CN100593442C - 立辊轧边机立辊及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立辊轧边机立辊，该立辊的两侧辊边以立辊的中心垂直轴呈对称结构，两侧辊边包括上、中、下三段，上段为斜线，下段为垂直线，中段为向辊内侧凹进的弧线，弧线的上、下两端分别与斜线、垂直线相连接。本发明还公开了一种立辊轧边机立辊的设计方法。通过改变立辊两侧辊边的形状，能够减少宽度侧压量，降低“狗骨”的峰值高度的要求，而且在水平方向上对坯料上表面的“狗骨”整体向外侧产生位移，使坯料上、下表面的宽减量一致，从而有效控制狭缝，使狭缝符合标准，并且还依然构成侧压角，保持了对坯料的侧压能力，防止坯料翘起。辊边中段的抛物线与上段斜线、下段垂直线的连接处为平滑相连，防止了坯料在轧制过程中产生变形缺陷。

Description

立辊轧边机立辊及其设计方法

技术领域

本发明涉及热轧机轧辊，更具体地说，涉及一种立辊轧边机立辊及其设计方法，该立辊及其设计方法能够有助于控制被轧制的带钢坯料狭缝，使其达标。

背景技术

在带钢热轧过程中，需要对带钢宽度进行控制，目前，用于带钢宽度的控制设备包括立辊轧边机，该轧边机特点是设备简单，轧制线短。轧制时，通过立辊轧边机和四辊可逆粗轧机组合使用，将带钢坯料在立辊轧边机上进行往返多个道次的轧制，并通过奇数道次的立辊对坯料宽度进行加工，并利用宽度模型的控制精度，从而达到粗轧的目标宽度。请参阅图1所示，该立辊轧边机立辊10的两侧辊边以立辊的中心垂直轴呈对称结构，辊边设计成两个段，上段为斜线11，下段为垂直线12，斜线11与垂直线12平滑相连接。斜线11与轧制坯料的边部相接触部分的垂直高度为150mm，斜线的计算公式为y＝ax，(a＝0.05)。垂直线12与轧制坯料的边部相接触部分的垂直高度为50mm。在此需要说明的是，图1中，虚线H1为轧制过程中第一道次的坯料上表面位置，虚线H3为轧制过程中第三道次的坯料上表面位置，虚线H5为轧制过程中第五道次的坯料上表面位置，虚线H为轧制过程中各道次的坯料的下表面位置。该辊边设计是为了使热轧带钢宽度方向的轧制具有必需且适当的侧压能力，以防止受宽度方向压缩的带钢单侧翘起，而失去宽度方向的轧制作用。在减宽过程中，由于金属流动非常不均匀，减宽量的一部分转化为坯料的延伸，余下部分会引起坯料厚度的增加，因为坯料塑性变形程度的缘故，该厚度增加在坯料边部变现的较大，所得到的坯料边部增厚的形状通常被称为“狗骨”(见图2所示，图2中A为“狗骨”峰位置；Hb为“狗骨”峰位置凸起厚度；Ht为“狗骨”峰与轧辊接触处厚度增量；α表示“狗骨”峰处角度增量；Ho为坯料轧前厚度)。但是在轧制带钢坯料时，当宽度方向的侧压变形所产生的“狗骨”在经过水平辊的轧制后，往往会在坯料上、下表面产生狭缝缺陷，并且，由于与坯料边部相接触的斜线顶端与垂直线之间有7.89mm的距离，使得坯料上、下表面的减宽量不一致，往往造成上表面的狭缝距离超过标准要求4～5mm，造成产品不合格，严重影响了经济效益。

发明内容

针对传统的立辊轧边机的立辊在对带钢边部轧制时，存在容易产生狭缝缺陷以及带钢坯料的上表面狭缝距离超标的缺点，本发明的目的是提供一种立辊轧边机立辊及其设计方法，减少宽度侧压量从而降低“狗骨”的峰值高度，并使带钢坯料上、下表面的宽减量一致，使产生的狭缝达标。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

该立辊轧边机立辊的两侧辊边以立辊的中心垂直轴呈对称结构，所述的两侧辊边包括上、中、下三段，上段为斜线，下段为垂直线，中段为向辊内侧凹进的弧线，弧线的上、下两端分别与斜线、垂直线相连接。

所述的辊边中段弧线为公式y＝ax²的抛物线。

所述的a的取值为2.01，y的取值范围为0～160mm，x的取值范围为0～8.92mm。

所述的辊边中段取其抛物线曲率半径变化平缓的一段。

所述的辊边中段的抛物线与上段斜线、下段垂直线的连接处为平滑相连。

该立辊轧边机立辊的设计方法包括：

将该立辊的两侧辊边设计为以立辊的中心垂直轴呈对称结构，并将两侧辊边设计为上、中、下三段，上段为斜线，下段为垂直线，中段为向辊内侧凹进的弧线，将弧线的上、下两端分别与斜线、垂直线相连接。

将所述的辊边中段弧线设计为公式y＝ax²的抛物线。

所述的a的取值为2.01，y的取值范围为0～160mm，x的取值范围为0～8.92mm。

选取所述抛物线曲率半径变化平缓的一段为辊边中段。

将辊边中段的抛物线与上段斜线、下段垂直线的连接处设计为平滑相连。

在上述技术方案中，本发明的立辊轧边机立辊的两侧辊边以立辊的中心垂直轴呈对称结构，两侧辊边包括上、中、下三段，上段为斜线，下段为垂直线，中段为向辊内侧凹进的弧线，弧线的上、下两端分别与斜线、垂直线相连接。本发明的立辊轧边机立辊的设计方法为将该立辊的两侧辊边设计为以立辊的中心垂直轴呈对称结构，并将两侧辊边设计为上、中、下三段，上段为斜线，下段为垂直线，中段为向辊内侧凹进的弧线，将弧线的上、下两端分别与斜线、垂直线相连接。通过改变立辊两侧辊边的形状，不但能够减少宽度侧压量，降低“狗骨”的峰值高度的要求，而且在水平方向上对坯料上表面的“狗骨”整体向外侧产生位移，使坯料上、下表面的宽减量一致，从而有效控制狭缝，使狭缝符合标准，并且还依然构成侧压角，保持了对坯料的侧压能力，防止坯料翘起。另外，将辊边中段的抛物线与上段斜线、下段垂直线的连接处设计为平滑相连，防止了坯料在轧制过程中因不均匀而产生变形缺陷。

附图说明

图1是现有技术的立辊轧边机立辊的结构示意图；

图2是坯料形成“狗骨”的结构示意图；

图3是本发明的立辊轧边机立辊的结构示意图；

图4是本发明的立辊的辊边中段抛物线与现有技术的立辊对应的辊边斜线的对比示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请参阅图3所示，本发明的立辊轧边机立辊20的两侧辊边以立辊的中心垂直轴呈对称结构，每一辊边均包括上、中、下三段，上段为斜线21，下段为垂直线22，中段为向辊内侧凹进的弧线23，弧线23的上、下两端分别与斜线21、垂直线22相连接。其中辊边上段斜线21的公式与现有技术的斜线11(见图1)相同，为y＝ax，其中a＝0.05；辊边中段弧线23为公式y＝ax²的抛物线23’(见图4)。图3中，虚线H1为轧制过程中第一道次的坯料上表面位置，虚线H3为轧制过程中第三道次的坯料上表面位置，虚线H5为轧制过程中第五道次的坯料上表面位置，虚线H为轧制过程中各道次的坯料的下表面位置。请结合图4所示，图4为本发明的立辊20(见图3)的辊边中段抛物线23’与现有技术的立辊10(见图1)对应的辊边斜线11的对比示意图。本发明的立辊20的左、右两侧的辊边中段分别为以y＝ax²的抛物线23’顶点呈对称的右、左两段，图4所示的左段抛物线23’即为立辊20右侧边辊的弧线23的示意图。由于本立辊20的两侧辊边对称，因此以其中右侧辊边为例，由于在理论上，该抛物线23’的顶点与垂直线22顶点之间的垂直距离为180mm，因此，参照表1，y的取值范围0～160mm，x的取值范围为0～8.92mm，a的取值为2.01。由于该抛物线23’顶点附近的曲率半径变化较大，为了满足带钢轧制应采取小变形的原则，因此该立辊20的辊边中段抛物线23’选取其曲率半径变化相对平缓的一段。另外，辊边中段的抛物线23’与上段斜线21、下段垂直线22的连接处为平滑相连。

在经过多次的实验、测量和计算，并将本发明与现有技术得出的数据和结果进行对比，如下表1所示：

表1

在表1中，由于该立辊20的辊边中段的抛物线23’顶点高度需高于连铸坯的高度，因此将y分别选取30mm、100mm、160mm和，通过计算得出相对应的x分别为3.86mm、7.05mm和8.92mm，本发明立辊20的辊边中段的抛物线23’在轧制时，相对应的带钢坯料奇数道次(1、3、5次)轧制的高度分别为200mm、130mm和70mm，通过测量出相对应的侧压角分别为2.14度、1.73度和1.57度。并且由本发明的立辊20的辊边中段的抛物线23’所产生的坯料上表面的“狗骨”的参数变化如下表2所示：

表2

道次	坯料高度	减宽值	A外移量
				1	200mm	1.83mm	5.37mm
3	130mm	2.30mm	5.82mm
				5	70mm	0.51mm	3.44mm

表2中的减宽值和A外移量可通过测量以及结合冈户克等人的计算公式：A＝4.35×Ho^0.35×(B-b)^0.07、Hb＝Ho×(1+0.098×Ho^-0.44×(B-b)^0.7)、Ht＝Ho+0.028×Ho^0.72+(B-b)^0.73、α＝tan-1(Hb-Ht)/2A所计算得出，式中，A为“狗骨”峰位置；Hb为“狗骨”峰位置凸起厚度；Ht为“狗骨”峰与轧辊接触处厚度增量；α表示“狗骨”峰处角度增量；Ho为坯料轧前厚度；B、b分别为对应某一道次的轧制前后的坯料宽度(结合图2所示)。该公式可参考《高精度板带材轧制理论与实践》，<美>V.B.金兹伯格著，姜明东王国栋等译，冶金工业出版社。从表2中可直观看到，在第一道次实行同宽轧制时，坯料上端的宽度依然存在宽度压缩量，计算出减宽量为1.83mm，相应的“狗骨”峰A的外移量5.37mm；同理，第三道次和第五道次的减宽量分别减少2.30mm和0.51mm，相应的“狗骨”峰A的外移量分别为5.82mm和3.44mm。这样实现减少板坯宽度侧压量，从而降低“狗骨”的峰值高度的要求；并且在水平方向上对坯料上表面的“狗骨”整体向外侧产生位移，使带钢坯料上、下表面的宽减量一致，坯料上表面狭缝的距离缩小了3.44～5.82mm，使狭缝的距离得到有效控制，并达到了技术标准要求。而从表1中可以明显看出，现有技术立辊10(见图1)的辊边斜线11在各奇数道次轧制的高度分别为200mm、1130mm和70mm时，所测得的侧压角为3.01度，明显大于本发明的侧压角。因此本发明的立辊20能够有效地减少坯料宽度的侧压量，有利于降低“狗骨”的峰值高度，同时又保持对坯料边部有一定的侧压量，使侧压角的范围为2.14～1.57度，保证了坯料轧制的稳定性，防止坯料翘起。另外，该辊边中段的抛物线23’与上段斜线21、下段垂直线22的连接处为平滑相连，能够防止坯料在轧制过程中因不均匀而产生变形。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (10)

1.一种立辊轧边机立辊，该立辊的两侧辊边以立辊的中心垂直轴呈对称结构，其特征在于：

所述的两侧辊边包括上、中、下三段，上段为斜线，下段为垂直线，中段为向辊内侧凹进的弧线，弧线的上、下两端分别与斜线、垂直线相连接。

2.如权利要求1所述的立辊轧边机立辊，其特征在于：

所述的辊边中段弧线为公式y＝ax²的抛物线。

3.如权利要求2所述的立辊轧边机立辊，其特征在于：

所述的a的取值为2.01，y的取值范围为0～160mm，x的取值范围为0～8.92mm。

4.如权利要求3所述的立辊轧边机立辊，其特征在于：

所述的辊边中段取其抛物线曲率半径变化平缓的一段。

5.如权利要求2或4所述的立辊轧边机立辊，其特征在于：

所述的辊边中段的抛物线与上段斜线、下段垂直线的连接处为平滑相连。

6.一种立辊轧边机立辊的设计方法，其特征在于，

该设计方法包括：

将该立辊的两侧辊边设计为以立辊的中心垂直轴呈对称结构，并将两侧辊边设计为上、中、下三段，上段为斜线，下段为垂直线，中段为向辊内侧凹进的弧线，将弧线的上、下两端分别与斜线、垂直线相连接。

7.如权利要求6所述的立辊轧边机立辊的设计方法，其特征在于：

将所述的辊边中段弧线设计为公式y＝ax²的抛物线。

8.如权利要求7所述的立辊轧边机立辊的设计方法，其特征在于：

所述的a的取值为2.01，y的取值范围为0～160mm，x的取值范围为0～8.92mm。

9.如权利要求8所述的立辊轧边机立辊的设计方法，其特征在于：

选取所述抛物线曲率半径变化平缓的一段为辊边中段。

10.如权利要求7或9所述的立辊轧边机立辊的设计方法，其特征在于：

将辊边中段的抛物线与上段斜线、下段垂直线的连接处设计为平滑相连。

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