轧机是板带生产的“母机”,其空间位置精度和装配精度直接影响带钢质量。然而,随着服役时间的累积,轧机主要部件磨损等原因导致空间精度下降,如轧机窗口对中度下降、牌坊两侧存在高低差等现象,严重影响轧机性能与轧制稳定性。为满足板带生产高速化、高精度化和高性能化要求,亟需开展有关轧机空间精度失调的原因、检测方法及其对轧制工艺和设备产生的影响等方面研究。辊系是轧机最核心的部件,为增加轧制稳定性,工作辊沿轧制线方向与支撑辊通常设定有6～10mm偏移量,致使轧辊轴承座与机架内表面产生巨大接触压力,加上咬钢和抛钢带来的轧制力冲击以及氧化腐蚀等因素,使得轧机衬板在工作过程中受到不同程度的磨损。而液压AGC的在线投入使得轧辊纵向位置频繁调整,加剧了衬板磨损速度,导致轧机的非设计性间隙量增加,使辊系出现非对称交叉现象。为系统研究辊系非对称交叉对轧机性能与轧制工艺的影响,本文以某厂热轧机组为依托,将理论分析与有限元仿真相结合,开展了如下工作:利用激光跟踪仪对实际工况下轧辊的空间位置进行检测,根据衬板空间几何状态建立了衬板磨损量与辊系交叉角的几何关联模型,并考虑了轧机装配间隙量的影响,给出了实际工况下辊系交叉角范围。以此为基础,使用有限元软件ABAQUS建立了带钢轧机整体模型,分析了考虑工作辊偏移和原始辊型条件下,辊系交叉角对轧机传动侧与操作侧刚度差值的影响。通过对带钢轧制过程进行有限元仿真,分析了辊系交叉角度、板宽以及轧制速度对板带横向厚差的影响,以及辊系交叉角对轧辊轴向力的影响。结果表明,辊系非对称交叉对轧机设备和轧制工艺造成严重影响。以某钢厂2 250mm热轧轧机衬板为对象,结合现场取样,利用摩擦磨损试验机对衬板的失效行为和磨损规律进行了研究。并通过衬板磨损区域宏观形貌和微观结构分析,总结了衬板磨损失效机理。在仿真数据与实验数据的基础上,参考Archard磨损理论建立了板衬磨损预测模型。磨损量预测值与工厂实测数据具有较好的一致性,证明了预测模型的准确性。本文研究工作为热轧设备的定期维护和轧制工艺优化调整提供了一定的理论指导。