热矫直机上辊面缺陷成因及改进
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图 8 工作辊等效应力分布图
Fig. 8 D istribution of work roll’s equivalent stress
中图分类号 : TG333. 2 + 3 文献标识码 : B 文章编号 : 1008 - 0716 (2007) 04 - 0064 - 04
Forma tion Causes of D efects on Hot Pla te L eveler’s Upper Roll Surface and Im provem en t
64 生产实践
宝 钢 技 术
2007年第 4期
热矫直机上辊面缺陷成因及改进
俞 慧 1 ,袁福根 1 ,王英杰 2 (1. 宝钢分公司 ,上海 200941; 2. 宝钢研究院 ,上海 201900)
摘要 :热轧厚板经热矫直工序后钢板上表面产生压痕缺陷 ,从压痕的形貌特征分析 ,缺陷是由热矫直机上 工作辊辊面缺陷所致 ,经查上辊面确实存在缺陷 。针对热矫直机上工作辊表面缺陷的产生 ,在对与工作辊相 关的支承辊 、矫直机上框架的工况进行检测基础上 ,分析并得出了上辊面缺陷的成因是上框架的不平和支承 辊辊形不良 ,研究了消除缺陷的对策与措施 ,并通过对上框架水平度的调整 ,以及支承辊辊形的优化 ,解决了 上辊面缺陷问题 。 关键词 :热矫直机 ;辊面缺陷 ;厚板
由此可见 ,因上框架原始零位偏移 ,存在负弯
© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
俞 慧等 热矫直机上辊面缺陷成因及改进
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3. 2 上框架水平度的检测和分析 将辊系抽出 ,对上框架的水平度进行检测 。
由于上框架具有弯辊和倾斜的调整功能 ,因此 ,在 检测过程中变化弯辊量和倾斜量 ,分别在“倾斜 0,弯辊 0”、“倾斜 0,弯辊 2. 5 mm ”、“倾斜 0,弯辊 4 mm ”和“纵向倾斜 3 mm ,弯辊 4 mm ”这 4 种状 态下对上框架进行检测 ,检测结果如图 7所示 。
图 7 上框架水平度检测结果
Fig. 7 Detection result of the top frame’s levelness
从图 7 ( a)中可以看出 ,操作侧和传动侧的最 大偏差大约为 3 mm ,即上框架在没有弯辊和倾斜 的状况下 ,操作侧要高于传动侧 3 mm ,说明整个 上框架存在一定的横向 (操作侧 —传动侧 )倾斜 , 此外 ,上框架还存在一定的负弯 ,负弯量大约为 1. 5 mm。
3 辊面缺陷成因分析 对更换下的旧辊系支承辊的磨损部位进行检
查后发现 ,支承辊存在局部磨损现象 ,其磨损部位 主要集中在 3#和 4#支承辊的外侧 ,以及 2#和 5#支 承辊的内侧 ,对应工作辊的位置正好是中心偏两 侧 700 mm 和 1 200 mm。
经分析 ,造成支承辊局部磨损的原因有可能 有两个 :一是上辊系的弯辊调整 ;二是矫直机上框 架的整体水平度有问题 。我们对这两种可能性进
图 6 支承辊表面磨损图
Fig. 6 Abrasion on the surface of the back up roll
鉴于工作辊与支承辊表面均磨损 ,便更换工 作辊和支承辊 。但新辊上机后的当天 ,压痕又开 始出现 ,从钢板表面压痕的程度看 ,压痕的深度有 逐渐加深的趋势 ,换辊解决不了这个问题 ,说明造 成辊面缺陷另有原因 。
俞 慧 助工 1980年生 2003年毕业于西安建筑科技大学 现从事轧钢专业 电话 26644561
1 热矫直机结构特点 矫直机结构如图 1所示 。
图 1 矫直机结构图
Fig. 1 Structure of the leveler
热矫直机整体结构分上辊系和下辊系 ,上辊 系分成操作侧和传动侧两半 ,可以通过矫直机顶 部的弯辊油缸来实现正弯和负弯 ,图 1 左侧图工
图 5 工作辊表面磨损图
Fig. 5 Abrasion on the surface of the work roll
发现工作辊辊面有缺陷后 ,对其进行了修磨 , 修磨完毕后仅矫直了几块钢板 ,钢板上表面又开 始出现了压痕 ,可见起因不是工作辊 。于是检查 与工作辊相互作用的支承辊辊面 ,发现与工作辊 缺陷对应的支承辊部位磨损也相当严重 ,如图 6 所示 。
在矫直过程中 ,根据钢板的不同板形 ,需要设 定一定的负弯或正弯 。如果设负弯 ,则框架的水 平偏移会加剧 ;如果设正弯 ,从图 7 ( b) , ( c) , ( d) 中可以看出 ,上框架仍然未水平 ,仅仅从负弯状态 转变为正弯状态 ,横向倾斜仍然存在 。 3. 3 辊面缺陷形成过程分析
由以上分析可知 ,矫直机上框架原始零位已 经发生漂移 ,整体处于负弯和横向倾斜状态 ,导致 支承辊和工作辊的接触出现较大的局部应力集中 现象 。
图 4 钢板表面压痕图
Fig. 4 Indentation on p late’s surface
通过 1 130 mm 的周期可以计算出 ,辊径为 360 mm ,整条轧制线上可能产生钢板上表面压痕 的设备只有两台 ,一台是轧机 ,另一台是热矫直 机 。轧机的辊径为 1 210 mm ,不符合要求 ,热矫
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宝 钢 技 术
2007年第 4期
行了试验 、检测和分析 。 3. 1 弯辊试验
在矫直过程中将弯辊打到 0,压痕仍然存在 ; 将弯辊打到 - 2 mm ,压痕的深度有加深的趋势 ; 将弯辊打到 + 2 mm ,压痕的位置发生了变化 ,但 仍未消除 。从试验的结果可知 ,弯辊调节并不能 消除压痕 ,因此将这个原因排除 。
Keywords: hot p late leveler; defect of roll surface; heavy p late
0 前言 宝钢厚板 厂 热 矫 直 机 布 置 在 加 速 冷 却 装 置
后 ,是用来消除钢板在轧制 、冷却和运输过程中产 生的各种板形缺陷 ,是改善钢板板形的重要设备 。 自 2005年下半年开始 ,经热矫直机矫后钢板上表 面存在全长压痕缺陷 ,经查为上辊系工作辊辊面 缺陷所至 。由于热矫直机上辊面缺陷的出现影响 了钢板表面质量 ,西马克公司专家对这个问题进 行了分析 ,但没有找到缺陷产生的原因 。热矫直 机上辊面缺陷成为制约生产的一个难题 ,为此 ,厚 板厂组织技术人员对热矫直机上辊面缺陷的形成 原因进行了分析 ,并研究了消除的对策 。
和横向倾斜 ,在矫直过程中 ,热矫直机工作辊和支 承辊不是整辊面接触 ,存在局部接触现象 。而支 承辊和工作辊的表面硬度不同 ,使得支承辊在接
触部位产生严重磨损 ,磨损下的碎屑黏在工作辊 表面 ,形成辊面缺陷 ,在矫直过程中压入钢板上表 面 ,在钢板上表面形成压痕 。
( a) 弯辊为零位时 ( b)弯辊为 + 2. 0 mm 时 ( c)弯辊为 - 2. 0 mm 时
根据有限元计算可知 ,当弯辊调整时 ,基本上
是中间 4个支承辊与工作辊接触 ,并且接触区域 很少达到支承辊的全辊身 ,个别存在点接触现象 , 如图 8 所示 。这些现象说明 ,弯辊对辊系接触状 态有很大影响 ,确定弯辊零位的精度将直接影响 辊子间的接触 。
当弯辊在零位 (即理想水平 )时 ,中间 4 个支 承辊接触且均靠近中部应力大 ,根据图 3的编号 , 3#和 4#支承辊为全辊身接触 , 2#和 5#为局部接触 ; 当弯辊为正弯 2. 0 mm 时 ,同样为中间 4 个支承 辊接触并靠近中部 ,但 3#和 4#辊为局部接触并且 应力有大幅度增加 , 2#和 5#辊改为点接触并且应 力也有增加 ;当弯辊为负弯 2. 0 mm 时 ,还是中间 4个支承辊接触 ,但接触趋势发生变化 , 3#和 4#辊 变为外侧接触且接触区域大约有半个辊身长度 , 2#和 5#辊是靠近内侧的局部接触 。具体趋势可参 考表 1。
图 3 支承辊布置图
Fig. 3 Layout of back up rolls
2 钢板上表面压痕成因分析 矫直后 的 钢 板 上 表 面 有 4 条 长 度 方 向 上
1 130 mm 周期的压痕 ,压痕分布在距离钢板中心 线 700 mm 和 1 200 mm 的位置 ,操作侧和传动侧 各有两条压痕 ,呈对称分布 ,如图 4所示 。
Yu H u i1 , Yu a n F ugen1 , W a nnch, Shangha i 200941, Ch ina; 2. Baosteel Research In stitute, Shangha i 201900, Ch ina )
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俞 慧等 热矫直机上辊面缺陷成因及改进
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作辊中间下凸为正弯状态 ,右侧图工作辊中间上 凹为负弯状态 。此外 ,上辊系工作辊还可以横向 倾斜调整 ,即操作侧和传动侧的辊缝有一定的偏 差 ,如图 2所示 。
by the surface defects of the work roll, a part of the hot p late leveler. Now how the defects appear on the upper roll surface of the hot p late leveler has been known. The defect formation cause has been analyzed on the basis of exam i2 nations on operations by the back up roll and leveler’s upper frame related to the working roll. It turns out to be the out2of2level of the upper frame and imp roper shape of the back up rolls. Countermeasures to elim inate the defects have been studied and taken. Defects on the upper roll surface were elim inated through adjusting the upper frame’s level2 ness and op tim izing the back up roll’s shape.
直机的工作辊辊径正好是 360 mm ,故钢板上表面 压痕是由矫直机工作辊产生的 。于是对矫直机上 辊系工作辊辊面进行检查 ,发现上辊系 4 根工作 辊表面对应部位的磨损都比较严重 ,见图 5。
图 2 工作辊倾斜调整图
Fig. 2 Tilt adjustment for work rolls
每根工作辊上有 6 根支承辊交错分布 ,如图 3所示 。
Abstract: Some indentation defects would occur on the upper surface of hot rolled heavy p lates after the hot lev2 eling p rocedure. According to the analysis of the indentation’s morphology characteristics, the indentation was caused
Fig. 8 D istribution of work roll’s equivalent stress
中图分类号 : TG333. 2 + 3 文献标识码 : B 文章编号 : 1008 - 0716 (2007) 04 - 0064 - 04
Forma tion Causes of D efects on Hot Pla te L eveler’s Upper Roll Surface and Im provem en t
64 生产实践
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2007年第 4期
热矫直机上辊面缺陷成因及改进
俞 慧 1 ,袁福根 1 ,王英杰 2 (1. 宝钢分公司 ,上海 200941; 2. 宝钢研究院 ,上海 201900)
摘要 :热轧厚板经热矫直工序后钢板上表面产生压痕缺陷 ,从压痕的形貌特征分析 ,缺陷是由热矫直机上 工作辊辊面缺陷所致 ,经查上辊面确实存在缺陷 。针对热矫直机上工作辊表面缺陷的产生 ,在对与工作辊相 关的支承辊 、矫直机上框架的工况进行检测基础上 ,分析并得出了上辊面缺陷的成因是上框架的不平和支承 辊辊形不良 ,研究了消除缺陷的对策与措施 ,并通过对上框架水平度的调整 ,以及支承辊辊形的优化 ,解决了 上辊面缺陷问题 。 关键词 :热矫直机 ;辊面缺陷 ;厚板
由此可见 ,因上框架原始零位偏移 ,存在负弯
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3. 2 上框架水平度的检测和分析 将辊系抽出 ,对上框架的水平度进行检测 。
由于上框架具有弯辊和倾斜的调整功能 ,因此 ,在 检测过程中变化弯辊量和倾斜量 ,分别在“倾斜 0,弯辊 0”、“倾斜 0,弯辊 2. 5 mm ”、“倾斜 0,弯辊 4 mm ”和“纵向倾斜 3 mm ,弯辊 4 mm ”这 4 种状 态下对上框架进行检测 ,检测结果如图 7所示 。
图 7 上框架水平度检测结果
Fig. 7 Detection result of the top frame’s levelness
从图 7 ( a)中可以看出 ,操作侧和传动侧的最 大偏差大约为 3 mm ,即上框架在没有弯辊和倾斜 的状况下 ,操作侧要高于传动侧 3 mm ,说明整个 上框架存在一定的横向 (操作侧 —传动侧 )倾斜 , 此外 ,上框架还存在一定的负弯 ,负弯量大约为 1. 5 mm。
3 辊面缺陷成因分析 对更换下的旧辊系支承辊的磨损部位进行检
查后发现 ,支承辊存在局部磨损现象 ,其磨损部位 主要集中在 3#和 4#支承辊的外侧 ,以及 2#和 5#支 承辊的内侧 ,对应工作辊的位置正好是中心偏两 侧 700 mm 和 1 200 mm。
经分析 ,造成支承辊局部磨损的原因有可能 有两个 :一是上辊系的弯辊调整 ;二是矫直机上框 架的整体水平度有问题 。我们对这两种可能性进
图 6 支承辊表面磨损图
Fig. 6 Abrasion on the surface of the back up roll
鉴于工作辊与支承辊表面均磨损 ,便更换工 作辊和支承辊 。但新辊上机后的当天 ,压痕又开 始出现 ,从钢板表面压痕的程度看 ,压痕的深度有 逐渐加深的趋势 ,换辊解决不了这个问题 ,说明造 成辊面缺陷另有原因 。
俞 慧 助工 1980年生 2003年毕业于西安建筑科技大学 现从事轧钢专业 电话 26644561
1 热矫直机结构特点 矫直机结构如图 1所示 。
图 1 矫直机结构图
Fig. 1 Structure of the leveler
热矫直机整体结构分上辊系和下辊系 ,上辊 系分成操作侧和传动侧两半 ,可以通过矫直机顶 部的弯辊油缸来实现正弯和负弯 ,图 1 左侧图工
图 5 工作辊表面磨损图
Fig. 5 Abrasion on the surface of the work roll
发现工作辊辊面有缺陷后 ,对其进行了修磨 , 修磨完毕后仅矫直了几块钢板 ,钢板上表面又开 始出现了压痕 ,可见起因不是工作辊 。于是检查 与工作辊相互作用的支承辊辊面 ,发现与工作辊 缺陷对应的支承辊部位磨损也相当严重 ,如图 6 所示 。
在矫直过程中 ,根据钢板的不同板形 ,需要设 定一定的负弯或正弯 。如果设负弯 ,则框架的水 平偏移会加剧 ;如果设正弯 ,从图 7 ( b) , ( c) , ( d) 中可以看出 ,上框架仍然未水平 ,仅仅从负弯状态 转变为正弯状态 ,横向倾斜仍然存在 。 3. 3 辊面缺陷形成过程分析
由以上分析可知 ,矫直机上框架原始零位已 经发生漂移 ,整体处于负弯和横向倾斜状态 ,导致 支承辊和工作辊的接触出现较大的局部应力集中 现象 。
图 4 钢板表面压痕图
Fig. 4 Indentation on p late’s surface
通过 1 130 mm 的周期可以计算出 ,辊径为 360 mm ,整条轧制线上可能产生钢板上表面压痕 的设备只有两台 ,一台是轧机 ,另一台是热矫直 机 。轧机的辊径为 1 210 mm ,不符合要求 ,热矫
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宝 钢 技 术
2007年第 4期
行了试验 、检测和分析 。 3. 1 弯辊试验
在矫直过程中将弯辊打到 0,压痕仍然存在 ; 将弯辊打到 - 2 mm ,压痕的深度有加深的趋势 ; 将弯辊打到 + 2 mm ,压痕的位置发生了变化 ,但 仍未消除 。从试验的结果可知 ,弯辊调节并不能 消除压痕 ,因此将这个原因排除 。
Keywords: hot p late leveler; defect of roll surface; heavy p late
0 前言 宝钢厚板 厂 热 矫 直 机 布 置 在 加 速 冷 却 装 置
后 ,是用来消除钢板在轧制 、冷却和运输过程中产 生的各种板形缺陷 ,是改善钢板板形的重要设备 。 自 2005年下半年开始 ,经热矫直机矫后钢板上表 面存在全长压痕缺陷 ,经查为上辊系工作辊辊面 缺陷所至 。由于热矫直机上辊面缺陷的出现影响 了钢板表面质量 ,西马克公司专家对这个问题进 行了分析 ,但没有找到缺陷产生的原因 。热矫直 机上辊面缺陷成为制约生产的一个难题 ,为此 ,厚 板厂组织技术人员对热矫直机上辊面缺陷的形成 原因进行了分析 ,并研究了消除的对策 。
和横向倾斜 ,在矫直过程中 ,热矫直机工作辊和支 承辊不是整辊面接触 ,存在局部接触现象 。而支 承辊和工作辊的表面硬度不同 ,使得支承辊在接
触部位产生严重磨损 ,磨损下的碎屑黏在工作辊 表面 ,形成辊面缺陷 ,在矫直过程中压入钢板上表 面 ,在钢板上表面形成压痕 。
( a) 弯辊为零位时 ( b)弯辊为 + 2. 0 mm 时 ( c)弯辊为 - 2. 0 mm 时
根据有限元计算可知 ,当弯辊调整时 ,基本上
是中间 4个支承辊与工作辊接触 ,并且接触区域 很少达到支承辊的全辊身 ,个别存在点接触现象 , 如图 8 所示 。这些现象说明 ,弯辊对辊系接触状 态有很大影响 ,确定弯辊零位的精度将直接影响 辊子间的接触 。
当弯辊在零位 (即理想水平 )时 ,中间 4 个支 承辊接触且均靠近中部应力大 ,根据图 3的编号 , 3#和 4#支承辊为全辊身接触 , 2#和 5#为局部接触 ; 当弯辊为正弯 2. 0 mm 时 ,同样为中间 4 个支承 辊接触并靠近中部 ,但 3#和 4#辊为局部接触并且 应力有大幅度增加 , 2#和 5#辊改为点接触并且应 力也有增加 ;当弯辊为负弯 2. 0 mm 时 ,还是中间 4个支承辊接触 ,但接触趋势发生变化 , 3#和 4#辊 变为外侧接触且接触区域大约有半个辊身长度 , 2#和 5#辊是靠近内侧的局部接触 。具体趋势可参 考表 1。
图 3 支承辊布置图
Fig. 3 Layout of back up rolls
2 钢板上表面压痕成因分析 矫直后 的 钢 板 上 表 面 有 4 条 长 度 方 向 上
1 130 mm 周期的压痕 ,压痕分布在距离钢板中心 线 700 mm 和 1 200 mm 的位置 ,操作侧和传动侧 各有两条压痕 ,呈对称分布 ,如图 4所示 。
Yu H u i1 , Yu a n F ugen1 , W a nnch, Shangha i 200941, Ch ina; 2. Baosteel Research In stitute, Shangha i 201900, Ch ina )
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俞 慧等 热矫直机上辊面缺陷成因及改进
65
作辊中间下凸为正弯状态 ,右侧图工作辊中间上 凹为负弯状态 。此外 ,上辊系工作辊还可以横向 倾斜调整 ,即操作侧和传动侧的辊缝有一定的偏 差 ,如图 2所示 。
by the surface defects of the work roll, a part of the hot p late leveler. Now how the defects appear on the upper roll surface of the hot p late leveler has been known. The defect formation cause has been analyzed on the basis of exam i2 nations on operations by the back up roll and leveler’s upper frame related to the working roll. It turns out to be the out2of2level of the upper frame and imp roper shape of the back up rolls. Countermeasures to elim inate the defects have been studied and taken. Defects on the upper roll surface were elim inated through adjusting the upper frame’s level2 ness and op tim izing the back up roll’s shape.
直机的工作辊辊径正好是 360 mm ,故钢板上表面 压痕是由矫直机工作辊产生的 。于是对矫直机上 辊系工作辊辊面进行检查 ,发现上辊系 4 根工作 辊表面对应部位的磨损都比较严重 ,见图 5。
图 2 工作辊倾斜调整图
Fig. 2 Tilt adjustment for work rolls
每根工作辊上有 6 根支承辊交错分布 ,如图 3所示 。
Abstract: Some indentation defects would occur on the upper surface of hot rolled heavy p lates after the hot lev2 eling p rocedure. According to the analysis of the indentation’s morphology characteristics, the indentation was caused