异步交叉轧制能耗特性研究

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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(θ)增至临界值(θcr)时，能耗最小，交叉角θ＞θcr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，i＞icr后，能耗则上升，且θ愈大，icr亦愈大。即当交叉角为θcr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

2、ONENERGYCONSUMPTIONINASYMMETRICANDCROSSROLLINGZHAOLin　JINGuotian　FUZhuobao(AnshanIron&Steel(Group)Co.)BAIGuangrun(NortheasternUniversity)ABSTRACT　Basedontheanalysisofenergyconsumption(EC)characteristicsofasymm-etricandcrossrolling,itisshownthatwiththeincreaseof

3、crossangleθ,ECdrops,andatacriticalangleθcr,ECreachesaminimumwhenθ＞θcr，ECchangeslittle.Whenspeedratioiincreases,ECdropstoo,asireachestoacriticalvalueratioicr,EChasaminimumvaluetoo,butwheni＞icr，ECincreaseswithi,andthelargerθthegreatericris.Whenθ＝θcrandi＝icr，theco

4、mprehensiveenergyconsumptionisthesmallest.KEYWORDS　asymmetricandcrossrolling,speedratio,crossangle,energyconsumptionofrolling　　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

5、——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Nd，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。Ng＝Ndηcosαcos(α+θ)(1)式中　η——传动系统效率； 　　θ——轧辊交叉角/(°)；　 　α——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

6、及轧辊图1　辊身功率Ng与轧制能耗Nd间关系Fig.1　RelationbetweenrollpowerNgandenergyconsumptionofrollingNd交叉要损失一部分能量。　　令m＝cosαcos(α+θ)，则式(1)改为Ng＝Ndηm异步交叉轧制(简称AC轧制)能耗为N'd＝N'g/(ηm)＝［M'1ω1+M'2ω2］/(ηm)＝［M'Σ+M'1(i-1)］ω2/(ηm)(2)式中　M'1、M'2——各为快辊与慢辊轧制转矩；　  ω1、ω2——各为快辊与慢辊角速度；i＝ω1/ω2；　M'Σ＝M'

7、1+M'2常规轧制能耗为Nd＝Ng/η＝(M1+M2)ωc/η＝CsMΣω2/η　(3)式中　M1、M2——上下工作辊轧制转矩；MΣ＝M1+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ff＝Nd/Nd＝m［M'Σ/MΣ+M'1(i-1)/MΣ］/Cs(5)式中MΣ＝2μRPc(1-2Zc)(6)M'Σ＝2QWPcCμR(1-2Z)(7)R——工作辊半径；　　Q＝P/Pc——P、Pc各为异步

8、轧制和常规轧制的轧制力；　　W＝PC/P——Pc为异步交叉轧制的轧制力。　　式(5)简化后可得f＝WiQ/(mCs)(8)　因为α和θ很小，一般θ＝0～1.0°；α＝0～10°故此m接近于1。则式(8)又可简化为f＝WiQ/Cs(9)   根据实验结果知，当交叉角θ小于某一临界角θcr时，θ增大，Pc下降，即Pc＜P，W＜1。当θ≥θcr时，