張力對(duì)冷軋板帶軋機(jī)橫向剛度影響的研究★

何宗霖

（山西工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系， 山西 太原 030009）

對(duì)于板帶材復(fù)雜板形往往無法簡(jiǎn)單用板凸度來描述，比如：四分之一邊浪、中浪和邊浪的復(fù)合浪等。對(duì)于此，本文提出冷軋板帶軋機(jī)橫向剛度理論，可以充分描述板帶板凸度抵抗因軋輥輥形導(dǎo)致的軋制力波動(dòng)的能力。

影響板帶軋機(jī)軋輥橫向剛度的因素有三：軋輥、工藝、板帶材。軋輥主要是指輥身直徑；工藝主要是指前后張力及壓下率；板帶材主要指寬度、屈服極限等。本文主要研究工藝（及前后張力）對(duì)橫向剛度的影響。

1 橫向剛度

軋制板帶過程中，軋輥會(huì)因軋制力的作用而產(chǎn)生彎曲撓度。而橫向厚度差是由于軋輥的撓度，改變了初始輥縫的曲線，導(dǎo)致厚度在軋件寬度方向上分布不均。

板帶軋機(jī)的橫向剛度指板帶在軋輥出口處凸度變化所對(duì)應(yīng)的軋制力增量[1]，即：

式中：KC為橫向剛度；ΔP為軋制力波動(dòng)值；ΔC為出口板帶凸度波動(dòng)值。

一般情況下，ΔP與ΔC的關(guān)系成非線性關(guān)系，但如果軋制力正常波動(dòng)，則可近似地認(rèn)為ΔP和ΔC呈線性關(guān)系[2]，即：

式中：P1、P2為正常波動(dòng)的軋制力；C1、C2為 P1、P2與相對(duì)應(yīng)的板凸度。

為研究出口板帶寬度上局部的橫向剛度，將板帶橫斷面按照?qǐng)D1的方式進(jìn)行區(qū)域均勻劃分，則橫向剛度表達(dá)式為：

式中：KC（i）為第i個(gè)區(qū)域的橫向剛度；ΔC（i）為第i個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)的凸度波動(dòng)值。

圖1 軋件斷面區(qū)域劃分

2 實(shí)驗(yàn)研究

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

實(shí)驗(yàn)用四輥冷軋板帶軋機(jī)[3]如圖2所示，通過電動(dòng)壓下裝置將軋制力傳遞到上支撐輥，再由上支撐輥對(duì)工作輥產(chǎn)生向下的軋制力，并作用到變形板帶上。

圖2 四輥板帶軋機(jī)總圖

2.2 實(shí)驗(yàn)步驟

軋制工藝中，對(duì)于板帶張力的控制調(diào)整是保證板帶金屬流動(dòng)合理，軋制順利的重要手段[4]。張力包括前張力和后張力[5]。張力使整個(gè)板帶鋼在軋制過程的受力狀態(tài)[6]得到了大幅度的改善，對(duì)于良好的板形有著重要的意義。為研究前后張力變化對(duì)橫向剛度的影響規(guī)律，分兩種情況研究：張力20 MPa不變，前張力分別為25MPa、40MPa和60 MPa；前張力30 MPa不變，后張力分別為15 MPa、20 MPa和25 MPa。

3 結(jié)果分析

第一種情況，得到的橫向剛度隨前張力變化分布規(guī)律如圖3所示。

圖3 橫向剛度隨前張力變化分布規(guī)律

第二種情況，得到的橫向剛度隨后張力變化分布規(guī)律如圖4所示。

圖4 橫向剛度隨后張力變化分布規(guī)律

由圖4和圖5可看出，隨著前后張力的加大，輥縫內(nèi)各點(diǎn)的橫向剛度變大。

取板帶距離軋制中心線3個(gè)位置以及板帶邊部的橫向剛度值進(jìn)行對(duì)比，其變化規(guī)律如圖5所示。對(duì)比圖5中的5-1、5-2兩圖可知：橫向剛度隨著前后張力的逐漸增大呈現(xiàn)單調(diào)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，且距離軋制中心越近增長(zhǎng)率越快。而后張力對(duì)于橫向剛度的影響從5-2圖可看出，相比5-1圖要比前張力的影響要大。

圖5 不同前后張力時(shí)軋件寬度方向上各位置剛度對(duì)比

4 結(jié)論

張力對(duì)冷軋板帶軋機(jī)橫向剛度的影響：

1）軋機(jī)橫向剛度可由增加前后張力的大小來提高。

2）后張力對(duì)軋機(jī)橫向剛度的影響比起前張力來說更明顯。本文通過張力的變化對(duì)輥縫剛度影響這一規(guī)律，為以后進(jìn)一步研究板形提供了新素材。