CN116900065A - 一种改善板坯尾部在粗轧立辊侧翻的方法及结构 - Google Patents

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王武洲
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Abstract

本发明涉及热轧设备技术领域，具体涉及一种改善板坯尾部在粗轧立辊侧翻的方法及结构。在不增加设备及改造整体工艺的情况下，通过提高设备精度、优化立辊辊型和板坯坯型解决了粗轧立辊轧机侧压量过大导致的板坯尾部侧翻问题，使立辊减宽量大幅增加，为采用立辊侧压的热轧产线解决了尾部超宽问题和炼钢板坯调宽比例高的问题，降低了设备返修成本和生产成本，提高了热轧生产效率。

Description

一种改善板坯尾部在粗轧立辊侧翻的方法及结构
技术领域
本发明涉及热轧设备技术领域，具体涉及一种改善板坯尾部在粗轧立辊侧翻的方法及结构。
背景技术
提高热轧立辊对板坯的减宽量可减少炼钢的调宽次数，提高炼钢生产效率，减少调宽坯产出比例，同时板坯减宽量的增大也能够增加热轧钢卷单重，对提高热轧产量有重大意义。但较大的减宽量易在粗轧立辊出现横向失稳现象，板坯尾部在立辊侧翻，导致尾部宽度超公差上限，无法满足客户使用要求，严重的侧翻甚至导致板坯尾部刮擦立辊辊环和立辊上“鼻梁”，使带钢产生起皮、结疤等表面缺陷。
在实际生产中连续出现尾部超宽缺陷时，现有技术通常采用增加轧制道次(粗轧R1/R2轧制道次由3/3改为3/5)缓解板坯尾部在E1立辊侧翻，但是粗轧3/5轧制比3/3轧制小时产量低20％，对生产效率和粗轧温降造成极大影响。因此，解决板坯尾部在立辊侧翻对提高热轧产品质量、提高生产效率、降低生产成本均有重要意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种改善板坯尾部在粗轧立辊侧翻的方法及结构，能够有效避免热轧粗轧立辊侧压过程中板坯尾部发生侧翻，提高立辊减宽量，降低设备返修成本和生产成本，提高热轧生产效率。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一、一种改善板坯尾部在粗轧立辊侧翻的方法
所述方法，具体包括如下步骤：
S1，粗轧立辊侧压过程中板坯侧翻的自动检测：通过实时检测和比较立辊侧部上液压缸和下液压缸的轧制力差，判断板坯是否在立辊处发生侧翻；
S2，调整粗轧立辊辊型：根据待轧制板坯厚度和轧制时的受力方向，调整粗轧立辊辊形曲线，使板坯轧制过程中始终承受水平分力和竖直向下的分力；
S3，校准粗轧立辊侧部上液压缸和下液压缸的伸出量：采用垂直度测量仪检测粗轧立辊非磨削部位辊环侧壁的垂直度，并根据所述垂直度调整上液压缸和下液压缸的伸出量；
S4，校准粗轧运输辊道水平：采用水平仪检测并校准粗轧运输辊道的水平度；
S5，调整待轧制板坯截面坯型：根据待轧制板坯材料在立辊轧制过程中上下表面延伸率与立辊轧制时板坯垂直方向的镰刀弯弯曲方向，调整待轧制板坯截面坯型，使板坯尾部在立辊轧制过程中因后滑导致的镰刀弯弯曲方向向下；
S6，限制板坯上下表面烧钢温度差：根据温度对待轧制板坯材料延伸率的影响，确定待轧制板坯不发生翻转的下表面与上表面的最大温度差，并根据所述下表面与上表面的最大温度差调整板坯热轧加热炉的上下部炉温。
优选的，在步骤S1中，所述上液压缸和下液压缸端部均设有压力传感器，当|F上-F下|≥F下×10％时，则判断板坯在立辊处发生侧翻，并及时采取后续措施，有效降低整体损失，提高整体生产质量，其中F上和F下分别为上液压缸和下液压缸的轧制力。
优选的，在步骤S2中，所述粗轧立辊辊形曲线方程如下：
式中，x为辊形曲线上的点与下辊环的纵向距离，f(x)为辊形曲线上的点与立辊中轴线的横向距离，k为辊形曲线常数，D立辊辊面直径，L为上辊环与下辊环的纵向距离，H为末道次轧制板坯的最小厚度。
优选的，在步骤S3中，调整上液压缸和下液压缸的伸出量，使立辊辊环非磨削部位保持垂直或上辊环向远离液压缸的一侧倾斜0～1°。
优选的，在步骤S4中，所述粗轧运输辊道的水平度≤1mm/m。
优选的，在步骤S5中，根据待轧制板坯材料在立辊轧制过程中上下表面延伸率与及立辊轧制时板坯垂直方向的镰刀弯弯曲方向，结合板坯首部和尾部的轧制顺序及实验测试数据，确定待轧制板坯截面坯型，使待轧制板坯上表面宽度大于下表面宽度，使板坯尾部在立辊轧制过程中因后滑导致的镰刀弯弯曲方向向下；
具体的所述待轧制板坯截面顶部宽度比底部宽度大2～5mm。
优选的，在步骤S6中，所述下表面与上表面的最大温度差通过多次实验数据确定，通过调整加热炉内板坯上下表面的温度，使待轧制板坯下表面与上表面的温度差不大于所述最大温度差。
二、一种改善板坯尾部在粗轧立辊侧翻的结构
基于同一发明构思，本发明还提供了一种改善板坯尾部在粗轧立辊侧翻的结构，采用如上所述的方法，主要包括：防侧翻立辊结构和防侧翻板坯坯型，所述防侧翻立辊结构包括两个呈左右对称设置的粗轧立辊，两个粗轧立辊相互远离的侧壁均连接有对应的上液压缸和下液压缸，且通过各自对应的上液压缸和下液压缸提供相向的推力；
所述粗轧立辊设有上辊环1和下辊环2，所述上辊环1和下辊环2之间设有立辊辊面3；
其中，所述立辊辊面3的辊形曲线方程如下：
式中，x为辊形曲线上的点与下辊环的纵向距离，f(x)为辊形曲线上的点与立辊中轴线的横向距离，k为辊形曲线常数，D立辊辊面直径，L为上辊环与下辊环的纵向距离，H为末道次轧制板坯的最小厚度。
进一步的，所述防侧翻板坯坯型包括板坯上表面4和板坯下表面5，且所述板坯上表面4的宽度D上和板坯下表面5的宽度D下满足下式：
D上－D下＝2～5mm
本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：
1、本发明通过分析立辊轧制时板坯的受力状态，确定导致板坯在立辊侧翻的关键影响因素，在不增加设备及更改工序的情况下，对热轧设备、立辊辊型和板坯坯型进行改进和优化，有效解决了热轧粗轧立辊侧压过程中板坯尾部发生侧翻的问题，且使立辊减宽量大幅增加；
2、本发明通过比较立辊侧部上液压缸和下液压缸的轧制力差，能够实时检测坯是否在立辊处发生侧翻，并及时根据侧翻情况进行后续调整，为后续生产采取对应措施创造了条件，有效提高了整体生产质量；
3、本发明通过调整粗轧立辊辊型并校准粗轧立辊侧部上液压缸和下液压缸的伸出量，能够保证立辊作用在板坯侧面的垂直分力始终向下，确保板坯的运动趋势始终朝下，有效防止板坯发生翻转；
4、本发明采用水平仪检测并校准粗轧运输辊道的水平度，能够进一步有效避免由于立辊作用力导致力矩引起的板坯尾部侧翻；
5、本发明根据待轧制板坯材料上下表面延伸率不同，开创性的提出了板坯坯型对立辊轧制尾部侧翻的影响机理，通过调整待轧制板坯截面坯型，以及限制板坯上下表面烧钢温度差，使板坯上表面的延伸率大于下表面的延伸率，能够确保轧制过程中板坯始终向下弯曲，在粗轧辊道的支撑作用下，进而有效防止板坯侧翻。
附图说明
图1为本发明一种改善板坯尾部在粗轧立辊侧翻的方法流程图；
图2为本发明实施例中理想状况下立辊轧制时板坯受力示意图；
图3为本发明实施例中立辊轧制板坯侧翻时受力示意图；
图4为本发明实施例中立辊辊型示意图；
图5为本发明实施例中立辊前后辊道水平超标时板坯受力示意图；
图6为本发明实施例中板坯坯型示意图。
图中：1、上辊环；2、下辊环；3、立辊辊面；4、板坯上表面；5、板坯下表面。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
实施例一，本实施例提供的一种改善板坯尾部在粗轧立辊侧翻的方法，通过分析立辊轧制时板坯的受力状态，确定导致板坯在立辊侧翻的关键影响因素，并根据所述关键影响因素对热轧设备、立辊辊型和板坯坯型进行改进。
如图1所示，主要包括如下步骤：
S1，粗轧立辊侧压过程中板坯侧翻的自动检测：
轧粗轧立辊侧压通过两侧立辊的上下两个液压缸来实现，当板坯在立辊中稳定轧制时，立辊上、下两个液压缸压力差稳定在一个较小范围内，当板坯在立辊发生侧翻时，由于立辊受力点中线发生偏移，上下油缸的轧制力差会出现一个较大的变化；
本实例通过实时检测和比较立辊侧部上液压缸和下液压缸的轧制力差，判断板坯是否在立辊处发生侧翻；
所述上液压缸和下液压缸端部均设有压力传感器，当|F上-F下|≥F下×10％时，则判断板坯在立辊处发生侧翻，并及时采取后续措施，有效降低整体损失，提高整体生产质量，其中F上和F下分别为上液压缸和下液压缸的轧制力。
S2，调整粗轧立辊辊型：
立辊减宽的原理是依靠立辊摩擦力将板坯带入立辊辊缝对板坯进行侧压，此时垂直状态的立辊对板坯侧面有一个较大的轧制力；如图2所示，理想状态下该力呈水平方向，如图3所示，当立辊呈倾斜状态时，立辊作用在板坯上的力会有一个向上或者向下的分力，向上的分力会导致板坯有向上运动的趋势，板坯尾部发生侧翻；
本实例针对板坯侧压时立辊作用在板坯上的轧制力力不水平的问题，为了保证立辊作用在板坯方向上的分力始终为水平分力和垂直向下的分力，对立辊辊型进行了重新设计，使立辊辊面下半部分呈垂直，上半部分等效于tan1.5°的抛物线。
如图4所示，所述粗轧立辊辊形曲线方程如下：
式中，x为辊形曲线上的点与下辊环的纵向距离，f(x)为辊形曲线上的点与立辊中轴线的横向距离，k为辊形曲线常数，D立辊辊面直径，L为上辊环与下辊环的纵向距离，H为末道次轧制板坯的最小厚度。
S3，校准粗轧立辊侧部上液压缸和下液压缸的伸出量：
当立辊上下两个油缸伸出量不同时，会导致立辊倾斜，当立辊向外倾斜时，作用在板坯侧面便会产生垂直向上的分力，针对该问题，本实例采用垂直度测量仪检测粗轧立辊非磨削部位辊环侧壁的垂直度，并根据所述垂直度调整上液压缸和下液压缸的伸出量；
进一步的，本实例调整上液压缸和下液压缸的伸出量，使立辊辊环非磨削部位保持垂直或上辊环向远离液压缸的一侧倾斜0～1°。
S4，校准粗轧运输辊道水平：
如图5所示，粗轧运输辊道水平超过一定范围时，导致两侧立辊作用在板坯上的力不能共线，形成一定转矩，当轧制到板坯尾部时，板坯自重无法抵消该扭矩时，便会出现板坯侧翻的现象；
本实例采用水平仪检测并校准粗轧运输辊道的水平度，所述粗轧运输辊道的水平度≤1mm/m时可有效避免由于立辊作用力导致力矩引起的板坯尾部侧翻。
S5，调整待轧制板坯截面坯型：
板坯在立辊轧制过程中，上下表面纵向延伸率不一致，当板坯下表面纵向延伸率大于上表面时，板坯头部在平辊中轧制，由于平辊已经咬入，因此板坯头部不会侧翻，而板坯尾部由于后滑(立辊轧制过程中板坯材料向尾部延伸)的影响，若下表面延伸大于上表面，便会使板坯尾部向上弯曲，导致板坯尾部在立辊中侧翻；
如图6所示，本实例的板坯截面坯型呈上宽下窄，所述待轧制板坯截面顶部宽度比底部宽度大2～5mm，在立辊的侧压下，板坯上表面的延伸率始终大于下表面，避免板坯尾部在立辊轧制过程中后滑的作用下向上弯曲(由于粗轧辊道的支撑作用，板坯向下弯曲不会导致板坯侧翻)。
S6，限制板坯上下表面烧钢温度差：
当板坯下表面温度明显高于上表面温度时，会导致下表面变形抗力变小，延伸率增加，当下表面的延伸率大于上表面时，便会出现侧翻；
本实例在确定好立辊辊型、立辊倾斜度、板坯坯型后，对板坯上下表面温差和板坯尾部侧翻情况进行大量试验，根据试验结果确定板坯尾部在立辊不侧翻的情况下的下表面与上表面的最大温度差，并根据所述下表面与上表面的最大温度差调整板坯热轧加热炉的上下部炉温，进而控制加热炉内板坯上下表面的温度，使待轧制板坯下表面与上表面的温度差不大于所述最大温度差。
实施例二，基于同一发明构思，本实施例还提供了一种改善板坯尾部在粗轧立辊侧翻的结构，采用如上所述的方法，主要包括：防侧翻立辊结构和防侧翻板坯坯型，所述防侧翻立辊结构包括两个呈左右对称设置的粗轧立辊，两个粗轧立辊相互远离的侧壁均连接有对应的上液压缸和下液压缸，且通过各自对应的上液压缸和下液压缸提供相向的推力；
如图4所示，所述粗轧立辊设有上辊环1和下辊环2，所述上辊环1和下辊环2之间设有立辊辊面3；
其中，所述立辊辊面3的辊形曲线方程如下：
式中，x为辊形曲线上的点与下辊环的纵向距离，f(x)为辊形曲线上的点与立辊中轴线的横向距离，k为辊形曲线常数，D立辊辊面直径，L为上辊环与下辊环的纵向距离，H为末道次轧制板坯的最小厚度。
如图6所示，所述防侧翻板坯坯型包括板坯上表面4和板坯下表面5，且所述板坯上表面4的宽度D上和板坯下表面5的宽度D下满足下式：
D上－D下＝2～5mm
综上所述：
1、本发明通过分析立辊轧制时板坯的受力状态，确定导致板坯在立辊侧翻的关键影响因素，在不增加设备及更改工序的情况下，对热轧设备、立辊辊型和板坯坯型进行改进和优化，有效解决了热轧粗轧立辊侧压过程中板坯尾部发生侧翻的问题，且使立辊减宽量大幅增加；
2、本发明通过比较立辊侧部上液压缸和下液压缸的轧制力差，能够实时检测坯是否在立辊处发生侧翻，并及时根据侧翻情况进行后续调整，为后续生产采取对应措施创造了条件，有效提高了整体生产质量；
3、本发明通过调整粗轧立辊辊型并校准粗轧立辊侧部上液压缸和下液压缸的伸出量，能够保证立辊作用在板坯侧面的垂直分力始终向下，确保板坯的运动趋势始终朝下，有效防止板坯发生翻转；
4、本发明采用水平仪检测并校准粗轧运输辊道的水平度，能够进一步有效避免由于立辊作用力导致力矩引起的板坯尾部侧翻；
5、本发明根据待轧制板坯材料上下表面延伸率不同，开创性的提出了板坯坯型对立辊轧制尾部侧翻的影响机理，通过调整待轧制板坯截面坯型，以及限制板坯上下表面烧钢温度差，使板坯上表面的延伸率大于下表面的延伸率，能够确保轧制过程中板坯始终向下弯曲，在粗轧辊道的支撑作用下，进而有效防止板坯侧翻。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，除非另有说明，“若干”的含义是一个或多个；“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种改善板坯尾部在粗轧立辊侧翻的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，粗轧立辊侧压过程中板坯侧翻的自动检测：通过实时检测和比较立辊侧部上液压缸和下液压缸的轧制力差，判断板坯是否在立辊处发生侧翻；
S2，调整粗轧立辊辊型：根据待轧制板坯厚度和轧制时的受力方向，调整粗轧立辊辊形曲线，使板坯轧制过程中始终承受水平分力和竖直向下的分力；
S3，校准粗轧立辊侧部上液压缸和下液压缸的伸出量：采用垂直度测量仪检测粗轧立辊非磨削部位辊环侧壁的垂直度，并根据所述垂直度调整上液压缸和下液压缸的伸出量；
S4，校准粗轧运输辊道水平：采用水平仪检测并校准粗轧运输辊道的水平度；
S5，调整待轧制板坯截面坯型：根据待轧制板坯材料在立辊轧制过程中上下表面延伸率与立辊轧制时板坯垂直方向的镰刀弯弯曲方向，调整待轧制板坯截面坯型，使板坯尾部在立辊轧制过程中因后滑导致的镰刀弯弯曲方向向下；
S6，限制板坯上下表面烧钢温度差：根据温度对待轧制板坯材料延伸率的影响，确定待轧制板坯不发生翻转的下表面与上表面的最大温度差，并根据所述下表面与上表面的最大温度差调整板坯热轧加热炉的上下部炉温。
2.根据权利要求1所述的一种改善板坯尾部在粗轧立辊侧翻的方法，其特征在于步骤S1中，所述上液压缸和下液压缸端部均设有压力传感器，当|F上-F下|≥F下×10％时，则判断板坯在立辊处发生侧翻，其中F上和F下分别为上液压缸和下液压缸的轧制力。
3.根据权利要求1所述的一种改善板坯尾部在粗轧立辊侧翻的方法，其特征在于步骤S2中，所述粗轧立辊辊形曲线方程如下：
式中，x为辊形曲线上的点与下辊环的纵向距离，f(x)为辊形曲线上的点与立辊中轴线的横向距离，k为辊形曲线常数，D立辊辊面直径，L为上辊环与下辊环的纵向距离，H为末道次轧制板坯的最小厚度。
4.根据权利要求1所述的一种改善板坯尾部在粗轧立辊侧翻的方法，其特征在于步骤S3中，调整上液压缸和下液压缸的伸出量，使立辊辊环非磨削部位保持垂直或上辊环向远离液压缸的一侧倾斜0～1°。
5.根据权利要求1所述的一种改善板坯尾部在粗轧立辊侧翻的方法，其特征在于步骤S4中，所述粗轧运输辊道的水平度≤1mm/m。
6.根据权利要求1所述的一种改善板坯尾部在粗轧立辊侧翻的方法，其特征在于步骤S5中，根据待轧制板坯材料在立辊轧制过程中上下表面延伸率与及立辊轧制时板坯垂直方向的镰刀弯弯曲方向，结合板坯首部和尾部的轧制顺序及实验测试数据，确定待轧制板坯截面坯型，使待轧制板坯上表面宽度大于下表面宽度，使板坯尾部在立辊轧制过程中因后滑导致的镰刀弯弯曲方向向下。
7.根据权利要求1所述的一种改善板坯尾部在粗轧立辊侧翻的方法，其特征在于步骤S6中，所述下表面与上表面的最大温度差通过多次实验数据确定，通过调整加热炉内板坯上下表面的温度，使待轧制板坯下表面与上表面的温度差不大于所述最大温度差。
8.一种改善板坯尾部在粗轧立辊侧翻的结构，基于如权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于，包括防侧翻立辊结构和防侧翻板坯坯型，所述防侧翻立辊结构包括两个呈左右对称设置的粗轧立辊，两个粗轧立辊相互远离的侧壁均连接有对应的上液压缸和下液压缸，且通过各自对应的上液压缸和下液压缸提供相向的推力；
所述粗轧立辊设有上辊环(1)和下辊环(2)，所述上辊环(1)和下辊环(2)之间设有立辊辊面(3)；所述防侧翻板坯坯型包括板坯上表面(4)和板坯下表面(5)。
9.根据权利要求8所述的一种改善板坯尾部在粗轧立辊侧翻的结构，其特征在于，所述立辊辊面(3)的辊形曲线方程如下：
式中，x为辊形曲线上的点与下辊环的纵向距离，f(x)为辊形曲线上的点与立辊中轴线的横向距离，k为辊形曲线常数，D立辊辊面直径，L为上辊环与下辊环的纵向距离，H为末道次轧制板坯的最小厚度。
10.根据权利要求8所述的一种改善板坯尾部在粗轧立辊侧翻的结构，其特征在于，所述板坯上表面(4)的宽度D上和板坯下表面(5)的宽度D下满足下式：
D上－D下＝2～5mm。
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