第21卷第11期
2009年11月
钢铁研究学报 Journal of Iron and Steel Research
Vol.21,No.11November 2009
基金项目：国家十一五科技支撑计划资助项目(2006BA E03A13)
模具水嘴
作者简介：孙蓟泉(19592)，男，博士，教授; E 2m ail :sjq1959@163 ; 修订日期:2009204230
孙蓟泉1, 张慧霞1, 令狐克志2
(1.北京科技大学，北京100083; 2.首钢技术研究院，北京100041)
摘 要：为了更好地控制板形，六辊UCM 冷轧机的中间辊在窜辊的基础上，还要施加弯辊力，因此在中间辊与工作辊的端部接触区域将产生较大的应力集中，使轧辊磨损加快，甚至出现剥落现象。利用影响函数法建立UCM 轧机的辊系弹性变形数学模型。同时为了减少辊间接触压力峰值，在中间辊两端加直倒 角进行过渡，并对中间辊的倒角参数进行优化，优化出了适合不同带宽的倒角形状参数，从而降低了轧辊端部的接触压力，减缓了轧辊的磨损，避免了轧辊剥落。
关键词:UCM 轧机；弹性变形；接触压力
中图分类号:T G 335 文献标识码:A 文章编号:100120963(2009)1120024203
Optimization of Intermediate R oll Chamfer for
UCM 2Type Six 2R oller Mill
SUN Ji 2quan 1, ZHAN G Hui 2xia 1, L IN GHU Ke 2zhi 2
(1.University of Science and Technology Beijing ,Beijing 100083,China ; 2.Shougang Research Institute of Technology ,Beijing 100041,China )
Abstract :For a better control of strip shape ,bending force must be applied besides roll shift of intermediate roll of UCM 2type six 2roller mill ,so that there will be stress concentration point in the contact area between intermediate roll and work roll ,which makes the roll abrasion become quick ,and even results in roll peeling off.The mathematic model of elastic deformation of UCM rolling mill
has been developed by using influence f unction method.In order to reduce the peak value of contact pressure ,a chamfer has been used in the end of intermediate roll.The parame 2ter of intermediate roll chamfer have been optimized which can be applied to different kinds of strip s.After optimi 2zing ,the peak value of contact pressure has been reduced ,the roll abrasion has been relieved and the roll peeling also has been avoided.
K ey w ords :UCM rolling mill ;elastic deformation ;contact pressure
UCM 轧机是在HC 轧机的基础上开发出来的
具有更强板形控制能力的新型六辊轧机。与HC 轧机相比，除了工作辊直径减小外，还有中间辊弯辊控制板形，使得轧机的板形控制性能大大加强。因此UCM 六辊轧机广泛应用于冷轧生产，由于采用了工作辊和中间辊弯辊控制，中间辊采用平辊时，工作辊和中间辊、中间辊和支撑辊之间的辊间压力在轧辊端部比较大。为解决辊间压力集中带来的轧辊磨
损，特别是轧辊端部的剥落现象，本文在中间辊端部采用倒角过渡，进一步分析了直角型倒角形状参数变化对辊间接触压力的影响，根据计算结果对倒角形状参数进行优化。
1 辊系弹性变形模型的建立
影响函数法是一种离散化的方法[1],UCM 轧机由于要考虑中间辊的窜辊，因此在对其进行离散化
时，只对辊间接触部分进行单元划分。 综合考虑弯曲变形和剪切变形，用卡氏定理[2,3]求出工作辊弹性变形弯曲影响函数、中间辊弹性弯曲影响函数、支撑辊弹性变形弯曲影响函数、工作辊弯辊力影响函数和中间辊弯辊力影响函数。 UCM 轧机存在3个压扁函数，即轧制力引起的工作辊压扁、工作辊和中间辊辊间接触压扁、中间辊和支撑辊辊间接触压扁。为避免采用半无限体修正模型计算轧辊压扁影响函数时常出现的浮点数被零除的现象，压扁影响函数计算采用辊间压扁的处理方法[4,5]。 建立辊系弹性变形模型的影响函数基本方程包括力平衡方程、力矩平衡方程、力-位移关系方程和变形协调关系方程，这些方程可以写成矩阵和向量的形式。
2 中间辊倒角形状对辊间压力的影响
211 中间辊边部倒角参数及计算条件
由于直倒角加工起来比较方便，本文在中间辊端部加直倒角(图1)。由于此UCM 轧机在轧制较宽带钢时，中间辊横移很小，为了计算简便，取中间辊横移S =0。 计算中间辊端部形状对辊间压力影响时,A 取50、75、100和150mm 四个值，相应的B 取015、110、115和210mm 四个值，带钢的宽度为1250mm ，带钢的入口厚度和出口厚度分别为21500mm 和11704mm ，工作辊和中间辊的弯辊力分别为1101825kN 和601995kN 。212 中间辊倒角形状参数的优化
21211 A 值变化对辊间压力分布的影响
固定B 值为1mm 不变，变换A
的大小依次为
A =100mm ;
B =1mm
图1 中间辊端部倒角形状
Fig 11 Chamfer of intermediate roll
50、75、100、150mm ，辊间接触压力分布的曲线如
图2、3所示。随着A 值的增加，端部接触压力集中点由端部向轧辊中间部分靠近，端部接触压力峰值呈现先增大后减小再增大的趋势，辊身中部应力分布则随着A 值的增大没有明显的改变。
由图2、3可知，在板宽、轧制条件以及B 值固定的情况下，对不同的中间辊倒角都可以到一个最优的A 值使辊间压力分布最为均匀，并且辊端接触压力峰值最小。随着A 值从50mm 增加到150mm ，辊间接触压力峰值先增大后减小最后又增大。当板宽为1250mm 、A =100mm 时，工作辊和中间辊、中间辊和支撑辊之间的辊间接触压力峰值最小，分别为913kN 和917kN 。从而可知，当板宽在1250mm 时，使辊间的接触压力分布最均匀，辊端接触压力峰值最小的A 值，对直倒角为100mm 。21212 B 值变化对辊间压力分布的影响
固定A 值为100mm 不变，变换B
打点计时器
汽车尾气抽排系统值的大小为
图2 A 值变化对工作辊和中间辊辊间压力的影响
Fig 12 I nfluence of A value on contact pressure
betw een w ork roll and intermediate
roll
感应游戏机
图3 A 值变化对中间辊和支撑辊辊间压力的影响
Fig 13 I nfluence of A value on contact pressure betw een intermediate roll and b ack 2up roll
・
52・第11期 孙蓟泉等：六辊UCM 轧机中间辊倒角优化
015、110、115和210mm ，辊间接触压力分布曲线如
图4、5所示。由于轧辊受力关于轧辊中心对称，所
以图4、5只分析轧辊一半的受力。辊端的接触压力峰值出现在辊端倒角与辊身过渡的地方，并且随着B 值的增加，辊端接触压力峰值增大。
由此可见，对于直倒角，改变倒角参数，辊间接触压力分布会产生不同的效果。由图4、5可知，当板宽、轧制条件以及A 值固定的情况下,
对直倒角
图4 B 值变化对工作辊和中间辊辊间压力的影响
Fig 14 Influence of B value on contact pressure
betw een w ork roll and intermediate
刮膜棒
roll
图5 B 值变化对中间辊和支撑辊辊间压力的影响
Fig 15 Influence of B value on contact pressure betw een intermediate roll and b ack 2up roll
可以到一个最优的B 值使辊间接触压力分布最为
均匀。在板宽为1250mm 时，随着B 值从015mm 增加到210mm ，辊间接触压力峰值逐渐增加，工作辊和中间辊、中间辊和支撑辊之间的辊间接触压力峰值分别增加了112kN 和019kN 。从而可知，当板宽在1250mm 时，使辊间的压力曲线分布均匀，同时辊端接触压力峰值最小的B 值对于直倒角为B =015mm 。
3 结论
(1)在板宽为1250mm 的条件下，改变倒角的形状参数或者改变形状倒角的A 、B 值，会改变辊间的压力分布，本文对直角型倒角各参数对辊间接触压力的影响进行分析，得到倒角形状的优化值为100mm ×015mm ，优化之后辊间接触压力峰值最多降低了115kN 。
(2)经过进一步分析可知，对于1100mm 的带钢中间辊倒角的优化值也为100mm ×015mm 。因此对
于1100～1250mm 的带钢，这个优化值都是适用的，优化后的倒角参数能够更好地适合一套轧辊服役周期内轧制不同带钢的宽度变化。
(3)对于任何宽度的带钢，都可以通过进一步的优化计算得出中间辊端部倒角的更合理的形状，从而使辊间接触压力分布更加均匀，并且使辊端接触压力峰值更小。
参考文献:
[1] Shohet K N ,Townsend N A.Flatness Control in Plate Rolling
[J ].Journal of t he Iron and Steel Institute ,1971,(10):709.[2] 王国栋.板形控制和板形理论[M ].北京：冶金工业出版社,
1986.
[3] Guo R M.Development of a Mat hematical Model for Strip
Thickness Profile [J ].Iron and Steel Engineer ,1990,67(9):32.天线制作
[4] 徐建忠，张凤琴，龚殿尧.四辊轧机轧辊弹性变形解析模块的
开发[J ].轧钢,2003,20(2):8.
[5] 徐建忠，孔祥伟，王国栋.大凸度支撑辊带钢凸度的控制能力
[J ].东北大学学报,2003,24(2):151.
・62・ 钢 铁 研 究 学 报 第21卷
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议