高速重轨万能连轧机组轧辊车削工艺优化

石春有 田秉峰 刘国富 黄海滨 王 彬

（武钢条材总厂大型分厂 湖北 武汉：4330080）

1 现状

为了生产出世界一流的高速重轨产品，武钢从德国西马克（简称SMS）引进了具有世界一流水平的万能轧机生产线。其中万能连轧机组由UR中轧机，可横向移动的轧边机和万能精轧机串列式组成。万能连轧机组的俯视图见图1。

图1 万能轧机连轧机组的俯视图

如图1所示，在各机架的上下水平辊之间有一条轧辊的中性线，确定孔型中性线的目的在于按它配置孔型，这样轧件出轧辊可以保持平直。连轧机组UR轧机和UF轧机轧辊均由四支轧辊组成，轧件在四个轧辊的外轮廓组成的万能孔型轧槽中进行轧制，以60kg／m重轨UR轧辊为例，四支轧辊组成的孔型见图2。

图2 四支轧辊组成的孔型图

轧辊孔型轧槽由上下水平轧辊和头部立辊与水平立辊组成，图2中打剖面部分为轧件垂直于轧制线的截面积，四支轧辊的四个轧槽从四个不同方向对轧件的截面进行压下变形，通过改变轧辊之间的相对位置从而达到调整孔型轧槽的间距，在四支轧辊之间设有轧辊辊缝，通过调整辊缝的大小来保证轧件的断面尺寸。为了保证轧制过程中轧件的断面尺寸，轧辊在上轧机后，要进行轧辊标定，所谓轧辊标定就是轧辊找零位，要求将四支轧辊贴到一起，正常情况下标定后轧辊见图3。

图3 正常情况轧辊图

四支轧辊贴到一起后，四支轧辊之间辊缝值为零，即找到轧辊的零位，在轧辊辊缝值为零时确定轧辊的各类参数，然后将四支轧辊放开，根据不同规格重轨设定不同的辊缝。从图3中看到在轧辊标定时，头部立辊和水平立辊的整个端面与上下水平轧辊辊环的两个端面贴在一起。

2 存在问题

在实际的轧辊标定中，并不是每次轧辊在标定中四支轧辊都能贴到一起，在标定中经常水平立辊或头部立辊与上下水平轧辊的其中的一个端面贴到一起，而上下轧辊的另一端面与立辊没有贴到一起，其中的一种情况见图4。

图4 轧辊非正常标定图

图4是不正常标定中的一种，水平立辊与上辊的端面贴到一起，但与下辊的端面没有贴到一起，出现该种现象，有两种可能，一是上轧辊辊环的厚度大于设计值 ，二是下轧辊辊环的厚度小于设计值。这种标定找到的零位所确定的参数是不真实的，导致根据标定后设定的四支轧辊之间的辊缝值与实际要求的辊缝值不符，造成辊环的中性线产生偏移，使中性线两侧的力矩不相等，导致线速度发生改变，最终影响到轧制的张力控制，使轧制中调整难度增大，造成轧件出孔型时不稳定，出现腿长、腿短。如果立辊头部与上下水平轧辊的标定辊缝值有问题，会出现轨高、轨矮、底大、底小、不对称等缺陷。

3 产生原因

从现场随机抽取的UR轧机6组上下水平轧辊辊环宽度的实际测量数据，每支辊环的实际宽度与设计宽度的差值及每组轧辊上下轧辊辊环之间的差值见比照表1。

表1 每套辊环实际宽度与设计宽度比照表

从表1中看出，与设计的宽度有差异。轧辊在实际的标定中，四支轧辊之间的端面是没有同时贴到一起的。造成此种现象的原因：一是进货厂家不同，加工出的上下水平轧辊辊环的宽度存在偏差。二是轧辊车削工艺方面所造成。本文从轧辊车削工艺进行分析。

上下水平轧辊分别由两部分组成，一部分为轧辊芯轴，另一部分为轧辊辊环，通过过盈配合将辊环热装在芯轴上，使芯轴和辊环合二为一组成上下水平轧辊见图5。

轧辊芯轴与辊环热装时，有两个工作面与辊环接触，一个直径为590mm，另一个直径为585mm，在热装时只有以工作面直径为590mm（针对辊环是重轨头部一端）为基准进行热装辊环才能装入芯轴。因此辊环重轨头部一端为基准端，定位槽局部图见图6。

从图6中可看到，定位槽的宽度为10mm，辊环的中性线在定位槽中心，基准面到轧辊芯轴定位槽的距离是（26.36＋65.9＋5）＝97.26mm，无论辊环的宽度是多少，基准面到辊环中性线位置始终为97.26mm，定位槽的中心到辊环基准端的距离是定值。辊环宽度的大小均在另一侧反映出来。目前轧辊辊环车削模式见图7。

图5 芯轴和辊环热装后的水平轧辊

图6 轧辊芯轴与辊环热装时定位槽局部图（A放大）

图7 轧辊辊环车削模式

轧辊芯轴与辊环热装是以重轨辊环的头部一端为基准进行热装，而从图7中看出，车刀的起点不是从热装的基准面开始，而是从热装非基准面的一端开始车削，车削的程序是，首先用深度尺测量辊环非基准面的一端与辊环端面的距离，根据实际测量数据确定起刀点的参数，测量数据大于26.26mm时，起到点的参数设定为（26.26＋X）mm，测量数据小于26.26mm时，起到点的参数设定为（26.26－X）mm，车刀的起点（对刀点）在重轨腿部端点的圆弧处，轧辊车刀是从重轨的腿部向头部方向车削，车刀只对孔型轧槽部分进行车削，车削到辊环头部圆弧端点时退刀。轧辊辊环两端面方向不进行车削，按这种车削模式即使要车削辊环头部一侧的端面，该车刀也不能车削，从图7中看到，车刀的端面与辊环的腰部将发生碰撞。

该种车削模式结果是，辊环宽度超出的部分得不到车削，直接影响到轧辊的标定，轧辊中性线发生了改变。

4 解决方案

为了使每套轧辊辊环的宽度与设计宽度相符和中性线的位置不变，提高轧钢调整时的精度，即改变轧辊车刀加工路径，即可保证辊环中性线不变又可以保证轧辊辊环的宽度不变见图8。

图8 改变工艺后辊环车削路径

用同样的车刀，与图7的走刀方向相反，原来车刀的终点，改变工艺后变成车刀起点，从辊环的基准面一侧重轨头部圆弧的端点处对刀，车削程序不同的是，用深度尺测量辊环基准面的一端与辊环端面的距离，根据测量数据确定起刀点参数（确定方法与图7相同），在第一次轧辊辊环进行车削时，车刀从重轨辊环的头部向腿部进行车削，车削到腿部圆弧端点时，车刀不退刀一直加工到辊环的根部。这种车削方式不仅对孔型的轧槽进行车削，而且对辊环的端面也进行了车削。这样辊环宽度超出的部分可以车削掉，可使辊环的宽度严格控制在设定的标准内，同时可使轧辊辊环的中性线不变。

辊环可以车削加工使用若干次，图8是第一次辊环车削时的加工路径。图9是辊环从第二次开始后车刀加工的路径图。

图9所示的车削工艺与图8不同的是，车削加工的终点是辊环腿部圆弧端点当车刀加工车削到辊环腿部圆弧端点时是车刀的终点。对辊环的宽度再不进行车削，因为辊环的宽度经第一次车削后，已经车削到辊环的设定宽度，辊环的宽度（两侧的端面）只在轧辊标定时起作用，在轧钢过程中不与轧件接触，故辊环的两端面没有磨损，所以辊环的宽度一旦确定后，不需进行再次车削。

图9 第二次开始后辊环车削路径

5 结束语

经过对在线使用辊环的分析，通过改变轧辊辊环的车削工艺，改变辊环的加工路径，可使辊环的宽度得到有效控制，使辊环的实际宽度和辊环的中性线与设计宽度相符，从而保证轧辊辊环的标定质量，保证连轧机组的中性线在一条线上，降低轧钢的调整难度，提高轧钢的调整精度，最终达到保证重轨的实物质量。

［1］白光润，栗瑰馥，朱殿强.孔型设计［M］.沈阳：东北工学院出版社，1992.