热轧薄规格带钢平整过程板形控制技术.pdf

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1、第 卷 第期 年月 中国冶金 ，热轧薄规格带钢平整过程板形控制技术王晓东，李飞，董立杰，张晓琳，王磊，陈超超（首钢技术研究院薄板研究所，北京 ；河北首钢迁安钢铁有限责任公司热轧厂，河北 迁安 ）摘要：为了提高热轧薄规格带钢平整的板形质量，在平整机上采用了新的辊形配置。在支撑辊上采用变接触式支撑辊辊形，在工作辊上采用六次方多项式正凸度辊形。变接触支撑辊辊形可以降低轧辊挠曲变形和边部应力的集中，增大弯辊力的调控功效。采用正凸度工作辊辊形，可以弥补平整机的磨损辊形，延长平整轧制计划单位的长度。此辊形配置在首钢迁钢热轧平整机上应用，保证了平整改善薄规格带钢板形质量，延长了平整轧制计划的长度。关键词：热

2、轧薄规格带钢；平整；辊形配置；板形中图分类号：文献标志码：文章编号：（），（，；，）：，：；作者简介：王晓东（），男，博士，高级工程师；：；收稿日期：目前热 轧 带 钢 产 品 规 格 范 围 可 降 到 。随着无头轧制技术、铁素体区轧制、薄板坯连铸连轧、轧后紧凑式卷取工艺等生产工艺及设备的日趋完善和成熟，热轧带钢的生产极限厚度降至 。生产超薄热轧 带钢 的 意 义在于：部分取代冷轧带钢，即“以热代冷”，由于可减少冷轧及退火工序的建设和生产费用，缩短了生产周期，极大地降低了生产成本，给生产厂家和用户带来巨大的经济效益；作为冷轧原料时，减少冷轧轧制道次，节约能耗，从而降低生产成本。从 年起，国内

3、外市场对薄规格带钢（厚度 ）的需求量以的速度增长，到 年，全世界超薄热轧带钢的市场份额超过 万。国内热轧薄板的市场空间巨大，特别是对 以下超薄热轧带钢的需求尤其旺盛。但是，目前国内薄规格带钢的生产，无论采用 机组还是常规热连轧机组，均存在轧制板形难以控制的问题。在热轧极限规格带钢成品出厂前，均需要进行平整轧制，保证用户使用的板形质量。平整机的主要功能是改善热轧带钢的性能、平直度和表面质量等。带钢的平直度，是用户最为关注的一个质量指标，平整轧制可以减轻或者消除轧制的板形缺陷，改善带钢的平直度，从而提高带钢的质量。设计合理的平整机辊形配置，对于提高带钢板形质量至关重要。第期王晓东等：热轧薄规格带钢

4、平整过程板形控制技术辊形设计及配置板形（断面形状和平坦度）是衡量板带材几何尺寸精度的重要指标之一。尽管平整的压下率很小，只有，与热轧和冷轧类似，同样存在轧辊挠曲变形、轧辊磨损与轧辊压扁变形等影响板形控制的因素。其中最主要的问题仍然是轧辊间有害接触区对板形调控的不利影响。应用于热轧或者冷轧板形控制的辊形技术 也同样可以应用到热轧平整机上，对带钢板形质量进行改善。国内现有应用于平整机上的辊形技术基本上可以分为下述种。文献，提出的热轧和冷轧平整机的支撑辊和工作辊辊形技术，应用于宝钢和攀钢的平整机，可以归纳为如下。）工作辊辊形采用六或十二次多项式函数，形式如下（）（）（）式中：为工作辊原始辊径，；为工

5、作辊辊身长度，；为系数；为多项式阶数。）支撑辊辊形采用边部大倒角的形式，中间为平辊形，个边部为幂函数，方程式如下（）（）（烅烄烆）（）式中：为支撑辊辊身半径，；为支撑辊辊身长度，；为支撑辊倒角长度，；为函数次数，；为支撑辊削肩深度，。尽管此类辊形配置已经在宝钢和攀钢等厂取得了不错的应用实绩，上述支撑辊在平整带钢宽度小于中部平辊形宽度时候，支撑辊与工作辊之间还是存在有害接触区。而且，如果辊形过渡不良，还有边部应力集中的问题，这对平整改善板形是不利的。首钢迁钢公司热轧厂设有一套热轧宽带钢平整机，由意大利 公司设计，属于平整机，采用常规四辊配置。设计能力：工作辊长度为 ，支撑辊长度为 ，可平整宽度为

6、 的带钢，长行程窜辊能力，最大轧制力为 ，单侧最大弯辊力为 ，开卷处设有六辊矫直机，支撑辊的换辊周期约为半年，工作辊平整 左右更换次，设计时平整机没有辊形。由于平整机的功能是改善轧制板形不良的带钢的板形质量，这就需要平整机有一个较大的板形调控范围。与轧机一样，增大板形调控范围的一个手段就是对平整机进行辊形设计，并应用。变接触支撑辊辊形是一种非常好的改善辊间接触状况的工具 ，也相继出现了把变接触式支撑辊辊形应用到平整机上的报道，。根据目前热轧线上采用的辊形配置工作经验，吸取前面所述类辊形配置方案的优点，对迁钢热轧平整机的辊形配置进行优化设计，采用变接触支撑辊辊形与六次方多项式形式正凸度工作辊辊形

7、配置的方案。支撑辊与工作辊辊形均采用六次方多项式形式，如图和图所示，具体方程式如下：（）（）式中：为轧辊辊身轴向坐标，坐标原点为辊身中点，；为轧辊半径相对偏差量，；、为多项式中从六次到常数项的系数。辊形控制能力分析采用有限元方法对平整机采用平辊和辊形配置技术方案的辊缝调控范围、辊间接触应力分布和板中国冶金第 卷形调控范围进行了计算分析。平整机支撑辊与工作辊均采用平辊时，如图（）所示，轧辊挠曲变形要明显大于所设计的辊形配置。从辊间接触应力分布（）轧辊扰曲变形比较；（）辊间接触应力分布比较；（）凸度调节能力范围比较。图辊形配置的板形调控能力计算结果 计算结果看，变接触支撑辊辊形与正凸度辊形配置不存

8、在接触应力集中问题。而平辊形时，在轧辊边部存在很大的应力集中，如图（）所示。采用设计辊形配置，辊间接触应力集中的现象彻底消失，对改善轧辊磨损有益，可以降低轧辊边部的非均匀磨损。从图（）看出，采用变接触支撑辊和正凸度工作辊时候，除了把平辊形时候带钢的二次凸度范围基本包含外，而且辊缝对二次凸度的调控范围涵盖了负凸度的范围。同时，对应四次凸度的调控能力进一步向正的数值移动，四次凸度调控能力增强。变接触支撑辊辊形可以降低轧辊挠曲变形和边部应力的集中，增大弯辊力的调控功效。辊形技术及配置应用效果首钢迁钢公司 年开始生产薄规格集装箱板，年月累计生产集装箱板近 万，其中 厚度以下规格近万，薄规格比例越来越高

9、，最高达到。由于热轧过程中，对厚度小于和等于 的薄规格带钢浪形控制很难，尤其是带钢头尾板形更差，无法直接满足用户需求。（）平整计划；（）工作辊磨损辊形。图没有辊形时平整过程参数 在给用户发运前，均需进行平整轧制，再次改善带钢板形质量。而且随着薄规格带钢用户需求量的上升，平整机组的工作量也是越来越大。在没有采用辊形配置技术前，薄规格带钢平整 后，板形就很难控制，需要更换工作辊，见图（）。这样生产效率较低，而且辊耗也比较大。究其原因，主要是第期王晓东等：热轧薄规格带钢平整过程板形控制技术平辊时，轧辊边部磨损量大，如图（）所示，导致弯辊控制能力随着磨损的加大难以满足板形调控的要求。在平整后交货的钢卷

10、中，仍然有一定比例的带钢存在边浪的板形缺陷，尤其是集装箱板 厚规格。对平整机进行了工艺数据跟踪，经过分析计算，平整机支撑辊与工作辊均为平辊，没有辊形是制约因素之一。平辊形时，轧辊磨损严重，尤其是在平整轧制的带钢边部区域，轧辊的非均匀磨损严重，而且两侧的差异较大，正弯辊调控边浪板形能力受到限制。采用平辊形时，对平整计划中前 卷钢，每隔 卷钢进行了取样，取样位置在去除带钢头部 处，也就是在平整接近结束时，在钢卷芯部取平整前后的试样。对带钢平整前后断面进行了跟踪测量，结果如图所示。带钢只是在等比例凸度情况下完成了平整过程，并没有对断面的延伸差异给出正确的调整，导致平整轧制改善浪形的幅度较小，不能消除

11、浪形缺陷。图平辊时带钢凸度在平整前后实际测量结果 为了增强平整机板形控制能力，对平整机工作辊与支撑辊辊形进行了技术改进，采用新型辊形配置：支撑辊采用变接触辊形、工作辊正凸度辊形。如图所示，在开始时还进行过抛物线正凸度工作辊辊形试验，结果有所改善，在轧制初期容易发生稳定性差的问题。后续试验过六次方多项式正凸度为 的辊形，结果与抛物线辊形类似。为了避免正凸度辊形在使用初期的稳定性问题，试验了 的 六 次 方 多 项 式 正 凸 度 工 作 辊辊形。采用新的辊形配置后，平整机板形调控能力得到加强。平整计划为 厚极限规格集装箱板 ，如图（）所示。平整轧制计划完成后，下机磨损辊形得到了改善，从磨损量和均

12、匀性上均有明显体现，如图（）所示。平整轧制量可以达到 以上，弯辊力也可以得到充分利用。同样对上述计划平整前后的带钢断面凸度进行了详细跟踪测量，结果如图所示，带钢凸度改变范围扩大，根据原料板形情况，进行板形修正，增大了带钢板形质量改善幅度。（）平整计划；（）工作辊磨损辊形。图采用设计辊形时平整过程参数 此新型辊形配置技术，在首钢迁钢热轧平整机上应用，满足了平整改善薄规格带钢板形质量，有效降低了用户的板形缺陷质量异议数量，提升了产品的质量声誉。同时，也提高了生产率，平整轧制计划量由平辊时候的不到 提升到 以上。提高生产率的同时，板形质量也得到了较大的改善，平整成材率达到了 以上。中国冶金第 卷图采

13、用设计辊形时，带钢凸度在平整前后实际测量结果 结论此热轧平整机辊形配置，在支撑辊上采用变接触式支撑辊辊形，在工作辊上采用六次方多项式正凸度辊形。主要优点：变接触支撑辊辊形可以使得工作辊与支撑辊接触长度由所平整带钢宽度来决定，这样可以降低轧辊扰曲变形和边部应力的集中，增大弯辊力的调控功效；采用正凸度工作辊辊形，可以弥补平整机的磨损辊形，延长平整轧制计划单位的长度。无需对设备进行改造，只是在轧辊上磨削特殊的辊形曲线就可以达到改善极限薄规格带钢板形质量的目的。参考文献：黄徐晶超薄热轧带钢生产技术四川冶金，（）：傅作宝 冷轧薄钢板生产 版 北京：冶金工业出版社，李俊洪热轧酸洗板平整机辊型曲线的优化轧钢

14、，（）：白振华，连家创，刘峰，等宝钢 热轧厂平整机辊型优化技术的研究 钢铁，（）：白振华，连家创，杨杰 辊平整机板形控制技术研究 轧钢，（）：蒋英箴 冷轧平整机辊型设计与实践 轧钢，（）：白振华，冯宪章，蒋岳峰 极薄带钢平整轧制过程辊型改造方案的研究 中国机械工程，（）：杨光辉，张杰，刘会聪，等 武钢 热轧平整机窜辊策略的研究钢铁，（）：王东城，马庆龙，刘宏民冷轧带钢平整机支撑辊辊型优化技术的研究钢铁，（）：于孟，张清东，周俊，等 硬质薄规格镀锡板平整轧制变形行为与辊形技术北京科技大学学报，（）：许焕宾，张杰，曹建国，等长行程窜辊热轧平整机辊形一体化改进与应用中南大学学报：自然科学版，（）：杨荃，陈先霖，徐耀寰，等应用变接触长度支承辊提高板形综合调控能力钢铁，（）：何安瑞，杨荃，陈先霖，等变接触轧制技术在热带钢轧机上的应用 钢铁，（）：