摘要：针对安钢2800mm四辊中板轧机因轧辊辊型不合理导致轧辊磨损快、生产薄而宽产品的板形不易控制的问题，开发出了变接触式辊型曲线制度，使生产的灵活性和可操作性提高，保证了薄而宽规格等难轧品种生产的顺利进行，且产品质量大大提高，轧辊辊耗明显降低。

关键词：辊型；四辊中板轧机；辊耗；板形   

l   前言

    安阳钢铁集团有限责任公司中板厂2800mm四辊轧机自投产以来，长期采用支撑辊为平辊(后改为双锥度平辊)、工作辊为凹辊的辊型制度，虽然基本上可满足生产需要，但在使用过程中也存在一些问题。为此，安阳钢铁公司与高校合作开展了新辊型制度的开发研究。

2   原辊型制度的不足

    原辊型制度为：支撑辊采用双锥度(1．5／200mm)平辊，工作辊采用一0．10mm(直径)凹辊，并在支撑辊服役周期内随磨损量(轧出量)的增大而采用逐渐增大工作辊凸度的方法加以补偿。具体的辊型使用制度见表1。

随着用户对板材横向质量的要求越来越高和对薄而宽规格产品的需求量越来越大，原辊型制度远不能适应。其主要存在以下方面的不足：

(1)轧辊磨损快，且支撑辊端部破裂和掉肉现象时有发生，致使辊耗较高，达0．65kg／t。

(2)板材横向同板差(凸度)较大，平均在0．25nm左右，并对非定尺板的成材率产生一定影响，一般为91．7％左右。

(3)在工作辊的服役周期内，必须按传统方法，即必须遵循宽一较宽一窄的原则安排生产计划，极大地限制了同一品种、同一规格产品的生产量。而且，在生产过程中随着轧辊的磨损，辊型不断发生变化，很难掌握其规律，经常出现根据辊型的实际状况而修改生产计划的情况。上述状况说明，原辊型制度按合同安排生产计划的能力较差，常常延误合同的交货期。

(4)薄而宽规格的板形不易控制。实践经验表明，在工作辊的服役周期内，能满足生产薄而宽规格的时间很短，且很难掌握，不是提前就是错后，生产计划安排稍有不当，就会经常出现波浪、镰刀弯、甚至瓢曲废和协议材等。

3   新辊型的建立及生产试验结果

3．1新辊型的建立

计算轧辊弹性变形和轧辊辊凸度时先进行离散处理，即将轧辊沿轴向等分成若干单元体，计算出各个单元体的辊凸度，再将这些离散的辊凸度值通过非线性回归分析法建立起数学模型。本计算具体选用的是单纯形法，其最大优点是不会因初始值选取不当而发散。选用的模型结构为：

    y = a·x^b    (1)

式中，y为半径上的辊凸度值；x为半辊身方向长度；a、b为待定系数。

取工作辊的热凸度为0．06rmn、且以板凸度等于“零”为目标进行计算，故工作辊和支撑辊的辊型均为正凸度，见表2。

3．2生产试验结果

3．2．1板凸度

试验前最大板凸度为0．4mm，试验后为0．25rnm，下降了37．5％。而且试验后板凸度的平均值比试验前下降了28．6％。试验前板凸度的最大频数发生在|0．12～0．20mrn|之间，而试验后为|0．06～0．10mm|，且试验后板凸度在| 0～0．05mml之间的频数是试验前的2．55倍。

3．2．2工作辊磨损量

不论上工作辊还是下工作辊，试验后的轧辊磨损量均比试验前小，轧辊磨损量平均下降了33．2％，支撑辊磨损量也有较大幅度的下降。经过一个轧制周期更换下的上、下工作辊磨损量由原来的1．2～0．8mm降到0．8～0．6mm，且在进口精密磨床磨削前经卡钳检测的数据表明：

(1)沿轧辊长度方向辊型曲线对称部分磨损基本一致，传动侧和操作侧的磨损程度相差±2％左右，使钢板在宽度方向两边与中间厚度差稳定，差值大小随轧制钢种不同(因弹跳值不同)而略有不同。

(2)沿轧辊周长同心面上磨损均匀，减少了钢板同板差，钢板同板差控制在±0．15mrn内。

3．2．3新辊型对品种、规格的适应能力

    首先应根据生产中各典型品种的实际轧制力范围和带钢宽度情况，计算出工作辊、支撑辊凸度，再求出轧制力加权系数和宽度加权系数，最后根据这些加权系数和已算出的各典型产品的工作辊、支撑辊凸度确定出最终的工作辊、支撑辊折中辊型曲线，这样才能使辊型对品种、规格有较强的适应能力。具体计算方法如下：

(1)固定成品宽度易b₁=1800mm，改变轧制力，例如P₁、P₂、P₃、P₄。由此对应b = 1800mm的4个轧制力分别算出4条不同的工作辊和支撑辊的辊型曲线，分别记为M_工1、M_工2、M_工3、M_工4和M_支1、M_支2、M_支3、M_支4。继而以轧制力为加权系数求出该宽度条件下适合于不同轧制力条件下的折中辊型曲线，工作辊和支撑辊的折中辊型曲线分别记为M_工b1和M_支b1。

(2)固定成品宽b₂=2200mm，按(1)的思想和步骤，得折中辊型曲线，分别记作M_工b2和M_支b2。

(3)固定成品宽b₃=2400mm，同理算出M_工b3；M_支b3。

(4)最后以成品宽度为加权系数，将M_工b1、 M_工b2和M_工b3折中为工作辊的辊型曲线M_工，将M_支b1、M_支b2和M_支b3折中为支撑辊的辊型曲线M_支。

以支撑辊为例，M_支bi  (i=1，2，3)和M_支的计算方法如下：

新辊型曲线使工作辊和支撑辊问的接触长度与所轧钢板的宽度相适应，消除或减少辊问有害接触区，显著降低辊间接触压力峰值，避免板带材的凸度较大，以及边部突然减薄的发生，对薄而宽规格的板形易于控制。而原来辊型曲线靠钢板与轧辊磨制出的槽与钢板的宽度相适应，有个适应过程，因此原辊型制度在规格安排上必须遵循由宽变窄的规律。而且，就横向质量控制而言，存在一个固有的结构缺陷，即支撑辊和工作辊在辊身方向上全长接触，在板宽范围以外工作辊承受一个附加(有害)力矩的作用，使工作辊的挠度大于支撑辊的挠度，从而导致板带材的凸度较大、边部突然减薄、轧辊磨损不均和板形不易控制等现象。

3．3新辊型使用制度

经过生产试验，最后确定新辊型的使用制度为：工作辊的换辊周期为2天，支撑辊的换辊周期为6～8万t。

4   结语

新辊型制度于2003年7月开始用于生产。实践表明，轧制过程顺利、稳定，操作简便，而且轧机技术经济指标大幅度提高，取得满意效果。

(1)新辊型制度对轧件品种和规格的变化、尤其是对轧件宽度的变化有较强的适应能力，生产计划安排可不受限制，大大提高了按合同安排生产计划的能力。而且，特别适宜轧制宽而薄规格的产品，对提高轧制产品适应市场需求变化的能力和效益非常有利。

(2)由于支撑辊和工作辊的辊型曲线是按辊间接触压力近似均匀分布设计的相互匹配的指数曲线，轧制过程中轧辊磨损较均匀，辊型较稳定，因此可保证在支撑辊的一个服役周期内采用单一的工作辊辊型进行生产，既可简化管理，又可减少工作辊的使用量、周转量和备件储备量。

(3)工作辊在一个服役周期内的磨损量明显减小，即由原来的0．8～1．2mm降至0．6～0．8mm，且基本上杜绝了支撑辊端部剥落的现象，致使辊耗大幅度降低，即由2002年的0．650kg／t降至2003年的0．3％kg／t，下降39．1％。

(4)钢板的横向质量控制水平明显提高。板凸度(横向同板差)以年度平均值计，由2002年的0．25mm降至2003年的0．15mm，降低40％左右；同时，钢板的板形明显改善，尤其是使6～8mm薄规格产品由于瓢曲造成的废品和协议材明显减少。