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。在多數場合下，輥身中部的溫度高于邊部（但有時也會出現相反的情況），并且在一般情況下，傳動側的輥溫稍低于操作側的輥溫。在直徑方向上，輥面與輥心的溫度也不一樣，在穩定軋制階段，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，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，軋輥熱凸度也保持一個穩定值。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，在特定的軋制規程下，板形工藝參數是依據穩定的熱凸度設計的。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，實際生產中雖然通過燙輥等措施使軋輥有一定的熱凸度，但仍較穩定值小得多。只有軋制數卷之后，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不同產品常常要求由一種軋制規程變到另一種軋制規程，隨之而來的是熱凸度需要由一個穩定值過渡到另一個穩定值。

關于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。

在實際生產中為了防止這種情況發生，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。

關于③，即軋制規程改變使穩態凸度變化，這是經常發生的，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，某規程下熱凸度-軋制力關系曲線為T，當軋制力P_A對應兩曲線切點時，可獲得良好板形。在規程改變后，熱凸度曲線變為T₁或T₂，如仍在軋制力P_A下工作，則必然發生板形缺陷。嚴重時，規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。

金屬塑性變形會產生熱量，金屬與軋輥的摩擦也會產生熱量，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。生產實踐表明，軋制薄規格帶材時，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，如果乳化液系統出現故障，軋輥局部區域過熱，導致工作輥局部區域的熱凸度過大，此時帶鋼出現局部的波形^［1］。