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(chǎn)品常見的板形缺陷為浪形、翹曲和瓢曲，而熱軋鋼板產(chǎn)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(chǎn)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(shù)場合下，輥身中部的溫度高于邊部（但有時也會出現(xiàn)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(wěn)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(xiàn)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(shù)，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(shù)，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(xiàn)減薄區(qū)，隨著軋輥直徑的減小，邊部減薄區(qū)也減小，一般情況下這個區(qū)域雖然不大，卻也影響成材率。在工作輥和支撐輥之間也產(chǎn)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(chǎn)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(jù)現(xiàn)場的實測數(shù)據(jù)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?？梢钥闯?，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(chǎn)穩(wěn)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(yōu)化確定了新的支撐輥輥型曲線。該輥形曲線經(jīng)過一年的工業(yè)化生產(chǎn)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(chǎn)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(shù)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(yè).金屬塑性變形與軋制理論[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1980.