辊缝标零技术在型钢轧机上的应用

摘 要：型钢生产正在向标准化和自动化的连轧方向发展，但组成连轧机组的短应力线轧机的辊缝标零技术是其中的一个瓶颈——辊缝标零功能是短应力轧机不能采用液压伺服缸进行辊缝压下操作，应用液压伺服缸的牌坊式轧机又存在投入大，实现线下装配工序复杂且不易实现，伺服液压缸液压接头反复拆装不利于其精确使用的问题。因此投入少，标零功能操作灵活、高效是短应力轧机需要解决的问题。

关键词：辊缝；弹跳；辊缝标零

APPLICATION OF ROLL GAP ZEROING TECHNOLOGY IN SECTION MILL

Zhang Limin1" " "Li Pengfei1" " "Qi Song2

（1.HeBei DaHe Equipment Groups Co.，Ltd." " Shijiazhuang" " 050022，China；2.HeBei DaHe Chemical Groups Co.，Ltd." " Shijiazhuang" " 050000，China）

Abstract：Section steel production is developing towards standardization and automation of continuous rolling.However， one of the bottlenecks is the roll gap zeroing technology of the short stress line mill which constitutes the continuous rolling mill.We can not use the hydraulic servo cylinder to press down because of the mechanism characteristics of short stress line mill.In addition， the housing mill with the hydraulic servo cylinder has the problems of large investment ，complicated assembly process and not easy to do， servo hydraulic cylinder hydraulic joint repeatedly disassembly is not conducive to its accurate use. Therefore， less investment， flexible and efficient zeroing operation is the problem to be solved for short-stress rolling mills.

Key words： spring；roll；gap zeroing

0" " 前" " 言

目前型钢连轧机组一般采用的是短应力线形式的轧机（短应力轧机如图a），这种轧机由于其自身的结构特点而没能实现在短应力线轧机上的推广，只是通过在短应力线轧机上试轧小钢样或铝板来给定辊缝以消除弹跳影响，更有人为直接测量给定辊缝的情况。以上操作方法存在时间长，效率低，不安全，数值测量不稳定等因素，且受测量人员技术水平和轧机装配精度的影响较大，最终造成更换新辊后产品前期尺寸变化大，调整频繁，很难实现标准化，在一定程度上影响了产线的成材率和作业率指标。因此不能实现辊缝标零功能是短应力轧机的短板，实现辊缝标零有利于型钢产线效益提升。本文依据产线现场情况，对短应力轧机的辊缝标零进行了现场实践，取得了一定的效果。

1" " 短应力线形式轧机主要生产工艺参数

1.1" " 辊缝

轧钢生产中为了实现轧制时轧件和成品质量的调整，要求使轧件变形的上下两个工作辊间的孔型高度能够进行改变，以此来改变通过轧机后的轧件尺寸。而同一架轧机上、下工作轧辊之间的缝隙称为辊缝，为便于测量一般是指上下工作辊两端边辊环之间的缝隙，所测量的数值就是这架轧机的辊缝。

1.2" " 弹跳

轧制时，轧件咬入轧辊后，使原始辊缝值增大的现象叫轧机弹跳 ；原始辊缝增大的数值叫弹跳值。它是由轧机压下系统中各部件的联接间隙和轧辊正常轧制时产生的挠度变形值的总和。弹跳值的大小直接关系到轧件控制精度的好坏，关系到最终钢材成品尺寸精度。

2" " 辊缝标零操作中存在的主要问题

辊缝标零是目前轧钢行业消除弹跳对轧制精度影响较常见的方式。目前辊缝标零的功能在闭口牌坊式轧机上应用比较广泛。它利用装有液压伺服缸的辊缝压下系统将辊缝压合为零，将此时的辊缝在电脑中标注为基准零位辊缝。由于这种压合力达到了正常轧制时的轧制力，能够消除压下系统中各部件的连接间隙，同时也能使轧辊产生接近正常轧制时的挠度变形，因此标零时基准零位辊缝更接近轧制时的辊缝零位。在此零位基准上给定的工艺辊缝更能保证钢料尺寸的精确（闭口牌坊轧机见图1）。但由于短应力轧机的结构特点（见图2），决定了其实现辊缝标零功能存在三个问题。

2.1" " 辊缝锁死

短应力轧机上轧制力是由4根压下拉杆上的螺纹承受[1]，这种特点极易造成在上下两辊压靠在一起时，压下螺母和压下拉杆的螺纹锁死在一起后很难再正常打开。这一问题将导致后续操作不能继续。

2.2" " 弹跳不能完全消除

依靠4根压下拉杆上的螺纹施加到轧辊上的压力远小于轧辊所承受的真实轧制力，只能够消除各连接部件的间隙，而不能消除轧制时轧辊及压下丝杠产生的弹性变形影响。 因此在短应力轧机上辊缝标零的消除弹跳效果需要测量和验证，已确认是否地方满足现场使用要求。

2.3" " 缺少其控制操作系统

由于之前短应力轧机没有辊缝标零功能，因此缺少相应的控制操作系统。

3" " 解决方案

3.1" " 设备液压系统改进

在短应力轧机压下系统中加以改进，增加一个大于目前轧机上用于辊缝调整的液压马达所输出力矩2倍的大力矩，使得液压马达输出力矩分为大、小两种可控状态，在压合辊缝时液压马达输出小力矩用以将辊缝压合，而辊缝打开时输入液压马达的液压调整为压合时的2倍，也就是使液压马达输出大力矩，以避免压合后的辊缝因锁死而打不开的情况。

3.2" " 辊缝标零过程中的弹跳测量、确认

经过现场的测量操作、验证表明：虽然这种辊缝标零操作不能消除轧制时轧辊及压下丝杠产生的弹性变形影响，但经测量其弹性变形较小，只有0.03 ～ 0.06 mm；而其他各部件的连接间隙都能够消除。结合型钢品种成品公差要求确认：这种辊缝标零方法能够保证型钢生产中质量调整的精度要求。

3.3" " 增加控制操作系统

在主控台实现轧机辊缝的设定，就需要在主控台上安装输入和反馈系统，在液压系统安装执行系统，在轧机上安装实时测量辊缝的编码器。这样就可实现轧机压下丝杠上装的编码器测算辊缝数值，并在操作台电脑上予以显示；操作台上的电脑具备了辊缝的零位标定功能，并且电脑上输入辊缝值后可以实现对应架次的辊缝自动调整到输入的辊缝值。

4" " 操作

机架上线后由操作工将辊缝压合，直到液压马达因阻力而停止转动时为止，并由现场人员确认辊面两端辊缝为零，此时操作人员在电脑上标注此架轧机辊缝为零。在此零位的基础上设定轧制规程中此架次的辊缝值，其他架次也按此标零方法给出辊缝。最后检查无误后即可过钢调质，质量合格后连续生产。

5" " 试验效果对比分析

1）首先考虑到现有液压系统未改造的轧机辊缝压合后，可能造成辊缝卡死无法打开的情况而采用替代方案：制作了辊缝测量试件（材质65号，80 mm × 150 mm × 15 mm垫板，要求有一定硬度防止在辊缝压合时产生较大变形），并将每个试件测量后在其侧面标记好尺寸数值。利用轧线更换轧辊的机会，将上线的精轧机装入轧线，每一架精轧机在线进行辊缝压合前将试件塞入操作侧边辊环的辊缝内，之后进行辊缝压合操作，直至上下轧辊将试件压死在两辊之间而压合自行停止，此时在主控电脑中的辊缝表零操作中输入试件厚度的数值，而后打开辊缝，拿开试件（如果辊缝不能打开即点动轧辊转出试件），而后将此架轧机按工艺要求给定辊缝。所有精轧机都如此完成辊缝给定操作后即可视其它准备情况组织生产。

2）效益分析。经测算，本次更换整套精轧机组节省了10 min，质量调整节省10 min，没有产生废次品，效果明显。 如果按每天更换两次轧机计算，那么每月（30天）节省（10+10）×2×30=

1 200 min，全年（11个月）节省13 200 min（合220 h），以100 t/h产量计算可多产钢材22 000 t，再以每吨200元利润计算可创效4 400 000元；每月减少因调整产生的废次品20根（60 t），全年（11月）可减少220根（660 t），按废次品与正品差价1 000元计算，可减少660 000元损失。因此，保守估计实现辊缝标零本型材生产线全年可创效为两项合计：4 400 000+660 000=5 060 000元。

6" " 结" " 语

此种辊缝标零的方案为实现短应力线轧机的辊缝标零功能提供了一种可能，为提高钢料的控制精度，实现型钢生产的标准化和自动化的控制方向提供了设备基础和操作手段，将促进短应力线轧机连轧生产线自动化控制水平的提升。

参考文献

[1]" " 柯尊凤，邓华容.短应力线轧机拉杆有限元分析[J].冶金设备，2010（6）：35-37，46.