求加热制度按 10 工艺技术规程执行，如：板坯材质为Q235,出钢 9 13 温度为1180-1230℃；均热段为(1280±40)℃；加热 道次 段温度为(1290±50)℃；加热速度为7,8,9min: 图3主要轧制参数的变化规律与道次关系 cm';加热时间为3h.出炉节奏为2min出1块. Fig.3 Relation between changing regularity of main rolli- 测试方法采用NiCr热电偶埋入板坯测试 ning parameter with the pass 点的盲孔内，热电偶引线采用可靠绝热保护与 35 黑匣子连接，黑匣子放在测试架内并有可靠的 30 绝热保护措施.随着板坯在加热炉内移动，热电 25 偶能测出板坯断面各测试点的温度及上下炉气 20 温度，每隔1min打印一次，从而得到测温曲线. 5 2测试结果及分析 10 5 经过数据处理得到某块板坯(Q235)弯曲时， 0 n下-n上 主要轧制参数的变化规律如图3所示. -5 测试结果表明主要轧制参数具有如下特 0200400600800100012001400 r/ms 征：上下辊平均扭矩的比值M上均/M下均=0.7506， 上下主电机平均电枢电流的比值I上均Ⅱ下物= 图4轧辊转速随时间的变化 Fig.4 Relation between roll speed changing regularity 0.8219,上下主电机平均电枢电压的比值U上/ with the time U+均0.9408，上下主电机平均空转转速的比值 n上均/n下均=0.7619.很明显此轧制过程已属于不 机，才可抑制板坯的下弯. 对称轧制范畴.下辊电机及传动系统与上辊相 板坯在加热炉中加热至出炉过程测温点的 比处于较高负荷状态，这也限制了轧机最大能 温度变化规律如图5所示. 力的发挥.因此应寻求使上下传动系统负荷趋 根据图5的测试结果，可以得到板坯的出 于均衡而又能抑制板坯下弯的途径. 炉温度如图6所示. 从图4看出，在咬钢加速过程上电动机比 从上面测试结果可知，板坯的温度分布不 下电动机加速快，在此瞬间，造成上电动机转速 均匀，上表温度高于下表.从现场观察发现，纵 大于下电动机转速，从而加剧板坯下弯.因此， 轧（水印方向平行于轧辊轴线）道次板坯水印处 为抑制板坯的下弯应调整速度控制系统的动态 进入轧制区下弯加剧，而横轧（水印方向垂直于 响应时间，使下电动机的速度响应高于上电动 轧辊轴线)道次下弯小一些.如将板坯上下颠倒
北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 0 0 年 第 5 期 M 上 )(HX0)0(o0 Un C Unl 1 620(84。008462 工工J4 , à、 2- 日 · 之名、翔巡 挤翔彗 德 国先进 的黑 匣子技术对 某中板厂三段连续推 钢 式加 热炉 出炉 板坯 的温 度进行 了 测 试 . 被测 试 的板 坯尺寸 与热 电偶 的安装位 置 如 图 2 . 测 . 制 孔科呻 1 2 x 2 2 0 连 铸坯 (Q 2 3 5 ) 22 0 x 9 0 x 嘎蒸 l 2 3 0 趁蛋 . A 一l 月日 · 之二圣 图 2 板坯 断面温度 测试 点布 i 图 F落2 D is g ar ln of co l o c a iot n a bo ut p扭 et , 沈 it on et m pe ar · ut er est t op in t 试 点 为 6 个 , 分别 为 : 板坯 断面 上 、 中 、 下 及滑道 水 印处 的温度 . 测 试 时 按正常 生产节奏 , 要求 加热制度按 工 艺技 术规程执行 , 如 : 板坯 材质为 Q2 35 , 出钢 温度为 1 1 8份 12 3 0 ℃ :均热段为 ( 12 8肚4 0 ) oC ;加热 段温度 为 ( 12 9肚5 0) ℃ ; 加热速 度为 7 , 8 , g m in · c m 一 , ; 加热时 间为 3 h . 出炉节奏 为 Z m in 出 1 块 . 测试方法 采用 N i ( r 热 电偶 埋入板坯测试 点 的盲孔 内 , 热 电偶 引线采用 可靠绝热保护 与 黑 匣子连接 , 黑 匣 子放 在测 试 架 内并有可靠 的 绝热保护 措施 . 随 着板坯在加热炉 内移动 , 热 电 偶 能测 出板坯 断面 各测试 点 的温度及上下 炉 气 温度 , 每 隔 l m in 打 印 一次 , 从而得到测 温 曲线 . 1 1 1 3 卜犷而仁| ó 4025031010 匕 道次 图 3 主要轧制参数 的变化规律与道次关系 F褚J eR 肠it o n b e幻滓e n e h a n咖g r 鳍u la ir yt o f m a in or i-l n in g P a ar m e et r iw 比 t h e 砷5 5 ù气n ù亡J ù 0 、 ùǐ O ō, 、 úù 1 U 甘气`J,ù,1 一l 月日 · 健 2 测试结果及分析 经过数据处理得到某块板坯 (Q 2 3 5) 弯 曲时 , 主要轧 制参数 的变化规律 如 图 3 所 示 . 测 试 结 果表 明 主 要 轧制 参 数 具 有如 下 特 征 : 上下 辊平均扭 矩 的比值 M 上均 M/ 下 均 = .0 7 5 0 6 , 上 下 主 电机 平 均 电 枢 电 流 的 比值 I 上 均 I/ 下均 = .0 82 1 9 , 上下 主 电机平 均 电枢 电 压 的 比值 U 一 均 / u 下均 =0 . 94 0 8 , 上下 主 电机平均 空转 转速 的 比值 n 上 均 n/ 下均 二 .0 7 6 1 9 . 很 明显此 轧制过程 已属于 不 对称 轧制范 畴 . 下 辊 电机及传 动系统 与上辊相 比处 于较高 负荷状态 , 这 也限制 了轧机 最大能 力 的发挥 . 因 此应 寻 求使 上下 传动 系统负荷趋 于 均 衡而又 能抑制板 坯下弯 的途径 . 从 图 4 看 出 , 在 咬钢 加 速过程上 电动 机 比 下 电动 机加速 快 , 在此瞬 间 , 造成上 电动 机转速 大于 下 电动 机转速 , 从而加剧 板坯下 弯 . 因此 , 为抑制板坯的下弯应调整速度控制系统 的动态 响应 时间 , 使下 电动 机 的速 度响应 高于 上 电动 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 00 0 1 20 0 1 4 00 图 4 轧辊转速随 时间的变化 F褚 . 4 R e肠it o n be wt e n 功u s ep ed c h a n g i n g r e g u 扭 d 妙 w it h t h e it m e 机 , 才 可抑制板 坯 的下 弯 . 板坯 在加热炉 中加热至 出炉过程测温 点的 温度 变化规律 如 图 5 所示 . 根据 图 5 的测试 结果 , 可 以得到板坯 的 出 炉 温 度如 图 6 所 示 . 从上面测试 结果可知 , 板坯 的温 度分布 不 均匀 , 上表温 度高于 下 表 . 从现场观察 发现 , 纵 轧 (水 印方 向平行于轧辊轴线 ) 道次板坯水 印处 进入 轧制区 下 弯加剧 , 而横轧 (水 印方 向垂直 于 轧辊轴线)道次下 弯小一些 . 如将板坯上下 颠倒
Vol.22 No.5 闫晓强等：中板轧制过程板坯弯曲生成与抑制之一 ·477· 1400 上表面温度 上表面 1200 下表面温度 1000 中心温度 黑印温度 800 下表面 水印 600 1300 400 1250 200 1200 下表面温度 1150 水印温度 02 预热段加热1·加热2均热 上表面温度 1100 032 6496128160192 1050 r/min 0 200400600 80010001200 图5板还断面温度分布与加热时间关系 /mm Fig.5 Relation between the temperature distributing of 图6板还纵向温度分布大致规律 plate section with the heating time Fig.6 Rough rule of plate temperature distributing in len- gth 进入轧机后，板坯不是下弯而是上弯.由此可以 推断，温度分布不均是导致板坯弯曲的根本原 (2)板坯弯曲时，轧制过程上下辊各轧制参 因，温差越大，板坯下弯就越大，这是符合传统 数呈现明显的不对称.此轧制过程成为非对称 轧制理论的.因为板坯上表面温度比下表面高， 轧制. 在压下量一定和轧辊辊径相等的条件下，上辊 (3)轧制参数不对称限制了轧机最大能力 压入深度比下辊大，反映在出口板坯上就是单 的发挥并容易引起传动系统故障，因此应寻求 位时间内上表面延伸量比下表面大，结果为一 使上下传动系统负荷趋于均衡而又能抑制板坯 下弯的弧形. 下弯的途径. 3结论 参考文献 1沈久珩.机械工程测试技术.北京：冶金工业出版社， (1)板坯弯曲的主要原因是板坯温度分布不 1988 均和轧机调整不当造成的： Forming and Curbing of Plate Bending in Jobbing Sheet Rolling Process(1) -Rolling parameter characteristics YAN Xiaoqiang,JI Huaizhong?,SUN Fusen, SUN Juan, CHEN Gong" 1)Mechanical Engineering School,UST Beijing.Beijing 100083,China 2)Ma'anshan Iron and Steel Limited-Liability Company,Ma'anshan 243002,China ABSTRACT To settle plate bending in jobbing sheet rolling process make use of test technology,comprehen- sive parameters are tested in jobbing sheet rolling process when plate bending.Test result make clear that main reason of plate bending is plate temperature no well-distributed and the mill adjusts unsuitable. KEY WORDS jobbing sheet;rolling process:plate bending:test
Vb】 一 2 2 N 0 . 5 闰 晓强 等 : 中板 轧制 过程 板坯 弯 曲生成 与抑 制 之一 . 4 7 7 . 1 40 0 _ 上表面温度 — 下表面温度 一 一 一 中心温度 一 黑 印温度 2080 预热段 · 加热 1 · 加热 2 均 1 3 0 0 1 2 5 0 1 2 0 0 1 1 5 0 1 1 0 0 1 05 0 下表面温度 / 丫 上表 面温度 水 印温度 谙尸 624 0 n0 0 32 64 9 6 1 28 1 6 0 1 9 2 r Zm in 图 5 板坯 断面 温度分布 与加热时间关系 F哈 5 eR al ito n b e 。呼 e n th e t e m eP m 加 er d is irt b . int g fo Pal et s eC ti o n iw t h t h e h ae it n g it m e 0 2)0( 4 00 6 00 8 00 l 0 00 1 2 0 0 l 坯 /由 m 图 6 板坯纵 向温度分布大致规律 F咭 . 6 Ro u g h ur el fO Pal et et m eP ar Ut er d is tir b u血 g i n el n · btg 进入轧机后 , 板坯不 是下 弯而是上弯 . 由此可 以 推 断 , 温度分 布不 均是导 致板 坯弯 曲的根 本原 因 , 温差越 大 , 板坯 下 弯就越 大 , 这是 符合 传统 轧 制理论 的 . 因为板坯上表面温度 比下 表面高 , 在 压下 量一 定和 轧辊 辊径相等 的条件下 , 上 辊 压入深度 比下 辊大 , 反 映在 出 口 板坯 上 就是单 位 时间 内上表面延 伸量 比下 表 面大 , 结果 为一 下 弯 的弧形 . 3 结论 ( 1) 板坯弯 曲的 主要原 因 是 板坯温度 分布不 均和 轧 机调 整不 当造成 的 ; (z ) 板坯 弯 曲时 , 轧制 过程上下辊 各轧制参 数呈 现 明显 的 不对称 . 此轧 制过程成 为 非对称 轧制 . (3 ) 轧制参数 不 对称 限制 了轧机 最大能 力 的发挥并容 易引起传 动系统 故障 , 因 此应寻 求 使上 下传 动系统负荷趋于 均衡而又 能抑制板 坯 下 弯 的途径 . 参 考 文 献 1 沈久 布 . 机 械工 程测试 技 术 . 北京 : 冶金 工业 出版社 , 19 8 8 F o mr i n g an d C u r b l n g o f p l at e B e n d i n g in ’ J o b b i n g S h e e t R o lli n g p r o e e s s ( 1) — R o llin g Pa r 田叭e etr e h ar a c et ir st i e s 别万」“ 。 o 叮ia 叮 , ) , IJ 力恤a 七h o 铭 ’ ) , S 〔刀V F’u s e n Z) , S U N J初a 褚) , C 月E 万 G o 叮 , ) 1) M ec h an i cal E n g i n e n n g S hc o l , U S T B e ij i n g , B e ij ign l X() 0 8 3 , C h in a 2 ) M 才ans h an il 习n an d S te l L血ite d . L 汕il ity C om P an y , M a , ans h an 2 4 30 0 2 , C h i n a A B S T R A C T oT s e t l e P l ate b e n d in g in j o b b ign s h e e t or ll ign Pr o e e s s m ak e us e o f te st t e e hn o l o gy, e om Pr e h e n - s iv e P amr et r s aer et st e d in j o b b in g hs e e t or 1l ign P cor e s s w h e n Pl aet b e n d in g . eT s t er s u lt m ak e e l e ar ht at mian er as o n o f Pl aet b en d l n g l s Pl aet t e m Pe r a n ir e n o w e ll 一 id s itr b ut e d an d ht e m i ll a dj u s t s un s u i at b l e . K E Y W O R D S j o b in g s h e et ; or llin g rP co e s s ; Pl aet b e n d in g : et s t