CN113798928B - 一种防止四辊粗轧机打滑的工作辊磨削方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防止四辊粗轧机打滑的工作辊磨削方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：确定半磨辊中央保留区域的宽度a；步骤2：确定半磨辊半磨控制曲线y2；步骤3：确定半磨辊磨削曲线；步骤4：磨削控制方法。该技术方案中上工作辊使用半磨工作辊，下工作辊使用全磨工作辊。轧制完成换辊后，对上工作辊辊身全部磨削(全磨)用作下工作辊，下工作辊只磨削两端磨削(半磨)用作上工作辊。以此反复，保证每次换辊后上工作辊使用半磨工作辊，通过存在剥落状态下的氧化膜保证摩擦系数，防止打滑的发生，而下工作辊由于润滑条件的差异，不存在打滑现象。

Description

一种防止四辊粗轧机打滑的工作辊磨削方法

技术领域

本发明涉及一种防止四辊粗轧机打滑的工作辊磨削方法，属于热连轧四辊粗轧机技术领域。

背景技术

高速钢、高铬铸钢工作辊由于耐磨性能好，辊型保持能力强逐步替代传统材质的轧辊，得到热轧带钢厂的充分认可。但由于轧辊硬度提高，摩擦系数下降，在轧制过程容易打滑，影响轧制稳定和板形质量，并对设备的安全带来隐患。打滑一般集中轧制2000吨-10000吨之间，前2000吨没有打滑现象，10000吨以后也没有打滑现象。

针对类似情况，各生产厂和研究院校做了许多工作。按照“热轧and辊and打滑”查询，共有发明专利10个。中国专利申请CN201810713621.2《一种热轧粗轧机的控制方法》，通过调整轧制工艺，改善咬入条件重新进行设定和轧制。中国专利CN201410097913.X《热轧带钢精轧时带钢头部咬入机架打滑的识别和监控方法》，提出精轧带钢头部咬入机架的识别和监控方法，以便判断并相应处理，防止事故扩大。中国专利申请CN201310354406.5《一种防止板坯在定宽机入口打滑的方法》，提出了通过现场工况改善，设备精度保持来防止板坯打滑的方法。宝钢股份宝山基地根据轧辊的特性及磨损情况，提出了一种半磨的方法，粗轧辊的磨损主要集中在轧辊中间轧制区域，磨损到一定程度需要更换，所以从辊型的角度上讲，只磨削两端没有轧制区域可以达到新辊型的效果。由于中间轧制区域会因为轧制出现破坏或缺陷扩散，半磨1-2次需要重新全部磨削，重新磨削的轧辊仍然存在打滑情况。因此，迫切的需要一种新的方案解决上述技术问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的问题，提出一种防止四辊粗轧机打滑的工作辊磨削方法，四辊粗轧机高速钢、高铬铸钢工作辊打滑一般表现如下：新磨削的轧辊开始使用没有打滑现象；正常生产一段时间，一般2000吨左右，开始出现打滑情况；再继续生产一段时间，一般到累计轧制10000吨左右，打滑情况开始消失，后续生产一般再不会出现打滑情况。分析工作辊使用周期，磨削后的轧辊开始使用不打滑，说明磨削后轧辊表面粗糙度满足轧钢咬入条件；使用一阶段后，轧辊表面开始出现氧化膜，初生的氧化膜表面光洁，摩擦系数低，不能满足轧钢的咬入条件；再继续生产一定阶段后，轧辊表面氧化膜由于磨损开始剥落，剥落后表面变为粗糙。这时摩擦系数开始上升，又能够满足轧钢咬入条件。后序轧制过程中一方面由于轧制造成轧辊表面氧化膜磨损而剥落，另一方面，轧制过程中的高温又使轧辊表面不断氧化形成氧化膜，轧辊表面氧化膜达到剥落和再生平衡状态。整个轧辊使用周期内，只有在初生的氧化膜没有剥落时，这时摩擦系数小不能满足轧钢咬入条件。只磨损两端可以保持正常辊型，中部氧化膜仍处于剥落与再生状态，仍然能够满足咬入条件。

轧钢咬入条件要求摩擦系数(轧辊与带坯之间)大于咬入角的正切值(三角函数)。咬入角与压下量和轧辊直径有关，压下量越小，咬入角越小；轧辊直径越大，咬入角越小。影响摩擦系数的因素较多，轧辊材质、速度、温度、润滑状态等都影响影响摩擦系数。所以通过工艺调整如降低压下量，选择性使用大直径工作辊可以减少咬入角，通过降低速度、温度优化可以提高摩擦系数，都有利于控制打滑现象。但多数情况这些因素不可控，只能充分利用。分析认为，四辊粗轧机轧钢打滑是从上辊开始的，主要是由于除鳞等工艺用水造成带钢上表面有大量积水，起到了明显的润滑作用，降低了摩擦系数，从而导致打滑的发生。

本发明提出了一种防止四辊粗轧机工作辊打滑的方法，上工作辊使用半磨工作辊，下工作辊使用全磨工作辊。全磨辊为原工作辊的磨削方法进行磨削的工作辊，即辊型按照原曲线 (y1＝f(x))进行控制，各种控制精度如粗糙度、辊型精度、圆柱度等满足标准要求。半磨辊磨削部位除过渡区域外，各种控制精度如粗糙度、辊型精度、圆柱度等也要满足标准要求，过渡区域和非磨削区域不作要求，保留非磨削区域原始状态。轧制完成换辊后，对上工作辊辊身全部磨削(全磨)用作下工作辊，下工作辊只磨削两端磨削(半磨)用作上工作辊。以此反复，保证每次换辊后上工作辊使用半磨工作辊，通过存在剥落状态下的氧化膜保证摩擦系数，防止打滑的发生，而下工作辊由于润滑条件的差异，不存在打滑现象。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种防止四辊粗轧机打滑的工作辊磨削方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：确定半磨辊中央保留区域的宽度a；

一般取：a＝b+f

其中：b为最小轧制宽度，f为半磨调节量，一般f取0-100(mm)。

保留区域越大，改善打滑效果越好，但磨削量越小，没有消除掉的缺陷越多，轧辊安全风险越大。需要综合平衡，也可根据实际效果进行增减，但原则上保证不打滑的前提下，尽可能增加磨削量，减少中间保留区域宽度，保证轧辊安全。

步骤2：确定半磨辊半磨控制曲线y2；

半磨控制曲线:y2＝0 (0<x<≤(c-a)/2)；

半磨控制曲线:y2＝k(x-(c-a)/2)² ((c-a)/2<x≤c/2)；

半磨控制曲线:y2＝k((c+a)/2-x)² (c/2<x≤(c+a)/2)；

半磨控制曲线:y2＝0 ((c+a)/2<x<c)；

其中：c为轧辊辊身长度，k为曲线半磨梯度，一般取0.005-0.05；

半磨后轧辊必须平滑，这就要求在过渡处，Δx趋近于0时，Δy趋近于0，Δy^，(一阶导数) 趋于0。(最高次幂最小为2)；半磨控制曲线的目的是为了在磨削过程中，砂轮在不磨削部位时离开辊面，不与轧辊表面接触。并且要保持两端磨削部分与中部不磨削部分平滑过渡，防止轧制过程中出现应力集中造成轧辊破坏与失效。

四辊轧机工作辊最大接触应力不是在轧材与工作辊之间，而是在工作辊与支承辊之间。所有轧制压力需要承担到工作辊和支承辊上，工作辊与轧材接触区域是接触弧长与轧材宽度之积，理论上工作辊与支承辊接触区域是一个线段。由于轧制压力的影响，接触区域工作辊和支承辊都发生压扁，相当于直径增加，来增加接触面积。当工作辊和支承辊辊型不吻合时，就会存在应力集中，应力集中严重时，会造成工作辊或支承辊破坏导致轧辊失效。

步骤3：确定半磨辊磨削曲线；

3-1)设原曲线为y1＝f(x)

3-2)半磨控制曲线为y2

3-3)磨削曲线为y3＝y1+y2。

步骤4：磨削控制方法，按磨削曲线y3＝y1+y2进行磨削，测量中间未磨削部位的长度d，当 |d-a|≤e时，磨削完成。

其中d为未磨削区域长度，e为允许偏差量，一般e取5-10mm。

相对于现有技术，本发明具有如下优点，采用本发明方法后，下工作辊一直使用全磨工作辊，上工作辊一直使用半磨工作辊，由于上工作中部区域存在发生过剥落的氧化膜，摩擦系数较高，后续轧制过程中氧化膜一直维持剥落与再生平衡状态，没有打滑情况发生。由于每支轧辊半磨工作辊使用一次都需重新全磨，进行相关检测，设备安全可控。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面结合实施例做详细的说明。

实施例1：一种防止四辊粗轧机打滑的工作辊磨削方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：确定半磨辊中央保留区域的宽度a；

一般取：a＝b+f

其中：b为最小轧制宽度，f为半磨调节量，一般f取0-100(mm)。

保留区域越大，改善打滑效果越好，但磨削量越小，没有消除掉的缺陷越多，轧辊安全风险越大。需要综合平衡，也可根据实际效果进行增减，但原则上保证不打滑的前提下，尽可能增加磨削量，减少中间保留区域宽度，保证轧辊安全。

步骤2：确定半磨辊半磨控制曲线y2；

半磨控制曲线:y2＝0 (0<x<≤(c-a)/2)；

半磨控制曲线:y2＝k(x-(c-a)/2)² ((c-a)/2<x≤c/2)；

半磨控制曲线:y2＝k((c+a)/2-x)² (c/2<x≤(c+a)/2)；

半磨控制曲线:y2＝0 ((c+a)/2<x<c)；

其中：c为轧辊辊身长度，k为曲线半磨梯度，一般取0.005-0.05；

半磨后轧辊必须平滑，这就要求在过渡处，Δx趋近于0时，Δy趋近于0，Δy^，(一阶导数) 趋于0。(最高次幂最小为2)；

半磨控制曲线的目的是为了在磨削过程中，砂轮在不磨削部位时离开辊面，不与轧辊表面接触。并且要保持两端磨削部分与中部不磨削部分平滑过渡，防止轧制过程中出现应力集中造成轧辊破坏与失效。

四辊轧机工作辊最大接触应力不是在轧材与工作辊之间，而是在工作辊与支承辊之间。所有轧制压力需要承担到工作辊和支承辊上，工作辊与轧材接触区域是接触弧长与轧材宽度之积，理论上工作辊与支承辊接触区域是一个线段。由于轧制压力的影响，接触区域工作辊和支承辊都发生压扁，相当于直径增加，来增加接触面积。当工作辊和支承辊辊型不吻合时，就会存在应力集中，应力集中严重时，会造成工作辊或支承辊破坏导致轧辊失效。

步骤3：确定半磨辊磨削曲线；

3-1)设原曲线为y1＝f(x)

3-2)半磨控制曲线为y2

3-3)磨削曲线为y3＝y1+y2。

步骤4：磨削控制方法，按磨削曲线y3＝y1+y2进行磨削，测量中间未磨削部位的长度d，当 |d-a|≤e时，磨削完成。

其中d为未磨削区域长度，e为允许偏差量，一般e取5-10mm。

应用实施例1：1780产线四辊粗轧机R2工作辊磨削方法。

步骤1、确定半磨辊中央保留区域的宽度a；

a＝b+f＝940(mm)；

其中：1780最小轧制宽度为900，f为半磨调节量，取40(mm)；

步骤2、确定半磨辊半磨控制曲线y2；

半磨控制曲线:y2＝0 (0<x<≤420)；

半磨控制曲线:y2＝0.01*(x-420)² (420<x≤890)；

半磨控制曲线:y2＝0.01*(1360-x)² (890<x≤1360)；

半磨控制曲线:y2＝0 (1360<x<1780)；

其中：轧辊辊身长度为1780，曲线半磨梯度取0.01

半磨后轧辊必须平滑，这就要求在过渡处，Δx趋近于0时，Δy趋近于0，Δy^，(一阶导数) 趋于0。(最高次幂最小为2)

步骤3、确定半磨辊磨削曲线。

3-1)设原曲线为y1＝f(x)

3-2)半磨控制曲线为y2

3-3)磨削曲线为y3＝y1+y2。

步骤4、磨削控制方法，按磨削曲线y3＝y2进行磨削，测量中间未磨削部位的长度d，当|d-a|≤5 时，磨削完成。

其中d为未磨削区域长度，允许偏差量取5mm。

本发明的技术效果：采用本发明方法后，下工作辊一直使用全磨工作辊，上工作辊一直使用半磨工作辊，由于上工作中部区域存在发生过剥落的氧化膜，摩擦系数较高，后续轧制过程中氧化膜一直维持剥落与再生平衡状态，没有打滑情况发生。由于每支轧辊半磨工作辊使用一次都需重新全磨，进行相关检测，设备安全可控。

应用实施例2：1422产线四辊粗轧机R2工作辊磨削方法。

步骤1、确定半磨辊中央保留区域的宽度a。

a＝b+f＝650+50＝700(mm)

其中：1422产线最小轧制宽度为650mm，半磨调节量取50(mm)。

步骤2、确定半磨辊半磨控制曲线y2

半磨控制曲线:y2＝0 (0<x<≤375)

半磨控制曲线:y2＝0.01*(x-375)² (375<x≤725)

半磨控制曲线:y2＝0.01*(1100-x)² (725<x≤1100)

半磨控制曲线:y2＝0 (1100<x<1450)

其中：轧辊辊身长度为1450，曲线半磨梯度取0.01

半磨后轧辊必须平滑，这就要求在过渡处，Δx趋近于0时，Δy趋近于0，Δy^，(一阶导数) 趋于0。(最高次幂最小为2)

步骤3、确定半磨辊磨削曲线。

3-1)设原曲线为y1＝f(x)

3-2)半磨控制曲线为y2

3-3)磨削曲线为y3＝y1+y2。

步骤4、磨削控制方法，按磨削曲线y3＝y2进行磨削，测量中间未磨削部位的长度d，当|d-a|≤5 时，磨削完成。

其中d为未磨削区域长度，允许偏差量取5mm。

采用本发明方法后，下工作辊一直使用全磨工作辊，上工作辊一直使用半磨工作辊，由于上工作中部区域存在发生过剥落的氧化膜，摩擦系数较高，后续轧制过程中氧化膜一直维持剥落与再生平衡状态，没有打滑情况发生。由于每支轧辊半磨工作辊使用一次都需重新全磨，进行相关检测，设备安全可控。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (1)

1.一种防止四辊粗轧机打滑的工作辊磨削方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：确定半磨辊中央保留区域的宽度a；

步骤2：确定半磨辊半磨控制曲线y2；

步骤3：确定半磨辊磨削曲线；

步骤4：磨削控制方法；

所述步骤1：确定半磨辊中央保留区域的宽度a；具体如下：

取：a=b+f；

其中：b为最小轧制宽度，f为半磨调节量，f取0-100 mm，

所述步骤2：确定半磨辊半磨控制曲线y2；

半磨控制曲线:y2=0 （0<x<≤(c-a)/2)；

半磨控制曲线:y2=k(x-(c-a)/2)² （(c-a)/2<x≤c/2)；

半磨控制曲线:y2=k((c+a)/2-x)² （c/2<x≤(c+a)/2)；

半磨控制曲线:y2=0 （(c+a)/2<x<c)；

其中：c为轧辊辊身长度，k为曲线半磨梯度，取0.005-0.05；

半磨后轧辊必须平滑，这就要求在过渡处，Δx趋近于0时，Δy趋近于0，Δy^，（一阶导数）趋于0；

所述步骤3：确定半磨辊磨削曲线；

3-1）设原曲线为y1=f（x）；

3-2）半磨控制曲线为y2；

3-3）磨削曲线为y3=y1+y2；

所述步骤4：磨削控制方法，按磨削曲线y3=y1+y2进行磨削，测量中间未磨削部位的长度d，当|d-a|≤e时，磨削完成；

其中d为未磨削区域长度，e为允许偏差量，e取5-10mm。