液压弯辊技术在钢材生产中的使用分析

来源：SCI期刊网 分类：电子论文 时间：2021-11-20 15:12 热度：

　　摘要：板形是板带产品重要的质量指标，液压弯辊控制是板型控制的基本手段，目前大部分设计缺乏基本理论支持，为满足现代板带生产高精度的要求，需要对液压弯辊控制技术深入研究。对板厂轧机弯辊装置从工作原理到生产运用等方面分析，确定各部分作用，对不平度板材实现弯辊功能不同动作，为控制分析提供理论依据。矫正辊缝调节系统可设定上辊系开口度，液压弯辊技术应用保证板型质量。

　　关键词：液压弯辊技术;钢材生产;机械加工

　　板带材广泛应用于汽车制造、精密仪器等多个领域。随着现代工艺技术的发展，对冷轧板带产品规格要求不断提高，板带质量是具有满足用户要求的良好板形，板带纵横向厚度是衡量质量标准指标，随着板形控制系统设计应用完善，自动宽度控制等轧制设备的应用，板形控制技术成为生产中需要解决的关键点。液压弯辊控制涉及分析缺乏基本理论支持，轧机是复杂的设备，多种机构相互联系制约，液压弯辊中受到其他控制系统调整。弯辊目前有一些20世纪60年代生产的轧机，生产产品质量缺乏竞争力，在轧机上进行液压弯辊改造具有很大市场。

　　1 弯辊板形调节技术的发展

　　板带产品广泛用于国民经济各部门，相关部门对板带产品质量要求日益严格。纵向厚差精度得到圆满解决，许多技术进入实用阶段。检测技术等方面存在许多问题需要解决。良好的板形是提高生产率的有效手段。控制板形是获得高精度板形的保证，板形控制成为冶金生产迫切需要解决的问题。板形控制研究始于20世纪60～70年代，出现液压弯辊等各种板形控制技术。

　　1965年，液压弯辊板形控制技术开发成功，补偿轧制压力等因素引起辊缝形状变化。液压弯辊分为工作辊曲面与支承辊弯曲方式，工作辊弯曲具有操作方便等优点。板形控制是轧钢技术发展的热门技术，相比冷带轧制板应用范围较广。目前，板型控制技术成为新建中厚板轧机的基本要求。由于中厚板生产需要转岗操作，板形控制处于发展完善阶段，日本中厚板形控制技术处于领先地位，加强对液压弯辊控制技术研究具有重要意义。

　　20世纪50年代前，带钢板形控制用磨削轧辊凸度方法实现，通常采用人工控制压下制度弥补不足。60年代，液压弯辊装置应用于钢板轧机，通过弯辊装置达到控制出口带材板形目的。液压弯辊具有提高生产率等优点。70年代，后板形控制技术得到很大发展。1972年，日立公司开发六辊HC轧机，改变工作辊与支撑辊接触长度，使板形理论进入新的时期。日立公司将HC轧机发展为UC轧机，中间辊配有弯辊装置。1974年，日本住友金属公司开发VC轧辊技术，利用液压膨胀原理调整辊间压力分布。新型轧机拥有标志性板形控制技术，辅以多项其他通用板形控制技术，配备板形自动检测装置。

　　2 钢材生产板形控制理论

　　板形包含带钢截面几何形状与平坦度，定量描述涉及边部减薄量等多项指标。带钢板形是带材平坦度，轧制是金属在滚动轧辊下发生塑性变形，要求沿板带宽度各部分有均一液压弯辊技术在钢材生产中的使用分析罗应义(宝武集团韶关钢铁有限公司，广东韶关512123)摘要：板形是板带产品重要的质量指标，液压弯辊控制是板型控制的基本手段，目前大部分设计缺乏基本理论支持，为满足现代板带生产高精度的要求，需要对液压弯辊控制技术深入研究。对板厂轧机弯辊装置从工作原理到生产运用等方面分析，确定各部分作用，对不平度板材实现弯辊功能不同动作，为控制分析提供理论依据。矫正辊缝调节系统可设定上辊系开口度，液压弯辊技术应用保证板型质量。纵向延伸，由延伸不均在窄条产生相互作用内应力。轧制是复杂的物理过程，板形是板材翘曲程度。

　　相关期刊推荐：《中国设备工程》1985年创刊是中国工业领域的国家级宣传平台，国家一级刊物。中国设备工程以宣传报道国家工业发展工作的战略、政策、法规，关注全球工业、设备管理等全面解决方案的专业载体。它凭借提供准确、客观、专业性的信息，服务于中国经济发展。杂志充分依托国家发改委、工信部等平台资源优势，为企业搭建政策与市场机会的平台，为企业提供展示优势和对接服务的平台，搭建企业与政府互动的平台，推动中国工业绿色发展，推动绿色经济，建设生态文明。

　　影响带钢板形因素较多，金属在轧制中经过系列弹塑性变形轧制成所需板材，板形影响因素包括金属本性与轧制内外因素，金属本身物理性能影响轧制力，金属几何特性是影响板形的重要因素。影响轧制压力因素会影响板形。常见板形不良现象包括边浪与中间浪形式，轧板形缺陷与轧后板带残余应力横向分布有关。有载辊缝形状为带钢轧制后横截面形状。通过改变工作辊有载辊缝形状控制带钢板形，弯辊将弯辊液压缸产生力传递到辊颈，弯辊力与多种因素有关，如轧辊横向刚度等。应根据轧辊磨损等对弯辊力实时修正。

　　3 液压弯辊控制系统研究

　　液压伺服控制是液压技术的重要分支，许多工业部门对高精度液压控制系统需求加大，工程控制理论应用从军工领域普及到民工部门，电子技术应用使元件系统更加完善。目前液压伺服控制成为控制技术的重要发展方向。水电站动力设备随着液压伺服控制室发展，工业技术发展促进液压伺服控制技术的进步。液压伺服控制技术成为现代控制工程的基本构成。液压伺服控制系统根据液压传动原理建立自动控制系统，执行元件跟随控制元件运动控制。

　　液压弯辊调节装置出现于20世纪60年代，最早用于橡胶塑料造纸等供应部门，逐渐发展成为有效的板形控制方法。现代轧机有液压弯辊装置调整工作辊形，通过施加液压弯辊使轧辊产生附加弯曲，补偿轧制压力等工艺因素变化产生辊缝变化。液压弯辊在板形控制中起到了重要作用。制定有效弯辊力是提高带钢表面质量的关键。液压弯辊是应用最早的板形控制技术，弯辊装置增大轧辊弯曲力矩，液压弯辊曲线二二次曲线，板宽范围外弯辊效果差，增大弯辊力导致减少轴承寿命。液压弯辊减小板凸度，提高生产率等优点，成为现代化带钢轧机的重要标志。

　　4 热轧液压弯辊改造设备关键技术

　　某厂1700mm热轧1968年建成投产，设计生产坯料重量为20t，中间坯厚度30～45mm。钢种包括普通钢等。板形控制系统是多专业的复杂控制系统。用弯辊装置作为板形控制参数是弯辊力。老轧机改造弯辊力受到辊系结构参数制约，精轧机工作辊直径为700/660mm。弯辊力是询价数要求项目。原工作辊轴承采用四列圆锥滚子轴承。改造液压弯辊与工作辊转换装置、上下工作辊轴承关系，压下装置运行，上下工作辊开口度大等因素有关，综合考虑相关因素，制作符合实际的牌坊窗口关系。确定弯辊缸行程，上下工作辊轴承座最小间隙为6mm。机内提升轨道与固定轨道间关系等。工作辊要承受弯辊力，使工作辊轴承满足寿命，如何合理确定工作辊轴承是面临的难题。轴承座强度要求保持最小壁厚;工作辊轴颈处强度要求轴承内径不能过小。轴承宽度加长要维持轧机传动主轴关系。设计中进行多个方案比较，决定选用日本NSK四列圆锥辊子轴承，参数为外径580mm。牌坊窗口关系图如图1。

　　根据计算，轴承选择满足要求。无线冷硬合金铸铁辊比传统半钢辊较好，辊身表面具有不同化学分布。机械性能为辊径硬度35～40Hs。液压弯辊改造前使用工作辊材料为无线冷硬合金铸铁，要求抗拉强度为230MPa,。液压辊改造后，工作辊径处受力为弯扭合成应力，弯扭合成应力计算截面为440mm，为每个工作辊计算扭矩，F2机架工作辊径安全系数最小。根据牌坊窗口关系图(如图1)确定零件外形尺寸，轴承座内控为工作辊轴承外径。通过有限元法计算轴承座最大应力出现部位，对轴承座设计优化，选择合适的截面，合理的热处理方法(如表1、表2)。

　　约束情况是轴承支座有限元分析计算中的难点，仅在轴向由锁紧装置无法位移。应按轴承支座主要受力区域约束，液压弯辊改造工作辊中车顶作以有限元分析方法设计。轴承座最大应力出现在过度圆角处，对轴承座应力大区域超声探伤。根据牌坊窗口辊系图确定弯辊安装位置，设计牌坊加工图，得到牌坊综合应力，约束按牌坊安装面固定考虑。加工弯辊处牌坊立柱设计应力值。目前某厂液压弯辊改造中机械设备投用，产品质量比改造前改善。换辊时间减少到平均15min。液压弯辊系统改造中，工作辊设计等是研究关键技术。——论文作者：罗应义

文章名称：液压弯辊技术在钢材生产中的使用分析

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