第３６卷第３期 ２０１６年６月 江 西 冶 金 Ｖｏ１．３６，Ｎｏ．３ 肛ＡＮＧＸＩ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ Ｊｕｎｅ ２０１６ 文章编号：１００６－２７７７（２０１６）０３－００２１－０４ 轧机刚度对热轧板形的影响 冷烨晏 （新余钢铁集团有限公司，江西新余３３８００１） 摘 要： 分析了新钢热连轧轧机刚度存在的问题以及对热轧板形质量的影响，轧机刚度会随使用过程的不均匀 磨损而降低，轧机刚度的降低将对钢带的厚度、板形产生不利影响，通过定期修复、动态数字化间隙管理方法可以保持轧机刚 度、精度的持续稳定和恢复。 关键词：热轧Ｉ冈０度；间隙；板形；厚度 中图分类号：ＴＧ３３５．５ 文献标志码：Ｂ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ｍｉｌｌ Ｓｔｉｆｎｅｓｓ ｏｎ Ｈｏｔ Ｒｏｌｌｉｎｇ Ｓｔｒｉｐ Ｓｈａｐｅ Ｌｅｎｇ Ｙｅｍｉｎ （Ｘｉｎｙｕ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｃｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．Ｘｉｎｙｕ ３３８００１ Ｊｉａｎｇｘｉ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｆｏｒ ｍｉｌｌ ｓｔｉｆｎｅｓｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｓｔｉｐ ｓｈａｐｅ ａｒｅ ａｎａｌｒｙｚｅｄ ｉｎ ｈｏｔ ｒｏｌｌｉｎｇ ｓｔｉｐ ｐｌｒａｎｔ ｉｎ Ｘｉｎｙｕ Ｓｔｅｅ１．Ｍｉｌｌ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｒｅｄｕｃｅｓ ｗｉｔｈ ｕｎｅｖｅｎ ｗｅａｌ＂．Ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｄｏｗｎ ｗｉｌｌ ｈａｖｅ ａｎ ａｄｖｅｒｓｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ａｒｉｄ ｓｔｒｉｐ ｓｈａｐｅ．Ｔｈｅ ｍｉｌｌ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ａｎｄ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｒｅ ｋｅｐｔ ｓｔｅａｄｙ ａｎｄ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｔｈｒｏｕｇｈ ｒｅｇｕｌａｒ ｒｅｐａｉｒ，ｄｙｎａｍｉｃ ｄｉｇｉｔａｌ ｇａｐ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｏｔ ｒｏｌｌｉｎｇ；ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ；ｇａｐ；ｓｔｉｐ ｓｈａｐｅ；ｔｒｈｉｃｋｎｅｓｓ 大、冷轧后起筋等严重缺陷，由于板形缺陷造成电工钢 ０前言 板形是钢带的重要质量指标之一，热轧板形对 冷轧生产有直接影响，严重的热轧卷厚度波动和板 降级率达到２．２４％。调查轧机刚度，新钢１ ５８０ ｍｌｎ热 连轧轧机的设计刚度系数为３００ ｔ／／一，而当时精轧机７ 个机架的刚度系数只有１５０—２００ ｔ／ｍｍ。分析板形数 据，发现纵向厚度波动较大，特别是头尾厚度波动有的 达到１０％，楔形波动在一９２～＋５７ｐｘｎ；边浪有的超过了 形缺陷会遗传到冷轧产品，而且酸洗和冷轧过程必 须降速，影响冷轧生产效率，热轧卷的楔形凸度不良 会致使冷轧产品起筋。因此，本文主要分析了新钢 热连轧轧机刚度对热轧板形的影响。 １５０ ｉ／ｌｎ＇ｌ，不但影响酸洗和冷轧生产速度，而且热轧板楔 形大于４５ ｍ时，冷轧后起筋的概率大大增加。 １热轧板形现状 以新钢冷轧无取向电工钢热轧板形为例，２０１４年 ２轧机刚度对板形的影响 ２．１轧机刚度 上半年，出现了浪形大、楔形大、凸度不稳定、厚度波动 轧机刚度也称为轧机模数，是轧机受力后所有 收稿日期：２０１６—０４—１２ ｔ 作者简介：冷烨曼（１９９１一），男，江西高安人，助理工程师，从事压力加工工作。 江西冶金 ２０１６年６月 受力部件产生弹性变形的总和，轧辊之间的实际间 １ ５８０ ｍｍ新轧机的设计刚度系数一般为 ３００ ｔ／ｍｍ以上，多数为３５０～４００ ｔ／ｍｍ。使用过程 隙要大于空载时的间隙。图１是轧机弹塑性变形曲 线图，空载时轧辊之间的间隙为理论原始辊缝Ｊｓ。 ，轧 中由于磨损，轧机刚度系数会下降，而且各机架的刚 度变化不完全相同，同一机架两端的刚度变化也可 能不同。厚度模型在计算过程中所使用的轧机刚度 是开始时的刚度或者是轧机的标准刚度，当模型使 用的刚度与轧机的实际刚度差异较大时，ＡＧＣ控制 基准的误差增加，导致厚度模型的波动增加，ＡＧＣ 震荡幅度、不稳定性增大，轧机的厚度精度将会受到 机受力轧制时轧辊辊缝弹性增加值为弹跳值．厂，纵 座标Ｐ表示轧制力，横座标表示轧辊开口度ｈ。在 轧制力较低时，Ｐ与ｈ为一非线性的曲线段，该非线 性段是由于轧机部件之间的接触变形和存在间隙产 生的。当轧制负荷增加时，曲线的斜率 也增加；轧 制负荷达到一定值后，斜率Ｋ 趋于一固定值，Ｐ与ｈ 趋于线性关系。Ａ线与横座标的交点即为理论原始 辊缝ｓ。 ，斜率Ｋ…为轧机的刚度系数，也常常简称 为刚度。 Ｋ＝ｔａｎａ＝ＡＰ／ａｆ （１） 式中： △Ｐ一为轧制力增量，ｋＮ； △厂一弹跳变化值，ｍｌＴｌ。 Ｐ Ｐ 图１轧机弹塑性变形示意图 ２．２轧机刚度对厚度的影响 理论匕轧机两端变形一致，轧机弹性变形曲线为一 直线，轧出的轧件辱度ｈ可以用弹眺方程 进行计算： ｈ＝Ｓ。＋ｆ＝Ｓ ｏ＋（Ｐ—Ｐ ０）／Ｋ （２） 式中： ｈ一轧件厚度，ｍｍ； ，一轧机弹跳值，ｍｍ； ｓ 一考虑预压靠变形后的空载辊缝，ｍｍ； Ｐ 一空载轧制力，ｋＮ； Ｐ一轧制力，ｋＮ； Ｋ一轧机刚度系数，ｋＮ／ｍｍ。 在相同的轧制力下，轧机的刚度越好，即Ｋ值越 大，弹跳值厂越小，轧件纵向厚度控制越准确。特别 是对于轧制薄规格产品，如果轧机刚度小，则弹跳值 ．厂就大，无法轧出较薄的产品。因此，为了减小因轧 制力波动等工艺因素对厚度的影响，应尽可能提高 轧机的刚度系数。 影响而下降。例如轧机的刚度差异相差Ｉ１％时，模 型预报会产生１０％的误差。另外，因轧机刚度误差 而造成厚度模型的预报误差会导致轧机在咬钢以 后，ＡＧＣ动作量在控制上失准，产生较大幅度的振 荡，导致机架间秒流量失控，容易出现镰刀弯，也极 易出现堆钢事故。当然，厚度模型自学习会根据实 际设定误差进行修正，会使误差得到一定的修复，但 无法完全弥补设备问题带来的影响。 ２．３轧机刚度对跑偏的影响 轧机两侧的刚度相等时，两侧的弹性变形也相 等，因此两侧辊缝相等，两侧轧制力相等，两侧的辊缝 差为零，跑偏可能性小。当轧机两侧刚度出现差异， 轧机两侧的刚度系数不同，会使轧机两侧的弹跳计算 出现偏差，水平偏差无法预知和检测，两侧弹性变形 将出现差异。测量得到轧机两侧刚度相差１００ ｔ／，ｒ砌， 此时轧机两侧的辊缝差值达到了Ｉ．３２ ｍｍ，而安装在 轧机上方的位置传感器检测不到这个差异，自动化检 测系统不能准确反映，二级模型依然按照正常的轧机 刚度进行计算，轧机辊缝差显示依然为零，但钢带出 现了较大的不对称浪形。严重时，会给轧制过程的稳 定带来极大的隐患，下游机架中浪形更严重，或者出 现镰刀弯，带钢跑偏失稳可能性增加。当带钢出现跑 偏时，即带钢的中心线与轧机中心线偏离，将导致带 钢传递到轧机两侧的轧制压力出现差异（见图２），由 于两侧的压力差会导致轧机两侧弹性变形的差异。 对于宽度为１ ５００ ｍｍ的带钢在跑偏３０ ｍｍ时，计算 得到两侧辊缝差异达到０．３４８ ｎ＇ｉｎ＇ｌ，一旦带钢严重跑 偏失稳，则可能产生堆钢。 一一 第３６卷第３期 冷烨曼：轧机刚度对热轧板形的影响 ２．４轧机刚度对板形的影响 量刚度的功能，测量方法有轧辊压靠法和轧制法。 ３．１．１轧辊压靠法 热连轧板形控制是通过设备自身的模型根据产 品成分、原料规格、成品规格和设定的压下规程、板 形要求预先计算并给定每一块钢的轧制力、辊缝值 等参数，也称为轧机的预报参数，计算机的预报参数 通常是根据轧机的设计刚度计算的。如果实际刚度 加载一定的压靠量，记录下相应的压下调节量 和轧制力，以轧制力（Ｐ）为纵座标、压下调节量 （ｈ）为横座标，绘出Ｐ—ｈ关系曲线（见图１），即轧 机的弹性变形曲线，即可测量出轧机的静态刚度。 由于轧辊间的弹性压扁与实际压扁变形有一定区 与设计刚度不同，则轧机按照厚度和板型模型计算、 给定的轧制力、辊缝值等参数与实际的轧制压力、辊 别，所以压靠法测量的刚度值通常大于实际刚度值。 缝值会产生误差，从而导致轧辊对钢带板形的控制 ３．１．２轧制法 也会产生影响。因此，刚度偏差越大，计算弹跳值．厂 误差越大，板形模型的计算误差也越大，将直接导致 板形控制精度的下降，对热轧板板形将产生非常不 利的影响。 ２．５轧辊交叉对板形的影响 正常情况下，工作辊与支撑辊、上工作辊与下工 作辊的中心线是在一个垂直面上的，此时轧出的板 形良好。但是，同一架轧机当轴承座、两侧牌坊的磨 损不均匀时，轧机两侧的刚度将变化，轧辊将产生交 叉现象，当轧辊出现交叉后，在轧制过程中会产生轴 向力，轴向力的大小与轴承座、两侧牌坊磨损不均匀 间隙的程度有关，磨损不均匀间隙越大，轴向力也越 大。同时，轧机一侧磨损严重，通过轧辊会给另一侧 产生反方向的力，使另一侧的反方向磨损加剧，当轴 向力大于２ ｔ时，对轧机正常生产将产生影响，严重 时将影响油膜轴承正常工作甚至烧损。 轧辊交叉会产生ＰＣ轧机的效果，使得带钢中部 厚度减薄而边部厚度增厚的中浪趋势，这种中间浪 趋势是板形模型无法预知的异常板形问题，对于薄 规格轧制时往往更容易出现中间浪，轧制稳定性 下降。 ３恢复轧机刚度的措施 实际生产过程中，由于设备的磨损等原因，轧机 的刚度会逐渐下降，为了保证产品厚度和板形质量， 要定期对设备进行维护，保持轧机的刚度。通常设计 刚度的保持率达到９０％即为正常刚度，德国Ｔｈｙｓｓｅｎ 对热连ＳＬＳＬ机的功能保证要求是轧机刚度保持率不 低于９５％，轧机两侧牌坊窗口的间隙偏差值不大于 ０．５ Ｉｎｉｎ。新钢１ ５８０ ｉｎｉｎ轧机设计刚度为３００ ｔ／ｍｍ， 正常要求保持不低于２７０ ｔ／ｍｍ。 ３．１轧机刚度的测量 通过测量对应轧制压力的轧机弹跳值，可以测 量出轧机的刚度，一般的热连轧精轧机都有自动测 保持辊缝一定，用不同厚度的轧件送入轧机，读 出轧制力（尸），测定轧制后轧件的厚度（ ），根据 轧件厚度和原始辊缝（ｓ。）的差值来确定轧机的弹 跳值。根据每一轧制力所对应的弹跳值，可以计算 分段的刚度，计算平均值即可得到轧机刚度——动 态刚度。 ‘ ３．２影响轧机刚度的因素 影响轧机刚度的因素很多，有设计加工的因素， 也有使用和维护的因素。设计加工方面的因素是指 轧机牌坊、轴承、轧辊等各受力部件设计的固有的弹 性变形系数，或者叫固有刚度值，如牌坊、轴承和轧 辊的尺寸、材质、形状、加工的精度等决定了轧机的 刚度值。使用和维护方面的因素是指轧机在使用过 程中因各部件之间的磨损、变形等原因使轧机的刚 度值下降，轧机使用后刚度会降低。 ３．３轧机刚度的恢复 随着生产过程的不断持续，轧机会出现不可避 免的磨损，尤其是轧机牌坊窗口的不对称磨损是造 成轧机刚度下降的根本原因，通常热连轧机在生产 ５—８个月后，轧机实际刚度会出现明显的下降，轧 机故障和废钢增多，产品质量下降。 ３．３．１定期修复 轧机牌坊窗口每隔１～２年应定期进行测量，通 过专业测量可以精确掌握轧机牌坊的磨损程度、磨损 部位，基于测量数据，在大修期间对轧机牌坊进行修 复，这样可以有效地提高轧机刚度，保持轧机的精度。 这种修复称为定期修复（或称静态修复）。建立轧机 牌坊问隙管理标准（见表１），所有的间隙尺寸必须在 标准范围内，精轧工作辊允许０．９５ ｍｍ的间隙调整空 间（牌坊０．７５ ＩＢ１ＴＩ、轴承座０．２０ ｍｍ）；同一机架传动 侧与工作侧的间隙差值必须小于０．３ ｍｍ，这是间隙管 理的核心，统计结果显示，当间隙差值大于０．３ ｍｍ 时，轧机刚度下降１０％，即３０ ｔ／ｍｍ，如果轧机刚度下 降了１２０ ｔ／ｍｍ，则轧机不对称间隙超过标准值，达到 １．２ ｍＩｎ，严重影响轧制稳定性和产品精度。因此，必 江西冶金 ２０１６年６月 须严格按照间隙管理标准，对设备进行有效地维护， 使轧机刚度恢复，保持良好的精度。 表１ １ ５８０ ｍｍ轧机精轧机间隙管理标准 ｍｍ ３．３．２数字化间隙管理 垫块，调整间隙大小，恢复轧机刚度。 正常生产时，轧机不可能有较长时间的停机机 间隙管理必须注意的原则是轧机间隙应合理， 会进行全方位测量。采用数字化监测轧机的间隙、 按表１的标准控制，间隙太小时轧辊安装或抽出时 实行动态数字化间隙管理，也可以有效地提高轧机 困难，不利于换辊；间隙太大时容易产生轧辊交叉， 刚度，并保持轧机精度的持续稳定和恢复。通过日 轧机刚度降低，精度变差。要控制好轧机工作辊和 常检修或换辊期间的机会，可以对轧机的间隙状况 支持辊的平面平行度，防止轧制过程中出现轧辊交 进行持续跟踪测量，记录轧机间隙数据，建立各机架 叉而导致轧机刚度下降，影响模型预报准确性。日 的间隙测量档案。表２是某天跟踪测量牌坊窗口记 常换辊或检修时注意观察实际磨损状态（如可以根 录结果，根据测量数据可以发现间隙的超标情况。 据衬板干油厚度及锈蚀程度）来判断磨损面，根据磨 间隙超过标准要求时，磨辊作业区配合，在轴承座加 损程度进行间隙控制。 表２精轧机工作辊牌坊窗口间隙记录表 ｍｍ 影响。 ４结语 ２）轧机应保持合理的间隙，间隙太大或太小都 不利轧制生产，影响板形质量。 １）轧机刚度会随使用过程的不均匀磨损而降 ３）通过定期修复、动态数字化间隙管理方法可以保 低，轧机刚度的降低将对钢带的厚度、板形产生不利 持轧机刚度、精度的持续稳定和恢复。（下转第 页）