连退带钢表面亮印分析与改进措施

常树林，王 硕，范红妹，郝 柳，王立朋，王占军

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司冷轧作业部，河北 唐山 063200）

国内钢厂某连退线使用的是CVC六辊轧机，主要起到消除屈服平台，改善带钢表面状况，达到规定的粗糙度等作用。自投产以来一直使用良好，2012年底，带钢经过平整机后表面出现亮印缺陷，严重影响连退的生产节奏，且制约高级别带钢的生产。

1 亮印缺陷特征

亮印缺陷主要产生于平整机区域，一般在平整机出口侧出现，主要存在于带钢上表面，分布于带钢两侧，于中心线对称，且连续性存在，无手感，严重时正视可见，轻度时侧视可见。亮印缺陷如图1。

图1 亮印缺陷

亮印一般在平整机换辊一段时间后出现，有的运行一卷（5公里内）即出现，有的运行20公里以上才出现。

对出现亮印的带钢表面粗糙度进行测量见表1，可看出产生亮印缺陷的带钢表面粗糙度较无亮印处高。

表1 带钢表面粗糙度

2 控制与减少亮印缺陷的改进措施

2.1 平辊中间辊和CVC中间辊辊系受力进行计算

六辊轧机的辊系包括支持辊、支持辊轴承和中间辊、中间辊轴承以及工作辊工作辊轴承。由于上、下工作辊和支持辊的对称性及中间辊反对称，只考虑上半部分。且只研究辊系弹性变形，不考虑轧件变形。计算轧制力的作为固定外力作用在轧辊。

2.1.1 模型的建立

计算建立模型时，选取单元库中的Solid45（八节点六面体）等参单元作为主要的单元，接触单元选取3维接触单元类型TARGE170和CONTACT174作为主要单元。单元划分方面，在轧辊内部，单元划分较粗，越靠近轧辊表层，单元划分越细。有限元模型的正视图、俯视图和三视图见图2，图3。

图2 正视图和俯视图

图3 三视图

2.1.2 平辊中间辊辊间接触压力分布分析

利用有限元对采用平辊中间辊的连退平整机的辊间接触力进行了计算，工况表如表2所示。

图5 工作辊与中间辊的辊间接触力

表2 计算工况表序号

2.1.3 支持辊与中间辊辊间接触力

对支持辊与中间辊的辊间接触力进行了分析，结果如图4，其中BFI为中间辊弯辊力，BFW为工作辊弯辊力。

从图4中可以看出，对于平辊中间辊，支持辊与中间辊的辊间接触力分布对称，沿辊身长度方向无接触力集中分布位置。随着窜辊量的增加，辊间接触力变化很小；随着弯辊力的增加，边部接触力逐渐增加，中部接触力逐渐降低。

2.1.4 工作辊与中间辊辊间接触力

对中间辊与工作辊的辊间接触力进行了分析，结果如图5。

从图5中可以看出，对于平辊中间辊，工作辊与中间辊的辊间接触力分布对称，沿辊身长度方向无接触力集中分布位置。随着窜辊量的增加，辊间接触力变化很小；随着弯辊力的增加，边部接触力逐渐增加，中部接触力逐渐降低。

2.2 轧辊工况确认

2.2.1 更换支撑辊

2012年10月21日与12月底，共计已更换2次支撑辊，且中间辊及工作辊一起更换，更换后仍出亮印缺陷，而且对于同一支撑辊，亮印时有时无。另外，当支撑辊上未喷平整液时，观察到与带钢亮印相对应位置存有印迹。

2.2.2 更换中间辊

对中间辊进行更换，且随之更换工作辊。更换后发现，有时亮印消失，有时一段时间后亮印继续出现。对不同的中间辊进行更换发现，中间辊使用平辊或CVC辊（凸度0.3mm），对亮印无明显改善。

另外，将出现亮印的中间辊上下进行颠倒，发现亮印仍出现在带钢上表面。

2.2.3 更换工作辊

对工作辊进行多次更换，发现对亮印缺陷并没有改善；且不同材质的辊子，如普通辊或镀铬辊，对亮印缺陷没有大的改善，相比之下普通辊出现亮印概率大于镀铬辊。

将出现亮印的工作辊上下进行颠倒，发现亮印仍出现在带钢上表面。

2.2.4 轧辊修磨处理

对出现亮印的中间辊及工作辊均更换后进行相应的修磨处理，返回后继续使用仍出现亮印。

另外，将所工作辊粗糙度增加至2.8，对亮印仍没有任何改善。

2.3 控制参数优化

2.3.1 增加平整液流量

亮印出现前平整液平均流量约为12L/min，亮印出现后增大至17L/min，改造平整液系统后平均流量约为20L/min以上。

2.3.2 测量平整液溶度

建立平整液溶度监控台账，每班职工对平整液溶度进行测量并记录，保证浓度在4%左右。

2.3.3 调节正弯及窜辊值

对工作辊及中间辊的正弯进行调节，依次增大、减小中间辊或工作辊的正弯。

另外，分别选用平辊和CVC辊两种不同形状的中间辊，并依次调节不同的窜辊值，分别有正窜、负窜和零位。

2.4 设备改造

2.4.1 上支撑辊增加喷梁

在工作辊与带钢轧缝有一道喷梁及中间辊有2个喷嘴的前提下，对支撑辊增加一道喷梁，共计4个喷嘴，增加后亮印位置有所变化。

2.4.2 支撑辊及中间辊喷梁改造

对中间辊2个喷嘴与支撑辊4个喷嘴合并，同时喷射清洗中间辊表面，亮印缺陷出现频率减少。

同时，中间辊喷梁上的喷嘴增加至8个，并调节喷嘴主要喷洗中间辊及支撑辊辊缝偏下，改造情况如图6。亮印缺陷频率减少、程度减轻。

图6 中间辊喷梁改造效果图

3 结论

从辊间接触力的计算结果看，在采用平辊中间辊的情况下，支持辊与中间辊、中间辊与工作辊的辊间接触力分布均匀，无集中分布现象。轧辊状态良好的情况下，不会形成集中分布的辊间接触力，对亮印的产生影响较小。

通过对轧辊工况确认、控制参数优化及设备改造，亮印程度减轻并逐渐得到控制。以上工作主要是增加了轧辊间冷却润滑。

由此可以得出：轧辊与带钢间受力分布均匀，亮印的产生主要是因为轧制过程中冷却润滑不均，引起摩擦系数不同，造成粗糙度下降不均，带钢表面表现为亮印缺陷。