河北理工大学06级成型课程设计 6 板凸度和弯辊
故最后进行板形控制量设定，即通过对窜辊(CVC)抽动量或上下辊交叉角(PC)的设定，使带钢轧出厚度获得要求的成品断面形状和平直度。
6.4 影响辊缝形状的因素
如若忽略轧件本身的弹性变形，钢板横断面的形状和尺寸，取决于轧制时辊缝（工作辊缝）的形状和尺寸，因此造成辊缝变化的因素都会影响钢板横断面的形状和尺寸。影响辊缝形状的因素有：
1. 轧制力使辊系弯曲和剪切变形(轧辊挠度)； 2. 轧辊的热膨胀； 3. 轧辊的磨损； 4. 原始辊型；
5. VC辊，HCW轧机，CVC轧机或PC轧机对辊型的调节； 6. 弯辊装置对辊型的调节。
6.4.1 轧辊挠度计算
由轧制力产生的轧辊挠度曲线，一般也可以按抛物线的规律计算：
yx=y[1-(x/L)2] 式中 yx——距辊身中部为x的任意断面的挠度；
y——辊身中部与边部的挠度差； 本设计工作辊挠度按下式计算
y1=Kw1P 式中 P——轧制力；
Kw1——工作辊柔度；其中 Kw1=(A0+φ1B0)/[Lβ(1+φ1)] 其中φ1 φ2系数，可按下式计算：
φ1=(1.1n1+3n2ζ+18β)/(1.1+3ζ) φ2=(1.1n1+3ζ+18βK)/(1.1n1+3n2ζ) A0=n1(a/L-7/12)+n2ζ B0=(3-4u2+u3)/12+ζ(1-u) 式中： a——两压下螺丝中心距；
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(24)
(25)
(26) (27) (28) (29)
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L——辊身长度； B——轧件宽度。 其中 ：u=b/L n1=E1/E2(D1/D2)4= (D1/D2)4 n2=G1/G2(D1/D2)4= (D1/D2)4 ζ=kE1/(4G1)(D1/L)2=0.753(D1/L)2 β=πE/2(D1/L)4=346000(D1/L)4 将前面的数据代入上式计算得相应参数数值如下
表25 相应参数
参数 相应数值
将相应参数代入公式（19）中得到各道次的轧辊弯曲挠度如下
表26 各道次轧辊弯曲挠度
道次 φ1 Kw1
R1 0.101
R2 0.100
R3 0.099
F1 0.099
F2 0.099
F3 0.098
F4 0.099
n1 0.059
n2 0.066
β 78.28
ξ 0.036
A0 0.041
B0 0.027
9.7×10-9 0.387
0.476
0.589
0.536
0.682
0.823
0.676
yt/mm
6.4.2 轧辊热膨胀对辊缝的影响
热轧时工作辊由于与高温轧件接触而使温度升高，同时冷却水会使之冷却。在多数场合下，辊身中部的温度高于边部(但有时也会出现相反的情况)，并且在一般情况下，传动侧的辊温稍低于操作侧的辊温。在直径方向上，辊面与辊心的温度也不一样，在稳定轧制阶段，辊面的温度较高，但在停轧时由于辊面冷却较快，也会出现相反的情况。轧辊断面上的这种温度不均使辊径热膨胀值的精确计算很困难。动态热辊形是
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影响出口处带钢板形的重要因素。热辊形计算分为两步，首先计算工作辊的温度场，然后由温度场计算出轧辊表面的热变形。这是一个复杂的热传导问题，在计算时应考虑如下因素：
1. 轧制前带材的热含量；
2. 接触弧处变形功和摩擦产生的热量； 3. 通过接触弧传导给轧辊的热量； 4. 由于冷却导致的轧辊表面的热量散失； 5. 传导给轧辊轴承的热量。
由于轧制时轧辊的不均匀热膨胀、轧辊的不均匀磨损以及轧辊的弹性压扁和弹性弯曲，致使空载时原本平直的辊缝在轧制时变得不平直。如果没有辊型控制致使板带的横向厚度不均和板形不良。为了补偿上述因素造成的辊缝形状的变化，需要预先将轧辊车磨成一定的原始凸度或凹度，赋予辊面以一定的原始形状，使轧辊在受力和受热轧制时，仍能保持平直的辊缝。
在设计新轧辊的辊型曲线（凸度）时，主要是考虑轧辊的不均匀热膨胀和轧辊弹性弯曲（挠度）的影响。由于轧辊热膨胀所产生的热凸度，在一般情况下与轧辊弹性弯曲产生的挠度相反，故在辊型设计时，应按热凸度与挠度合成的结果，定出新辊的凸度（或凹度）曲线。
根据大量的实践资料统计，轧辊不均匀热膨胀产生的热凸度曲线，可近似地按抛物线计算
（30)
式中 ——距辊中部为x的任意断面上的热凸度； ——辊身中部的热凸度； L——辊身长度之半；
X——从辊身中部起到任意断面的距离，在辊身中部X=0；在辊身边缘X=L。
轧辊辊身中部的热凸度 轧制过程中轧辊的受热和冷却条件沿辊身分布式不均匀的。在多数场合下，辐身中部的温度高于边部（但有时也会出现相反的情况），并且一般在传动侧的辊温稍低于操作例的辊温。在直径方向上辊面与辊心的温度也不一样，在稳定轧制阶段，辊面的温度较高，但在停轧时由于辊面冷却较快，也会出现相反情况。轧辊断面上的这种温度不均匀使辊径热膨胀值的精确计算很困难。为了计算方便，一般采用如下的简化公式
R=
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TR （31）
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式中 、——辊身中部和边部温度（本设计中取△T=50℃）； R——辊身半径； a——钢辊a可取13×
/℃；
KT——轧辊材料的线膨胀系数，一般取0.9。
依现场经验，正常轧制时，轧辊中心温度约70℃。将轧辊参数代入公式中得各道次轧辊中间热凸度值为：
表27 轧辊中间热凸度值
参数
R(粗轧) 0.27 F(精轧) 0.13 △Rt(mm)
6.4.3 轧辊的磨损对辊缝的影响
轧件与工作辊之间及支撑辊与工作辊之间的相互摩擦都会使轧辊产生不均匀磨损，影响辊缝的形状。轧辊磨损与以下条件有关：
1. 轧材与工作辊相接触产生轧辊表面的研磨； 2. 轧辊受周期性载荷作用，表层会出现机械疲劳；
3. 轧材周期性的加热和水雾冷却，导致轧辊表层的热力学疲劳； 4. 腐蚀作用。
由于影响轧辊磨损的因素太多，故尚难从理论上计算出轧辊的磨损量，只能靠大量实测来得各种轧辊的磨损规律。
根据现场经验，稳定轧制时磨损凸度为0.05mm。
6.4.4 原始辊型对辊缝的影响
由于轧制时轧辊的不均匀热膨胀、轧辊的不均匀磨损以及轧辊的弹性压扁和弹性弯曲，致使空载时原本平直的辊缝在轧制时变得不平直了，导致板带的横向厚度不均和板形不良。为了补偿因上述因素造成的辊缝形状的变化，需要预先将轧辊车磨成一定的原始凸度或凹度，赋予辊面以一定的原始形状，使轧辊在受力和受热轧制时，仍能保持平直的辊缝。由于轧辊热膨胀所产生的热凸度在一般情况下与轧辊弹性弯曲产生的挠度相反，故在设计辊形时，应按热凸度与挠度合成的结果，定出新辊的凸度(或凹度)曲线。在实际生产中，原始辊形的选定并不完全依靠计算，而是依靠经验估计与对比。在大多数情况下，一套行之有效的辊形制度都是经过一段时期的生产试轧，反复比较其实际效果之后才确定下来的。检验原始辊形合理与否，应从产品质量、设备利用情况、操作的稳定性以及是否有利于辊形控制与调整等方面来衡量。
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根据现场经验，1250粗轧第一架工作辊凸度0.08mm，粗轧第二架工作辊凸度0.07mm，精轧各架凸度依次为，0.1mm，0.1mm，0.1mm，0.1mm，0.08mm，0.07mm，0.06mm。
6.4.5 入口板凸度对辊缝的影响
带钢获得良好板形的重要条件是来料断面状和承载辊缝形状相匹配。通常所采用的方法大量测取原料数据，找出原料板凸度的变化规律，据此确定工艺参数，以获得良好的板形。在实际生产中，当来料凸度变化时，已定的制状态就会改变，因而使板形发生变化。不同厚度的产品对板凸度的要求也不相同，每种产品都有国家规定的相应的板凸度范围，这就限制了坯料的凸度，所以产品对板凸度的要求的范围决定了坯料凸度的范围。当来料的凸度大于限定的范围则钢板会产生中浪。相反，当来料板凸度小于限定的范围时，钢板会产生边浪。
6.5 弯辊装置
液压弯辊有两种基本形式：弯曲工作辊和弯曲支撑辊 6.5.1 弯曲工作辊
弯曲工作辊有正弯法和负弯法。正弯辊是弯辊力加在两工作辊轴承座之间。这是将原来插在支撑辊轴承座中的工作辊轴承座拿出来，变成顶端突出，两边安放液压油缸，不但起平衡作用，还提供了弯辊力，使上下工作辊轴承座分离，轧辊顶在支撑辊辊肩，结果是减少了轧制时工作辊的挠度。负弯辊是弯辊力加在两工作辊与支撑辊轴承座之间，使工作辊轴承座受到一个与轧制压力方向相反的作用力，结果是增大了轧制时工作辊的挠度。弯曲工作辊比较灵活，结构简单，不影响轧机辊系结构，尤其可以在线弯辊。因此，正弯曲工作辊在轧制中用途较广。 6.5.2 弯曲支撑辊
弯曲支撑辊的方法，这种方法是弯辊力加在两支撑辊之间。为此，必须延长支撑辊的辊头，在延长辊端上装有液压缸。这种结构较为复杂，轧辊成本大大升高，一般仅用于超宽板轧机。
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