宽带钢热轧机轧辊剥落的控制与效果.doc

宽带钢热轧机轧辊剥落的控制与效果
曹建国陈先霖杨荃何安瑞魏钢城唐本立杨金安
(北京科技大学机械工程学院 100083) (武汉钢铁集团公司热轧厂 430083)
1 引言
在宽带钢热轧生产中, 处于复杂应力状态的热轧辊损坏主要有四种形式: 辊身断裂、辊颈断裂、剥落和辊身开裂。其中剥落为首要的损坏形式[ 1 ]。现场跟踪调查亦表明, 剥落大大降低了轧辊的服务寿命: 支持辊发生一次一般的剥落, 其辊耗是正常服役时辊耗的7~ 8倍; 两次较为严重的剥落, 则可让一支新支持辊退役。
在揭示轧辊剥落机理的基础上, 针对工作辊和支持辊提出了相应的解决方案[ 2 ]。作为轧辊用户, 则必须在现有条件下, 采取切实措施, 控制或消除轧辊剥落。热轧工作辊的服役时间只有3h~6h, 其辊面剥落主要由卡钢、堆钢等引起的热冲击或磨削裂纹引起, 故只要加强轧钢的正确操作和轧辊的日常科学管理, 就可较好地控制其剥落。而支持辊的服役周期长达数周, 剥落发生的频率和危害均较工作辊为大, 故很有必要采取切实可行的措施控制其剥落。由于轧辊接触造成的距辊面一定深度的交变剪切应力是支持辊表层剥落的致因, 支持辊的U 磨损型式则决定了支持辊剥落的部位。故本文用三维有限元模型分析宽带钢热轧机现有条件下不同工况辊间载荷的分布, 并对比了改进后的辊间载荷分布以及用于生产实践中的效果。
2 有限元分析
采用AN ,以1700mm 宽带钢热轧机为对象, 建立了三维有限元分析模型[ 3 ]。为了减少计算工作量, 只取辊系的1/4 作为研究对象。把支持辊和工作辊作为整体考虑, 以便把辊间载荷作为系统内力求出。辊间接触用AN SYS 提供的一种特有的通用点对面接触单元来实现的, 它能用来描述三维空间中两个面的接触。支持辊和工作辊均采用八节点三维等参数固体单元。模型共有8661个节点, 计算磨削辊形有9111个单元, 磨损辊形则有11049个单元。为便于比较不同工况的辊间压力, 均取轧件宽度B = 1300 mm , 单位轧制压力p = 10000N/mm , 轧制压下量△h= 4. 95 mm。计算了不同辊型配置下的12种工况, 在PⅡ- 233上运行需1h~5h 不等。
表1 计算工况用工艺特征参数表
工况
支持辊
工作辊
弯辊力(t/侧)
备注(支持辊)
01_spall_aA
磨削辊形
磨削辊形
0
02_spall_A Fb
200
03_spall_B
磨削辊形
磨损()辊形
0
常
04_spall_BFb
200
规
05_spall_C
磨损()辊形
磨削辊形
0
平
06_spall_CFb
200
辊
07_spall_D
磨损()辊形
磨损(05mm)辊形
0
08_spall_DFb
200
09_air_A
磨削辊形
磨削辊形
0
新
10_air_A Fb
200
辊
11_air_B
磨削辊形
磨损()辊形
0
形
12_air_BFb
200
a)、b) ——分别为工况01、02的结果, 代表轧辊服役前期状况; c)、d) ——分别为工况07、08的结果, 代表轧辊服役后期状况
图1即