D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2001.05.021 第23卷第5期 北京科技大学学报 Vol.23 No.5 2001年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dct.2001 中板轧制过程板坯弯曲生成与抑制之五 一轧制线高度及轧辊偏移距对板坯弯曲的影响 闫晓强》张扶民)单为春》程伟 1)北京科技大学机械工程学院，北京1000832)马核山钢铁股份有限公司，马鞍山2430023)济南钢铁股份有限公司，济南 摘要研究了在中板轧制过程中抑制板坯弯曲的措施之一.从理论上剖析了轧制线高度和 轧辊偏移量大小与板坯弯曲的关系，给出了实用的轧制线高度的确定原则.实践已证明合理的 轧制线高度是一种抑制板坯弯曲很有效的措施 关键词中板：轧制过程；板坯弯曲；轧制线高度：偏移量 分类号TG333 中板轧制过程板坯弯曲现象是中板生产中 后应保持平直.当A+△h/2时，可以分为A>△h/2 普遍存在的难题，当板坯下弯时，不仅使板坯与 和A<△h/2两种情况来研究. 机架辊（或护板）产生撞击造成结疤，同时使机 架辊和护板的寿命降低，影响了产品的产量、质 轧制线高度 量和成材率，增加了停产检修时间和维修费. 辊道机架辊 当板坯向上弯曲时，使下一道次咬人困难，甚至 护板 造成“包辊”事故. 在实际生产过程中，传统轧制思想一般认 为轧制线高度，以及由于磨损和装配等原因使 图1轧辊与机架辊位置关系简图 Fig.I Position relationship between roll and housing-roll 上下轧辊水平方向出现一定偏移量对板坯弯曲 的影响不大，因此一般也未加以重视.然而，这 先分析A>△h/2时的情况.假设板坯温度均 2个因素在实际生产中却可用来抑制板坯弯曲 匀，轧机上下辊辊径相等，转速相同，这时板坯将 现象，本文分别给出理论分析 爬坡咬人，如图2所示 1轧制线高度的确定及轧辊偏移量 对板坯弯曲的影响 当轧辊与机架辊的垂直距离调整不当时， 板坯不能水平进人轧机辊缝，则轧辊将板坯的 头部抬起或向下倾斜咬人，这样的非对称咬入 机架辊 过程引起了非对称的轧制. 轧制线高度是指轧机下辊的上表面与机架 辊的上表面之间的高度差，用符号A来表示 图2A>△h/2时板还的弯曲情况(R,=R=R,,=,=) (图1).显然，对称轧制时轧制线高度等于总压 Fig.2 Plate beddingstatus when 4>Ah/2 下量的1/2(A=△h/2),这时板坯水平咬人，在轧 制过程其他条件均对称的情况下，板坯经轧制 由于变形区板坯受力平衡，则有： P=P: (1) 收稿日期：200102-19闫晓强男，39岁，副研究员 因为 P=1-b'pa (2) 所以 hbv'pm=b2'Paz (3)
第 23 卷 第 5 期 2 00 1年 10 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u rn a l o f U n vi e几 yit o f歇沁 nc e a n d n c h n o l o留 B e ij恤 g V b】 . 23 N O 一 5 O C t . 2 0 1 中板轧制过程板坯弯 曲生成与抑制之五 — 轧制线高度及轧辊偏移距对板坯弯曲的影响 闰 晓强 ” 张扶民 ” 单为春 ” 程 伟 幻 1目匕京乖乍伎大学机械工程学院 , 北京 10 0 0 83 2) 马鞍山钢铁股份有限公司 , 马鞍 山 2 4 3 0 02 3) 济南钢铁股份有 限公司 , 济南 摘 要 研究 了在中板 轧制过程 中抑制板 坯 弯曲的措施之一 从理论 上剖析 了轧 制线高度 和 轧辊偏 移量大 小与板 坯弯曲的关系 , 给 出了实用 的轧制线高度 的确定原则 . 实践已 证 明合理 的 轧制线 高度 是一种抑制板坯 弯曲很 有效 的措施 . 关健词 中板 ; 轧 制过程 ; 板坯 弯曲 ; 轧 制线高度 ; 偏 移量 分类号 T G 3 3 3 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 , 当板坯下 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 【阿 , . 当板坯 向上弯 曲时 , 使下一道次 咬人 困难 , 甚 至 造成 “ 包辊 ” 事故 . 在实际生产过 程 中 , 传统 轧制思想一般认 为轧制线高度 , 以及 由于磨损 和 装配等原 因使 上 下轧辊水平方 向出现一定偏移量对板坯弯 曲 的影响不大 , 因此 一般也未加 以 重视 . 然 而 , 这 2 个 因素在实际生产 中却 可用 来抑制板坯弯 曲 现象 , 本文分别给 出理论分析 . 后 应保持平 直 . 当A 羊 △h/ 2时 , 可 以 分为A > 劫2/ 和 A < △h/ 2两种情 况来 研究 . 图 1 车L辊与 机架辊位皿 关 系简 图 F i g · 1 P o s id o n er l a it o n s h i P b e 幻即 e n or l a n d h o u s 加 -g m U 先 分析 A > △h 2/ 时 的情况 . 假设板坯 温度 均 匀 ,轧机上 下辊辊径相等 ,转速相 同 , 这时板坯将 爬坡 咬人 , 如图 2 所示 . 1 轧制线 高度 的确定及轧辊偏移最 对板坯弯曲的影响 当轧辊 与机架辊 的垂直距 离调 整不 当时 , 板坯不 能水平进人轧机辊 缝 , 则轧辊 将板坯的 头部抬起 或 向下 倾斜 咬人 , 这样 的非 对称 咬人 过程 引起 了非对称 的 轧制 . 轧制线高度是指轧机下 辊 的上 表面 与机架 辊 的上 表 面之 间的 高度 差 , 用 符 号A 来 表 示 (图 1) . 显然 , 对称轧 制时轧制线高度等 于 总压 下量 的 12/ (A = △h 2/ ) , 这时板坯水平 咬人 , 在轧 制过程其他 条件均对称 的情况 下 , 板坯经轧制 收稿 日期 : 加01 刁2 一 19 闻晓强 男 , 39 岁 , 副研究员 图 Z A > 八阿2时板坯 的弯 曲情况《R , = R : = R , 。 . = 。 : , o,) F馆 . 2 P肠 et b de di n朗 at t u s 汕 e n A> 仓为 /2 、、产尹甘. . 尸 l(32 由于 变形 区板坯受力 平衡 , 则 有 : 尸 : = 只 因 为 所 以 尸= .l b · P 。 l , · b l · P m , = 几 · b 2 . 夕` DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2001. 05. 021
·464· 北·京科技大学学报 2001年第5期 式中：P,P分别为上、下辊轧制力；4,2分别为 上、下辊与板坯接触弧长；b,b分别为上、下辊 与板坯接触宽度Pl,P分别为上、下辊与板坯 接触平均单位压力.由于板坯倾斜爬坡咬人存 在倾角日，即上下辊咬人角不同(a>a),故l1和l 的计算如下： l1=R·sina1;l2=R·sinaz (4) 上下辊压入板坯的深度分别为： (Ah,=[R(1-cosa:)+litge]/cose (5) Ahz=[R(1-cosa2)+lztge]/cos0 显然，△h>△h2,即上辊的压下量比下辊的 压下量大，使板坯上表面的延伸率大于下表面 图4向下倾斜咬入时轧件的弯曲情况 的延伸率，造成轧机出口处板坯上表面速度大 Fig.4 Roll bite obliquity and piece bedding status 于下表面速度，从而形成板坯出轧机后向下弯 曲. 当A<△h/2时的情况则不同，板坯将下倾咬 40 人，板坯的受力和变形正好与A>△h,/2时的情形 悲 20 相反，板坯轧制后向上弯曲，如图3所示. 0 0 2 3 a使x() 图5倾斜咬入角与弯曲曲率关系 Fig.5 Relationship between roll bite obliquity and piece bedding 由上表面温度大于下表面温度而造成的下弯， 当上下轧辊的中心之间在水平方向有偏移 机架辊 量e存在时，如图6所示.轧辊偏移量e存在时的 轧制情况于相当板坯倾斜爬坡(A>△h/2)咬入， 0h 其倾角日即为上下轧辊中心连线与垂线之间的 夹角B显然，这种情况下板坯的弯曲规律可以 图3A<△h/2时板还的弯曲情况(R,=R:=R,w1==ω) 直接引用前面分析A>△h/2的结论.即：(1)上轧 Fig.3 Plate bedding status when A4<Ah/2 辊向咬钢方向偏移时轧出的板坯上弯；(2)上轧 为进一步揭示轧制线高度对板坯弯曲的影 辊向出钢方向偏移时轧出的板坯下弯 响，将实验室研究结果整理如下. 轧制条件参数：(1)轧件材质为铅带；（②）铅 带厚度H=15mm;(3)铅带长度L=50mm, (4)轧辊直径D=99.6mm;(5)轧辊转速n=60 r/min;(6)铅带向下倾斜角0=0°-4°. 按照轧制前后铅带冲痕标记的变化测定其 上下层延伸长度值，计算出延伸系数和曲率值. 不同的咬入倾角（如图4）得到不同的延伸系数 机架辊 和曲率值.将结果绘制成图5. 从图4和图5看出，随着倾斜咬人角的增 加，轧制后铅带的上弯曲率增加.这与前面 A<△H2分析的弯曲规律相吻合.因此，可以利 用板坯向下倾斜咬人会产生的上弯来抑制板坯 图6轧辊偏移量对板坯还弯曲的影响(R,=R,心，=ω) Fig.6 Relationship between Roll offset and plate bedding
北 ` 京 科 技 大 学 学 报 200 1 年 第 5 期 式 中 : 尸 : , 八分别 为上 、 下辊轧制力 ; l 、 , 几分别 为 上 、 下 辊与板坯接触 弧长 ;b , , b Z分 别为上 、 下辊 与板坯 接触宽度 尹 口: ,只` 分 别为上 、 下辊 与板坯 接触平均单位压力 . 由于板坯倾 斜爬坡 咬人存 在倾 角0 , 即 上下辊 咬人角不 同a( : > 几) , 故 l , 和人 的计算 如下 : 1 1 = R · s i n a : ; 人= R · s in 负 ( 4 ) 上下 辊压 人板坯 的深度分别为 : 1 △乎 1 一 )些{{ 一“ o s a 】 ) + { l gt 竺! c/ 0 5 t△ h Z = [找 t l 一 c o s a Z ) + 1 2 里 gt 以 J /c o s U ( 5 ) 0 `U nU 4 , ù 昌 、瓣粗韧,。一 显然 , △h , > △h Z , 即上 辊 的压下 量 比下 辊 的 压下 量大 , 使板 坯上表面 的延 伸率大于 下表 面 的延伸 率 , 造成 轧机 出口 处板 坯上表面速度 大 于下 表 面速度 , 从 而形成板坯 出 轧机后 向下 弯 曲 . 当A < △h扩2时 的情况则不 同 , 板坯将 下倾 咬 人 , 板坯的受力 和变形正好与A > △h左 时的情形 相反 , 板坯 轧制后 向上弯曲 , 如图 3 所示 . 图 4 向下倾斜 咬入 时轧件 的弯 曲情况 F哈4 R o l b i t e o b ilq o i yt a n d P ice e be d d 恤g s t a t u s 一/ / 0 , 0 图 3 A < △人八 时 板坯 的弯 曲情况《 R一 R : , R , 。 : = 。 : = 叻 F ig 3 P la et b ed d 恤g s t a tU s w h e o A < △h lZ 为进一步揭示轧制线高度 对板坯 弯曲的影 响 , 将实验 室研究结果 整理如下 . 轧制条件参数 : ( 1) 轧件材质 为铅带 ; (2 ) 铅 带厚度 H = 15 ~ ; (3 ) 铅带长 度 L = 50 ~ , (4 ) 轧辊直径 D 二 9 .6 ~ ; (5) 轧 辊转速 n = 60 r/ m in : ( 6 )铅带 向下倾斜 角 0 = 0 0 一4 0 . 按 照 轧制前后铅带 冲痕标记 的变化测 定其 上下层延伸长度值 , 计算 出延伸 系数和 曲率值 . 不 同的 咬人倾角 (如 图 4) 得 到不同的 延伸 系数 和曲率值 . 将结果绘 制成图 .5 从图 4 和 图 5 看 出 , 随着倾 斜 咬人 角的增 加 , 轧制 后铅 带 的上 弯 曲率增 加 . 这 与前 面 A < △月22 分析的 弯 曲规律 相吻合 . 因 此 , 可 以利 用板坯 向下倾斜咬人会产生的 上 弯来抑制板坯 a 咬 ^ (/ O ) 图 5 倾斜 咬入 角与 弯 曲曲率 关 系 F ig . 5 eR la iot . s h iP b e 幻即 e e o or U b i t e o b Uq u iyt a o d Pi ec e b ed d i n g 由上 表面温度大 于 下表面 温度而 造成 的 下 弯 . 当上 下 轧辊 的中心 之间在水平方 向有偏移 量 e 存 在时 , 如图 6 所示 . 轧辊偏移量 e 存在时 的 轧 制情况 于 相 当板 坯倾斜爬 坡叼 > △h 2/ )咬人 , 其 倾角 0 即 为上 下 轧辊 中心 连线与垂线 之间 的 夹 角声 . 显然 , 这种情况下 板坯 的弯曲规 律可 以 直 接引用前 面分析 A > △h 2/ 的结论 . 即 : ( l) 上 轧 辊 向咬钢方 向偏移 时轧出的 板坯 上 弯 ; (2) 上 轧 辊 向 出钢方 向偏移 时轧出的板坯下 弯 . 火今 图 ` 轧辊 偏移 , 对板 坯 弯 曲的 影响 ( R : = 凡刘 . = QJ J F ig . 6 R e al it o n s h i P b ewt e e n oR U o fs e t a n d Pl a t e b e d d in g
Vol.23 No.5 闫晓强等：中板轧制过程板坯弯曲生成与抑制之五 ·465· 2结论 参考文献 】管克智，周纪华.金属塑性变形阻力.北京：机械工业 (1)在其他条件均对称的条件下，最理想的 出版杜，1989 轧制线高度为A=△H2,此时可保证板坯水平咬 2 Brovman M Ya.Invastigation of Loading of the Joint of 人和轧制后平直；为抑制板坯的下弯，可进一步 Universal Mill Spindles.Steel in Trans,1995,25(3):45 降低轧制线高度.例如：某中板轧机的轧制线高 3同晓强.中板轧制过程板坯弯曲生成与抑制之一 度由原来的46mm降至16mm,实践证明板坯的 轧制参数特征.北京科技大学学报，2000,22(5)：475 4闫晓强.中板轧制过程板坯弯曲生成与抑制之二一 下弯得到了明显的抑制. 采用上压法抑制板坯弯曲.北京科技大学学报，2000， (2)实际生产中，轧机上下辊产生偏移量是 22(6):547 存在的.轴承座两侧及机架窗口内侧由于长期 5间晓强中板轧制过程板坯弯曲生成与抑制之三， 磨损而产生的间隙给上下轧辊的偏移量提供了 温差、压下率对板坯弯曲的影响.北京科技大学学报 条件.因此，当间隙较大时应更换衬板减小间 2001,23(1):75 6间晓强.中板轧制过程板坯弯曲生成与抑制之四一 隙，以降低对板坯弯曲的影响. 电气传动系统对板坯弯曲的影响.北京科技大学学 报，2001,23(2)：146 Forming and Curbing of Plate Bending in Jobbing Sheet Rolling Process(5) -Rolling line height and offset effecting plate bending Yan Xiaogiang",ZHANG Fuming",SHAN Weichun,CHENG Wei) 1)Mechanical Engineering School,USTBeijing,Beijing 100083,China 2)Ma Anshan Iron and Steel Company,Ma Anshan 243002,China 3)Jinan Iron and Steel Limited-Liability Company,JInan 250101,China ABSTRACT One of the method of curbing plate bending in jobbing-sheet rolling process was studied.The relationship between plate bending curvature and offset and rolling line height was analyzed.The optimum value of rolling line height could be decided.The value rolling line height has been adopted in practical pro- duction and is proved to be very effective. KEY WORDS jobbing sheet;rolling process;plate bending;rolling line height;offset
V 匕L 23 N 0 . 5 闻晓 强等 : 中板 轧制 过程板 坯弯 曲生成 与抑 制之 五 . 肠5 . 2 结论 ( l) 在其他条件均对 称 的条件下 , 最理想 的 轧制线高度为A = 入阴2 , 此时可保证 板坯水平 咬 人 和轧制后平直 ; 为抑制板坯的下弯 , 可进一步 降低轧制线高度 . 例如 : 某 中板轧机 的轧制线高 度 由原来 的 46 r n r n 降至 16 r n r n , 实践证 明板坯 的 下 弯得 到 了明显 的抑 制 . (2 )实际 生产 中 , 轧机上下 辊 产生偏 移量是 存在 的 . 轴承座两侧 及机架窗 口 内侧 由于 长期 磨损而产生的间隙给上下轧辊 的偏移量提供 了 条件 . 因 此 , 当间隙较大时应更换衬板 减小间 隙 , 以降低对板 坯弯 曲的影 响 . 参 考 文 献 l 管克 智 , 周 纪华 . 金 属塑 性变 形阻力 . 北 京 : 机械 工业 出版社 , 19 89 2 B or vm an M aY . nI vas it gat ion o f L o ad in g o f ht e J o in t o f U n ive sr a l M il l SP in dl e s . S t e e l in rT an s , 199 5 , 2 5( 3 ) : 4 5 3 同晓强 . 中板轧制 过程板 坯弯 曲生成与抑 制之 一 轧 制参数特征 . 北 京科技 大学 学报 , 20 0, 2 (5 ) : —4 75 4 间晓强 . 中板 轧制过程板坯 弯 曲生成与 抑制之二 采 用上压 法抑 制板坯 弯 曲 . 北京 科技 大学学 报 , 2—0 0 , 22 ( 6 ) : 54 7 5 闰晓强 . 中板 轧制过程板坯 弯 曲生成 与抑 制之 三 温 差 、 压下 率对板 坯弯曲的影 响 . 北京 科技大学—学报 20 0 1 , 23 ( l ) : 75 6 闻晓强 . 中板 轧制过 程板坯 弯曲生成 与抑 制之 四 电气传动系统 对板坯弯曲的影 响 . 北 京科技 大—学学 报 , 2 0 0 1 , 23 ( 2 ) : 1 4 6 F o r m i n g a n d C u r b i n g o f P l a t e B e n d i n g i n J o b b i n g S h e e t R o m n g P or e e s s ( 5 ) 一 R O侧恤g 枷e h吨h t a n d o fs e t e fe e it n g P l a et b e n d i n g aY n X i’a O q 忍a n g ,》 , 乙从咬刀G uF m i心), l ) M eC h别心 cal nE g in e e n口 9 S e h o l , U SBT e ij ign , B e ij 吨 l 0() 0 8 3 , C h俪 .弘侧N 肠葱`无u n , ) C 月万万 G 环仑i , ) 2 ) M a nA sh即 I咖 明 d s et l C o m P an y, M a An s h an 24 3 0 2 , C h in a 3 )Jin an I onr an d S te l L汕妞记 一 L iab i liyt C o mP an y , l na 2 50 10 1 , C h ina A B S T R A C T O n e o f t h e m e ht o d o f e u r b ing Pl a t e b en d in g in j o b b in g 一 s h e et r o llin g P r o e e s s w a s s ut d i e d . hT e er l at i o n s hi P be wt e e n Pl at e b en d l n g e vur a h 犷 e an d o fs e t an d or llin g lin e he i hgt w a s an l y ez d . hT e o P往m um v a l u e o f r o ll ing l ine h e i hgt e o u ld b e d e e i de d . hT e v a l u e or llin g li n e h e i hgt ha s b e e n a d o Pet d i n rP act i e a l P or - du e it o n an d 1 5 P r o v e d t o b e v e yr e fe e t ive . K E Y WO R D S j o b b in g s h e et ; or llin g Pr oc e s s ; Pl at e b e n d in g ; or llin g l ine he ihg t ; o fs e t