專利名稱：一種四輥軋機(jī)支持輥輥形及其與工作輥輥形配置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于軋鋼技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種四輥軋機(jī)支持輥輥形及其與工作輥輥 形配置的方法。解決寬帶鋼熱連軋四輥粗軋機(jī)軋輥剝落并改善中間坯板形的支持輥輥 形技術(shù)及其與工作輥輥形配置的工藝技術(shù)，特別適用于解決軋輥由于輥間接觸應(yīng)力集 中導(dǎo)致的軋輥剝落，改善熱軋板帶軋制過程中間坯板形，提高熱軋帶鋼板形質(zhì)量。
背景技術(shù)：
板帶材被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防以及日常生活的方方面面，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā) 展中起著重要的作用。熱連軋機(jī)是把一定尺寸和化學(xué)成份的鋼坯通過壓延的方式加工 成所要求的一定厚度和寬度規(guī)格帶鋼巻的設(shè)備，板帶鋼生產(chǎn)流程中的重要一環(huán)，也一 直是軋制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
熱軋軋輥工作環(huán)境惡劣，熱軋輥常工作在70(TC 80(TC的高溫環(huán)境，與灼熱的鋼 坯相接觸，需要承受強(qiáng)大的軋制力，同時(shí)表面要承受軋材的強(qiáng)力磨損，反復(fù)被熱軋材 加熱及冷卻水冷卻，經(jīng)受溫度變化幅度較大的熱疲勞作用。這就要求熱軋輥材料必須 具有高的淬透性、低的熱膨脹系數(shù)、高的熱傳導(dǎo)能力和高的高溫屈服強(qiáng)度及高的抗氧 化性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國(guó)軋鋼企業(yè)用戶的輥耗中有35% 50%都屬非生產(chǎn)性消耗，也就 是說，全國(guó)每年所消耗的近一半數(shù)量的軋輥都不是正常軋鋼的生產(chǎn)性消耗，而是因各 種軋制事故,如卡鋼、斷輥、剝落、掉肉、輥環(huán)掰裂等事故所造成的異常消耗部分。軋 輥非生產(chǎn)性消耗比例的居高不下，也造成了軋機(jī)作業(yè)率低下、高檔軋材軋制困難、軋 輥更新?lián)Q代成本過大等問題，從而影響了軋線的生產(chǎn)效率。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是一些現(xiàn)代化工業(yè)部門如汽車、制罐以及家電行業(yè)等
的飛速發(fā)展，不僅對(duì)板帶材的需求量急劇增加，而且對(duì)其質(zhì)量、尺寸精度、表面質(zhì)量 及性能提出了嚴(yán)格的要求。板帶的厚度精度(縱向厚差和橫向厚差)和板形(斷面形 狀和平坦度)是衡量板帶材幾何尺寸精度的兩個(gè)重要指標(biāo)。特別是對(duì)于我國(guó)的板帶材 生產(chǎn)來說，每年由板形不良所造成的經(jīng)濟(jì)方面的損失十分嚴(yán)重。提高熱軋帶鋼的板形 質(zhì)量可以減少帶鋼使用過程中由于形變帶來的附加工序，提高生產(chǎn)效率。面對(duì)日益激 烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，提高熱軋帶鋼的板形質(zhì)量同時(shí)也可以使得熱軋帶鋼生產(chǎn)廠家處于有利 位置。所以，解決板帶生產(chǎn)中板形質(zhì)量問題是一項(xiàng)具有巨大經(jīng)濟(jì)意義并具有非常重要 的社會(huì)意義。
國(guó)內(nèi)大多數(shù)熱軋生產(chǎn)廠粗軋機(jī)組為四輥軋機(jī)，支持輥和工作輥大多采用平輥形， 支持輥邊部也只是加工倒角。由于粗軋四輥軋機(jī)支持輥與工作輥大多采用平輥形，在 軋鋼生產(chǎn)過程中支持輥或者工作輥在邊部容易發(fā)生大面積剝落，導(dǎo)致生產(chǎn)停機(jī)、軋輥 提前報(bào)廢或者輥耗劇增，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)，采用平輥形，導(dǎo)致軋制過程中中間坯軋后出現(xiàn)負(fù)凸度、楔形和鐮刀彎問題導(dǎo)致精軋板形控制難度增大，板形控制精 度命中率降低。
解決寬帶鋼軋機(jī)軋輥由于輥間接觸應(yīng)力集中導(dǎo)致的剝落問題，國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究大 多集中在了如何改進(jìn)軋輥材質(zhì)及其制造工藝方面的相關(guān)研究。如專利申請(qǐng)?zhí)?br> 200510038980.5，名稱為復(fù)合高速鋼軋輥及制備方法；專利申請(qǐng)?zhí)?2138774.5，名 稱為一種復(fù)合粘結(jié)硬質(zhì)合金軋輥的制造工藝；專利申請(qǐng)?zhí)?00610085881.7，名稱為 半高速鋼復(fù)合軋輥及制備方法；專利申請(qǐng)?zhí)?00610041705.3， 一種低裂紋型高速鋼 軋輥及其離心鑄造方法；專利申請(qǐng)?zhí)朇N93100898.0，復(fù)合鑄鐵軋輥及其鑄造方法； 專利申請(qǐng)?zhí)?00710017612.1, —種高碳高釩高速鋼復(fù)合軋輥及其熱處理方法。另外， 從軋輥使用與管理方面，做到盡量防治剝落事故發(fā)生，也同樣有相關(guān)的研究，如專利 號(hào)200810052212.9， 一種恢復(fù)提高熱軋輥和冷軋輔助輥使用壽命的方法。
從板形控制方面，主要研究熱點(diǎn)集中在了精軋機(jī)組支持輥與工作輥結(jié)構(gòu)及其輥形， 作為板形控制改進(jìn)手段，如CVC、 HC、 SmartCrown、 PC、 UPC、 HVC等輥形。支持輥方 面還是以常規(guī)支持輥(平輥或拋物線輥形)為主。北京科技大學(xué)板形控制研究課題組 自主開發(fā)的變接觸長(zhǎng)度支持輥(VCL， VCR)技術(shù)可在不改變現(xiàn)有軋機(jī)結(jié)構(gòu)和不影響生 產(chǎn)的條件下，解決機(jī)組板形調(diào)控能力不足的問題。這種輥形也只是在精軋機(jī)組得到了 應(yīng)用，還沒有在粗軋機(jī)組進(jìn)行推廣。近年來，在軋輥，尤其是支持輥的結(jié)構(gòu)方面也有 很多新型的產(chǎn)品和專利，如動(dòng)態(tài)支持輥技術(shù)，瑞士蘇黎士S-ES公司開發(fā)NIPCO階梯形 支持輥、法國(guó)CLECIM公司的DSR (Dynamic Shape roll)也已成功應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)， 但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，不易在常規(guī)軋機(jī)上推廣。國(guó)內(nèi)專利號(hào)96103393.2， 一種支 承寬度連續(xù)可變的支承輥，也是屬于支持輥結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，同樣也是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。
支持輥與工作輥輥形技術(shù)與輥形配置是一種解決軋輥間接觸壓力分布均勻化的一 種有效的手段。大多熱軋寬帶鋼生產(chǎn)線的四輥粗軋機(jī)還停留在使用平輥形的階段，時(shí) 有軋輥剝落事故發(fā)生，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。所以，有必要改進(jìn)粗軋機(jī)組的支持輥與 工作輥輥形及其配置進(jìn)這種落后的生產(chǎn)工藝。由于這種對(duì)支持輥和工作輥輥形技術(shù)與 配置可在不改變現(xiàn)有軋機(jī)結(jié)構(gòu)和不影響生產(chǎn)的條件下進(jìn)行，投資小，見效快，具有顯 著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)意義。 發(fā)明目的
1) 解決寬帶鋼熱連軋機(jī)組中支持輥與工作輥由于邊部應(yīng)力集中導(dǎo)致的剝落問題；
2) 解決軋輥磨損量大而且不均問題，降低軋輥消耗；
3) 改善中間坯負(fù)凸度、楔形大等板形問題，提高熱軋帶鋼板形控制精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種四輥軋機(jī)支持輥輥形及其與工作輥輥形配置的方法， 解決的問題是
1)消除了平輥形支持輥與工作輥在兩端在超出帶鋼邊緣的部分產(chǎn)生大的擾曲變 形的有害接觸區(qū)域，解決了寬帶鋼熱連軋機(jī)組中支持輥與工作輥由于邊部應(yīng)力集中導(dǎo) 致的剝落問題2) 解決了平輥形軋輥磨損量大而且不均問題，降低軋輥消耗，節(jié)能降耗，降低軋 鋼成本；
3) 通過R2工作輥輥形與支持輥輥形技術(shù)配置，解決了改善中間坯產(chǎn)生負(fù)凸度、 楔形大等板形問題，提高了熱軋帶鋼板形控制精度。
該發(fā)明的思路是在平輥形接觸應(yīng)力分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，根據(jù)熱軋帶鋼生產(chǎn)線所 軋制的最多的三種帶鋼寬度規(guī)格，給出新的支持輥輥形曲線，并與工作輥輥形相配置， 使得支持輥與工作輥接觸長(zhǎng)度與所軋帶鋼寬度相適應(yīng)，解決軋輥邊部由于應(yīng)力集中導(dǎo) 致剝落的問題；改變平輥形工作輥造成的軋鋼穩(wěn)定性差，板坯跑偏嚴(yán)重，造成大量鐮 刀彎、楔形和負(fù)凸度的板形問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案是
根據(jù)熱軋帶鋼生產(chǎn)線所軋制的最多的三種帶鋼寬度規(guī)格，使用6次方多項(xiàng)式支持 輥輥形技術(shù)并與2次方的工作輥輥形曲線進(jìn)行配置，使得支持輥與工作輥接觸長(zhǎng)度與 所軋帶鋼寬度相適應(yīng)-
對(duì)粗軋四輥軋機(jī)的支持輥和工作輥均采用平輥形的情況采用6次多項(xiàng)式曲線完 成軋輥邊部與中部的光滑過渡，使得支持輥輥徑在邊部與中部有0.4mm 2rmn輥徑差； 根據(jù)軋制負(fù)荷大小，確定具體所需要的0.8mm l,2mm的輥徑差，設(shè)計(jì)支持輥高次多 項(xiàng)式輥形曲線；
工作輥采用負(fù)輥形，使得工作輥具有0.05 0.3mm的負(fù)凸度，工作輥輥形曲線為 二次方曲線；
給定支持輥和工作輥輥形曲線方程后，需要對(duì)支持輥和工作輥進(jìn)行輥面的輥形磨
削；
完成軋輥磨削準(zhǔn)備工作后，在熱軋自動(dòng)化控制系統(tǒng)中給出相應(yīng)的支持輥與工作輥 輥形曲線方程；，軋鋼二級(jí)控制系統(tǒng)中需要錄入輥形曲線方程，使得系統(tǒng)完成復(fù)合與 板形控制設(shè)定計(jì)算；在二級(jí)系統(tǒng)中錄入方程之前，需要對(duì)上述兩個(gè)輥形曲線進(jìn)行單位 變換處理。
本發(fā)明的原理如下
1、 對(duì)粗軋四輥軋機(jī)的支持輥和工作輥均采用平輥形的情況進(jìn)行了輥間接觸應(yīng)力的 理論分析計(jì)算。根據(jù)分析結(jié)果表明，平支持輥與工作輥在邊部形成接觸應(yīng)力集中是疲 勞裂紋產(chǎn)生的根源(如圖1所示)，導(dǎo)致剝落問題的發(fā)生。由于應(yīng)力集中導(dǎo)致的磨損 量大而且不均，使得軋輥下機(jī)后磨削量大，造成軋鋼的輥耗大，增加了生產(chǎn)成本，也 不利于節(jié)能降耗。同時(shí)，平輥形支持輥與工作輥在兩端在超出帶鋼邊緣的部分產(chǎn)生大 的擾曲變形的有害接觸區(qū)域，對(duì)帶鋼邊降等板形控制不利，同時(shí)也對(duì)帶鋼軋制穩(wěn)定性 不利，導(dǎo)致板坯粗軋后中間坯產(chǎn)生負(fù)凸度、楔形大等板形問題，導(dǎo)致精軋板形控制精 度不高。
2、 支持輥輥形技術(shù)是此發(fā)明的核心內(nèi)容，根據(jù)熱軋帶鋼生產(chǎn)線所軋制的最多的三
種帶鋼寬度規(guī)格，采用高次多項(xiàng)式曲線完成軋輥邊部與中部的光滑過渡，使得支持輥
輥徑在邊部與中部有0.4mm 2mm輥徑差。根據(jù)軋線所軋軋制帶鋼寬度規(guī)格最多的三種，作為輥形設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)，然后，根據(jù)軋制負(fù)荷大小，確定具體所需要的0.8mm 1.2mm 的輥徑差，設(shè)計(jì)支持輥高次多項(xiàng)式輥形曲線。
支持輥輥形曲線方程
輥形曲線方程式如下，如圖2所示
A(x) = a。+a,x + a2x +a3x3+a4Z+a5x5+a6x6 ;式中，x為軋輥輥身軸向坐
標(biāo)，坐標(biāo)原點(diǎn)為輥身中點(diǎn)，單位咖；R為軋輥半徑相對(duì)偏差量，單位um; 8e、 a5、 a4、 a3、 a2、 a,、 ao為多項(xiàng)式中從6次到常數(shù)項(xiàng)的系數(shù)，范圍分別為 a6=-3.6129709640*10_16 -2.6756900092*10-16; a5=l .9459747028* 10'24 2.6756900092* 10'17; a4=8.4465873947* 1 (T1 ' 1.1209998557* 1 (T10; a3=-2.2103822104* 10"1 -5.0453517503 * 1 (T7; a2=-1.1433660012*10"4 -4.3095500441 * 10-5; a產(chǎn)l .5616796745* 10-10 8.2423485419* 10-6; ao=- 8.6146187639*10-3 2.5537538268*10-3。
3、 為了控制中間坯板形，改善粗軋后中間坯板形和鐮刀彎，并有利于軋制穩(wěn)定性， 在粗軋四輥軋機(jī)的工作輥采用負(fù)輥形。使得工作輥具有0.05 0.3mm的負(fù)凸度，加強(qiáng) 板坯軋制時(shí)具有良好的對(duì)中性和穩(wěn)定性。
工作輥輥形方程
工作輥輥形曲線為二次方曲線，如圖3所示，AW = 6fl+6'"&2 ，式中，x為 軋輥軸向坐標(biāo)，坐標(biāo)原點(diǎn)位于輥身中點(diǎn),單位mm; R2為軋輥半徑相對(duì)偏差量，單位um。 多項(xiàng)式中系數(shù)范圍
b2=-l. 5802470000*1(T -3. 9505973672*1(T5;
b尸-1.9751881062*10—3 -6.1062266354*10一16;
b。=- 2. 4884545848*10—2 -5. 6843418861*1(T13。
4、 對(duì)上述四輥軋機(jī)支持輥與工作輥新的輥形曲線進(jìn)行了接觸壓力分布分析。本發(fā) 明6次曲線支持輥輥形可以改變軋鋼時(shí)支持輥與工作輥輥身的接觸長(zhǎng)度，如圖4所示， 可顯著降低輥間接觸壓力尖峰值，使得輥間接觸應(yīng)力分布均勻，如圖5所示，有力地 緩解了接觸壓力尖峰地出現(xiàn)。適應(yīng)所軋制帶鋼寬度和軋制負(fù)荷，消除軋輥懸臂段有害 接觸區(qū)，使得支持輥與工作輥輥間接觸應(yīng)力集中問題得到徹底解決，解決軋輥由于邊 部有害接觸區(qū)導(dǎo)致的剝落問題，對(duì)延長(zhǎng)支持輥、工作輥的壽命均有益。
5、 給定支持輥和工作輥輥形曲線方程后，需要對(duì)支持輥和工作輥進(jìn)行輥面的輥形
磨削工作。在磨床的輥形曲線方程錄入與管理系統(tǒng)中，按照以多項(xiàng)式方程的方式，進(jìn)
行上述支持輥和工作輥輥形曲線的多項(xiàng)式系數(shù)錄入，核實(shí)曲線方程凸度大小與設(shè)計(jì)曲
線是否吻合。進(jìn)行磨削程序編程，對(duì)所磨削的支持輥和工作輥的磨削程序中選擇所給
定的輥形曲線方程，并在磨削程序中進(jìn)行固化，對(duì)支持輥和工作輥進(jìn)行磨削。磨削后
的輥形誤差要滿足上機(jī)工作要求。支持輥上機(jī)前，需要進(jìn)行輥面和輥形的檢査。6完成軋輥磨削準(zhǔn)備工作后，需要在熱軋自動(dòng)化控制系統(tǒng)中給出相應(yīng)的支持輥與 工作輥輥形曲線方程。與磨削管理工作類似，軋鋼二級(jí)控制系統(tǒng)中需要錄入輥形曲線 方程，使得系統(tǒng)完成復(fù)合與板形控制設(shè)定計(jì)算。在二級(jí)系統(tǒng)中錄入方程之前，需要對(duì) 上述兩個(gè)輥形曲線進(jìn)行單位變換處理。
1) 對(duì)輥身坐標(biāo)以輥身中部位置作為坐標(biāo)原點(diǎn)進(jìn)行正則化,也就是使得輥身坐標(biāo)在 [-1，+1]間；
2) 對(duì)輥形曲線方程的縱坐標(biāo)單位進(jìn)行變換，也就是軋輥半徑差數(shù)值的單位轉(zhuǎn)換成 二級(jí)模型中所使用輥形參數(shù)的單位；
3) 對(duì)輥形方程進(jìn)行重新擬合，得到新的函數(shù)，把多項(xiàng)式的各項(xiàng)系數(shù)對(duì)應(yīng)的輸入到 二級(jí)系統(tǒng)中新定義的輥形曲線編碼對(duì)應(yīng)的各項(xiàng)系數(shù)。
7、 更換軋輥時(shí)需要做的工作
1) 當(dāng)更換支持輥和工作輥時(shí)候，磨輥間操作人員在換輥通知單上著名軋輥輥形類
型；
2) 軋鋼操作人員在輸入軋輥編號(hào)、直徑等參數(shù)到控制系統(tǒng)中的HMI中時(shí)候，必須 在對(duì)應(yīng)軋輥輥形所對(duì)應(yīng)的軋輥輥形編號(hào)那欄選中提前規(guī)定好的輥形編號(hào)。
8、 完成上述工作后，就可以用新的輥形和配置進(jìn)行軋鋼了。需要進(jìn)行下列數(shù)據(jù)測(cè) 量來評(píng)價(jià)改善效果
1) 支持輥下機(jī)后的磨損輥形；
2) 更換工作輥時(shí)候，觀察工作輥表面狀況；
3) 工作輥下機(jī)后的磨損輥形；
4) 在支持輥和工作輥的工作初期、中期和末期所軋制的中間坯的橫斷面輪廓測(cè)量， 給出凸度、楔形和鐮刀彎等板形數(shù)據(jù)；
5) 對(duì)精軋機(jī)組板形控制結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行收集與分析；
6) 根據(jù)上述數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，給出新輥形及其配置的使用效果。
9、 使用6次方多項(xiàng)式支持輥輥形技術(shù)并與2次方的工作輥輥形曲線進(jìn)行配置，可 以用在四輥粗軋機(jī)上，其應(yīng)用效果是
1) 解決軋輥由于輥間接觸壓力集中導(dǎo)致的剝落問題，支持輥磨損均勻化，降低輥
耗；
2) 改善了中間坯板形質(zhì)量，提高熱軋帶鋼板形控制精度的命中率。 本發(fā)明專利創(chuàng)新點(diǎn)
1) 設(shè)計(jì)6次方多項(xiàng)式曲線為熱軋機(jī)組粗軋機(jī)架支持輥輥形，改變支持輥與工作輥 的接觸長(zhǎng)度，使得這個(gè)接觸長(zhǎng)度與所軋制帶鋼寬度和負(fù)荷大小相適應(yīng)，解決軋輥邊部 有害接觸區(qū)內(nèi)的應(yīng)力集中導(dǎo)致的疲勞裂紋擴(kuò)展最終致使的軋輥剝落問題。
2) 6次方多項(xiàng)式支持輥輥形曲線可以使得支持輥與工作輥輥間接觸壓力均勾化， 軋輥磨損得到均勻化，軋輥磨削量降低，軋輥損耗降低。
3) 粗軋R2機(jī)架工作輥輥形采用負(fù)凸度輥形與6次方多項(xiàng)式支持輥輥形曲線配置，
增加了粗軋階段軋鋼的穩(wěn)定性，改善中間坯凸度和楔形等板形質(zhì)量，提高熱軋帶鋼板形的控制精度。
4)采用6次方支持輥輥形設(shè)計(jì)曲線和負(fù)凸度工作輥輥形配置，并應(yīng)用到首鋼 2160mm寬帶鋼熱連軋生產(chǎn)線，應(yīng)用效果顯著，解決了粗軋R2軋輥剝落和中間坯板形控 制問題。
本發(fā)明的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義
首鋼遷鋼2160熱軋寬帶鋼生產(chǎn)線是于2006年年底投產(chǎn)，在2007年的一個(gè)年度的 生產(chǎn)過程中，出現(xiàn)了多次粗軋和精軋機(jī)組上的支持輥與工作輥的軋輥輥面剝落或斷裂 導(dǎo)致軋輥在服務(wù)期間提前報(bào)廢的生產(chǎn)事故，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。在2008年，順暢生 產(chǎn)后，還多次發(fā)生軋輥輥面剝落和斷輥事故，尤其是粗軋R2機(jī)架。而且?guī)т摰陌逍慰?制命中率也相對(duì)較低，需要進(jìn)一步提高。
為了消除熱軋寬帶鋼軋輥輥端接觸應(yīng)力集中導(dǎo)致的表面剝落問題和控制中間坯板 形，設(shè)計(jì)研發(fā)了六次方多項(xiàng)式曲線的支持輥輥形技術(shù)和二次工作輥輥形曲線及其配置 方案，在首鋼遷鋼2160mm熱連軋寬帶鋼軋機(jī)粗軋R2上得到了成功應(yīng)用。該發(fā)明支持 輥輥形技術(shù)在解決軋輥剝落、降低輥耗、延長(zhǎng)軋輥使用壽命、改善中間坯板形質(zhì)量等 方面的技術(shù)研究具有創(chuàng)新性，并在解決軋輥由于邊部應(yīng)力集中導(dǎo)致的剝落問題方面取 得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益(由于軋輥剝落事故而導(dǎo)致的直接經(jīng)濟(jì)損失，累計(jì)對(duì)比經(jīng)濟(jì)效益 564萬元)。輥形設(shè)計(jì)與優(yōu)化，無需對(duì)設(shè)備進(jìn)行投入，成本低，效果顯著，對(duì)首鋼公司 及其他公司的熱連軋生產(chǎn)線具有推廣作用，此技術(shù)具有重大的社會(huì)意義。


圖l R2機(jī)架采用平輥形時(shí)輥間接觸壓力分布。
圖2支持輥輥形設(shè)計(jì)曲線。
圖3 R2工作輥設(shè)計(jì)輥形曲線。
圖4設(shè)計(jì)支持輥輥形與工作輥接觸示意圖。
圖5設(shè)計(jì)支持輥輥形與工作輥間接觸壓力分布。
圖6常規(guī)支持輥倒角形式。
圖7支持輥輥形為平輥形時(shí)下機(jī)后測(cè)量的磨損輥形。 圖8 R2機(jī)架支持輥采用設(shè)計(jì)輥形后磨損輥形結(jié)果。 圖9使用此設(shè)計(jì)輥形前后的硬度比較。 圖10 R2使用負(fù)輥形前中間坯板形測(cè)量。 圖ll R2工作輥采用設(shè)計(jì)的負(fù)輥形后中間坯板形結(jié)果。 圖12支持輥采用平輥形、工作輥采用平輥時(shí)工作輥的磨損輥形。 圖13 R2工作輥采用設(shè)計(jì)的負(fù)輥形后的下機(jī)磨損輥形。
具體實(shí)施例方式
首鋼遷鋼2160mm熱軋寬帶鋼生產(chǎn)線是于2006年年底投產(chǎn)，在2007年的一個(gè)年度 的生產(chǎn)過程中，出現(xiàn)了多次粗軋和精軋機(jī)組上的支持輥與工作輥的軋輥輥面剝落或斷 裂導(dǎo)致軋輥在服務(wù)期間提前報(bào)廢的生產(chǎn)事故，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。在2008年，順暢 生產(chǎn)后，還多次發(fā)生軋輥輥面剝落和斷輥事故，尤其是粗軋R2機(jī)架。由于，供冷軋料出現(xiàn)大量的鐮刀彎反饋意見，而且有浪形、楔形等板形缺陷，帶鋼的板形控制命中率 也相對(duì)較低，需要進(jìn)一步提高。
首鋼公司遷鋼2160mm熱軋機(jī)組在設(shè)計(jì)時(shí)，支持輥沒有采用輥形，釆用的是平輥加 邊部倒角方式。倒角形式一般有三種形式直倒角、臺(tái)階型倒角及圓弧型倒角，邊部 倒角形式和參數(shù)如圖6所示。遷鋼2160mm熱軋機(jī)組的粗軋和精軋機(jī)組的支持輥在設(shè)計(jì) 時(shí)候均采用的是第三種形式，A=200ram， B = 2mm。粗軋工作輥也同樣沒有采用輥形， 是平輥。
對(duì)平輥形進(jìn)行了輥間接觸應(yīng)力分布進(jìn)行了分析計(jì)算，找出了軋輥邊部剝落的原因， 并進(jìn)行了多次中間坯板形測(cè)量。在2008年3月份進(jìn)行了粗軋機(jī)架支持輥和工作輥輥形 改進(jìn)和應(yīng)用工作。
自從2008年3月在首鋼遷鋼2160mm寬帶鋼熱連軋生產(chǎn)線上的R2機(jī)架上應(yīng)用此設(shè) 計(jì)輥形后，以前經(jīng)常發(fā)生支持輥和工作輥輥面剝落的情況得到了逆轉(zhuǎn)，從開始使用此 支持輥輥形技術(shù)后，就沒有發(fā)生過軋輥輥面剝落事故。精軋機(jī)組中，隨著此支持輥輥 形的應(yīng)用，也基本上很少發(fā)生以前經(jīng)常發(fā)生的工作輥輥面剝落問題。這也能從使用此 支持輥輥形前后的工作輥邊部表面狀況、表面硬度測(cè)試結(jié)果和支持輥與工作輥的下機(jī) 磨損曲線效果上看出此支持輥輥形技術(shù)的優(yōu)越性。
1) 支持輥磨損輥形
如圖7所示，粗軋R2和精軋機(jī)架支持輥為平輥的磨前輥形曲線，也就是說磨損曲 線。從圖中可以看出，無論是精軋機(jī)架還是粗軋機(jī)架，采用平輥支持輥時(shí)，軋輥的磨 損非常不均勻，總體上來講磨損曲線形狀為一個(gè)箱形，在軋輥的邊緣部位產(chǎn)生很深的 較大的局部嚴(yán)重磨損。直接導(dǎo)致這種磨損結(jié)果的原因是輥間接觸應(yīng)力分布不均，在邊 部有一個(gè)應(yīng)力尖峰，造成軋輥邊部磨損嚴(yán)重，出現(xiàn)加工硬化。平輥形的自保持能力差， 增大了軋輥邊部出現(xiàn)裂紋，并擴(kuò)展的危險(xiǎn)，而且還降低了板形的調(diào)控能力。
采用此設(shè)計(jì)支持輥輥形后，支持輥下機(jī)后的輥形保持良好，磨損得到了均勻化， 如圖8所示，也就是說，這種支持輥輥形的使用，可以改善支持輥和工作輥間的接觸 應(yīng)力分布。
2) 工作輥下機(jī)后邊部狀況改善效果
從上述兩個(gè)圖中R2機(jī)架工作輥下機(jī)后軋輥邊部形態(tài)照片在此設(shè)計(jì)支持輥輥形應(yīng)用 前后的對(duì)比中，可以清楚地看到，在沒有應(yīng)用此支持輥輥形技術(shù)時(shí)，在距離軋輥邊部 120mm左右，有一個(gè)明顯的寬度在15到20咖的一個(gè)裂紋聚集區(qū)域，而使用了新支持輥 輥形技術(shù)后，不再有這種裂紋區(qū)域了。
上述情況變化，證明了此支持輥輥形技術(shù)在R2機(jī)架支持輥上的應(yīng)用對(duì)于解決支持 輥和工作輥邊部剝落問題起到了關(guān)鍵作用。這也是應(yīng)用此支持輥輥形技術(shù)以來，R2的 工作輥工作穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)任何邊部剝落的問題。
3) 支持輥輥面硬度改善效果
支持輥使用此支持輥輥形技術(shù)前后下機(jī)的實(shí)測(cè)硬度結(jié)果，如圖9所示，從中可以
看出使用此支持輥輥形后，支持輥的表面硬度有明顯的降低。這表明使用此設(shè)計(jì)輥形后，軋輥間的接觸應(yīng)力分布有了良好的改善，應(yīng)力集中得以控制，基本上沒有出現(xiàn)在 軋輥邊部出現(xiàn)超過70的硬度值。這也證明了此支持輥輥形技術(shù)可以解決軋輥由于接觸 應(yīng)力集中而導(dǎo)致的剝落事故，而且效果良好。
4) 中間坯板形改善效果
由于，供冷軋料出現(xiàn)大量的鐮刀彎、楔形等板形缺陷，為了改善上述兩種缺陷， 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的中間坯坯頭和坯尾的板形進(jìn)行了實(shí)際測(cè)量工作。測(cè)量結(jié)果表明中間坯大部分
為負(fù)凸度、楔形較大的情況，負(fù)凸度和楔形達(dá)到一500um和400um，如圖IO所示。在 R2工作的工作期間中間坯存在很大的負(fù)凸度，而且還存在這楔形，前期楔形更大些。 這也是導(dǎo)致帶鋼鐮刀彎和單邊浪較大的原因，使得帶鋼板形控制命中率降低。
粗軋R2機(jī)架四輥軋機(jī)，采用負(fù)輥形工作輥與技術(shù)內(nèi)容2中的支持輥輥形相配置 使用，改善了中間坯的板形質(zhì)量，避免了負(fù)凸度和大楔形的中間坯板形缺陷。
圖11是R2負(fù)輥形在其使用初期、中期和末期的中間坯板形測(cè)量結(jié)果。從結(jié)果中 看，徹底改變了原來所采用平輥形時(shí)候存在負(fù)凸度和楔形的來料板形。
5) 工作輥磨損輥形
如圖12所示，當(dāng)R2機(jī)架采用平輥形工作輥工作下機(jī)后，磨損輥形存在著軋輥兩端磨 損不一致的問題，也就是板坯在輥縫內(nèi)跑偏嚴(yán)重，造成一邊磨損嚴(yán)重，另外一端較輕， 這樣軋制穩(wěn)定性較長(zhǎng)，板形存在大的楔形和負(fù)凸度問題。粗軋R2機(jī)架四輥軋機(jī)，采用 負(fù)輥形工作輥與技術(shù)內(nèi)容1中的支持輥輥形相配置使用，工作輥下機(jī)后的磨損輥形如 圖13所示。與前期采用平輥后下機(jī)輥形比較，負(fù)輥形軋輥磨損輥形對(duì)稱性很好，可以 說明兩側(cè)軋輥磨損均勻，帶鋼跑偏控制效果明顯，中間坯板形得到良好的控制。
權(quán)利要求
1一種四輥軋機(jī)支持輥輥形及其與工作輥輥形配置的方法，其特征在于，根據(jù)熱軋帶鋼生產(chǎn)線所軋制的最多的三種帶鋼寬度規(guī)格，使用6次方多項(xiàng)式支持輥輥形技術(shù)并與2次方的工作輥輥形曲線進(jìn)行配置，使得支持輥與工作輥接觸長(zhǎng)度與所軋帶鋼寬度相適應(yīng)對(duì)粗軋四輥軋機(jī)的支持輥和工作輥均采用平輥形的情況采用6次多項(xiàng)式曲線完成軋輥邊部與中部的光滑過渡，使得支持輥輥徑在邊部與中部有0.4mm～2mm輥徑差；根據(jù)軋制負(fù)荷大小，確定具體所需要的0.8mm～1.2mm的輥徑差，設(shè)計(jì)支持輥6次多項(xiàng)式輥形曲線；工作輥采用負(fù)輥形，使得工作輥具有0.05～0.3mm的負(fù)凸度，工作輥輥形曲線為二次方曲線；給定支持輥和工作輥輥形曲線方程后，需要對(duì)支持輥和工作輥進(jìn)行輥面的輥形磨削；完成軋輥磨削準(zhǔn)備工作后，在熱軋自動(dòng)化控制系統(tǒng)中給出相應(yīng)的支持輥與工作輥輥形曲線方程；，軋鋼二級(jí)控制系統(tǒng)中需要錄入輥形曲線方程，使得系統(tǒng)完成復(fù)合與板形控制設(shè)定計(jì)算；在二級(jí)系統(tǒng)中錄入方程之前，需要對(duì)上述兩個(gè)輥形曲線進(jìn)行單位變換處理。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的支持輥輥形曲線方程為式中，x為軋輥輥身軸向坐標(biāo)，坐標(biāo)原點(diǎn)為輥身中點(diǎn)，單位mm; Z 為軋輥半徑 相對(duì)偏差量，單位um; a、汰、&、 a3、 a2、統(tǒng)、a為多項(xiàng)式中從6次到常數(shù)項(xiàng)的系 數(shù)，范圍分別為-a6=-3. 6129709640*10—16 -2. 6756900092*10—16; a5=l. 9459747028*1(T24 2. 6756900092*10—17; a4=8. 4465873947*10-11 1.1209998557*1(T10; a3=-2. 2103822104*10-u -5. 0453517503*10—17; a2=-l. 1433660012*10—4 -4. 3095500441*10—5; at=l. 56167%745*10-1° 8. 2423485419*1(T;a。=- 8. 6146187639*1(T3 2. 5537538268*10—3 。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的工作輥輥形曲線為二次方程為，i 2(x) = 6。+&'"&2 ，式中，義為軋輥軸向坐標(biāo)，坐標(biāo)原點(diǎn)位于輥身中點(diǎn)，單位mm; A為軋輥半徑相對(duì)偏差量，單位um。多項(xiàng)式中系數(shù)范圍 b2=-l. 5802470000*10—4 -3. 9505973672*10, 9751881062*10—3 -6. 1062266354*1(T16; b。=- 2. 4884545848*10—2 -5. 6843418861*10-13。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的磨削是在在磨床的輥形曲 線方程錄入與管理系統(tǒng)中，按照以多項(xiàng)式方程的方式，進(jìn)行上述支持輥和工作輥輥形 曲線的多項(xiàng)式系數(shù)錄入，核實(shí)曲線方程凸度大小與設(shè)計(jì)曲線是否吻合；進(jìn)行磨削程序 編程，對(duì)所磨削的支持輥和工作輥的磨削程序中選擇所給定的輥形曲線方程，并在磨 削程序中進(jìn)行固化，對(duì)支持輥和工作輥進(jìn)行磨削；磨削后的輥形誤差要滿足上機(jī)工作 要求。
全文摘要
一種四輥軋機(jī)支持輥輥形及其與工作輥輥形配置的方法，屬于軋鋼技術(shù)領(lǐng)域。根據(jù)熱軋帶鋼生產(chǎn)線所軋制的最多的三種帶鋼寬度規(guī)格，使用6次方多項(xiàng)式支持輥輥形技術(shù)并與2次方的工作輥輥形曲線進(jìn)行配置，使得支持輥與工作輥接觸長(zhǎng)度與所軋帶鋼寬度相適應(yīng)優(yōu)點(diǎn)在于，消除了平輥形支持輥與工作輥在兩端在超出帶鋼邊緣的部分產(chǎn)生大的擾曲變形的有害接觸區(qū)域，解決了寬帶鋼熱連軋機(jī)組中支持輥與工作輥由于邊部應(yīng)力集中導(dǎo)致的剝落問題；解決了平輥形軋輥磨損量大而且不均問題，降低軋輥消耗，節(jié)能降耗，降低軋鋼成本；通過R2工作輥輥形與支持輥輥形技術(shù)配置，解決了改善中間坯產(chǎn)生負(fù)凸度、楔形大等板形問題，提高了熱軋帶鋼板形控制精度。
文檔編號(hào)B21B27/02GK101554635SQ20091008450
公開日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2009年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月18日
發(fā)明者威 余, 周德光, 張興利, 張寶輝, 朱立新, 彬 李, 明 李, 飛 李, 王曉東, 胡志遠(yuǎn), 董佳彬, 錚 馬 申請(qǐng)人:首鋼總公司