2.3　熱凸度對板形和板凸度的影響

熱軋時工作輥由于與高溫軋件接觸而使溫度升高，同時冷卻水會使之冷卻。在軋制過程中，軋輥的受熱和冷卻狀況沿輥身分布是不均勻的。在多數(shù)場合下，輥身中部的溫度高于邊部（但有時也會出現(xiàn)相反的情況），并且在一般情況下，傳動側(cè)的輥溫稍低于操作側(cè)的輥溫。在直徑方向上，輥面與輥心的溫度也不一樣，在穩(wěn)定軋制階段，輥面的溫度較高，但在停軋時由于輥面冷卻較快，也會出現(xiàn)相反的情況。軋輥斷面上的這種溫度不均使輥徑熱膨脹值的精確計算很困難。

動態(tài)熱輥是影響出口處帶鋼板形的重要因素。熱輥變形計算分為兩步，首先計算工作輥的溫度場，然后由溫度場計算出軋輥表面的熱變形。這是一個復雜的熱傳導問題，在計算時應考慮如下因素。

①軋制前帶材的熱含量。

②接觸弧處變形功和摩擦產(chǎn)生的熱量。

③通過接觸弧傳導給軋輥的熱量。

④由于冷卻導致的軋輥表面的熱量。

⑤傳導給軋輥軸承的熱量。

軋制過程中，金屬相對軋輥滑動產(chǎn)生的熱量和金屬變形所釋放的熱量有一部分傳入軋輥，使軋輥溫度升高，這是軋制過程中軋輥的熱輸入。同時冷卻水和空氣又從軋輥中帶走熱量，使其溫度降低，這是軋輥的熱輸出。在開軋后的一段時間內(nèi)，軋輥的熱輸入大于熱輸出，軋輥溫度逐漸升高，熱凸度也隨之不斷增大。在以某一特定規(guī)程軋制若干帶卷之后，軋輥熱輸入和熱輸出相等，處于平衡狀態(tài)，軋輥熱凸度也保持一個穩(wěn)定值。軋制過程中熱凸度隨時間的變化情況如圖2-4所示。一般說來，在特定的軋制規(guī)程下，板形工藝參數(shù)是依據(jù)穩(wěn)定的熱凸度設計的。但是，由于下述三個方面的原因，實際凸度往往偏離上述的穩(wěn)定熱凸度值。

①當軋機停軋一段時間又重新開動時，在極端情況下軋輥沒有熱凸度，實際生產(chǎn)中雖然通過燙輥等措施使軋輥有一定的熱凸度，但仍較穩(wěn)定值小得多。只有軋制數(shù)卷之后，才形成熱凸度。

②如果某機架工作輥損壞，必須更換新輥，在極端情況下也沒有熱凸度。

③不同產(chǎn)品常常要求由一種軋制規(guī)程變到另一種軋制規(guī)程，隨之而來的是熱凸度需要由一個穩(wěn)定值過渡到另一個穩(wěn)定值。

關(guān)于①、②兩項，我們考慮極端情況，即使用冷輥。如圖2-5所示，冷輥的熱凸度為零，所以實際凸度曲線是水平線T，完好板形線為F，當以正常軋制力P_A軋制時，產(chǎn)生完好板形的凸度應該是K′，但實際軋輥凸度是車削凸度K，它遠小于產(chǎn)生完好板形所需要的凸度，因此帶鋼必然形成明顯的邊波。

在實際生產(chǎn)中為了防止這種情況發(fā)生，除了通過燙輥給出一定的初始熱凸度外，在軋制程序方面采用先軋窄帶、后軋寬帶的方法，利用對板形不十分敏感的窄料軋制形成熱凸度，再軋板形較難控制的寬料。

關(guān)于③，即軋制規(guī)程改變使穩(wěn)態(tài)凸度變化，這是經(jīng)常發(fā)生的，有時凸度變化是十分明顯的。例如某軋機，壓下量為20％時，軋輥直徑僅變化0.05mm，但壓下量為35％時，這個值可達0.2mm。可見熱凸度變化非常明顯。

如圖2-6所示，完好板形線為F，某規(guī)程下熱凸度-軋制力關(guān)系曲線為T，當軋制力P_A對應兩曲線切點時，可獲得良好板形。在規(guī)程改變后，熱凸度曲線變?yōu)?i>T₁或T₂，如仍在軋制力P_A下工作，則必然發(fā)生板形缺陷。嚴重時，規(guī)程變化對板形的影響并不亞于換輥等對板形的影響，所以應特別注意。

金屬塑性變形會產(chǎn)生熱量，金屬與軋輥的摩擦也會產(chǎn)生熱量，這些熱量一部分被冷卻水帶走，另一部分則滯留在軋輥里，使軋輥形成一定形狀的熱凸度。生產(chǎn)實踐表明，軋制薄規(guī)格帶材時，例如鍍錫原板，熱凸度對帶鋼板形的影響非常敏感，更換軋輥后或停機較長時間后，開機的頭幾個鋼卷的板形往往很難控制。對此可采取軋輥預熱的辦法，預先將工作輥放在爐子中進行加熱，讓軋輥形成合適的熱凸度。在正常軋制情況下，如果乳化液系統(tǒng)出現(xiàn)故障，軋輥局部區(qū)域過熱，導致工作輥局部區(qū)域的熱凸度過大，此時帶鋼出現(xiàn)局部的波形^［1］。