异步交叉轧制能耗特性研究

1、异步交叉轧制能耗特性研究赵林金国田傅作宝白光润(鞍山钢铁(集团)公司)(东北大学)摘要对异步交叉轧制的能耗特性进行了分析与实验验证。研究表明，随交叉角增大，轧制能耗下降，当交叉角()增至临界值(cr)时，能耗最小，交叉角cr后，能耗基本不变；随异步比增大，能耗亦下降，当异步比(i)增至临界值(icr)时，能耗最小， iicr后，能耗则上升，且愈大， icr亦愈大。即当交叉角为cr且异步比亦为icr时，异步交叉轧制综合能耗最小。关键词异步交叉轧制异步比交叉角轧制能耗STUDY ON ENERGY CONSUMPTION IN ASYMMETRIC AND CROSS ROLLINGZHAO Li

2、nJIN GuotianFU Zhuobao(Anshan Iron & Steel(Group) Co.)BAI Guangrun(Northeastern University)ABSTRACTBased on the analysis of energy consumption (EC) characteristics of asymm-etric and cross rolling,it is shown that with the increase of cross angle ,EC drops,and at a critical angle cr,EC reaches a

3、 minimum when cr，EC changes little.When speed ratio i increases,EC drops too, as i reaches to a critical value ratio icr, EC has a minimum value too, but when iicr，EC increases with i,and the larger the greater icr is.When cr and iicr，the comprehensive energy consumption is the smallest.KEY WORDSasy

4、mmetric and cross rolling,speed ratio,cross angle,energy consumption of rolling迄今许多板带轧制工艺及轧机如HC、CVC、PC等轧机，主要是从控制板形，提高轧制精度方面入手研究的；而对于轧制过程中一个非常重要的特性能耗的研究则显得十分薄弱，尽管已有学者对异步轧制的能耗特性进行了研究1，但总的来看仍很少。本文对新近提出的一种新型板带轧制工艺异步交叉轧制的能耗特性进行了较系统的研究。1理论分析本文提及的异步交叉轧制工艺，是将异步轧制和交叉轧制两种方式有机结合为一体的轧制方式2。轧制能耗是指轧制过程中轧机所消耗的电机功率N

5、d，通过传动系统传给轧辊，轧辊所消耗功率即辊身功率为Ng。异步交叉轧制下辊功率与轧制能耗之间关系见图1。NgNdcoscos(+)(1)式中传动系统效率；  轧辊交叉角/(°)；  传动轴倾角/(°)。由式(1)知，异步交叉轧制实际用于轧制区的辊身功率将小于电机功率，这是因为传动效率及轧辊图 1辊身功率Ng与轧制能耗Nd间关系Fig.1Relation between roll power Ng and energyconsumption of rolling Nd交叉要损失一部分能量。令mcoscos(+)，则式(1)改为NgNdm异步交叉轧制(简称A

6、C轧制)能耗为N'dN'g/(m)M'11+M'22/(m)M'+M'1(i-1)2/(m)(2)式中M'1、M'2各为快辊与慢辊轧制转矩；   1、2各为快辊与慢辊角速度；i1/2；M'M'1+M'2常规轧制能耗为NdNg/(M1+M2)c/CsM2/(3)式中M1、M2上下工作辊轧制转矩；MM1+M2Cs(1+S2)/(1+Sc)(4)式中S2、Sc各为异步交叉轧制慢速辊与常规轧制的前滑值。为分析异步交叉轧制的能耗特性，需与常规轧制进行比较。令比较系数为ffNd/NdmM'/

7、M+M'1(i-1)/M/Cs(5)式中M2RPc(1-2Zc)(6)M'2QWPcCR(1-2Z)(7)R工作辊半径；QP/PcP、Pc各为异步轧制和常规轧制的轧制力；WPC/PPc为异步交叉轧制的轧制力。式(5)简化后可得fWiQ/(mCs)(8)因为和很小，一般01.0°；010°故此m接近于1。则式(8)又可简化为fWiQ/Cs(9)    根据实验结果知，当交叉角小于某一临界角cr时，增大，Pc下降，即PcP，W1。当cr时，Pc不再继续下降，即WWcr。则有iQ/CSfiQWcr/CS(10)又根据文献1知，存在一个

8、临界异步比icr，icr是使快速辊的前滑值为零的异步比。对应于icr的Qcr为临界Q值。当iicr时，iQ0.81.0；当iicr时，快速辊相对轧件将产生无效打滑。此时，QQcr，即iQi。此外，CS1，亦即1/CS1。由上可知，当iicr时，f必定小于1，即异步交叉轧制能耗。必定低于常规轧制能耗。当iicr时，iQiQcr。给合式(10)，当i超过某一数值时，就必然出现fiQWcr/CS1。即异步交叉轧制能耗上升直至超过常规轧制。同时，当交叉角小于临界交叉角cr及异步比小于临界异步比icr时，随交叉角及异步比的增加，能耗呈下降趋势；当异步比大于icr时，能耗将上升。icr和cr的数值可通过实

9、验确定。2实验结果与讨论在自行研制的异步交叉轧机上进行了实验，结果见图24。图 2轧制压力变化规律Fig.2Rule of rolling force change图 3前滑变化规律Fig.3Rule of forward slip change由图2、3可见，当交叉角增至0.5°时，轧制压力趋于最小，交叉角再增大，则轧制压力变化不大。同时，快辊前滑值随交叉角的降低及异步比的增加而下降，而各交叉角度下前滑值为零时的异步比随交叉角增大而增加，当交叉角达到0.5°时，该异步比增至最大为1.3。本实验中的临界交叉角为0.5°，临界异步比为1.3。由图4可知，当交叉角达到0.5°，在异步比1.3附近，轧制能耗最低。上述实验结果与理论分析相吻合，这表明理论分析是正确的。3结论在合理选用交叉角及异步比的条件下，异步交叉轧制能耗比常规轧制、交叉轧制及异步轧制皆有降低。本文的研究表明，当交叉角和异步比增大时，图 4轧制能耗变化规律Fig.4Rule of rolling energy consumption change能耗随之下降，在交叉角为0.5°且异步比为1.3时，能耗最低，而后随异步比增大，能耗将增加，甚至超过常规轧制。参考文献1潘大