板形控制原理在宽板轧制中的应用

轧辊 受力 时会 由于弯 曲力 和剪 切 力 引 起 变 形 ， 们 的 它
变形 均会 带来 辊缝 形 状 的变化 。
图 ９ 四 辊 轧 机 上 轧 制 时 宽 向 压 力 的 分 布
及 工 作 辊 、 撑 辊 间的 接 触 负 荷 的分 布 支
当然 ， 坯料 板厚 的单 位变 化 对成 品厚 度 变化 的影
好条件 。
差， 并根 据 前述板 形 宽 向延 伸 系 数应 处 相 等 的 板形 良
图 ７ 几 种典 型板 形缺 陷
２ ２
有 色金 属 加 工
第４ ０卷
ａ
ｂ
ａ 一轧 前 形 状 Ｉ ｂ一轧 后 形 状 图 ８ 板 材 轧 前 轧 后 断 面 形 状
如 果在 轧制 中忽 略宽展 ， 假定 轧 前厚 度为 Ｈ， 厚差
导 致轧 材跑 偏 ， 重 时 出现压 折或整 张板 材报废 。 严 如 图 ７ ａ所 示 ， （） 轧件 沿宽 向边部 延 伸大 于 中部 延
伸时， 必然 产 生 边 部 波 浪 。此 时 板 材 边 部 受 压 应 力 ，
而 中部 受拉 应力 ， Ｚ Ｚ △Ｚ 正 。 即 边＞ 中， 为
ｆ 一
ｉ （
图 ２ 轧 机在 变 形 区 中 的 宽 向 流 动
பைடு நூலகம்
） ＝ ！
ｌ
．
ａ
ｂ
昏‘
÷一 １ ３—
÷旨 目－ － ｔ 广 Ｘ … ￣ ， ｄ ． ‘ 首 ’
ａ一 直板 材 平 ｂ一 刀 弯 镰 Ｏ 一两 边 浪 ｄ一中间 浪 图 １ 各 种 板 形 延伸 系 数 的 分 布
４ １ 轧辊 接触 状态 对 板形 的影 响 ．
四辊 轧 机工作 辊 与 支 撑辊 身 长 接 触 ， 负荷 （ 其 ｑ） 的分 布是 不 均匀 的 ， 图 ９所 示 ， 间 的接 触 负 荷 大 ， 如 中
边 部 小 ， 中 间压 扁 增 加 ， 使 中间 轧 件 的厚 度 势 必 大 于
３ 获 得 良好 板 形 条 件 的 提 出
前述 所谓 板形 不 良， 由宽 向上 的各 点 延 伸 不 均 是
因 四 目圉 国
ａ ｂ ｃ ｄ
●
匀 而引 起 的 ， 么 要 获 得 平 直 的板 形 ， 须 要 保 证 宽 那 必
向上各 点 的延 伸一 致 ， 上 述 分 析 指 出 ， 于 辊 缝 的 如 位
ａ
谚
ｂ
１０ ｓ
ａ
ｂ
图 ４ Ｉ区 轧 件 的 应 力 、 形分 布 变
图 ５ Ⅱ区轧 件 的应 力 、 形 分 布 变
ａ 一边 部 无 宽 展 的应 力 分 布
ｂ一边 都 有 宽 展 的 应 力 分 布
１～ 形 状 态 ３ 变
ａ 一应 力 分 布
ｂ一变形 状 态
１２ 轧件 沿宽 向压 力分布 规律 ． 在 四辊 轧件 上进 行 无 张力 轧 制 时 ， 件 沿 宽 向的 轧
第 ４期
有 色 金 属 加 工
２ １
从 图 ３看 出 ， 力 在 宽 向上 呈 边 部 低 中 部 高 分 压
低 ； ４ ｃ 高 向为压 缩 变形 ， 向 、 向为 延 伸 变 形 。 图 （） 宽 长
图 ５为 Ⅱ区 的 应 力 、 变形 状 态 图 。 由 图 ５看 出 ， 此 在
为 △， 轧后 厚 度为 ｈ 厚 差为 ８ 那 么 ： ， ，
由 Ａ 中＝Ａ 边
现压 折 现象 。
即
Ｈ
． ‘ ‘
一
＝ 鲁
一
△ ｌ ｈ 一 ６ 一
或 ６ Ａ ・ ……………………………… （） ＝ 告 １
该式 揭 示 出满 足 ＝ 这 一 数 量 关 系 ， （ ） ｌ 式 １ Ｅ ｉ
摘
要 ： 文 就 宽 板 轧 制 过 程 中 出现 的各 种 板 形 ， 析 其 产 生 原 因 的 应 力 分 布 ， 本 分 以及 板 形 与 应 力 的 关 系 ， 出 提
了获 得 良好 板 形 的条 件 ， 明 了板 形 控 制 的 弹 性 协 调 关 系 以及 有 关 板 形 计 算 ， 应 用 于 宽 板 成 品 轧 制 时 的 板 阐 并 形 计 算 。对 宽 板 轧 制 的板 形 控 制 具 有 很 好 的指 导 意 义 。 关键词 ： 良好 板 形 ； 宽板 轧 制 ； 形 控 制 板 中 图分 类 号 ：Ｇ ３ Ｔ ３１ 文 献标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ １— ７ ５ ２ １ ）４—０２ ０ １７ ６ ９ （０ １ ０ ０ ０— ５
的 ， 宽 向压 力 分布有 三种 类 型 ， 图 ６所示 。当宽度 沿 如
一
定 ， 厚 则 呈 凸 型 分 布 ， 薄 呈 凹型 ； 料 料 当厚 度 不 变
时 ， 件 愈宽呈 凹型 ， 窄呈 凸型； 轧 愈 随辊 径 不 同 而 变 化， 辊径 愈大 凹 型范 围愈宽 。
如图７ｄ所示， （） 由于轧件沿宽向÷、 ÷处承受压
度不 均 ， 损不 均 或辊缝 不 均等 。 磨
４ ３ 坯 料 纵 向 厚 度 不 均 匀 对 板 形 的 影 响 ．
纵 向厚度 的波 动 直接 影 响 轧 材 的形 状 ， 调整 压 当
边部 厚度 。 同 时这 种 不 均 匀 性 与 轧 件 宽 度 对 辊 身 长 度 比值 大小 有关 ， 比值 愈 大 ， 均 匀性 愈 大 ； 与支 撑 不 还 辊 辊 径 对 工 作 辊 辊 径 之 比有 关 ， 比值 愈 小 ， 均 匀 性 不 愈 大 。 同时在 板宽 范 围 以 外 的 区域 Ｑ， 间 压 力会 形 辊 成 一个 有 害 的弯矩 ， 引起 轧 辊变 形 。轧 辊 的 初始 凸 而 度 发 生 变 化 ， 缝 形 状 也 随 之 改 变 ， 而 直 接 影 响 轧 辊 从
２ ２ 中 间 浪 ．
如 图 ７ ｂ 所示 轧 件 沿 宽 向 中部 延 伸 大 于边 部 延 （）
伸时， 出现 中 间 波 浪 。此 时边 部受 拉 应 力 ， 中部 承 而 受压 应力 ， ２ ＜２ △ 为负 。 即 ，
２ ３ 二类 浪 ．
１
分 布 是 随 材 料 性 质 、 工 率 、 宽 及 板 厚 的不 同 而异 加 板
轧件 在变 形 区变形 时 ， 由于 边部 有 宽 向流 动 的趋 势 ， 以边部 的 纵 向流 动 较 中部 慢 （ 图 ２ ， 所 如 ） 因此 会
产生 付拉 应 力 ， 中 部 产 生 付 压 应 力 。同 时 ， 部 伴 而 边
随有 宽 展 ， 边部 的单 位 压 力 较 中部 低 。沿 宽 向的 压 使 力 、 力 分布 如 图 ３所示 。 应
－ ｔ 叶
应力 ， 中部 、 部承受 拉 应力 。 边
Ｑ
ａ 凸型
口 口
ｂ锅 底型 ｃ凹型 图 ６ 沿 宽 向上 压 力 分 布
２ ４ 人字 形 波浪 ．
１
如图７ｃ所示， （） 轧件沿宽向÷、 ÷处出现肋骨似
叶
的人 字 形 波 浪 ， 类 板 形 在 轧 制 薄 而 宽 的板 材 时 ， 此 由
成 品板 形 平 整 的 必 要 条 件 。提 高 四 重 轧 机 轧 制 薄 型 宽 板 的轧 制板 形 是 从 事 加 工 工 艺 的 科 技 工 作 者 的 一 个 值得 探 索 的重 要 任 务 。本 文 重 点 讨 论 板 形 原 理 … 在宽板 轧 制 中板形 计算 的课 题 。 在 板 材 生产 中常 见 的不 良轧制 板形 有 镰 刀 弯 、 波 浪形 和翘 曲等 。它 们 都 是 在 轧 制 过 程 中 由 于 轧 制 力 引起 轧辊 的弹 性 变 形 ， 沿 板 材 宽 向上 压 缩 不 均 匀 ， 在 引起 了横 向各 点 的 延 伸 不 均 匀 （ 图 １ ， 如 ） 因此 ， 生 产 了横 向厚 差 。
轧件 如受 到 辊 系 均 匀 压 缩 ， 宽 向 压 缩 必 定 是 均 匀 沿
的 。众所 周知 轧材 辊 缝 前 横 断 面 多 为 抛 物 线 （ 凸度 ）
形 状 。例 如厚 ６ ０ ｍ ６ ． ｍ Ｈ ２合 金 热 轧 卷 坯 经 往 复 冷 轧
至预精 轧 厚 ０ １ ｍ 时 ， ．ｍ 轧材 宽 向仍有 ０ Ｏ ５ ｍ 凸度 。 ．０ ｍ 因此 ， 考虑 如 图 ８示 出的模 型 ， 即轧前存 在宽 向厚 度偏
材 的板 形 。 ４ ２ 坯 料 板 形 的 影 响 ．
下 时必然 会改 变轧 制 力 沿辊 缝 的分 布 ， 辊缝 形 态 变 使
化 ， 而 板 形 发 生 变 化 。 因 此 ， 控 制 好 板 形 必 须 严 从 要 格控 制 轧材 纵 向厚差 。
于 轧辊磨 损 明显 ， 度分 布不 均匀 时易 出现 。 温
２ ５ 单边 波浪导 致板 材产 生镰 刀弯 ．
２ 变 形 缺 陷 与 应 力分 布 的关 系
２ １ 两 边 浪 ．
轧 件沿 宽 向一侧 延 伸 大于 另 一 侧 时 ， 产 生边 浪 在
部 位承 受压 应力 ， 一 侧 承受 拉 应 力 ， 另 即称 镰 刀弯 ， 易
获 得 良好板 形 的条 件 表 达式 ， 说 明获 得 良好 板 形 的 并
压 扁量分 布
同时 ， 形 宽 向厚 差 也 是 逐 道 次减 小 ， 不 可 能 完 全 板 但
消除。
４ 轧 制 宽 板 时 影 响 板 形 的 因素
轧件 在辊 缝 中轧制 时 ， 影 响辊 缝 形 状 的 因 素都 凡 是影 响板 形 的 因素 。依 据轧 辊 变 形 的负荷 分 布规 律 ，
响系 数 还 与 轧 机 横 向刚 度 有 关 ， 刚度 大 者 影 响小 ， 反 之 影 响大 。要 获得具 有 良好 板 形 的轧 材 ， 要 具 备 的 需
重要条 件 是 供 给 料 的 断 面 形 态 与 轧 辊 形 状 相 匹 配 。 影 响 坯 料 板 形 的 因素 很 多 ， 轧件 受 热 不均 、 辊 温 如 轧
宽 度 １０ ｍｍ（ 度 ０ ８～１ ０ ｍ） 右 的轧 制 铜 ００ 厚 ． ．ｒ 左 ａ 薄板 ， ｑ ０ ／ ０ ０Ｘ１ ０ ｍ 四 重 轧 机 上 用 块 式 法 在 ｂ ０ １ ０ ５ ０ ｍ ４ 单 张生 产 难 度 较 大 。１ ０ ｍ 以下 的宽 板 轧 制 其 横 向 ．ｍ
精 度是 以板形 为 主要特 征 ， 良好 的 轧制 板 形 是 获 得 即
等） 的影 响 ， 纵 向 、 向均 会 产 生 不 均 匀 变形 ， 板 沿 横 而 形 的好坏 主要 取决 于沿 宽 向 的不 均 匀 变形 程 度 （ 文 本 重点 讨论 横 向的不 均匀 变形 ） 。
１ １ 铜板 轧 制过 程 中轧 件横 向不 均 匀变 形 ．
Ｐ ５
Ｏ
＼
：
／
ｔ
１ 轧 制 过 程 的 不 均 匀 变 形
轧件 在轧 制过 程 中 由于受 到 外 因 （ 擦力 、 摩 温度 、
ｕ
ｌ ＜
ｌ
轧 辊磨 损 等 ） 内 因 （ 属 性 质 、 料 横 向厚 差 、 形 、 金 坯 板
收稿 日期 ：０ ０— ５— ５ ２ １ ０ ２ 图 ３ 沿 宽 向的 压 力 、 力分 布 应
布 。 图 ４为 Ｉ 的应力 、 区 变形 状态 图。 图 ４ ａ 为边部 （） 无 宽展 的应 力 图 ， 呈三 向压 应力 状态 ； ｂ 为边 部 有 宽 （）
区 由于宽 向无 延伸 ， ＋盯 ） 盯＝ １（
，
单 位 压力较 高 。
展 而引 起 的拉 伸 状 态 的付 应 力 ， 因此 使 单 位 压 力 降
第４ ０卷
第 ４期
有 色 金 属 加 工
ＮＯＮＦＥＲＲＯＵＳ Ｍ Ｅ ＴＡＬ ＲＯＣＥＳＳＩ Ｓ Ｐ ＮＧ
ＶＯＩ４ Ｎｏ． ．０ ４
２１ ０ １年 ８月
Ａｕ ｕ ｔ ０ １ ｇ ｓ １ ２
板 形 控 制原 理在 宽板 轧 制 中 的应 用
陈 汉 文
（ 峰 实 业 有 限公 司 ， 江 温 州 ３５ ２ ） 瑞 浙 ２０ ４