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鞍山科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）
附 錄
利用輥型的改變來改善冷軋廠的帶鋼平直度
1 介紹
在冷軋和退火過程后，變形減少的最低限度（0.5%~3%）應(yīng)用在了帶鋼的生產(chǎn)中，這個變形過程的目標是達到優(yōu)選機械性能，同時消除在鋼的應(yīng)力曲線上靜止區(qū)域的冷軋，冷軋常常可以獲得一個清晰地被設(shè)定的板料表面結(jié)構(gòu)，達到更進一步的處理和改正可能的扁平瑕疵，從那個過程開始，冷軋是保證產(chǎn)品的完成的質(zhì)量，同時也是最后的重要過程，增加對板帶形狀控制的能力對冷軋廠來說是頭等重要的。
2 冶煉廠特殊形狀控制
冶煉廠有和其他一般冷軋廠同樣的框架和幾何結(jié)構(gòu)，它前面的板帶控制設(shè)備是常規(guī)控制器：合適的工作輥和支承輥頂端，工作輥的正反彎曲的靈巧像液壓壓下螺絲系統(tǒng)一樣，但是，由于微量的減少和柔軟的特殊性質(zhì)的材料，作為軋輥，那必須是形狀控制上的一些軋制和冷軋之間的區(qū)別，當(dāng)前問題是冷軋廠的帶材的質(zhì)量能不能維持在一個穩(wěn)定的水平上，哪個導(dǎo)致的廢品率較高或較多的可修復(fù)的產(chǎn)品（必須再軋制的帶材）歸結(jié)于軋輥的扁平度，這樣的系統(tǒng)研究由理論分析和實驗性調(diào)查來完成，但是為了找到形狀控制的特點除了在冷軋廠還要在獨立的軋制車間。
2.1工作輥的安裝和修整
根據(jù)形狀理論，影響輥形的主要因素是輥形的控制和輥系統(tǒng)在軋輥軋制時的彈性變形，輥輕微變形是由于小的軋制力，因此，改變輥縫的形狀主要依靠工作輥外形，輥的作用與三個方面因素的關(guān)系：
（1）計算出最合適的輥的中間部位，輥的最初的中間部位和磨輥的實際操作是依靠許多因素，包括工廠的位置環(huán)境，合適的材料和工廠技術(shù)條件等。
（2）輥的撓度研磨的精度，一般地，在新的軋制周期開始時，當(dāng)支承輥的10~14d時為軋制作準備不超出2~3h（或5~10卷），，因而，要求工作輥修整是緊配合。
（3）軋輥外形形狀的改變，在軋制過程中，最終的輥外形是反彎曲輥、軋機機座和安裝的部分的組合，所以，輥的安裝熱散失在為輥的形狀做準備時通過一個滾動周期必須考慮在內(nèi)，
工作輥的彎曲是正值20微米并且和支承輥平行的拋物面，這就是早先輥形的改變情況，它的好處是促進研磨的支承輥是平的，盡管如此，二次方和四次方板帶缺陷經(jīng)常發(fā)生在軋制期間內(nèi)。
獲得工作輥的基本數(shù)據(jù)和更好尺寸，檢查由基本上設(shè)定為10，做成最初的外形和最終（工作輥安裝的）的形狀軋制，比較目標凸度和被測量的基本的輥外形。實際的軋制比要求小，特殊的在帶卷的中間區(qū)域，相符以被軋制的板帶寬度，所有測量輥形的數(shù)據(jù)，表面修整的誤差在-7~35微米之間，那是超出誤差之外所被采用的，由于工作輥外形形狀精確地確定了軋制的形狀，所以說各種工作輥的中間部位對帶鋼的生產(chǎn)的穩(wěn)定的有害是明顯的，因為工作輥被頻繁地替換，在當(dāng)前的修整條件下是很難保持緊的配合的。
以有限元素模型[2]分析，安裝時的輥縫形狀被計算可以用最初的工作輥外形很明顯的被顯示出來，合適的輥縫可能是促進二次方和四次方扁平組分，那些各自地代表了這個被二次方和四次方，顯而易見地，二次方組分是相關(guān)的與邊部浪或中心浪控制部分和最重要部分，或伴隨著四分之一浪或者是組合浪，輸入冷軋模型數(shù)據(jù)被列在表1中，計算機模仿了輥縫與它的二次方和四次方為各個情況顯示了在表2中，如所看見的輥縫二次方端為被測量的準備輥輪廓形狀超過4次作為目標輥的輪廓的二次方端和四次方端相差達到3~5微米。根據(jù)前面分析，這樣的工作輥非常有效地校正邊緣浪和不準確的部分（邊緣和中心）
帶材在軋制過程中，工作輥比較典型的是前部和軋制以后被說明在表2中，正如所看見的，輥的磨損是非常微小的，而且基本上工作輥的形狀幾乎依然保持不變，這說明，工作輥的磨損對輥形狀的影響是非常小的。
2.2 改變支承輥
支承輥的輥表面硬度比工作輥的硬度更低，當(dāng)他們滾動的時候，正如早前所提到的，比那些工作輥要長的多，相應(yīng)地，支承輥的磨損程度要比那些工作輥嚴重的多。測量輥形的十個位置之前和支承輥被換掉之后查出支承輥的磨損程度，圖3表明一個典型的支承輥在測量輪廓前和軋制后的情況。在圖3中我們可以看出支承輥磨損的確很嚴重，而且參差不齊的分布，因為磨損，在直徑上最大的差超出了100微米而且更低的達到120微米，明顯地，這樣的非常嚴重磨損在負載輥形上的形狀影響是很重要的，但是計算機模擬給出了不同的結(jié)果，
預(yù)測的與實際輥形狀的比較在圖3中被列在表3中。這表明了盡管輥的磨損是很明顯的，軋制前后輥形變化只是一點點，二次方端的變化僅僅是6微米。為了工作輥的磨損而加工的公差發(fā)生在軋制過程中，這對輥形的影響是微不足道的。
事實上有兩個原因支承輥的磨損很少作用在端部，首先，支承輥端的改變的過度條件在支承輥和工作輥之間，而且輥形在生產(chǎn)上的影響是沒有意義的，因為它由工作輥的彎輥的變形僅僅歸結(jié)于小的軋制的工作輥的力量，其次，實際支承輥的磨損形式也影響工作輥的變形。在圖3中軋制后輥的磨損分布在整個的輥的周圍，但是并不改變輥的形狀，所以它對形狀的變化的影響是非常小的。
2.3 壓下螺絲和輥之間的連接的彎曲現(xiàn)象
正像在冷軋帶鋼廠，壓下螺絲系統(tǒng)在冷軋車間，當(dāng)輥的彎曲系統(tǒng)控制帶鋼形狀調(diào)整測量儀，換句話說，連接之間形狀控制和測量儀的準確性是他們相互作用的，如果一個被修改，另一個也同樣要修改。在冷軋廠因為輥的軋制力變化遠大于彎曲力的變化，所以壓下螺絲系統(tǒng)對形狀的影響已經(jīng)引起了相當(dāng)?shù)淖⒁?，例如“恒定的軋制載荷”是一種有用的控制方式，對于保證好的帶剛形狀被運用在冷軋。
但是，冷軋廠輥的扎制力波動和彎曲力的變化是均等的，彎輥系統(tǒng)對測量裝置的影響不能被忽略，它或許從好的表示方式分析，那也是根據(jù)精密儀器得出的公式：
（1）
h是帶鋼出口厚度 毫米；s是空載輥縫 毫米；Fp,Fpo,Fw是軋制力，預(yù)先軋制力和彎輥力，各自單位均是KN；Mp,Mw是軋制力力矩和彎輥力力矩 KN/mm;OF是油膜靜壓軸承厚度 毫米；GM是輥兩端零位置 毫米。
Mp和Mw的價值是同樣數(shù)量級的和兩個接近的數(shù)字被指出，簡單地說讓Mp=Mw=M，公式（1）就變成以下形式：
（2）
一般地，軋制力是在大約3000KN左右，變化范圍大約為400KN，當(dāng)彎輥是（-800）~（800）KN，而且，它的調(diào)整△Fw大約±500KN，幾乎和△Fp一樣，從公式（2）中在測量儀中可以看出彎輥作用和軋制力的作用效果在同一水平上。
那些測量儀將由于輥彎曲力的影響必須由壓下螺絲的調(diào)整來補償，因此，帶鋼形狀的瑕疵。工作輥有必要去適應(yīng)軋制載荷波動的影響，帶鋼測量儀也隨之改變，這明顯地導(dǎo)致了不穩(wěn)定軋制。任何變化的參量影響的彎輥力都會導(dǎo)致這樣的不利影響，在理論上講，這樣的現(xiàn)象應(yīng)發(fā)生在冷軋車間，但是，因為彎輥力比軋制力更小，和軋制后的帶鋼是個很難退火的材料，在冷軋廠，測量儀對彎輥力變化的地方敏感是較弱的，因此彎輥力在測量儀上可被忽略。
3 解決辦法
從上述分析可看出，它被發(fā)現(xiàn)在形狀控制上有一些特殊性質(zhì)在軋制車間，因此，一種不可或缺的方法被那些性質(zhì)所要求，結(jié)合以下方面：
（1）簡化工作輥外形 便于修整它，對于減少輥在工作時的損壞是非常重要的，換言之，減少輥的組成部分，特別是對于減少工作輥外形不同個體的在工作輥操作中的危害作用。
（2）優(yōu)選支承輥外形 對于長時間軋制的支承輥充分利用有利因素，而且，支承輥產(chǎn)生的磨損對輥形沒有影響。
（3）提高輥的彎曲控制范圍的系統(tǒng) 改進工作輥對帶鋼的彎曲作用和因此而減少它穩(wěn)定軋制的有害作用。
根據(jù)扎制情況，一種新的輥形設(shè)計適應(yīng)與否對軋制車間提出：改變工作輥最初的基本形狀，從正的價值到零和支承輥，從平到VCR（變化的接觸輥）。
光滑的工作輥促進了磨光和檢測，以便輥形可能被保證輥負載時的外形，很早提到主要是工作輥形狀對帶鋼廠是非常重要的。被弧形化的支承輥能替代先前工作輥的形狀影響。
具體的彎曲的形狀對于VCR來說，就像在圖中表示的，它被設(shè)計了在輥之間以便接觸更長，很適應(yīng)帶寬度和變化，這個同時也有利于減少或消除不適合的接觸區(qū)域，即輥和因此變大的利用工作輥彎曲調(diào)整輥的區(qū)域。另外，這個VCR輥是弧形化的輥，能改變帶鋼的形狀，因此它可以補償工作輥形狀去控制帶鋼形狀。
4 實際作用
輥的新的放置方式是從2002年4月成功地編排在冷軋廠中的，而且達到理想的作用。
（1）帶鋼形狀的質(zhì)量被改善了很多，特別是極薄帶h≤1.0在過去會很難實現(xiàn)的，廢品率和可修復(fù)率也大大地減少，在改善以后一個月統(tǒng)計顯示，可修復(fù)率減少了59%。
（2）彎曲輥的中部系統(tǒng)控制范圍被很大提高。工作輥彎曲調(diào)整區(qū)域減少到±200KN，比以前減少了一半。結(jié)果，軋制的穩(wěn)定性被改善了。
（3）工作輥形狀的質(zhì)量增加了，而輥的因磨損而產(chǎn)生的廢品率大大減小了。
（4）VCR輥能通過伺服系統(tǒng)保持自己的形狀，確保軋制的時間被延長。
5 總結(jié)
關(guān)于帶鋼廠帶鋼形狀問題的研究，發(fā)現(xiàn)在冷軋廠有一些特別形狀的控制特點，為改善提出了基本想法，整體使用新的放輥方式，在從計劃期間的設(shè)計比較實驗和最后的實用生產(chǎn)都是非常成功的。結(jié)果顯示，帶鋼形狀質(zhì)量被改進了，并且改善了機器操作平穩(wěn)性。