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第 72 頁
鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
附 錄
利用輥型的改變來改善冷軋廠的帶鋼平直度
1 介紹
在冷軋和退火過程后，變形減少的最低限度（0.5%~3%）應(yīng)用在了帶鋼的生產(chǎn)中，這個(gè)變形過程的目標(biāo)是達(dá)到優(yōu)選機(jī)械性能，同時(shí)消除在鋼的應(yīng)力曲線上靜止區(qū)域的冷軋，冷軋常?？梢垣@得一個(gè)清晰地被設(shè)定的板料表面結(jié)構(gòu)，達(dá)到更進(jìn)一步的處理和改正可能的扁平瑕疵，從那個(gè)過程開始，冷軋是保證產(chǎn)品的完成的質(zhì)量，同時(shí)也是最后的重要過程，增加對板帶形狀控制的能力對冷軋廠來說是頭等重要的。
2 冶煉廠特殊形狀控制
冶煉廠有和其他一般冷軋廠同樣的框架和幾何結(jié)構(gòu)，它前面的板帶控制設(shè)備是常規(guī)控制器：合適的工作輥和支承輥頂端，工作輥的正反彎曲的靈巧像液壓壓下螺絲系統(tǒng)一樣，但是，由于微量的減少和柔軟的特殊性質(zhì)的材料，作為軋輥，那必須是形狀控制上的一些軋制和冷軋之間的區(qū)別，當(dāng)前問題是冷軋廠的帶材的質(zhì)量能不能維持在一個(gè)穩(wěn)定的水平上，哪個(gè)導(dǎo)致的廢品率較高或較多的可修復(fù)的產(chǎn)品（必須再軋制的帶材）歸結(jié)于軋輥的扁平度，這樣的系統(tǒng)研究由理論分析和實(shí)驗(yàn)性調(diào)查來完成，但是為了找到形狀控制的特點(diǎn)除了在冷軋廠還要在獨(dú)立的軋制車間。
2.1工作輥的安裝和修整
根據(jù)形狀理論，影響輥形的主要因素是輥形的控制和輥系統(tǒng)在軋輥軋制時(shí)的彈性變形，輥輕微變形是由于小的軋制力，因此，改變輥縫的形狀主要依靠工作輥外形，輥的作用與三個(gè)方面因素的關(guān)系：
（1）計(jì)算出最合適的輥的中間部位，輥的最初的中間部位和磨輥的實(shí)際操作是依靠許多因素，包括工廠的位置環(huán)境，合適的材料和工廠技術(shù)條件等。
（2）輥的撓度研磨的精度，一般地，在新的軋制周期開始時(shí)，當(dāng)支承輥的10~14d時(shí)為軋制作準(zhǔn)備不超出2~3h（或5~10卷），，因而，要求工作輥修整是緊配合。
（3）軋輥外形形狀的改變，在軋制過程中，最終的輥外形是反彎曲輥、軋機(jī)機(jī)座和安裝的部分的組合，所以，輥的安裝熱散失在為輥的形狀做準(zhǔn)備時(shí)通過一個(gè)滾動(dòng)周期必須考慮在內(nèi)，
工作輥的彎曲是正值20微米并且和支承輥平行的拋物面，這就是早先輥形的改變情況，它的好處是促進(jìn)研磨的支承輥是平的，盡管如此，二次方和四次方板帶缺陷經(jīng)常發(fā)生在軋制期間內(nèi)。
獲得工作輥的基本數(shù)據(jù)和更好尺寸，檢查由基本上設(shè)定為10，做成最初的外形和最終（工作輥安裝的）的形狀軋制，比較目標(biāo)凸度和被測量的基本的輥外形。實(shí)際的軋制比要求小，特殊的在帶卷的中間區(qū)域，相符以被軋制的板帶寬度，所有測量輥形的數(shù)據(jù)，表面修整的誤差在-7~35微米之間，那是超出誤差之外所被采用的，由于工作輥外形形狀精確地確定了軋制的形狀，所以說各種工作輥的中間部位對帶鋼的生產(chǎn)的穩(wěn)定的有害是明顯的，因?yàn)楣ぷ鬏伇活l繁地替換，在當(dāng)前的修整條件下是很難保持緊的配合的。
以有限元素模型[2]分析，安裝時(shí)的輥縫形狀被計(jì)算可以用最初的工作輥外形很明顯的被顯示出來，合適的輥縫可能是促進(jìn)二次方和四次方扁平組分，那些各自地代表了這個(gè)被二次方和四次方，顯而易見地，二次方組分是相關(guān)的與邊部浪或中心浪控制部分和最重要部分，或伴隨著四分之一浪或者是組合浪，輸入冷軋模型數(shù)據(jù)被列在表1中，計(jì)算機(jī)模仿了輥縫與它的二次方和四次方為各個(gè)情況顯示了在表2中，如所看見的輥縫二次方端為被測量的準(zhǔn)備輥輪廓形狀超過4次作為目標(biāo)輥的輪廓的二次方端和四次方端相差達(dá)到3~5微米。根據(jù)前面分析，這樣的工作輥非常有效地校正邊緣浪和不準(zhǔn)確的部分（邊緣和中心）
帶材在軋制過程中，工作輥比較典型的是前部和軋制以后被說明在表2中，正如所看見的，輥的磨損是非常微小的，而且基本上工作輥的形狀幾乎依然保持不變，這說明，工作輥的磨損對輥形狀的影響是非常小的。
2.2 改變支承輥
支承輥的輥表面硬度比工作輥的硬度更低，當(dāng)他們滾動(dòng)的時(shí)候，正如早前所提到的，比那些工作輥要長的多，相應(yīng)地，支承輥的磨損程度要比那些工作輥嚴(yán)重的多。測量輥形的十個(gè)位置之前和支承輥被換掉之后查出支承輥的磨損程度，圖3表明一個(gè)典型的支承輥在測量輪廓前和軋制后的情況。在圖3中我們可以看出支承輥磨損的確很嚴(yán)重，而且參差不齊的分布，因?yàn)槟p，在直徑上最大的差超出了100微米而且更低的達(dá)到120微米，明顯地，這樣的非常嚴(yán)重磨損在負(fù)載輥形上的形狀影響是很重要的，但是計(jì)算機(jī)模擬給出了不同的結(jié)果，
預(yù)測的與實(shí)際輥形狀的比較在圖3中被列在表3中。這表明了盡管輥的磨損是很明顯的，軋制前后輥形變化只是一點(diǎn)點(diǎn)，二次方端的變化僅僅是6微米。為了工作輥的磨損而加工的公差發(fā)生在軋制過程中，這對輥形的影響是微不足道的。
事實(shí)上有兩個(gè)原因支承輥的磨損很少作用在端部，首先，支承輥端的改變的過度條件在支承輥和工作輥之間，而且輥形在生產(chǎn)上的影響是沒有意義的，因?yàn)樗晒ぷ鬏伒膹澼伒淖冃蝺H僅歸結(jié)于小的軋制的工作輥的力量，其次，實(shí)際支承輥的磨損形式也影響工作輥的變形。在圖3中軋制后輥的磨損分布在整個(gè)的輥的周圍，但是并不改變輥的形狀，所以它對形狀的變化的影響是非常小的。
2.3 壓下螺絲和輥之間的連接的彎曲現(xiàn)象
正像在冷軋帶鋼廠，壓下螺絲系統(tǒng)在冷軋車間，當(dāng)輥的彎曲系統(tǒng)控制帶鋼形狀調(diào)整測量儀，換句話說，連接之間形狀控制和測量儀的準(zhǔn)確性是他們相互作用的，如果一個(gè)被修改，另一個(gè)也同樣要修改。在冷軋廠因?yàn)檩伒能堉屏ψ兓h(yuǎn)大于彎曲力的變化，所以壓下螺絲系統(tǒng)對形狀的影響已經(jīng)引起了相當(dāng)?shù)淖⒁?，例如“恒定的軋制載荷”是一種有用的控制方式，對于保證好的帶剛形狀被運(yùn)用在冷軋。
但是，冷軋廠輥的扎制力波動(dòng)和彎曲力的變化是均等的，彎輥系統(tǒng)對測量裝置的影響不能被忽略，它或許從好的表示方式分析，那也是根據(jù)精密儀器得出的公式：
（1）
h是帶鋼出口厚度 毫米；s是空載輥縫 毫米；Fp,Fpo,Fw是軋制力，預(yù)先軋制力和彎輥力，各自單位均是KN；Mp,Mw是軋制力力矩和彎輥力力矩 KN/mm;OF是油膜靜壓軸承厚度 毫米；GM是輥兩端零位置 毫米。
Mp和Mw的價(jià)值是同樣數(shù)量級的和兩個(gè)接近的數(shù)字被指出，簡單地說讓Mp=Mw=M，公式（1）就變成以下形式：
（2）
一般地，軋制力是在大約3000KN左右，變化范圍大約為400KN，當(dāng)彎輥是（-800）~（800）KN，而且，它的調(diào)整△Fw大約±500KN，幾乎和△Fp一樣，從公式（2）中在測量儀中可以看出彎輥?zhàn)饔煤蛙堉屏Φ淖饔眯Ч谕凰缴稀?
那些測量儀將由于輥彎曲力的影響必須由壓下螺絲的調(diào)整來補(bǔ)償，因此，帶鋼形狀的瑕疵。工作輥有必要去適應(yīng)軋制載荷波動(dòng)的影響，帶鋼測量儀也隨之改變，這明顯地導(dǎo)致了不穩(wěn)定軋制。任何變化的參量影響的彎輥力都會(huì)導(dǎo)致這樣的不利影響，在理論上講，這樣的現(xiàn)象應(yīng)發(fā)生在冷軋車間，但是，因?yàn)閺澼伭Ρ溶堉屏Ω?，和軋制后的帶鋼是個(gè)很難退火的材料，在冷軋廠，測量儀對彎輥力變化的地方敏感是較弱的，因此彎輥力在測量儀上可被忽略。
3 解決辦法
從上述分析可看出，它被發(fā)現(xiàn)在形狀控制上有一些特殊性質(zhì)在軋制車間，因此，一種不可或缺的方法被那些性質(zhì)所要求，結(jié)合以下方面：
（1）簡化工作輥外形 便于修整它，對于減少輥在工作時(shí)的損壞是非常重要的，換言之，減少輥的組成部分，特別是對于減少工作輥外形不同個(gè)體的在工作輥操作中的危害作用。
（2）優(yōu)選支承輥外形 對于長時(shí)間軋制的支承輥充分利用有利因素，而且，支承輥產(chǎn)生的磨損對輥形沒有影響。
（3）提高輥的彎曲控制范圍的系統(tǒng) 改進(jìn)工作輥對帶鋼的彎曲作用和因此而減少它穩(wěn)定軋制的有害作用。
根據(jù)扎制情況，一種新的輥形設(shè)計(jì)適應(yīng)與否對軋制車間提出：改變工作輥?zhàn)畛醯幕拘螤?，從正的價(jià)值到零和支承輥，從平到VCR（變化的接觸輥）。
光滑的工作輥促進(jìn)了磨光和檢測，以便輥形可能被保證輥負(fù)載時(shí)的外形，很早提到主要是工作輥形狀對帶鋼廠是非常重要的。被弧形化的支承輥能替代先前工作輥的形狀影響。
具體的彎曲的形狀對于VCR來說，就像在圖中表示的，它被設(shè)計(jì)了在輥之間以便接觸更長，很適應(yīng)帶寬度和變化，這個(gè)同時(shí)也有利于減少或消除不適合的接觸區(qū)域，即輥和因此變大的利用工作輥彎曲調(diào)整輥的區(qū)域。另外，這個(gè)VCR輥是弧形化的輥，能改變帶鋼的形狀，因此它可以補(bǔ)償工作輥形狀去控制帶鋼形狀。
4 實(shí)際作用
輥的新的放置方式是從2002年4月成功地編排在冷軋廠中的，而且達(dá)到理想的作用。
（1）帶鋼形狀的質(zhì)量被改善了很多，特別是極薄帶h≤1.0在過去會(huì)很難實(shí)現(xiàn)的，廢品率和可修復(fù)率也大大地減少，在改善以后一個(gè)月統(tǒng)計(jì)顯示，可修復(fù)率減少了59%。
（2）彎曲輥的中部系統(tǒng)控制范圍被很大提高。工作輥彎曲調(diào)整區(qū)域減少到±200KN，比以前減少了一半。結(jié)果，軋制的穩(wěn)定性被改善了。
（3）工作輥形狀的質(zhì)量增加了，而輥的因磨損而產(chǎn)生的廢品率大大減小了。
（4）VCR輥能通過伺服系統(tǒng)保持自己的形狀，確保軋制的時(shí)間被延長。
5 總結(jié)
關(guān)于帶鋼廠帶鋼形狀問題的研究，發(fā)現(xiàn)在冷軋廠有一些特別形狀的控制特點(diǎn)，為改善提出了基本想法，整體使用新的放輥方式，在從計(jì)劃期間的設(shè)計(jì)比較實(shí)驗(yàn)和最后的實(shí)用生產(chǎn)都是非常成功的。結(jié)果顯示，帶鋼形狀質(zhì)量被改進(jìn)了，并且改善了機(jī)器操作平穩(wěn)性。