浅析双驱动铸轧机轧件粘辊时两辊传动力矩的分配与控制涿神有色加工设备有限公司王成国【摘要】 轧件粘辊是影响双辊铸轧机板带质量的主要问题之一。双驱动方式是监控粘辊的重要方法。简介了 正常轧制和粘辊时两辊的传动力矩。浅析了双驱动铸轧机粘辊时两辊传动力矩的分配与控制。关键 词双驱动铸轧机，粘辊，两辊传动力矩，分配控制１问题的提出双驱动铸轧机在试生产时有可能出 现轧件粘辊，若一辊出现轧件粘辊时，其传动电机电枢电流下降，而另一辊传动电机电枢电流上升 ，上升与下降的幅值基本相等；粘辊时，被粘板面发黑，另一面比正常板面光亮。众所周知，粘辊 对板材质量影响较大，有效地监控粘辊一直是铝加工行业所关心的问题。除控制浇注温度、冷却强 度、轧制速度等工艺参数和使用清辊机械外，采用双驱动方式是监控粘辊的重要方法。国内有关双 驱动铸轧机粘辊时两辊传动力矩分配与控制的资料所见甚少。本文从塑性加工力学和稳定轧制条件 出发，对上述问题试图进行定性说明，与同行探讨。２两辊传动力矩的分配与控制为了方便说明问 题，设定铸轧为中厚件简单轧制过程。简单轧制过程的条件是：（１）两辊驱动，（２）辊径相等 ，（３）两辊转速相等，（４）被轧金属做等速运动，（５）轧件只受轧辊施加的力，（６）轧件 机械性能均匀。２．１正常轧制铸轧过程是无锭轧制，咬入部分是液体和固体金属两部分。由于辊 径大、表面粗糙、摩擦系数大，附着在轧辊表面结晶的固态金属温度高达３００℃以上，轧件与轧 辊表面接触，以相同的速度运动，至中性面时，轧件才有前滑，图１是变形区示意图。正常轧制时 ，轧制区金属流动速度在高向上的分布如图２所示。图３是水平法向应力σ＿ｘ在高向上的分布示 意图。该应力是摩擦力τ＿（ｋ１）、τ＇＿（ｋ１）、τ＿（ｋ２）、τ＇＿（ｋ２）引起的基 本应力与附加应力叠加的结果。这时：τ＿（ｋ１）＝τ＇＿（ｋ１），τ＿（ｋ２）＝τ＇＿（ ｋ２），上下辊传动力矩相等。２．２粘辊时的受力分析用公式（１）判断铸轧区是否有前滑：式 中，δ＝２μ／φ，φ为咬入角，μ为摩擦系数。王成国─—河北省涿州市涿神有色加工设备有限 公司工程师（邮编：０７２７５０）若μ＜Ａ，则轧件存在前滑。如果下辊出现轧件粘辊，轧件下 表面与轧辊粘合在一起无相对滑动。因为轧件前滑，前滑区内轧件与轧辊相对运动的趋势不会改变 ，即τ＇＿（ｋ２）的作用方向不变。轧件与轧辊的作用力，因粘着的原因要远大于滑动摩擦力， 即τ＇＿（ｋ２）＞τ＿（ｋ２）。轧件与下辊的粘着力（单位力）可以认为常数，在轧制工艺参 数不变情况下，σ＿ｘ的大小与轧件塑性有关。所以，粘着未破坏时，τ＇＿（ｋ２）的大小与塑 性有关。τ＇＿（ｋ２）的增大使轧制过程必须在新的平衡状态下进行，这是因为轧件前进的阻力 也相应增大，金属流动和应力分布更加不均匀，为了克服这个阻力，曳引轧件前进的摩擦力τ＿（ ｋ１）、τ＇＿（ｋ１）也增大，前滑区部分转化为后滑区。增量Δτ＿（ｋ１）和τ＇＿（ｋ１ ）是用来克服前滑阻力τ＇＿（ｋ２）的增量Δτ＇＿（ｋ２）和平衡轧辊正压力水平分量的变化 量，即（τ＿（ｋ１）－τ＿（ｋ２））加大并且（τ＿（ｋ１）－τ＿（ｋ２））＞（τ＇＿（ ｋ１）－τ＇＿（ｋ２）），说明上辊传动力矩上升和上辊传动力矩大于下辊传动力矩。上辊传动 力矩的增量通过τ＇＿（ｋ２）推动下辊，使下辊传动力矩减少一个增量，这两者增量值应相等， 用合力作用点表示（图４），上辊力臂大于下辊力臂。因为τ＇＿（ｋ２）＞τ＇＿（ｋ２））， 使金属流速在高向上的分布发生变化，轧件上表面与上辊面相对运动速度加快。两辊传动力矩分配 不均时，其差值大小与下述状态有关：（１）严重粘辊时，轧件与辊面粘着长度较长且未遭破坏， 这时，两辊传动力矩分配与轧件塑性有关（因σ＿ｘ与塑性有关），轧件越硬，相差越大。实际生 产中也确实如此，铸轧Ｌ３粘辊时，两辊电枢电流相差８安培，铸轧ＬＦ２１粘辊时，两辊电枢电 流相差１５安培。（２）轻微粘辊时，其差值与粘合长度和单位粘着力有关，此时轧件与辊面可能 相对运动。２．３ 双驱动及其控制铸轧工艺对双驱动提出的要求是：（１）辊径任意匹配。这 样，可以合理使用轧辊，延长使用时间，降低消耗。但是，考虑到两辊辊径的不同所带来的冷却强 度差异，故两辊径差也不宜太大。（２）减少粘辊危险。出现轻微或严重粘辊时，传动力矩分配发 生变化，这时要改变工艺参数或投入清辊措施或改变两辊传动。集中式传动方式，在粘辊时从主传 动系统上反映不出来，只有严重粘辊时才被目测发现，不利于早期监视和控制粘辊。双驱动还会带 来其他好处，如生产中某一辊传动系统出现故障，另一辊可承担全部负荷而继续生产。正常轧制时 ，双驱动无特殊意义。粘辊时如何控制是主要问题。要想消除粘辊，应该使粘辊与板面间产生滑动 ，从２．２节分析中可以看出，τ＇＿（ｋ２）是下辊粘着时的作用力。该力越大。粘着破坏的可 能性越大，最大时τ＇＿（ｋ２）＝τ＿（ｋ１），轧辊传动力矩为零，仅跟随金属流动运动，其 转速滞后，同时也提高了冷却强度。从不均匀轧制角度看，降低粘辊的速度和传动力矩，可以使粘 辊的前滑区增大，有利于消除粘辊，两者是统一的。所以，在传动控制上，每辊应该单独控制，且 每辊具行单独完成轧制过程的能力。人为地改变驱动力矩分配，将减少粘辊倾向，消除轻微粘着， 使轧机恢复正常工作。加大张力也是减少粘辊的有效方法。随着张力加大，前滑区加大，前滑率增 加，粘着危险减小。较大的张力也可避免出口处粘着。２．４生产现场设备分析生产现场的双驱动 铸轧机，其控制思路是。两台直流电机励磁固定，电枢并联，每台电机不可单独控制。下辊测速反 馈，空载时调整两辊线速度一致，下辊出现轧件粘辊时，其负荷下降，电枢电流Ｉ＿ｓ，下降，而 上辊电枢电流Ｉ＿ｓ上升。电枢电压相同，两台电机特性曲线相差不大，Ｉ＿ｓ的变化反映出两台 电机有个转速差Δｎ。下辊测速反馈，其速度恒定，上辊这时较下辊就有个转速降，即Δｎ＝（Ｒ ／ＣＥφ）·ΔＩ＿ｓ，该转速降使两辊传动力矩向平衡的方向变化。所以，粘辊时两辊传动力矩 相差不会太大，两辊可以相互约束。两辊转速不同时为下均匀轧制，上辊前滑区变长，板材表面光 亮。从现场情况看，每辊有０．７５倍的总轧制能力即可、又因两台电阶共用一套可控硅供电，因 此设备投资费用较低。由于每台电机不可单独控制。粘辊时只能降低轧制速度而牺牲了生产率。如 果每辊单独控制，保证线速度同步。钻辊时其传动力矩分配有可能是一辊承担全部传动力矩，而另 一辊传动力矩为零，所以每辊必须具有较大的传动能力，又因使用两套可控硅供电，设备投资费用 较高。３结束语从金属塑性加工力学和稳定轧制条件出发，浅析了双驱动铸轧机轧件粘辊时两辊传 动力矩的分配与控制。粘辊时，被粘辊传动力矩下降，正常辊传动力矩上升；其分配差值大小与轧 件的塑性、粘着程度和控制方式等有关。双驱动控制宜采用单辊力矩控制。上述问题仅有理论上的 分析是不够的，还应在实际生产中测定一些必要的技术参数，如板材速度变化、轧辊转速变化、结 晶时的柱状晶轴向与轴的连线夹角等。限于条件，我们还没有取得这些数据，加之有关粘辊方面的 可阅资料甚少，故本文的分析仅供参考，笔者本意在于提出分析问题的出发点，与同行们研讨。参 考文献（略）浅析双驱动铸轧机轧件粘辊时两辊传动力矩的分配与控制@王成国$涿神有色加工设 备有限公司双驱动铸轧机，粘辊，两辊传动力矩，分配控制轧件粘辊是影响双辊铸轧机板带质量的 主要问题之一。双驱动方式是监控粘辊的重要方法。简介了正常轧制和粘辊时两辊的传动力矩。浅 析了双驱动铸轧机粘辊时两辊传动力矩的分配与控制。），轧辊传动力矩为零，仅跟随金属流动运 动，其转速滞后，同时也提高了冷却强度。从不均匀轧制角度看，降低粘辊的速度和传动力矩，可 以使粘辊的前滑区增大，有利于消除粘辊，两者是统一的。所以，在传动控制上，每辊应该单独控 制，且每辊具行单独完成轧制过程的能力。人为地改变驱动力矩分配，将减少粘辊倾向，消除轻微 粘着，使轧机恢复正常工作。加大张力也是减少粘辊的有效方法。随着张力加大，前滑区加大，前 滑率增加，粘着危险减小。较大的张力也可避免出口处粘着。２．４生产现场设备分析生产现场的 双驱动铸轧机，其控制思路是。两台直流电机励磁固定，电枢并联，每台电机不可单独控制。下辊 测速反馈，空载时调整两辊线速度一致，下辊出现轧件粘辊时，其负荷下降，电枢电流Ｉ＿ｓ，下 降，而上辊电枢电流Ｉ＿ｓ上升。电枢电压相同，两台电机特性曲线相差不大，Ｉ＿ｓ的变化反映 出两台电机有个转速差Δｎ。下辊测速反馈，其速度恒定，上辊这时较下辊就有个转速降，即Δｎ ＝（Ｒ／ＣＥφ）·ΔＩ＿ｓ，该转速降使两辊传动力矩向平衡的方向变化。所以，粘辊时两辊传 动力矩相差不会太大，两辊可以相互约束。两辊转速不同时为下均匀轧制，上辊前滑区变长，板材 表面光亮。从现场情况看，每辊有０．７５倍的总轧制能力即可、又因两台电阶共用一套可控硅供 电，因此设备投资费用较低。由于每台电机不可单独控制。粘辊时只能降低轧制速度而牺牲了生产 率。如果每辊单独控制，保证线速度同步。钻辊时其传动力矩分配有可能是一辊承担全部传动力矩 ，而另一辊传动力矩为零，所以每辊必须具有较大的传动能力，又因使用两套可控硅供电，设备投 资费用较高。３结束语从金属塑性加工力学和稳定轧制条件出发，浅析了双驱动铸轧机轧件粘辊时 两辊传动力矩的分配与控制。粘辊时，被粘辊传动力矩下降，正常辊传动力矩上升；其分配差值大 小与轧件的塑性、粘着程度和控制方式等有关。双驱动控制宜采用单辊力矩控制。上述问题仅有理论上的分析是不够的，还应在实际生产中测定一些必要的技术参数，如板材速度变化、轧辊转速变化、结晶时的柱状晶轴向与轴的连线夹角等。限于条件，我们还没有取得这些数据，加之有关粘辊方面的可阅资料甚少，故本文的分析仅供参考，笔者本意在于提出分析问题的出发点，与同行们研
More abstracts about the 浅析双驱动铸轧机轧件粘辊时两辊传动力矩的分配与控制