UCM六辊冷轧机中间辊辊形研究_曹建国

第42卷第4期 2011年4月 中南大学学报(自然科学版) Vol.42 No.4 Journal of Central South University (Science and Technology) Apr. 2011

UCM六辊冷轧机中间辊辊形研究

曹建国1，张勇1，杨光辉1，孟小明1，曹立潮2，周学会2，王正凯2

(1. 北京科技大学 机械工程学院，国家板带生产先进装备工程技术研究中心，北京 100083；

2. 武汉钢铁集团 鄂城钢铁有限责任公司，湖北 鄂州，436002)

摘要：针对1500UCM宽带钢冷轧机轧制薄规格带钢易出现板形缺陷和轧辊剥落等问题，采用有限元软件ANSYS建立六辊轧机辊系弹性变形三维有限元模型，并利用UCM轧机窜辊特性和轧机板形控制性能指标设计中间辊新辊形。有限元仿真研究表明：UCM轧机中间辊新辊形与原辊形相比，轧机板形控制能力明显提高，工作辊弯辊调控功效提高35.21%，辊缝横向刚度增强12.25%，常轧宽度1 280 mm薄板的辊缝凸度调节域面积增大75.26%；且UCM轧机辊间压力分布得到改善，中间辊和工作辊的辊间接触压力峰值和辊间接触压力不均匀度系数分别下降3.16%和2.53%，支持辊和中间辊辊间接触压力峰值和辊间接触压力不均匀度系数分别下降13.29%和17.45%。研究结果为开展UCM轧机中间辊新辊形工业实验提供了理论依据。 关键词：带钢；冷轧；辊形；有限元方法；板形控制

中图分类号：TG333.71 文献标志码：A 文章编号：1672 7207(2011)04 0966 06

Intermediate roll contour of 6-hi UCM cold rolling mill

CAO Jian-guo1, ZHANG Yong 1, YANG Guang-hui 1, MENG Xiao-ming1,

CAO Li-chao2, ZHOU Xue-hui2, WANG Zheng-kai2

(1. National Engineering Research Center of Flat Rolling Equipment, School of Mechanical Engineering,

University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China;

2. Echeng Iron and Steel Corp. of Wuhan Iron & Steel Group. Ltd., Ezhou 436002, China)

Abstract: In order to solve the problem of flatness defects and roll spalling caused by rolling thin gauge strip in the 1 500 mm UCM (6-high middle rolls shift type HC-mill with middle roll bender) cold rolling mill, the 3D elastic deformation finite element model for roll stacks of 6-hi rolling mill was built by ANSYS software package, and a new intermediate roll contour was designed by considering the roll shifting characteristics and flatness control performance index of UCM rolling mill. The results show that the new intermediate roll contour markedly enhance profile and flatness control ability of rolling mill compared with the conventional one, work roll bending control effect is enhanced by 35.21%, the roll gap stiffness increases by 12.25% and the roll gap crown adjustable zone for the 1 280 mm width of the regular rolling of thin gauge strip steel increases by 75.26% with the new intermediate roll contour; at the same time, the contact pressure distribution between rolls of UCM mill is improved, pressure peak and non-uniform coefficient decrease by 3.16% and 2.53% respectively between intermediate and work rolls, and reduces 13.29% and 17.45% respectively between backup and intermediate rolls. The conclusions provide the theoretical basis for further industrial experiment. Key words: strip; cold rolling; roll contour; finite element method; shape control

收稿日期：2010 04 06；修回日期：2010 07 20

基金项目：国家自然科学基金资助项目(59835170)；北京科技大学科技发展专项基金资助项目(20050311890)

通信作者：曹建国(1971 )，男，湖南衡山人，博士生导师，博士，教授，从事板带轧机板形控制、轧制技术及自动化研究；电话：010-62332835；

E-mail：geocao@http://doc.guandang.net

第4期 曹建国，等：UCM六辊冷轧机中间辊辊形研究

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随着家电和汽车工业的进一步发展，用户对带钢板形质量要求日趋严格。围绕着板形控制技术的开发，国际上先后出现了以六辊CVC和六辊HC等为代表的新一代轧机机型。UCM轧机是在HC轧机基础上发展在起来并具有较强板形控制能力的冷轧薄板轧机[1 3]，我国大型工业轧机得到广泛应用。某1500冷轧薄板生产线采用双机架UCM六辊可逆冷轧机组，利用双机座工作辊的正负弯辊系统、中间辊正弯辊系统及窜辊系统等丰富板形控制手段用于满足工业用户日趋严格的带钢板形质量要求。自投产以来，即使现场采用了多种办法，该轧机存在显著的带钢板形质量难题和严重的轧辊辊身剥落：2008年2月生产以来频繁发生严重轧辊剥落，如2008年4月就有13支轧辊发生严重剥落；连续统计的2008年6月至7月轧制的冷轧薄板，明显板形缺陷发生率达到52.78%。UCM轧机借助于中间辊轴向移位技术一方面使工作辊的弯曲和压扁都有所减缓，另一方面工作辊与中间辊在带材边部位置没有接触，消除了中间辊与工作辊在带材边部位置的有害接触，形成高刚度辊缝，可提高轧机的板形控制稳定性，并可在一定条件下达到改善冷轧薄板边降的目的。但是，由于中间辊的轴向移动，辊间易出现接触压力尖峰，这个压力尖峰增加了轧辊的不均匀磨损，增大了辊耗，严重时易导致轧辊辊面剥落。为了解决UCM冷连轧机轧机轧制薄规格带钢出现板形质量问题和轧辊剥落问题，可合理调整弯辊力设定和或中间辊使用端部辊形[7]或变接触辊中间辊窜辊值[6]、

形[8]技术以较好改善辊间压力分布，或采用工作辊精细分段冷却技术。在轧机机型确定的情况下，辊形成为带钢板形控制最直接、最有效的手段之一[10 11]。双机架CCM冷轧薄板机组在国内尚属板带轧制新领域，由于CCM轧机单卷可逆式双机轧制工艺条件苛刻、UCM六辊轧机辊系力学行为复杂，辊形设计不当易导致前述板形和轧辊剥落问题。在此，本文作者主要对双机架UCM六辊冷轧机中间辊辊形进行 研究。

[9]

[5][4]

速度，在轧辊内部，单元划分较粗；越靠近轧辊表层，单元划分越细。同时，在接触单元处理方面，将支持辊表面指定为目标面，使用的单元号为TARGET170，工作辊和中间辊表面指定为接触面，使用的单元号为CONTACT173，并在辊间接触区、工作辊与带钢接触区将单元细分，具体建模参数如表1所示。

图1 辊系三维有限元模型

Fig.1 3D finite element model of roll stacks

表1 辊系有限元模型的建模参数

Table 1 Parameters of finite element model of roll stacks 轧辊类型支持辊中间辊工作辊

辊颈直径×长度/ (mm×mm) 800×850

辊身直径×长度/ (mm×mm) (1 150~1 300)×1 500

280×860 (440~490)×1 530 220×890 (385~425)×1 500

2 中间辊辊形曲线

UCM轧机根据带钢钢种、规格不同借助于中间辊轴向移位技术可形成高刚度辊缝，但在单卷连续可逆 …… 此处隐藏：12243字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……