长周期服役下精密轧机背衬轴承辊形优化设计研究

作     者：田飞 陈禄祯 张明 张乐 张益龙 杨庭松 

作者机构：湖南华菱涟源钢铁有限公司技术中心 湖南华菱涟源钢铁有限公司冷轧板厂 北京科技大学国家板带生产先进装备工程技术研究中心 

出 版 物：《轧钢》 (Steel Rolling)

年 卷 期：2024年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：广西科技重大专项项目(AA23023028-1) 国家重点研发计划项目(2023YFB3710204) 

主　　题：无取向硅钢 精密轧机 背衬轴承 接触应力 仿真分析模型 VCR辊形 长周期服役 冷轧 

摘      要：作为冷轧制备无取向硅钢的主力机型，二十辊精密轧机可充分利用其小辊径工作辊的强轧薄能力和塔式辊系的高刚性特点，实现高强度钢种的高产量、高质量生产。然而，受实际生产中的非均匀接触应力影响，二十辊精密轧机的背衬轴承易于出现非均匀磨损，甚至疲劳失效。为此，从辊间接触应力与背衬轴承服役能力的内在关联入手，建立了二十辊轧机辊系-轧件耦合仿真分析模型，用以分析轧制参数与板形调控参数对背衬轴承辊与二中间辊接触应力的影响规律。结果表明：轧制入口侧的背衬轴承辊为该机型内易产生最大接触应力的背衬轴承，且受参数影响而表现出应力峰值的变化；增大轧制力会造成辊间接触应力的整体增大，但不会造成其分布规律的变化；增大窜辊量会导致辊间接触力朝窜辊方向发生偏移，致使背衬轴承辊与二中间传动辊的接触应力峰值小幅增长；改变AS-U调节量会通过芯轴轴线倾斜的形式，在大压下轧制过程中迫使背衬轴承在倾斜方向上出现应力尖峰；基于轧制力、窜辊量以及AS-U调节量等参数对背衬轴承辊与二中间传动辊的辊间接触应力影响，提出了一种可长周期服役的精密轧机背衬轴承VCR辊形。通过分析验证，该辊形可有效消除背衬轴承辊端部的应力尖峰，其中部位置背衬轴承两侧的辊间接触应力峰值可在原基础上降低5.83%，具有长周期服役状态下延长背衬轴承辊寿命的作用效果。