連退帶鋼表面亮印分析與改進措施

常樹林，王 碩，范紅妹，郝 柳，王立朋，王占軍

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司冷軋作業(yè)部，河北 唐山 063200）

國內(nèi)鋼廠某連退線使用的是CVC六輥軋機，主要起到消除屈服平臺，改善帶鋼表面狀況，達到規(guī)定的粗糙度等作用。自投產(chǎn)以來一直使用良好，2012年底，帶鋼經(jīng)過平整機后表面出現(xiàn)亮印缺陷，嚴(yán)重影響連退的生產(chǎn)節(jié)奏，且制約高級別帶鋼的生產(chǎn)。

1 亮印缺陷特征

亮印缺陷主要產(chǎn)生于平整機區(qū)域，一般在平整機出口側(cè)出現(xiàn)，主要存在于帶鋼上表面，分布于帶鋼兩側(cè)，于中心線對稱，且連續(xù)性存在，無手感，嚴(yán)重時正視可見，輕度時側(cè)視可見。亮印缺陷如圖1。

圖1 亮印缺陷

亮印一般在平整機換輥一段時間后出現(xiàn)，有的運行一卷（5公里內(nèi)）即出現(xiàn)，有的運行20公里以上才出現(xiàn)。

對出現(xiàn)亮印的帶鋼表面粗糙度進行測量見表1，可看出產(chǎn)生亮印缺陷的帶鋼表面粗糙度較無亮印處高。

表1 帶鋼表面粗糙度

2 控制與減少亮印缺陷的改進措施

2.1 平輥中間輥和CVC中間輥輥系受力進行計算

六輥軋機的輥系包括支持輥、支持輥軸承和中間輥、中間輥軸承以及工作輥工作輥軸承。由于上、下工作輥和支持輥的對稱性及中間輥反對稱，只考慮上半部分。且只研究輥系彈性變形，不考慮軋件變形。計算軋制力的作為固定外力作用在軋輥。

2.1.1 模型的建立

計算建立模型時，選取單元庫中的Solid45（八節(jié)點六面體）等參單元作為主要的單元，接觸單元選取3維接觸單元類型TARGE170和CONTACT174作為主要單元。單元劃分方面，在軋輥內(nèi)部，單元劃分較粗，越靠近軋輥表層，單元劃分越細。有限元模型的正視圖、俯視圖和三視圖見圖2，圖3。

圖2 正視圖和俯視圖

圖3 三視圖

2.1.2 平輥中間輥輥間接觸壓力分布分析

利用有限元對采用平輥中間輥的連退平整機的輥間接觸力進行了計算，工況表如表2所示。

圖5 工作輥與中間輥的輥間接觸力

表2 計算工況表序號

2.1.3 支持輥與中間輥輥間接觸力

對支持輥與中間輥的輥間接觸力進行了分析，結(jié)果如圖4，其中BFI為中間輥彎輥力，BFW為工作輥彎輥力。

從圖4中可以看出，對于平輥中間輥，支持輥與中間輥的輥間接觸力分布對稱，沿輥身長度方向無接觸力集中分布位置。隨著竄輥量的增加，輥間接觸力變化很小；隨著彎輥力的增加，邊部接觸力逐漸增加，中部接觸力逐漸降低。

2.1.4 工作輥與中間輥輥間接觸力

對中間輥與工作輥的輥間接觸力進行了分析，結(jié)果如圖5。

從圖5中可以看出，對于平輥中間輥，工作輥與中間輥的輥間接觸力分布對稱，沿輥身長度方向無接觸力集中分布位置。隨著竄輥量的增加，輥間接觸力變化很小；隨著彎輥力的增加，邊部接觸力逐漸增加，中部接觸力逐漸降低。

2.2 軋輥工況確認

2.2.1 更換支撐輥

2012年10月21日與12月底，共計已更換2次支撐輥，且中間輥及工作輥一起更換，更換后仍出亮印缺陷，而且對于同一支撐輥，亮印時有時無。另外，當(dāng)支撐輥上未噴平整液時，觀察到與帶鋼亮印相對應(yīng)位置存有印跡。

2.2.2 更換中間輥

對中間輥進行更換，且隨之更換工作輥。更換后發(fā)現(xiàn)，有時亮印消失，有時一段時間后亮印繼續(xù)出現(xiàn)。對不同的中間輥進行更換發(fā)現(xiàn)，中間輥使用平輥或CVC輥（凸度0.3mm），對亮印無明顯改善。

另外，將出現(xiàn)亮印的中間輥上下進行顛倒，發(fā)現(xiàn)亮印仍出現(xiàn)在帶鋼上表面。

2.2.3 更換工作輥

對工作輥進行多次更換，發(fā)現(xiàn)對亮印缺陷并沒有改善；且不同材質(zhì)的輥子，如普通輥或鍍鉻輥，對亮印缺陷沒有大的改善，相比之下普通輥出現(xiàn)亮印概率大于鍍鉻輥。

將出現(xiàn)亮印的工作輥上下進行顛倒，發(fā)現(xiàn)亮印仍出現(xiàn)在帶鋼上表面。

2.2.4 軋輥修磨處理

對出現(xiàn)亮印的中間輥及工作輥均更換后進行相應(yīng)的修磨處理，返回后繼續(xù)使用仍出現(xiàn)亮印。

另外，將所工作輥粗糙度增加至2.8，對亮印仍沒有任何改善。

2.3 控制參數(shù)優(yōu)化

2.3.1 增加平整液流量

亮印出現(xiàn)前平整液平均流量約為12L/min，亮印出現(xiàn)后增大至17L/min，改造平整液系統(tǒng)后平均流量約為20L/min以上。

2.3.2 測量平整液溶度

建立平整液溶度監(jiān)控臺賬，每班職工對平整液溶度進行測量并記錄，保證濃度在4%左右。

2.3.3 調(diào)節(jié)正彎及竄輥值

對工作輥及中間輥的正彎進行調(diào)節(jié)，依次增大、減小中間輥或工作輥的正彎。

另外，分別選用平輥和CVC輥兩種不同形狀的中間輥，并依次調(diào)節(jié)不同的竄輥值，分別有正竄、負竄和零位。

2.4 設(shè)備改造

2.4.1 上支撐輥增加噴梁

在工作輥與帶鋼軋縫有一道噴梁及中間輥有2個噴嘴的前提下，對支撐輥增加一道噴梁，共計4個噴嘴，增加后亮印位置有所變化。

2.4.2 支撐輥及中間輥噴梁改造

對中間輥2個噴嘴與支撐輥4個噴嘴合并，同時噴射清洗中間輥表面，亮印缺陷出現(xiàn)頻率減少。

同時，中間輥噴梁上的噴嘴增加至8個，并調(diào)節(jié)噴嘴主要噴洗中間輥及支撐輥輥縫偏下，改造情況如圖6。亮印缺陷頻率減少、程度減輕。

圖6 中間輥噴梁改造效果圖

3 結(jié)論

從輥間接觸力的計算結(jié)果看，在采用平輥中間輥的情況下，支持輥與中間輥、中間輥與工作輥的輥間接觸力分布均勻，無集中分布現(xiàn)象。軋輥狀態(tài)良好的情況下，不會形成集中分布的輥間接觸力，對亮印的產(chǎn)生影響較小。

通過對軋輥工況確認、控制參數(shù)優(yōu)化及設(shè)備改造，亮印程度減輕并逐漸得到控制。以上工作主要是增加了軋輥間冷卻潤滑。

由此可以得出：軋輥與帶鋼間受力分布均勻，亮印的產(chǎn)生主要是因為軋制過程中冷卻潤滑不均，引起摩擦系數(shù)不同，造成粗糙度下降不均，帶鋼表面表現(xiàn)為亮印缺陷。