轧辊正凸度

轧制铜板带承载辊缝凸度影响因素分析韩子东，刘晓波，袁光前（南昌航空大学航空制造工程学院，江西南昌330063）来稿日期：2018-09-07基金项目：江西省研究生创新专项资金项目（YC2016-S344）作者简介：韩子东，（1993-），男，湖北襄阳人，硕士研究生，主要研究方向：金属材料加工；刘晓波，（1963-），男，江西樟树人，博士研究生，教授，主要研究方向：金属材料加工1引言轧机各项板形控制技术的控制原理都是调控承载辊缝的形状。

在轧制过程中，除了铜板带宽度变动外，影响铜板带板形（或承载辊缝形状）的干扰因素都可以分类归纳为来自轧机方面的轧辊辊形变化或来自铜板带方面的轧制力波动。

为了轧出板形质量优良的铜板带，轧制过程必须始终满足板形平坦度良好条件[1-3]。

而为了始终满足板形平坦度良好条件，板带轧机的承载辊缝形状应该同时具有足够大的、可适应各个硬件变动的可调控范围和对轧制力与轧辊辊形变动干扰的抵抗能力。

轧制过程中，辊缝的形状实际决定了板形的形状，而板形控制其实质就是对轧机轧辊辊缝凸度的控制，所以辊缝凸度的设定就显得尤为重要。

辊缝形状调控域是指轧机各项板形控制技术共同对辊缝形状或铜板带板廓的各个描述指标一一凸度、楔形度、边部减薄量、局部突起量的最大可调控范围。

实际应用中，一般都通过多项式拟合得到辊缝形状曲线的二次凸度C 2和四次凸度C 4，并在C 2-C 4坐标系中建立辊缝凸度最大可调控范围，称之为辊缝凸度调控域。

金兹伯格在《高精度板带材轧制理论与实践》一书中介绍了一种基于三维有限元的ROLLFLEX 模型对辊缝凸度影响因素进行研究[4]，这种方法虽然结果直观，但计算工作量庞大而且复杂，加上边界条件很难确定，因此这种方法受到一定的限制。

则采用影响函数法，这种方法计算量小而精度高，能符合应生产实际的要求。

通过影响函数法，从轧制力、弯辊力、铜板带宽度等摘要：分析了轧制力、弯辊力对辊缝凸度的影响，结果显示：随着单位轧制力的增大，辊缝的负凸度也明显增加；弯辊力变化与辊缝凸度变化成反比。

轧辊的凸度磨削原理
轧辊的凸度磨削是通过磨削工具对轧辊表面的不同位置进行磨削，以调整轧辊的凸度。

轧辊的凸度是指轧辊表面的不同位置的曲率半径不同，用于控制轧辊对钢坯的轧制过程中的变形量和变形速度，以获得所需的轧制效果。

具体的凸度磨削原理如下：
1. 凸度磨削校正系统探测的轧辊表面的非均匀性，通过传感器获取轧辊表面的高低坐标数据。

2. 根据磨削工具和轧辊的接触力，磨削工具会按照一定路径进行磨削，以去除轧辊表面的高点，使得轧辊表面逐渐变得平整。

3. 磨削工具通常采用钢刷、磨石或砂带等材料，通过旋转或挤压等方式与轧辊表面进行接触，实现磨削作用。

4. 磨削工具的力和压力传递到轧辊上，通过摩擦力和压力使轧辊上的凸度部位被磨削掉，而凹度部位则相对较少被磨削。

5. 磨削完成后，使用凸度磨削校正系统再次检测轧辊表面的非均匀性，以确认凸度调整是否达到要求。

通过凸度磨削，可以调整轧辊的凸度，以适应不同的轧制需求，确保轧制过程中的钢坯变形和质量控制。

第12卷增刊2OOO 年9月钢铁研究学报J0URNAL 0F IR0N AND STEEL RESEARC~Vol.12 Supplement===================================================================Sept.2OOO作者简介:孔祥伟(197O-) 男 博士生;收稿日期:2OOO-O1-O3;修订日期:2OOO-O6-24轧辊温度场及轴向热凸度有限元计算孔祥伟1李壬龙2王秉新3王国栋1刘相华1(1.东北大学轧制技术与连轧自动化国家重点实验室 辽宁沈阳11OOO6; 2.安泰科技股份有限公司功能材料事业部 北京1OOO81; 3.抚顺石油学院机械学院 抚顺113OO1)摘要:采用大型有限元分析软件ANSYS 对四辊轧机工作辊的温度场进行了模拟 在模拟过程中 考虑了轧辊和轧件间的瞬态热接触和对流边界 动态分析了热轧时工作辊的升温过程 预测了工作辊的瞬态温度分布 并将所得的温度分布用于热凸度的近似计算中 其计算结果与文献结果相吻合G关键词:轧辊;温度场;热凸度;有限元中图分类号:TG 333.1文献标识码:A文章编号:1OO1-O963(2OOO)增刊-OO51-O4FEM Calculation of Temperature Field and axialThermal Crown f or work rollerK0NG Xiang -wei 1LI Ren -long 2WANG Bing -xin 3WANG Guo -dong 1LIU Xiang -hua1(1.Northeastern University Shenyang 11OOO6 China ; 2.Advanced Technology 8MaterialsCo Ltd Beijing 1OOO81 China ;3.Fushun Petroleum Institute Fushun 113OO1 China )abstract :The simulation of the temperature field for wor k roller was carried out b y means of AN-SYS software .In the simulation the convert b oundary condition and the transient thermal contact b etween the roller and sheet were studied at the same time .The dynamic temperature variation and the transient temperature distri b ution of the wor k -roll during hot rolling process were got .The re-sults were used in the thermal crown calculation .All the calculation results were proved that they are consistent with the literature data .K e y words :wor k roll ;temperature field ;thermal crown ANSYS轧辊温度场一般采用数值方法进行计算 其中包括有限差分法和有限元法G 用有限差分法计算温度场时 大多采用节点间的温度呈线性分布的假设 再根据微元体的能量平衡 将传热微分方程进行积分 推导出节点温度的线性方程组;或者用差商代替微商 将微分方程化成节点温度的线性方程组G 有限差分法虽然具有方程简单~计算方便等优点 但是由于采用直交网格划分 使边界变成阶梯形 对于复杂边界形状的处理与实际情况不太吻合G 因此 作者在轧辊温度场求解中 采用了有限元法G 用有限元法计算温度场时 在空间域上 一般假设在一个单元内节点间的温度呈线性分布 根据变分原理来进行计算 同时考虑了时间域 这样可得到精确的轧辊节点温度G 应用有限元分析软件能更全面~方便地考虑轧辊在轧制过程的边界条件G1计算模型的建立l .l边界条件在计算轧辊径向温度场时 轧辊边界条件按周期变化G 轧制过程中随着轧辊旋转 轧辊表面反复受热和冷却G 在温度解析中 大多按图1所示将轧辊表面分为受热区(A -B )和冷却区(C -F -1) 并依照以下15原则处理各区域的边界条件2受热区(来自轧件)2A -B 间的温度变化只限于界面附近9因而对于偏离界面某一距离的面采用绝热的边界条件;@冷却区2轧辊表面由连接出口侧挡水板的C点起到连接入口处挡水板的1点止9经大量的水冷却O 轧件出口处采用冷却水喷流式冷却;其他区域2B -C 之间以及1-A 之间为空冷或漏水冷却区O 此处热传导系数较小O在计算轧辊轴向温度场及热凸度时9工作辊的边界条件采用给出等效热传导系数的方法O 在轧辊颈部的轴承套处取固定温度为313K 9空气温度取303K 9端部为辐射表面O图1工作辊表面的边界条件A -B 受热区;B -C 91-A 空冷区;D -E 9G -H 直接水冷区;C -1 水冷区;1 工作辊;2 支承辊;3 集水辊;4 喷嘴;5 挡水板Fig .1Boundary condition of work roller1.2计算模型的简化在实际轧制过程中9轧辊不断转动9其边界条件也在不断变化9这给轧辊温度场的计算带来困难9所以需要对计算模型进行边界条件的等效处理O 将四辊带钢热轧机布置在出~入口两侧的喷液冷却等效为在该处加上一薄层导热介质9该介质的外边部为对流换热边界[如图2(a )所示]O 根据导热公式2g r =k8(t 1-t 2)(1)式中g r 轴向导热热流;k 等效导热系数;8 导热壁的厚度;t 19t 2 两种导热介质的温度O根据对流公式2g 1=1(t 1-t 2)(2)式中g 1 对流传热热流;1 对流热传导系数O根据热量等效原则2g 1=g r(3)得到28/k =1/1(4)图2轧辊径向温度场(a )及轴向温度场和热凸度(b )计算网格的划分Fig .2Mesh used f or calculating the temperature f ield (a )and thermal crown (b )当8为很小的恒定值时9便可确定等效导热系数9这样不断变化的轧辊边界条件便很容易处理了O 取8=0.01mm 9计算出薄层内部等效导热系数O 因为对流热传导系数的取值是随温度改变而变化的9所以等效导热系数的取值也随之变化O 实际生产中9轧辊处于373K 以下温度的强制对流冷却状态9根据文献[1]提供的公式求出对流热传导系数9然后求出等效热阻9即等效导热系数O 1.3计算网格的划分1.3.1二维径向温度场的计算选择耦合单元PLANE 139接触单元CON-TACT 48O 由于计算轧辊径向温度场应考虑冷却液的强制对流冷却和轧件与轧辊之间的热传导9即采用瞬态热分析O 取材料(轧辊)的热膨胀系数为1.1>10-5/K ~杨氏模量为2.1>1011Pa ~泊松比为0.25 2000年钢铁研究学报第12卷35;工作辊直径2R =610mm ~工作辊转速n =60r /min ~工作辊初始温度T 0=313K ;接触弧角4=18 ;带钢温度T S =1313K ;冷却液温度T a =313K 1.3.2二维轴向温度场及热凸度的计算根据径向温度场的计算值 选取在轧制时间为75S 和冷却时间为15S 的轧制节奏 一卷带钢的长度为375m 轧件速度为5m /S 根据G r =k (T S -T r )(5)式中T r T S 轧辊和轧件的温度 热轧带钢受热时取k =32W /(m 2 K ) 所以:G in =k (T S -T r )=32>(1000-40)=30720(W /m 2)式中G in 带钢受热热流热轧带钢冷却时取接触热传导系数h =1163W /(m 2K ) 轧辊温度取径向计算结果的平均值523KG Out =h >(T S -T r )=1163>(250-40)=243600(W /m 2)式中G Out 带钢散热热流根据以上计算的热流密度可将轧辊计算分为两个步骤:D 受热+冷却; 冷却 选择单元类型PLANE 13~SURF 19 实常数SB ONS =5.67>10-8~FORMP =1.0 计算轧辊轴向温度场及热凸度时网格的划分见图2(b )2计算结果及分析2.1二维径向温度场的计算结果及分析从二维径向温度场计算结果得出:在轧辊与轧件接触处最高温度可超过733K 而在冷却后温度只有373K 左右(如图3所示) 如此大的温度差对轧辊寿命影响很大 轧辊径向温度分布表明 轧辊由外向内温度梯度很大 轧辊心部温度分布比较均匀 只在表层30mm 以内沿周向分布不均匀;轧制时间-轧辊温度曲线(图4)表明 随着轧制时间的延长 其温度分布超于稳定 而轧制时间继续增加 其温度分布变化很小文献[3]对工作辊断面瞬态温度场的分析是在D 560ApOllO 计算机上完成的 此文献计算的轧辊表面最高温度为783K 本文最高温度为734K 误差小于10% 2.2二维轴向温度场和热凸度的计算结果及分析在计算二维轴向温度场和热凸度时 选取轧制时间为75S 冷却时间为15S 轧制开始2h后的温图3轧辊二维径向温度场的分布Fig .3Temperature distribution of the work roller in the radialdirection图!轧制时间"轧辊温度的关系曲线Fig .!#elationship of rolled time and temperatureof the work roller度分布见图5(a ) 从中可以看出:因轧辊表层热量由中部向边部流动 所以轧辊中部温度最高 向边部逐渐降低 且温度随轧制时间的延长而升高 图5(b )是轧辊热凸度的轴向分布 可见:轧辊中部热凸度最大;冷却一周期后 因轧辊表层温度剧烈变化 热凸度也在瞬间发生明显变化 将上述计算结果与文献[1]进行比较 发现温度场分布情况基本一致 本文计算的温度最大值为337K 文献[1]的温度最大值为334K 仅相差3K35 增刊孔祥伟等:轧辊温度场及轴向热凸度有限元计算9月图5轧辊温度场(a)和热凸度(b)的轴向分布Fig.5Temperature distribution(a)and thermal crown distribution(b)in the axial direction3结论(1)采用热力耦合单元计算轧辊二维温度场时9考虑了轧辊与轧件间的瞬态热接触和瞬态对流边界9其考虑的因素与实际情况接近G(Z)对轧辊轴向温度场的计算表明2热量由轧辊表层中部向边部流动9随着轧制时间的延长轧辊温度升高9冷却一周期后9表层温度急剧下降9因而轧辊周向上出现不均匀的热凸度G 参考文献2[1]日本钢铁协会.板带轧制理论与实践[M].王国栋9吴国良译.北京2中国铁道出版社91989.[Z]因克罗普拉F P9德威特D P.传热基础[M].陆大有9于广经9朱谷君9等译.北京2宇航出版社.1987.[3]陈宝官9陈先霖9Tieu A K.用有限元预测板带轧机工作辊热变形[J].钢铁9199198(Z6)24O'44.[4]美国ANSYS公司.ANSYS用户手册(5.5版)[M].宾西法尼亚州21988.45Z OOO年钢铁研究学报第1Z卷轧辊温度场及轴向热凸度有限元计算作者：孔祥伟， 李壬龙， 王秉新， 王国栋， 刘相华， KONG Xiang-wei， LI Ren-long，WANG Bing-xin， WANG Guo-dong， LIU Xiang-hua作者单位：孔祥伟,王国栋,刘相华,KONG Xiang-wei,WANG Guo-dong,LIU Xiang-hua(东北大学轧制技术与连轧自动化国家重点实验室,辽宁,沈阳,110006)， 李壬龙,LI Ren-long(安泰科技股份有限公司功能材料事业部,北京,100081)， 王秉新,WANG Bing-xin(抚顺石油学院机械学院,抚顺,113001)刊名：钢铁研究学报英文刊名：JOURNAL OF IRON AND STEEL RESEARCH年，卷(期)：2000,12(Z1)被引用次数：15次1.美国ANSYS公司ANSYS用户手册(5.5版) 19882.陈宝官;陈先霖;Tieu A K用有限元预测板带轧机工作辊热变形 1991(26)3.因克罗普拉 F P;德威特 D P;陆大有;于广经,朱谷君传热基础 19874.日本钢铁协会;王国栋;吴国良板带轧制理论与实践 19891.白金兰.周存龙.王军生.王国栋.刘相华单机架可逆冷轧机工作辊热变形计算[期刊论文]-塑性工程学报2008(1)2.张鹏雁宽带钢热连轧机轧辊温度场及热辊型的研究[学位论文]硕士 20073.GUO Zhong-feng.LI Chang-sheng.XU Jian-zhong.LIU Xiang-hua.WANG Guo-dong Analysis of Temperature Field and Thermal Crown of Roll During Hot Rolling by Simplified FEM[期刊论文]-钢铁研究学报（英文版） 2006(6)4.韩继铖.任学平热轧带钢轧机工作辊热应力的有限元分析[期刊论文]-包头钢铁学院学报 2006(4)5.陈庆军高强度宽薄板轧制过程有限元模拟及再结晶行为研究[学位论文]博士 20066.陈庆军高强度宽薄板轧制过程有限元模拟及再结晶行为研究[学位论文]博士 20067.刘丽热轧薄板生产中工作辊的应力与疲劳寿命的力学分析[学位论文]硕士 20058.昌先文轧辊热凸度模拟系统的开发[学位论文]硕士 20059.周西康DSR冷轧宽带钢轧机板形控制性能研究[学位论文]硕士 200510.董洪波.康永林有限元模拟技术在板带钢轧制中的应用[期刊论文]-轧钢 2004(2)11.杨利坡.彭艳.刘宏民热连轧工作辊三维瞬态温度场数值模拟[期刊论文]-燕山大学学报 2004(5)12.张建峰.王翠玲.吴玉萍.顾明ANSYS有限元分析软件在热分析中的应用[期刊论文]-冶金能源 2004(5)13.王仁忠.何安瑞.杨荃.赵林.吴胜田.李庆贤宽带钢热连轧工作辊热辊形模型[期刊论文]-北京科技大学学报2004(6)14.尹凤福.李谋渭.张大志.刘鸿飞.梁志远1400F轧机工作辊与冷却液之间的换热特性[期刊论文]-中国有色金属学报 2003(1)15.曾政棒材轧辊不同冷却条件下的温度场研究[期刊论文]-湖南冶金 2003(4)本文链接：/Periodical_gtyjxb2000Z1011.aspx。

辊缝基本凸度和边降
轧钢设备辊缝基本凸度Cw2；这是指轧机基本轧制工艺条件下承载辊缝的二次凸度，即当轧机各板形调控手段都处于基本调节起点（如单位宽度轧制力取9.8kN/量量、弯辊力为零、CVC轧辊轴向抽动量为零等）时，承载辊缝在板宽范围内所具有的二次凸度分量值，代表轧机的基本板形控制能力。

边降:在各种轧钢设备轧机板形控制尤其是边降控制手段在不同机架不同轧制工艺条件下，承载辊缝在板宽距离边部100量量左右区域内的辊缝形状变化量，代表轧机的带钢边降控制能力。

近年来，随着用户对板形质量要求的提高，边降控制EDC日益受到重视。

原创图3-95所示为1700量量冷连轧机末架（S5)出口轧件取样得到的带钢横截面厚度分布，显示出轧钢设备带钢边部存在明显的边降，一般达到15～25fx量。

通过对冷连轧机五机架轧件的整体取样，可得到一块带钢从热轧来料、S1和S5出口等多个横截面厚度分布测量结果，显示出连轧过程带钢边降变化过程。

由原创图3-96所示两块具有不同来料横截面形状带钢整体取样可知，在当时缺乏EDC手段的1700量量冷连轧机上，带钢出口边降主要取决于热轧来料形状。

而一个轧制单位内热轧带钢受带钢温度、硬度变化、轧辊磨损、热胀等多因素的动态影响，使得冷连轧机入口的热轧来料横截面外形不可j鞋免地存在变化。

为了有效控制轧钢设备带钢尤其是要求较高的电工钢的边降，增加生产的收得率，必须增加EDC手段。

轧辊凸度计算范文
轧辊凸度计算是一个在轧制过程中非常重要的参数，它直接影响到轧
制产品的质量和工艺参数的选择。

凸度是指轧辊外表面上存在的非规则形状，它是沿轧辊辊向方向规律变化的。

在轧辊凸度计算中需要考虑的因素
包括轧辊弹性变形、轧制力、轧制过程中润滑条件等。

轧辊凸度的测量可以使用多种方法，包括以X射线或激光测量凸度的
非接触方法，以及使用厚度计或轧制力传感器等传统方法。

其中，非接触
方法不会对轧辊表面造成损害，适用于高质量表面轧辊的凸度测量；而传
统方法则较为简单，易于实施。

需要注意的是，在进行凸度测量时需要对
轧辊进行冷却，以免温度影响凸度测量结果。

凸度计算是根据测量到的轧辊凸度数据进行的。

根据轧制过程的特点，凸度可分为弯曲凸度和辊形凸度。

其中，弯曲凸度是由于轧辊弯曲而产生的，它主要取决于轧辊弹性变形和轧制力；辊形凸度是由于轧辊外表面上
存在的非规则形状而产生的，它主要取决于轧辊的制造工艺、磨削状况以
及使用寿命等。

凸度计算可以采用经验公式和数值模拟方法。

常用的经验公式包括微
积分法、有限元法和正弦公式等。

其中，微积分法适用于凸度分布较为规
律的情况；有限元法适用于凸度分布较为复杂的情况；正弦公式适用于较
为简单的凸度计算。

数值模拟方法则利用计算机模拟轧制过程，通过有限
元分析等方法计算轧辊的凸度分布。

在凸度计算时，还需要考虑轧辊的磨损和修复对凸度的影响。

轧辊的
磨损会导致轧辊凸度的变化，需要在计算中进行补偿。

轧辊的修复也会对
轧辊凸度产生影响，需要进行相应的调整。

铸轧辊磨削的缺陷分析和解决方法杜永生摘要：分析了铸轧辊磨削过程中产生的辊型缺陷和表面振动纹，切削痕，螺旋纹的缺陷产生的原因和危害性，并介绍了缺陷的控制方法。

关键词：铸轧辊，砂轮，凸度、振动纹、切削痕、螺旋纹一前言高质量的铝铸轧板带的生产, 在很大程度上依赖于高磨削质量的铸轧辊,因此在轧辊磨削过程中准确诊断和分析已发现的磨削缺陷 , 找出产生的原因, 及时采取正确而经济的方法来消除和预防, 是提高铸轧板质量的有效途径。

本文以我公司在铸轧辊磨削过程中产生的主要缺陷为例，分析其产生的原因并提出相应的解决办法。

我公司现使用的铸轧磨床是国内险峰机床厂生产的M84100B轧辊磨床。

铸轧辊的磨削技术要求是：1．铸轧辊表面不允许有明显刀花，切削痕，振动纹等。

2．铸轧辊的中凸度（直径）允许的误差值为0.01mm。

3. 铸轧辊的中高对称度（半径）应小于0.006mm。

4. 辊面径向跳动<=0.001mm。

铸轧辊的主要缺陷概括为两大类，辊型缺陷和轧辊表面缺陷。

其中辊型缺陷直接影响到铸轧板的板形，造成板形纵向厚差，横向厚差超标以及中凸度超标或不够，是铸轧生产中最经常碰到的质量问题。

铸轧辊的表面缺陷除了影响铸轧板的表面质量外还影响到铸轧辊的使用寿命，增加铸轧的生产成本。

二铸轧辊磨削的主要辊型缺陷分析及解决方法2.1辊型缺陷辊型是指辊身中部和辊身边部的直径差值的分布规律，为了补偿轧制时由于轧制力引起的轧辊压扁产生弯曲而获得断面平直的铸轧板带，铸轧辊一般设计有一定的凸度，通常铸轧辊的辊型为抛物线或正弦曲线凸辊，如图1 所示, 轧辊凸度值的大小是以辊面中心处的直径与辊面边部直径的差值来表示的,Cr=D - D0 或Cr = 2〃Δt , 式中Cr 为轧辊凸度, D 为轧辊中心处直径, D0 为辊面边部直径。

图1 轧辊凸度示意图在实际的磨削过程中轧辊的凸度缺陷主要有三种（1） 凸度不对称0.050.10.150.21234568910图1 正常轧辊曲线和不对称轧辊曲线比较图如上图所示，轧辊两个对称点数值偏差大，在实际生产中，会造成铸轧板两边厚度差。

轧辊轧制时有关工艺问题轧辊是轧钢厂轧机的最主要生产工具，直接对轧件进行轧制加工，完成轧制过程的基本工序——金属的塑性变形。

它不仅与产品质量，产量，经济效益等都有直接的关系，是生产过程中非常重要的一个因素。

轧辊的好坏将直接影响产品的机械性能，尺寸精度，板型以及表面质量。

其次轧辊好坏也将直接影响生产的产量，如轧辊换辊次数的增加将使生产产量直接下降。

在板带热轧中一般一个换辊周期可轧2000－2500吨的轧制产量，如采用ORG在线磨辊技术产量可扩大到3500吨以上，同样如采用高速钢轧辊产量还能上升，相反如采用低质量轧辊，换辊次数就明显增加，产量就下降。

由于轧辊本身是一个生产消耗件，辊耗大小就直接影响工序成本，经济效益就会明显变化。

因此，希望轧辊制造厂能不断开发出新的高效的轧辊产品，和不断提高轧辊质量水平，同时钢铁生产厂又能不断加强轧辊管理，那对钢铁企业和轧辊企业均能产生很好的经济效益。

一，轧辊基本知识1，轧辊定义和分类轧辊是直接对轧件进行轧制加工，完成轧制过程的金属的塑性变形的主要部件。

按轧钢机类型可分为钢板轧辊和型钢轧辊,如图1所示。

钢板轧辊的辊身一般呈圆柱形，如图1a所示,主要参数为辊身长度，也是轧机的标称，如1580轧机，1700轧机，2050轧机等。

有时热轧轧辊的辊身呈微凹，当受热膨胀时，可保持轧辊较好的板型。

而冷轧轧辊的辊身呈微凸，当它受力弯曲时，也可保持轧辊较好的板型。

型钢轧机的轧辊辊身上有轧槽，根据工艺要求配置相应的孔型，粗轧机有较多的轧槽，精轧机则较少，如图1b所示，型钢轧机主要参数为轧辊的直径，也是轧辊的名义直径或轧机的标称，如1300初轧机，650型钢轧机等，如在一条生产线上有若干个工作机座，则以最后一架的轧辊名义直径作为轧钢机的标称。

由于初轧机，型钢轧机是有槽的，而且轧辊在使用过程中由粗变细是变化的。

故该类轧机的轧辊名义直径是以齿轮座的中心距作为轧辊名义直径，初轧机以轧辊辊环外径定为轧辊的名义直径。

铸轧辊辊套使用维护规程1.主要内容与适用范围1.1本标准规定了板带厂铸轧辊使用的注意事项。

1.2本标准适用板带厂铸轧辊使用、维护、车磨人员的操作。

2.轧辊验收2.1轧辊粗糙度要求产品分类粗糙度（um）上下辊径差(mm)3003/5×××系Ra=1.1±0.1 ≤2PS Ra=0.7－0.8 ≤2其他Ra=0.9±0.1 ≤2注：其他产品也可以使用PS版基的铸轧辊，特殊情况下，以轧辊磨削卡片上的要求为准。

2.2.轧辊表面不允许有明显刀花，切削痕，振动纹等。

2.3.铸轧辊的中凸度（直径）允许误差值为±0.01mm。

.2.4.铸轧辊的中高对称度（半径）应小于0.006 mm.。

2.5.配辊时,上下辊不允许对换使用。

3．轧辊使用3.1 使用之前3.1.1轧辊辊面应光洁到立板时不发生粘辊现象，建议表面粗糙度R a≤0.8。

3.1.2在吊装或搬运中，辊面要严加保护并小心谨慎，严防与其他物体磕碰。

3.1.3存放时，要托住辊颈并保护好辊面，严禁辊面与地面或其他坚硬物品直接接触3.1.4立板时，首先要用软物擦除辊面油污，再用火焰（乙炔或液化气）均匀预热辊面，使其温度达到50-60℃，预热时间一般为2小时左右。

3.2使用中3.2.1产品规格应遵循“先宽后窄”的原则。

3.2.2用液化气火焰均匀喷涂辊面，使辊面粘附一层碳化物运转，以防止铝板粘辊。

3.2.3为了缩短非工作时间，在更换产品规格需要停机时，应在铝液离开轧辊表面后，尽快关闭循环水，然后再停机，以保证辊面温度。

当停机时间较长时，则需按要求预热辊面。

3.2.4严禁用坚硬的尖锐器具从辊面上剔除粘铝，只能用细砂布或石墨块，延圆周方向进行清除粘铝；或用砂纸砂光辊面，砂布粒度应在120目以上。

3.2.5一旦辊面受到任何伤害，应立即停止生产，重新车磨辊面，以防辊套突然爆裂。

3.2.6如果用肉眼已能消楚看到裂纹，说明存在开放性裂纹，并且裂纹圆周方向长度大于30mm或者横向裂纹长度大于15mm,则必须停止生产，卸下轧辊，对各严重区域进行磁粉探伤（注意探伤部位的表面粘铝必须清除干净），对探伤结果进行复膜制备。

轧辊凸度计算
轧辊凸度是指轧辊工作面上呈曲线形状的凸起部分，用于控制轧机的辊形。

凸度的大小会直接影响轧钢的效果。

轧辊凸度的计算方法如下：
1. 根据轧机的设计要求，确定轧辊的凸度标准。

一般来说，凸度的大小应根据轧机的工作要求，材料的性质和轧机的设备参数来确定。

2. 根据轧钢的工艺要求，计算出轧辊的工作线速度和轧制力等参数。

这些参数会直接影响轧辊的变形和凸度大小。

3. 根据轧辊的材料性质，利用数值模拟方法或经验公式，计算出轧辊在工作过程中的变形和凸度。

4. 根据计算结果，调整轧辊的形状和尺寸，使之符合凸度要求。

5. 在轧辊制造过程中，利用检测设备或工艺控制，测量轧辊的凸度，并进行修正和调整，使之满足设计要求。

需要注意的是，轧辊凸度的计算是一个复杂的工作，涉及多个参数和影响因素，需要工程师和技术人员进行综合分析和计算。

同时，在实际生产中，还需要根据轧制结果进行实时监测和调整，以保证轧钢的质量和效果。

第4章 热连轧机轧辊温度场及热凸度研究 在热轧带钢生产中，实时变化的轧辊热凸度是影响带钢板形的重要因素。

在带钢生产中，轧辊热交换十分复杂，包括带钢向轧辊传递热量，带钢与轧辊相对运动产生的摩擦热，轧辊与空气、集管冷却水以及与轧辊轴承的热交换等。

因此，研究和开发高精度的轧辊温度场及热凸度模型具有十分重要的意义[148]。

4.1 传热学基本定律传热的基本方式有三种：热传导、对流和辐射。

在计算轧辊温度场及热凸度时需同时考虑上述三种传热方式[149,150]。

(1) 热传导的富立叶简化导热定律热传导即物质内部或物质之间的热传递，在这里为轧辊层或段间节点之间的热交换。

富立叶简化导热定律为： 12t t T T Q A t L ωωλ-=∆ (4.1) 式中，t Q 为物质间t ∆时间内传递的热量，J ；t λ为物质的导热系数，W/(mm ·℃)；A 为垂直于热流的横截面积，mm 2；L 为热流方向上的路程，mm ；1ωT 、2ωT 为两端介质的温度，℃；t ∆为传热时间，s 。

通常以热流密度),(A Q q t t t λ=来表示富立叶传导定律即： 12t t T T q L ωωλ-= (4.2) 上式是由典型的单一介质两端传热得到的，但其仍具有普遍意义，只不过L t λ一项将要有所改变。

如图4.1所示。

T w2T w1图4.1 不同介质间的热传导Fig. 4.1 Heat transforming between different mediator对于a 和b 两种不同的介质，厚度分别为a δ和b δ，导热系数分别为ta λ和tb λ，两种介质间的传热量为：12t a ta b tb T T q ωωδλδ-=+ (4.3) 由式(4.1)可得：12t t Q A T T t L ωωλ=-∆（） (4.4) (2) 对流传热的牛顿定律对流传热是固体表面与其相邻的运动流体之间的换热方式。

在这里为轧辊与其周围气体及冷却水之间的热量交换。

收稿日期:2002205220基金项目:国家自然科学基金资助项目(59995440);国家重点基础研究发展规划项目(200006720824)·作者简介:徐建忠(1964-),男,黑龙江双城人,东北大学副教授;王国栋(1942-),男,辽宁大连人,东北大学教授,博士生导师·2002年12月第23卷第12期东北大学学报(自然科学版)Journal of Northeastern University (Natural Science )Dec.　2002Vol 123,No.12文章编号:100523026(2002)1221170204轧辊直径对热轧带钢凸度的影响规律徐建忠1,龚殿尧1,王国栋1,何晓明2(1.东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,辽宁沈阳　110004; 2.宝山钢铁股份有限公司热轧部,上海　201900)摘 要:采用影响函数法开发了热轧带钢凸度影响率计算软件,研究了轧辊直径对热轧带钢凸度的影响规律,得出了四辊轧机工作辊和支撑辊直径影响率基本值的5次多项式拟合系数及工作辊直径和支撑辊直径对轧辊直径影响率的修正指数,建立了高精度轧辊直径影响率计算的数学模型,为板形控制模型参数的计算提供了理论依据·关　键　词:四辊轧机;影响函数;带钢凸度;轧辊直径;热轧;影响率中图分类号:TG 333171 文献标识码:A近年来,在热轧带钢领域,一些新的技术如自由程序轧制技术[1～6]、轧件轮廓控制[7]等,逐步运用到轧钢实际生产过程中·随着A GC [8]系统的进一步完善和广泛应用,带钢厚度精度不断提高,相比之下带钢板形问题日益突出·为适应板凸度和轮廓控制的要求,开发板形控制模型参数通用解析工具成为板形基础理论研究领域中的重要课题·目前许多重要的板形理论和工程实际问题均采用影响函数法处理[9],因此,本文采用影响函数法开发了带钢凸度影响率通用模拟软件·1　板凸度计算理论1.1　基本板凸度和再生板凸度在进行板凸度分析时,首先对基本状况进行计算,即轧辊直径、轧辊凸度、弯辊力、单位宽度轧制力及其沿带钢宽度方向分布等参数取基准值,带钢在这种条件下获得的凸度称为基本板凸度·为了确定各种参数对板凸度的影响,选定一个参数如轧制力、轧辊凸度等对板凸度影响,其他与基本状况相关的参数保持不变,所选参数的改变会导致带钢产生一个新的板凸度值,称之为再生板凸度[10]·1.2　带钢凸度影响率带钢凸度影响率K i 是指再生板凸度与基本板凸度的差值同影响参数变化量的比值,如式(1)所示·本文研究的目的在于确定带钢凸度影响率K i 的5次多项式拟合系数,进而建立影响率计算数学模型·K i =C i -C 0X i -X 0,(1)式中,C i 为影响参数为X i 对应的再生板凸度,mm ;C 0为基本板凸度,是带钢宽度的函数,mm ·1.3　板凸度计算理论模型以基本板凸度的计算为基准,带钢板凸度与影响参数的理论模型如下:C =C 0+6ni =1K i ×(X i -X 0)·(2)式中,C 为板凸度计算值,是带钢宽度的函数,mm ;C 0为基本中心板凸度,是带钢宽度的函数,mm ;n 为影响参数个数;K i 为带钢凸度影响率;X i 为影响参数实际值;X 0为影响参数基本值·2　轧辊直径影响率的确定2.1　工作辊直径影响率板形受辊系刚度的影响,当工作辊直径增大时,辊系在轧制力作用下抵抗挠曲的能力增强,从而使带钢凸度减小·工作辊直径对带钢凸度的影响可采用工作辊直径影响率K DW 表示:K DW =ΔCΔD W =C -C 0D W -D W0·(3)式中,ΔD W 为产生凸度变化ΔC 时对应的工作辊直径改变量,m ;C 为工作辊直径为D W 时对应的再生中心板凸度,mm ;C 0为工作辊直径为基本值D DW 时对应的基本中心板凸度,mm ·2.2　工作辊直径影响率基本值的确定采用带钢凸度影响率模拟软件计算工作辊直径影响率基本值随着带钢宽度的变化曲线如图1所示·当带钢宽度小于110m 时,工作辊直径影响率基本值在0附近有很小变化,当带钢宽度大于110m 时,随着带钢宽度增加工作辊直径影响率基本值明显增大;工作辊直径影响率基本值的5次多项式的拟合系数见表1,拟合公式见式(4):K DW0=C -C 0D W -D W0=65i =0[A (i )×B i ]·(4)式中,K DW0为工作辊直径影响率基本值,是带钢宽度的函数,mm/m ;A (i )为工作辊直径影响率基本值的5次多项式的拟合系数;B 为带钢宽度,m·图1　工作辊直径影响率基本值随带钢宽度变化曲线Fig.1　The curve of work roll diameter in fluence ratio(ground value )along with strip width 表1　工作辊直径影响率基本值5次多项式拟合系数Table 1　Quintic multinomial fitting coefficients of work rolldiameter in fluence ratio (ground value )A (0)/(mm ·m -1)A (1)/(mm ·m -2)A (2)/(mm ·m -3)0.111847-0.551399 1.14838A (3)/(mm ·m -4)A (4)/(mm ·m -5)A (5)/(mm ·m -6)-1.196180.575492-0.086652.3　支撑辊直径影响率支撑辊直径通常为工作辊直径的115～215倍·计算轧辊挠度时,轧辊刚度与轧辊直径的四次方成正比,所以支撑辊直径的改变对带钢凸度影响大于工作辊直径变化的影响·支撑辊直径对带钢凸度的影响可以用支撑辊直径影响率来表示:K DB =ΔCΔD =C -C 0D B -D B0·(5)式中,ΔD 为产生凸度变化ΔC 时对应的支撑辊直径改变量,m ;C 0为支撑辊直径为基本值D B0时基本中心板凸度,mm ;C 为支撑辊直径为D B 时再生板中心凸度,mm ·2.4　支撑辊直径影响率基本值的确定支撑辊直径影响率基本值随着带钢宽度的变化曲线如图2所示·随带钢宽度的增加,支撑辊直径影响率基本值明显减小·支撑辊直径影响率基本值的5次多项式的拟合系数见表2,拟合公式如式(6)所示:K DB0=C -C 0D B -D B0=65i =0[B (i )×B i ]·(6)式中,K DB0为支撑辊直径影响率基本值,是带钢宽度的函数,mm/m ;B (i )为支撑辊直径影响率基本值的5次多项式的拟合系数·图2　支撑辊直径影响率基本值随带钢宽度变化模拟曲线Fig.2　The simulative curve of back 2up roll in fluenceratio (ground value )along with strip width表2　支撑辊直径影响率基本值5次多项式拟合系数Table 2　The quintic multinomial fitting coefficients of back 2up roll diameter in fluence ratio (ground value )B (0)/(mm ·m -1)B (1)/(mm ·m -2)B (2)/(mm ·m -3)0.013727-0.0710540.143345B (3)/(mm ·m -4)B (4)/(mm ·m -5)B (5)/(mm ·m -6)-0.1558630.065676-0.010493　轧辊直径影响率基本值修正指数的确定3.1　工作辊直径影响率基本值修正指数的确定其他参数取基本值,工作辊直径分别取基本值01722m ,最小值016m ,最大值018m 时,工作辊直径影响率影随带钢宽度变化模拟曲线如图3所示·当带钢宽度在016m 到110m 之间时,工作辊直径影响率的变化不明显,当带钢宽度大于113m 时,随工作辊直径的增加,工作辊直径影响率随之降低,并且随着带钢宽度的增加工作辊直径影响率与基本值之间的差值增大·图3　工作辊直径影响率随带钢宽度变化模拟曲线Fig.3　The simulative curve of work roll diameterin fluence ratio along with strip width1711第12期 徐建忠等:轧辊直径对热轧带钢凸度的影响规律工作辊直径变化对工作辊直径影响率基本值的修正,可采用工作辊直径影响率基本值和工作辊直径对工作辊直径影响率基本值的修正指数来表示·工作辊直径影响率计算模型如式(7)和式(8)所示·工作辊直径变化对工作辊直径影响率随着带钢宽度的变化曲线归一化处理后如图4所示,3条曲线基本重合·图4　工作辊直径影响率随带钢宽度变化归一化处理后模拟曲线Fig.4　The normalized curve of work roll diameterin fluence ratio along with strip width采用该模型计算工作辊直径对带钢凸度影响时,与理论计算结果的最大误差小于1μm ·工作辊直径变化对工作辊直径影响率影响率基本值的修正指数为113310277·K DW =K DW0×D W0D WM DW,(7)M DW=lgK DW min K DW maxlgD W max D W min=113310277·(8)式中,D W 为工作辊直径,m ;D W0为工作辊直径基本值,m ;M DW 为工作辊直径对工作辊直径影响率基本值的修正指数;K DW min 为与最小工作辊直径对应的工作辊直径影响率最大值,mm/m ;K DW max 为与最大工作辊直径对应的工作辊直径影响率最大值,mm/m ;D W min 为工作辊直径最小值,m ;D W max 为工作辊直径最大值,m ·3.2　支撑辊直径影响率修正指数的确定其他参数取基本值,支撑辊直径分别取基本值11442m ,最小值113m ,平均值114m 和最大值115m 时,支撑辊直径影响率影随带钢宽度变化模拟曲线如图5所示·随带钢宽度的增加支撑辊直径影响率减小;随着支撑辊直径的增大,支撑辊直径影响率增大,且随着带钢宽度的增加支撑辊直径影响率与基本值之间的差值增大·支撑辊直径变化对支撑辊直径影响率基本值的修正,可采用支撑辊直径影响率基本值和支撑辊直径对工作辊直径影响率基本值的修正指数来表示·支撑辊直径影响率计算模型如式(9)和式(10)所示·支撑辊直径变化对支撑辊直径影响率随着带钢宽度的变化曲线归一化处理后如图6所示,3条曲线基本重合·采用该模型计算支撑辊直径对带钢凸度影响时,与理论计算结果的最大误差小于1μm ·支撑辊直径对支撑辊直径影响率影响率基本值的修正指数为211458222·图5　支撑辊直径凸度影响率随带钢宽度变化模拟曲线Fig.5　The simulative curve of back 2up roll diameterin fluenceratio along with strip width图6　支撑辊直径凸度影响率随带钢宽度变化归一化处理后模拟曲线Fig.6　The normalized curve of back 2up roll diameterin fluence ratio along with strip widthK DB =K DB0×D B0D BM DB(9)M DB =logK DB min K DB max logD B maxD B min=211458222(10)式中,D B 为支撑辊直径,m ;D B0为支撑辊直径基本值,m ;M DB 为支撑辊直径对支撑辊直径影响率基本值的修正指数;K DB min 为与最小支撑辊直径对应的支撑辊直径影响率的最大值,mm/m ;K DB max 为与最大支撑辊直径对应的支撑辊直径影响率的最大值,mm/m ;D B min 为支撑辊直径最小值,m ;D B max 为支撑辊直径最大值,m ·4　结 论采用影响函数法根据带钢凸度计算理论,开发了四辊轧机带钢凸度影响率计算软件,系统地研究了轧辊直径对热轧带钢凸度的影响规律,得出以下结论·2711东北大学学报(自然科学版) 第23卷(1)确定了工作辊直径和支撑辊影响率基本值的5次项多项式拟合系数·(2)确定了工作辊直径对工作辊直径影响率影响率基本值的修正指数·(3)确定了支撑辊直径对支撑辊直径影响率影响率基本值的修正指数·(4)建立了工作辊直径和支撑辊直径影响率计算的数学模型·参考文献:[1]易贵科,李静珊,吴国良,译·日本热轧带钢生产技术[M ]·沈阳:东北大学出版社,1993·(Y i G K ,Li J S ,Wu G L.The hot st ri p rolli ng technology of Japan [M ].Shenyang :Northeast University Press ,1993.)[2]韩冰,刘相华,王国栋,等·自由程序轧制技术[J ]·钢铁研究,1995,84(3):22-28·(Han B ,Liu X H ,Wang G D ,et al .The research of SFRtechnology[J ].Research on Iron and Steel ,1995,84(3):22-28.)[3]Masanori K.Profile control of hot rolled strip by working roll shifting (k 2wrs )mill[J ].Iron and Steel Engi neer ,1987,64(11):34-43.[4]Wood G E.Modernization of hot strip mill with CVC technology and a new roughing mill with automatic width control[J ].M PT ,1989,(5):92-96.[5]Espenhahn M.Modernization of the hot strip mills of thyssen stahl A G[J ].M PT ,1995,(1):18-22.[6]Tsukamoto H ,Matsumoto H.Shape and crown control mill 2crossed roll system[R].A IS E Year Book ,1984:467-474.[7]Miyai Y.Modernization and operation of N KK ’s K eihin hot strip mill [J ].Iron and Steel Engi neer ,1991,(11):35-40.[8]Parks J C.Automatic gauge control —a primer [J ].A S I E Steel Technology ,2000,(7,8):60-62.[9]王国栋·板形控制和板形理论[M ]·北京:冶金工业出版社,1986·(Wang G D.S hape cont rol and shape theory [M ].Beijing :Metallurgical Industry Press ,1986.)[10]G inzburg V B.High 2quality steel rolli ng :theory and practice [M ].New Y ork :Marcel Dekker ,1993.Effect of Roll Diameter on Hot Roll Strip Profile by Analytic ModellingXU Jian 2z hong 1,GON G Dian 2yao 1,W A N G Guo 2dong 1,HE Xiao 2ming2(1.The State K ey Lab of Rolling &Automation ,Northeastern University ,Shenyang 110004,China. 2.Hot Rolling Department ,Baoshan Iron and Steel Co.,Ltd ,Shanghai 201900,China.Corres pondent :XU Jian 2zhong ,associate professor ,E 2mail :xjzral @ )Abstract :A calculation software was developed by G 2method to examine the effect regularity of roll diameter on hot roll strip profile.The quintic multinomial fitting coefficients of work roll diameter and back 2up roll diameter ’s influence ratios (ground value )in 42high mill were calculated separately ,the revised indexes of the diameter of work roll and back 2up roll to roll diameter ’s influence ratio were found.The high accuracy calculation module of roll diameter ’s influence ratio was built.The present work offers theoretical basis for the o ptimization of strip profile control module ’s coefficients.K ey w ords :42high mill ;G 2method ;strip profile ;roll diameter ;hot roll ;influence ratio(Received M ay 20,2002)3711第12期 徐建忠等:轧辊直径对热轧带钢凸度的影响规律。

工作辊冷却及热凸度控制技术1工作辊冷却及热凸度控制技术的作用良好的工作辊冷却及热凸度控制是降低工作辊消耗、控制板形、提高生产收得率的有效措施。

影响工作辊寿命的因素有: 磨损、热裂纹。

工作辊的磨损主要与工作辊的材料及表面温度有关, 而热裂纹主要与工作辊冷却不均、局部急冷、使用不当、设计不合理等因素有关。

通过控制冷却, 改善辊子冷却效果, 防止工作辊出现严重热裂纹, 减少工作辊磨损进而减少换辊次数。

在一个换辊周期里, 使用初期, 中部温度高、两端温度低, 相应在工作辊的辊身方向上产生不同的凸度, 板形易形成中浪; 在后期, 中部的磨损比边部大, 板形就易形成边浪。

辊型决定板形, 通过控制冷却, 可以控制工作辊热凸度, 避免不良板形的产生。

2工作辊冷却及热凸度控制的数学模型2. 1工作辊的温度模型在轧制过程中, 工作辊所产生的热流量主要取决于: 1)接触产生的传导热, 2)相对滑动产生的摩擦热, 3)轧件变形产生的变形热。

工作辊受850～1 050℃的来料轧件热传导接触作用, 其表层瞬时温度可达到400℃以上。

在径向, 热流从工作辊外层向中心传导; 在轴向, 热流从中部向两端传导。

较薄的辊面层在回火的作用下使组织发生变化形成第一种温度梯度; 离开变形区的辊面将热量传至轧辊内部并辐热至空间, 再在冷却水的作用下带走热量, 使该区域的辊面温度急剧降到40～50℃, 形成第二种温度梯度; 之后受轧辊内部的逆向热传导的影响, 使该辊面温度又回到80～90℃。

刚投入使用时(换新辊或停机较长时间), 工作辊是冷的; 开轧以后, 温度逐渐增高; 当轧完20～30 块板后, 工作辊温度达到一个稳态平均值。

通常把工作辊分解成圆柱状辊芯及管状外层, 管状外层的壁厚取决于工作辊的材质和转速。

计算每转的热平衡时, 只考虑外层的温度波动及辊芯由于热量不断更新引起的温度变化。

影响工作辊冷却效率的参数有: 1)喷嘴压力p, 2)喷嘴流量q, 3)喷射角度Β, 4)轧制速度v, 5)喷射高度d,6)工作辊表面温度T s, 7)散射角度。