濟鋼中板板形缺陷分析

于春玲

（山東鋼鐵集團公司，山東 日照 276800）

0 概述

濟鋼2500mm軋機產品常見的板形缺陷為浪形、翹曲和瓢曲，而熱軋鋼板產生浪形、翹曲、瓢曲是由于鋼板在軋制過程中沿著鋼板橫向的不均勻延伸所致。

究其影響主要有以下幾點：

（1）軋輥輥縫形狀

軋輥輥縫形狀對板形的影響是最重要的影響因素，本文將在后面對此詳細說明.

（2）軋制溫度

（3）軋制負荷分配

軋件在軋制過程中，軋制力應逐道減少來保證機架輥的撓度。

（4）兩側壓下量

（5）冷卻條件

1 影響輥縫形狀因素

影響軋輥輥縫形狀的因素主要有軋輥的原始凸度、軋輥在外力做用下產生的撓曲及軋輥表面的彈性變形，軋輥的不均勻熱膨脹和軋輥的不均勻磨損[1]。

1.1 軋輥的不均勻熱膨脹

軋制過程中軋輥的受熱和冷卻沿軋輥輥身的分布是不均勻的。在多數場合下，輥身中部的溫度高于邊部（但有時也會出現相反的情況）。并且一般在傳動側的輥溫稍低于操作側的輥溫。在直徑方向上輥面與輥芯的溫度也不一樣，在穩定軋制階段，輥面的溫度較高，但在停軋時由于輥面冷卻較快，也會出現相反的情況。軋輥斷面上的這種溫度不均使輥徑的熱膨脹值的精確計算很困難，它與塑性變形熱、金屬的溫度、摩擦條件、冷卻水量、溫度及間歇時間和純軋制時間的比值有關，其簡化公式為：

ΔRt=Yt=Ktα（TZ-TB）R=KtΔTR （1）

式中：TZ、TB——為輥身中部和邊部溫度，一般ΔT取10~15°C；R——軋輥半徑；α——軋輥材料線膨脹系數，鋼輥的α可取為13×10-8/°C，鑄鐵輥α可取為11.9×10-6/°C；Kt——軋輥中心層與表層溫度不均勻分布系數，一般Kt=0.9

1.2 軋輥的彈性變形

主要包括軋輥的彈性變形和彈性壓扁[2]。軋輥的彈性壓扁沿輥身長度的分布是不均勻的，這主要是由于單位壓力分布不均勻所致。此外，在靠近軋件邊部的壓扁也要小一些，使軋件邊部出現減薄區，隨著軋輥直徑的減小，邊部減薄區也減小，一般情況下這個區域雖然不大，卻也影響成材率。在工作輥和支撐輥之間也產生不均勻的彈性壓扁，它直接影響到工作輥的彎曲撓度，軋輥的彈性彎曲撓度一般是影響輥縫形狀的最主要因素[3]。

理論和生產實踐表明，軋制時工作輥的實際撓度比支撐輥大得多，這主要是由于工作輥與支撐輥之間存在有彈性壓扁變形，結果使位于板寬之外的那一部分受到支撐輥的懸臂彎曲作用，從而大大的增加了工作輥本身的撓度。軋件的寬度越小，工作輥的撓度越大。因此四輥軋機的工作輥的彎曲撓度不僅取決于支撐輥的彎曲撓度，而且也取決于支撐輥和工作輥之間不均勻的彈性壓扁所引起的撓度[3]。

工作輥的撓度為：

f1=f2+△fy（2）

式中：f1——工作輥的彎曲撓度；f2——支撐輥的彎曲撓度；△fy——支撐輥和工作輥間不均勻彈性壓扁所引起的撓度差。

f1=kw1×P kw1=(Ao+Φ1Bo)/Lβ（1+Φx） （3）

2 2500四輥軋機輥型仿真模擬計算分析

整個計算過程分兩步進行。首先根據現場的實測數據建立模擬仿真計算的全部計算模型，并模擬計算了2500四輥軋機的軋制狀況，計算結果見表4。可以看出，所研制的2500四輥軋機模擬仿真計算程序的模擬計算結果與實際情況吻合很好，其軋制鋼板的橫向同板差相對誤差小于5%，模擬計算軋制壓力的相對誤差小于5%，所以能夠滿足工程計算要求。在此基礎上，以軋制寬度變化范圍從1500~2150mm的鋼板橫向同板差下降幅度為60%以上為目標，并考慮鋼板板型良好、軋制生產穩定以及確保工作輥與支撐輥之間壓力分布峰值不大等條件，優化確定了新的支撐輥輥型曲線。該輥形曲線經過一年的工業化生產考核，取得了明顯的實效。

3 2500四輥軋機輥型仿真模擬計算結果

文章在分析了板形缺陷產生的原因以及板形與斷面形狀之間的關系基礎上，建立了板形控制理論和板形計算的數學模型，并采用計算機仿真進行模擬計算。結果表明：模擬計算結果與實際情況吻合很好，其軋制鋼板的橫向同板差相對誤差小于5%，模擬計算軋制壓力的相對誤差小于5%，能夠滿足工程計算要求。

［1］王國棟，吳國良譯.板帶軋制理論與實踐[M].北京：中國鐵道出版社，1990.

［2］E.C.Larke,The Rolling of Steel,Strip and Plate,Science P aperbacks and Chapman and Hall Ltd,London[Z].

［3］趙志業.金屬塑性變形與軋制理論[M].北京：冶金工業出版社，1980.