潘宋軍 饒靜 楊立慶

(安陽鋼鐵股份有限公司)

新型ACR工作輥輥型在安鋼1780 mm熱連軋機組的開發(fā)與應(yīng)用

潘宋軍 饒靜 楊立慶

(安陽鋼鐵股份有限公司)

分析安鋼1780 mm熱連軋機組粗軋R2工作輥和精軋F5-F7工作輥在使用中出現(xiàn)的問題，通過新型輥型設(shè)計，達到即能保持輥型凸度又能消除軋輥邊部應(yīng)力集中的目的。新型工作輥輥型的應(yīng)用有效杜絕了軋輥邊部掉塊的問題，提高了軋輥的使用效率，取得了良好的效果。

軋輥掉塊 輥型改進 ACR 設(shè)計 應(yīng)用

0 前言

在熱連軋生產(chǎn)中，輥型的設(shè)計要滿足以下幾個要求[1]：(1)板形控制的需要，這是輥型改進的最直接的目的；(2)軋輥的安全使用。當輥型設(shè)計配置不當時，會使軋輥出現(xiàn)嚴重的應(yīng)力集中，從而出現(xiàn)剝落、掉塊等失效形式；(3)方便軋輥的磨削、裝配、周轉(zhuǎn)。軋輥軸承座的數(shù)量和軋輥的下線磨削、流轉(zhuǎn)等資源是有限的，當輥型配置不當時，會造成上線軋輥供給緊張，勢必影響生產(chǎn)組織。

1 存在問題

安鋼1780 mm熱連軋軋機粗軋R2工作輥和精軋F5～F7工作輥均采用常規(guī)拋物線輥型，在使用過程中出現(xiàn)以下問題：

(1)粗軋R2工作輥經(jīng)常出現(xiàn)軋輥邊部剝落、掉塊現(xiàn)象，如圖1所示。為了減少軋輥事故，大幅縮短軋輥使用周期，軋制噸位嚴格控制在2萬t左右，造成輥耗大幅升高。

(2)對于精軋區(qū)而言，前段機架F1-F4工作輥采取CVC輥型，后段F5～F7工作輥采取常規(guī)輥型配置，在軋制計劃單元后期，特別是薄規(guī)格生產(chǎn)，彎輥力受限，導致帶鋼平直度較差(薄規(guī)格平直度命中率在80%左右)，嚴重影響板形質(zhì)量和軋制穩(wěn)定性。因此造成軋制單元公里數(shù)偏短，控制在60 km以內(nèi)，嚴重制約了生產(chǎn)效率。另外由于該機組品種規(guī)格涵蓋廣，規(guī)格過渡頻繁，同一計劃內(nèi)寬度可從1600 mm過渡到1000 mm，而板形受軋制寬度、軋制力等因素的影響，為了滿足不同計劃類型和軋制寬度的需要，每個機架常常需要配置2～3種不同凸度的拋物線輥型，給軋輥的磨削和準備帶來困難，有時會出現(xiàn)軋線停機等待備輥的現(xiàn)象。

圖1 采用常規(guī)輥型時粗軋工作輥邊部掉塊現(xiàn)象

2 問題分析與改進措施

通過分析發(fā)現(xiàn)問題主要集中在軋輥兩端，為了滿足各個機架等比例凸度的要求，工作輥設(shè)計為-10 um～-35 um輥型，軋輥兩端始終承受附加應(yīng)力，這個附加應(yīng)力是軋制的有害應(yīng)力，改善或消除這個應(yīng)力則能有效改善軋輥端部接觸狀態(tài)；同時為調(diào)節(jié)板形，熱連軋精軋機通常都配有工作輥彎輥裝置，在工作輥正彎輥時，彎輥力作用在軋輥兩端，加劇端部的受力狀況，給板形控制和軋輥安全帶來隱患。

通過采用高次方函數(shù)設(shè)計[2]，在保證輥縫凸度的前提下，對軋輥邊部進行避讓(如圖2所示)，實現(xiàn)二者兼顧，較好地解決了這一矛盾。同時軋輥在磨削時一次成型，不會因曲線的改變造成磨削精度和磨削效率的下降。

圖2 新型ACR工作輥輥型曲線

3.1 ACR輥型在粗軋機的應(yīng)用效果

(1)輥型改進前，工作輥在支承輥長度范圍以外時出現(xiàn)銹帶，而采用ACR輥型后，工作輥端部在與支承輥長度平齊時仍然出現(xiàn)銹帶，這說明工作輥端部已經(jīng)實現(xiàn)了非接觸設(shè)計的目的，有效減少了應(yīng)力集中，杜絕了軋輥端部剝落現(xiàn)象(如圖3所示)，軋輥利用率大大提高。

圖3 采用新型ACR輥型后粗軋機工作輥邊部使用狀況

(2)通過輥型的優(yōu)化，粗軋工作輥更換周期由原來的2萬t提高到3-3.5萬t，軋輥使用周期大幅提高，降低了輥耗。

3.2 ACR輥型在精軋機的應(yīng)用效果

(1)精軋機在采用ACR輥型后，板形控制能力得到提高。該輥型于2015年6月陸續(xù)上線使用，對比使用前后帶鋼頭部平直度命中率情況，輥型改進后帶鋼頭部平直度命中率得到有效提升，達到93%以上。輥型改進前、后帶鋼頭部平直度命中率對比如圖4所示。

圖4 輥型改進前后帶鋼頭部平直度命中率對比

(2)輥型曲線的統(tǒng)一方便了磨輥和備輥，精軋F5～F7工作輥采用相同的輥型曲線即可滿足所有的軋制計劃類型；同時軋制計劃可延長約20%左右，達到70 km，有效提高了軋輥利用率，降低了換輥率。

(3)新型輥型曲線的應(yīng)用，有效提升了彎輥的控制能力。彎輥系統(tǒng)作為在線板形調(diào)節(jié)的重要手段，其調(diào)節(jié)的有效性反映出輥型配置的優(yōu)劣。當彎輥力出現(xiàn)調(diào)節(jié)極限時，表明彎輥板形控制手段失效。通過改進前后彎輥力狀態(tài)的有效性，可以對輥型配置的合理性進行評價。對比輥型改進前后一個月內(nèi)兩萬卷帶鋼的軋制力狀態(tài)(如圖5～圖7所示)：改進前彎輥力在大小兩個方向都是受限的，彎輥力已經(jīng)調(diào)節(jié)至極限仍然無法滿足板形控制需要；改進后，彎輥力分布在極限方向明顯減少，表明彎輥力對板形的控制能力得以增強。

圖5 F5彎輥力分布

4 結(jié)語

現(xiàn)有的熱連軋四輥軋機機型決定了軋輥端部存在有害應(yīng)力，其對板形控制及軋輥的安全使用造成重大影響。通過對粗軋和精軋F5-F7工作輥采用新型ACR輥型，對軋輥邊部有害接觸區(qū)域進行有效避讓，極大地改善了板形質(zhì)量，大幅降低了軋輥掉塊和剝落事故，提高了軋輥使用周期，同時減少了輥型配置數(shù)量，延長了軋制計劃，有效地提高了生產(chǎn)效率。

[1] 李洪波，張杰，曹建國，等.五次CVC工作輥輥形與板形控制特性[J].機械工程學報，2012,48(12):24-30.

[2] 劉宏民，丁開榮，李興東，等.板形標準曲線的理論計算方法[J].機械工程學報，2008.44(8):137-142.

DESIGN AND APPLICATION OF A NEW ACR WORK ROLL CONTOUR ON 1780 mm HOT STRIP MILLS

Pan Songjun Rao jing Yang Liqing

(Anyang Iron and Steel Co.,Ltd)

This Article analyses conventional roll contour problems of the roughing work roller R2 and finishing work rollers F5-F7 on 1780 mm hot strip mills of Anyang iron and steel Co., Ltd. A new type of ACR work roll contour is designed to improve the roll crown retention rate and eliminate the stress concentration area of roller edge. Application of the new roll contour achieved good results, so that can avoid the spalling of roller edge and raise the use efficiency of roller.

spalling of roller roller contour improvement ACR design application

2015-11-25

*聯(lián)系人：潘宋軍，助理工程師，河南.安陽(455004)，安陽鋼鐵股份有限公司第二煉軋廠軋鋼二車間；