纯钛轧制用多辊轧机侧支撑受力调节研究分析

伍尚仕，唐振光，农 嵩

（北海诚德镍业有限公司，广西 北海 536017）

北海某冶炼企业使用多辊轧机近期经常出现轧制过程中侧支撑背衬轴承破裂、轧机起轧或者轧制过程中受力过大触发快停等一系列侧支撑问题。长期侧支撑受力过大会使得侧支撑背衬轴承在轧制过程中容易爆裂，背衬轴承爆裂会对辊系和侧支撑辊箱造成严重损坏，这种故障处理时间往往较长，严重影响生产效率。而且侧支撑受力过大频繁触发快停，不仅影响生产效率还会造成辊系磨损影响冷轧钛板表面质量。如何根据十八辊轧机结构特点和轧制工艺解决侧支撑受力问题，已是迫在眉睫的事情。

1 纯钛轧制用的多辊轧机结构介绍

纯钛轧制用的多辊轧机辊系由2根直径1100mm～1200mm支撑辊、2根直径330mm～355mm中间辊、2根直径120mm～150mm工作辊和4组侧支撑构成，其中每组侧支撑由1根119mm～122.5mm侧支撑辊和2排各6个直径97mm的背衬轴承组成。

图1 多辊轧机结构图

轧机结构如图1所示。轧机主要由2个HGC压下缸、4个支撑辊平衡缸、4个弯辊缸、4个窜辊缸、4组侧支撑调节装置、1组轧制线调节装置构成。HGC压下缸主要作用是对金属纯钛板的轧制时提供轧制力，通过调整轧制力达到轧制目标厚度。支撑辊平衡缸作用是支撑起支撑辊，使支撑辊能随着HGC缸缩回时抬起来。弯辊缸作用是轧制时提供中间辊弯辊力，用于调整纯钛金属板的板形。窜辊缸作用是提供中间辊窜辊力，使中间辊能往操作侧和传动侧移动。侧支撑调节装置作用是调节侧支撑辊位置，轧制时用于支撑工作辊预防其跑位和变形。轧制线调节装置作用是调节下辊系的高度，可以用于辊系更换后对轧制线进行补偿保证轧制线高度不变。

2 轧制力对侧支撑受力影响分析

轧制力是轧制过程的主要作用力，对轧制力怎么传递到侧支撑上进行分析，并找出影响侧支撑受力的因素，才能有效预防侧支撑受力过大。我们对轧制力传递到侧支撑进行分析，受力分析如图2所示。

图2 受力分析图

根据图2可知：

综合（1）（2）（3）公式得 ：

根据图2可知：

由公式（4）可知：α角增大F侧支撑增大，β角增大F侧支撑减小；

由公式（5）可知：L偏增大α角增大，那么F侧支撑增大；

由公式（6）可知：H厚增大β角减小，那么F侧支撑增大；

D工作辊增大β角减小，那么F侧支撑增大。

注：F轧制力为轧制力，R中间辊为中间辊半径，R工作辊为工作辊半径，L偏为工作辊偏心量，H为侧支撑辊箱固定高度，H厚为带材轧制厚度，R辊箱为侧支撑辊箱摆臂半径。

3 侧支撑受力调整

已知α角和β角的大小影响侧支撑受力，α角和β角又受到工作辊偏心量、工作辊辊径、中间辊辊经、轧制带材厚度的影响。工作辊辊径和中间辊辊径可根据轧制过程中实际受力情况更换合适的辊径，那么工作辊与中间辊的偏移量我们如何控制。我们知道，轧制时工作辊受热后膨胀，为了避免造成出、入口两侧的侧支撑辊都与工作辊接触产生相互作用力而增大侧支撑受力，所以轧制时工作辊与出、入口两侧的侧支撑辊理想状态是单边接触。如果工作辊与侧支撑辊单边间隙过大，也会造成工作辊受张力或其他因素影响后向轧制方向前后摆动，对侧支撑辊造成巨大冲击导致侧支撑瞬间受力过大。我们的理想状态是工作辊与轧制中心的偏移量为5mm，静态下工作辊与侧支撑的单边间隙0.25mm。

侧支撑对中设定值调节步骤：①先把工作辊5mm的偏移量取消（即4个侧支撑对中值都一样）。②修改轧机最小轧制力为2MN（为了方便轧机静压时观察侧支撑受力状态）。③不断调节侧支撑对中设定值，每次调整后将轧机压到最小轧制力并观察侧支撑受力状态，直至4个侧支撑都同时受力（即侧支撑刚好与工作辊接触）。④轧机最小轧制力状态下，用绳子挂着在工作辊辊头上，通过挂绳查看上下工作辊偏移量。⑤调整侧支撑对中设定值，使上下工作辊在同一中心上。⑥4个侧支撑对中设定值减0.25mm（即侧支撑辊与工作辊单边间隙0.25mm）。⑦恢复工作辊5mm偏移量和正常轧制时最小轧制力。

4 结论

轧机轧制过程受到轧制力、张力、带材作用力等多个力影响，所以侧支撑承受的是综合各种作用力后的合力，虽然影响侧支撑受力因素较多，但只要控制好工作辊偏心量、侧支撑辊与工作辊的接触点，就能有效控制侧支撑受力，避免出现侧支撑受力过大造成设备损伤，从而影响生产效率的情况发生。