CN102527738B - 一种超宽六辊变凸度冷连轧机的辊形配置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超宽六辊变凸度冷连轧机的辊形配置方法。该方法采用小边浪控制工作辊辊形、连续变凸度中间辊辊形与变凸度支持辊辊形的配置方案,其中小边浪控制工作辊辊形设计通过减小带钢边部的压下率来消除局部浪形,连续变凸度中间辊辊形主要控制对称的二次浪形,变凸度支持辊辊形可以均匀辊间接触压力,提高辊形自保持性。利用本发明提供的辊形配置方法,可以明显改善超宽六辊变凸度冷连轧机生产过程中出现的浪形问题,提高板形质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种超宽带钢冷轧过程的六辊冷连轧机辊形配置方法,属于板带轧制的板形控制技术领域。
背景技术
2000年之前,国内除宝钢2030mm冷连轧机外,其他冷轧机组的工作辊辊身长度都在1800mm以下。近年来,我国新建成多套冷连轧机,其中一些轧机的可轧制宽度在1800mm以上,被称为超宽带钢冷连轧机。由于传统的四辊冷连轧机横向刚度低、板形控制手段少,难以适用于宽幅带钢轧制的质量需求,因此国内近年来新建的宽幅带钢/超宽带钢冷连轧机组均采用了具有丰富板形控制手段的六辊机型,如CVC和UCM系列轧机。
(1)CVC轧机的通常辊形配置
根据文献(陈奎,张晓伟.六辊CVC轧机的结构原理及优点.一重技术,2006,(5):11)所述,目前常用的六辊CVC轧机的辊系配置一般为:工作辊采用常规凸度辊;中间辊为CVC辊形,上下中间辊辊面为S形180°倒置;支持辊一般采用带有对称倒角的平辊。如宝钢1420六辊CVC轧机、包钢1780CVC轧机等。
CVC轧机的板形控制手段主要包括工作辊弯辊、CVC中间辊窜辊和弯辊,目前中间辊应用的均为下式所表示的三次CVC辊形
yt0(x)=R0+a1x+a2x2+a3x3
该辊形理论上只具备二次凸度调节能力(李洪波,张杰,曹建国,等.三次CVC五次CVC及SmartCrown辊形控制特性对比研究.中国机械工程,2009,20(2):237)。
在该辊形配置下,轧机对带钢边部局部边浪的控制能力不强,尤其是在宽带钢和超宽带钢生成过程中极易出现局部小边浪,影响板形质量和后续生产。
由于支持辊采用边部倒角的平辊,在与CVC中间辊配合过程中易造成辊间接触压力分布不均匀,导致轧制过程板形控制不稳定。
(2)UCM轧机的通常辊形配置
UCM轧机的工作辊一般采用平辊或单锥度工作辊(孙文权,杨荃,邵健,等.UCM冷连轧机硅钢边降控制技术.北京科技大学学报,2010,32(10):1340);中间辊通常为平辊,但是考虑到工作辊和中间辊、中间辊和支持辊之间的辊间压力在轧辊端部比较大,往往在中间辊端部进行倒角,包括直线倒角(孙蓟泉,张慧霞,令狐克志.六辊UCM轧机中间辊倒角优化.钢铁研究学报,2009,21(11):24)和圆弧倒角(曹建国,张勇,杨光辉,等.UCM六辊冷轧机中间辊辊形研究.中南大学学报(自然科学版),2011,42(4):966)等不同的形式;支持辊通常都采用边部倒角的平辊。UCM机型具有较高的辊缝横向刚度,但凸度调节能力一般不如六辊CVC轧机强,尤其对于超宽轧机,可轧带钢宽度范围大,对UCM轧机的中间辊窜辊行程提出了更高的要求。
发明内容
本发明是在现有超宽六辊CVC轧机辊形配置的基础上,为了改善生产过程中出现的浪形问题,提供了一种超宽六辊变凸度冷连轧机辊形配置方法。
通过采用式I所示的小边浪控制工作辊辊形减小带钢边部的压下率来消除局部浪形,采用式II所示的连续变凸度中间辊辊形控制对称的二次浪形,采用式III所示的变凸度支持辊辊形均匀辊间接触压力,提高辊形自保持性,保证支持辊服役期内的板形控制稳定性。
yi(x2)=Ri0+ai1x2+ai2x2 2+ai3x2 3 II
其中工作辊辊形的设计方案是:在已知工作辊辊身长度Lw和初始半径Rw0的基础上,第一步给定工作辊展角α=72°,第二步根据板形控制需要给出工作辊凸度Cw,第三步根据式IV得到工作辊边部控制段长度lw,第四步根据实际浪形控制需要给定工作辊边部控制段高度hw,第五步根据式V得到工作辊边部控制段辊形半径系数rw,从而可唯一确定一条工作辊辊形曲线。
中间辊辊形的设计方案是:在已知中间辊辊身长度Li和初始半径Ri0的基础上,第一步根据轧机设备特性和板形控制需要给出中间辊窜辊范围[-sim,sim]及相应的等效凸度范围[Ci1,Ci2],第二步根据下式得到中间辊辊形系数ai2和ai3
第三步基于文献(曹建国,张杰,陈先霖,等.1700冷连轧机连续变凸度辊形的研究.北京科技大学学报,2003,25(suppl):1)提出的轧辊中部辊径差最小原则给出理论计算宽度B′,根据下式得到中间辊辊形系数ai1。
ai1=-ai2Li-3ai3(Li/2)2-ai3B′2/4
支持辊辊形的设计方案是:在已知支持辊辊身长度Lb和初始半径Rb0的基础上,第一步根据板形控制需要给出支持辊理论窜辊范围[-sbm,sbm]及相应的理论等效凸度范围[Cb1,Cb2],第二步根据式VI得到支持辊辊形系数ab2和ab3,第三步根据式VII得到支持辊辊形系数ab1,第四步给出支持辊倒角段宽度lb和倒角深度hb,第五步根据式VIII得到支持辊倒角半径系数rb。
ab1=-ab2Lb-3ab3(Lb/2)2-ab3B′2/4 VII
本发明的有益效果是:采用上述的工作辊辊形可以通过减小带钢边部的压下率来消除局部浪形,采用上述的中间辊辊形可以对对称的二次浪形进行控制,而采用上述的支持辊辊形可以均匀辊间接触压力,提高辊形自保持性,保证支持辊整个服役期内的板形控制稳定性。
附图说明
图1为本发明的超宽六辊变凸度冷连轧机的辊形配置。
图2为本发明的具体工作辊辊形曲线。
图3为本发明的具体中间辊辊形曲线。
图4为本发明的具体支持辊辊形曲线。
图5为本发明的辊形配置所实际生产带钢的应力分布。
图6为本发明的辊形配置与原配置生产的带钢某一截面的应力分布对比。
图7为本发明的辊形配置所实际生产带钢的平坦度情况。
具体实施方案
下面结合某2180mm超宽冷连轧机的具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。辊形配置采用前面式(1)所示的小边浪控制工作辊辊形减小带钢边部的压下率来消除局部浪形,采用式(2)所示的连续变凸度中间辊辊形控制对称的二次浪形,采用式(3)所示的变凸度支持辊辊形均匀辊间接触压力,提高辊形自保持性,保证支持辊服役期内的板形控制稳定性,具体辊形配置如图1所示。
(1)工作辊辊形设计
已知某2180mm冷连轧机工作辊辊身长度Lw=2180mm和初始半径Rw0=280mm,第一步给定工作辊展角α=72°,第二步根据板形控制需要给出工作辊凸度Cw=0.075mm,第三步根据现场实测得到的局部边浪宽度Bs=200mm,针对典型带钢宽度B=2000mm,得到边部控制段长度:
由于该工作辊辊形具有±150mm的窜辊能力,所以该辊形通过窜辊可轧制宽度范围在1700~2000mm之间的带钢。
第四步根据实际浪形控制需要给定工作辊边部控制段高度hw=0.05mm,从而得到边部控制段辊形半径系数
从而唯一确定一条工作辊辊形曲线:
曲线如图2所示。
(2)中间辊辊形设计:
在已知中间辊辊身长度Li=2580mm和初始半径Ri0=325mm的基础上,第一步根据轧机设备特性和板形控制需要给出中间辊窜辊范围[-200mm,200mm]及相应的等效凸度范围[Ci1,Ci2]=[0.05mm,1.05mm],第二步得到中间辊辊形系数ai2和ai3
第三步给出理论计算宽度B′=1347.8mm,得到中间辊辊形系数ai1
ai1=-ai2Li-3ai3(Li/2)2-ai3B′2/4=1.56265×10-3
从而唯一确定一条中间辊辊形曲线:
y(x2)=325+1.56265×10-3x2-1.13425×10-6x2 2+2.50386×10-10x2 3中间辊辊形曲线如图3所示。
(3)支持辊辊形设计:
在已知中间辊辊身长度Lb=2140mm和初始半径Rb0=730mm的基础上,第一步根据板形控制需要给出支持辊理论窜辊范围[-200mm,200mm]及相应的理论等效凸度范围[Cb1,Cb2]=[0.344mm,-0.344mm],第二步得到支持辊辊形系数ab2和ab3:
第三步给出理论计算宽度B′=1347.8mm,得到支持辊辊形系数ab1
ab1=-ab2Lb-3ab3(Lb/2)2-ab3B′2/4=-7.4629×10-4
第四步给出支持辊倒角段宽度lb=200mm和倒角深度hb=1.25mm,第五步得到支持辊倒角半径系数rb
从而唯一确定一条支持辊辊形曲线:
支持辊辊形曲线如图4所示。
使用上述辊形配置方法,在某2180mm冷连轧机宽规格带钢轧制实践中得到了很好的效果。某宽度为1920mm带钢整卷的应力分布如图5所示,可见带钢应力分布较均匀,其某一截面的应力分布如图6所示,与采用本发明前辊形配置下所生产带钢的典型板形向量相比,带钢边部和中部的应力差均有所下降。该卷带钢的综合平坦度如图7所示,在稳定轧制过程中均小于4I。工业实践表明,在使用原辊形配置轧制同规格带钢时,综合平坦度超过5I的占到12%;在使用本发明方案的辊形配置进行轧制时,稳定轧制阶段的综合平坦度均小于4IU,部分带钢甚至小于3IU。说明该设计可以明显改善超宽六辊变凸度冷连轧机生产过程中出现的浪形问题,提高板形质量。
Claims (3)
1.一种超宽六辊冷连轧机辊形配置方法,其特征在于,采用式I所示的小边浪控制工作辊辊形减小带钢边部的压下率来消除局部浪形,采用式II所示的连续变凸度中间辊辊形控制对称的二次浪形,采用式III所示的变凸度支持辊辊形均匀辊间接触压力,提高辊形自保持性,保证支持辊服役期内的板形控制稳定性;
x1:工作辊辊身坐标,单位为mm;
Rw0:工作辊初始半径,单位为mm;
α:工作辊展角,单位为°;
Lw:工作辊辊身长度,单位为mm;
Cw:工作辊凸度,单位为mm;
rw:工作辊边部控制段辊形半径系数,单位为mm;
lw:工作辊边部控制段长度,单位为mm;
yi(x2)=Ri0+ai1x2+ai2x2 2+ai3x2 3 II
式II中yi(x2):中间辊辊形半径,单位为mm;
x2:中间辊辊身坐标,单位为mm;
Ri0:中间辊初始半径,单位为mm;
ai1:中间辊辊形系数,无单位;
ai2:中间辊辊形系数,单位为mm-1;
ai3:中间辊辊形系数,单位为mm-2;
式III中yb(x3):支持辊辊形半径,单位为mm;
x3:支持辊辊身坐标,单位为mm;
Rb0:支持辊初始半径,单位为mm;
ab1:支持辊辊形系数,无单位;
ab2:支持辊辊形系数,单位为mm-1;
ab3:支持辊辊形系数,单位为mm-2;
rb:支持辊倒角半径系数,单位为mm;
lb:支持辊倒角段宽度,单位为mm;
Lb:支持辊辊身长度,单位为mm。
3.如权利要求1所述一种超宽六辊冷连轧机辊形配置方法,其特征在于所述支持辊辊形的设计方法包括,在已知支持辊辊身长度Lb和初始半径Rb0的基础上,第一步根据板形控制需要给出支持辊理论窜辊范围[-sbm,sbm]及相应的理论等效凸度范围[Cb1,Cb2],第二步根据式VI得到支持辊辊形系数ab2和ab3,第三步根据式VII得到支持辊辊形系数ab1,第四步给出支持辊倒角段宽度lb和倒角深度hb,第五步根据式VIII得到支持辊倒角半径系数rb;
式VI中Cb1:支持辊理论上在-sbm窜辊位置的等效凸度,单位为mm;
Cb2:支持辊理论上在sbm窜辊位置的等效凸度,单位为mm;
sm:理论极限窜辊位置,单位为mm;
ab1=-ab2Lb-3ab3(Lb/2)2-ab3B′2/4 VII
式VII中B′:理论计算宽度,单位为mm;
式VIII中hb:支持辊倒角深度,单位为mm。
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