CN103934277A - 用于六辊轧机的di材边缘降控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于六辊轧机的DI材边缘降控制方法，其使六辊轧机的一对中间辊的辊型符合曲线f(x)，该一对中间辊包括设于带钢上方的上中间辊和设于带钢下方的下中间辊，该上中间辊和该下中间辊均包括用于边缘降控制的第一段和不参与边缘降控制的第二段，其中上中间辊的第一段位于六辊轧机的驱动侧，下中间辊的第一段位于六辊轧机的工作侧，同时使上中间辊沿其轴向方向从驱动侧向工作侧窜动s，使下中间辊沿其轴向方向从工作侧向驱动侧窜动s，然后开始轧制。本发明的技术方案通过在六辊轧机的一对中间辊上设置符合曲线f(x)的辊型并配合中间辊窜辊量的控制，解决了DI材沿长度和宽度方向上厚度分布不均的问题，实现了对DI材边缘降良好的控制效果。

Description

用于六辊轧机的DI材边缘降控制方法

技术领域

本发明涉及一种带钢控制方法，尤其涉及一种带钢板形控制方法。

背景技术

板带材作为钢铁工业最重要的产品之一，在国民经济发展中也起着非常重要的作用。它在工业、农业、国防以及日常生活领域中都有着极其广泛的应用。随着现代工业和科学技术的迅速发展，各工业企业的广大用户对板带材的质量提出了越来越严格的要求。

DI材（Drawn-and-Ironed,高速电镀锡薄钢板）是板带材料中的精品，主要用于碳酸饮料和啤酒包装材料的制罐行业，易拉罐是其比较常见的成品形式。DI材尺寸精度不仅直接影响产品成材率，而且对制罐的成型工艺产生较大的影响，因此，各类企业用户对DI材沿长度和宽度方向上厚度的分布提出了十分严格的要求，即DI材不允许存在明显的边缘降现象，否则容易制造出短罐和缺口罐等瑕疵产品而不能满足的生产目的。

目前，1420机组是镀锡薄钢板生产的主力机组，该机组采用了S1~S3为CVC4、S4~S5为CVC6的轧机配置。常规的1420机组采用五个机架的压下量均在20%以上的方式来生产DI材，由于DI材是深冲用钢材料，其材质相较于其他钢材料软，故DI材在任何有压下量的轧制过程中均会产生边缘降。因此，需要在轧制时对DI材的边缘降进行控制。

边缘降控制是电工钢生产的关键技术，其可以满足企业用户对板带材板形精度的要求，特别是横向厚度精度的苛刻要求，边降控制成为板形研究与控制技术的新领域。边缘降控制的提出丰富了板形控制的内容，但是与已高度发展的凸度和平坦度控制相比，边缘降控制正处于其起步阶段，是板形控制的薄弱环节。但是为了满足近年来客户对DI材质量日益增长的需求，提高钢材边缘降控制水平，采用多种边缘降控制方法来完善产品的质量，提升生产产能成了各企业的在生产DI材时的急需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于六辊轧机的DI材边缘降控制方法用来确保DI材沿长度和宽度方向上厚度分布均匀，提高轧后DI带钢的成品质量，以减少或避免DI材出现明显的边缘降现象。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种用于六辊轧机的DI材边缘降控制方法，其设置六辊轧机的一对中间辊的辊型符合曲线f(x)，该对中间辊包括设于带钢上方的上中间辊和设于带钢下方的下中间辊，其中上中间辊和下中间辊均包括用于边缘降控制的第一段和不参与边缘降控制的第二段，其中上中间辊的第一段位于六辊轧机的驱动侧，下中间辊的第一段位于六辊轧机的工作侧，同时使上中间辊沿其轴向方向从驱动侧向工作侧窜动s，使下中间辊沿其轴向方向从工作侧向驱动侧窜动s，然后开始轧制；其中，

$f\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}{a}_{1}x+a_2{x}^2+a_3{x}^3+a_4{x}^4+a_5{x}^5& x\∈[0,L_{\mathrm{IEC}}]\\ b_{1}x+b_2{x}^2+b_3{x}^3& x\∈[L_{\mathrm{IEC}},L_{\mathrm{IMR}}]\end{array}\right.$

式中：

x∈[0,L_IEC]为中间辊的第一段，x∈[L_IEC,L_IMR]为中间辊的第二段；

L_IEC为第一段长度，单位为mm；L_IEC/L_IMR＝0.13～0.33；

L_IMR为中间辊辊身长度，mm；

a1、a2、a3、a4、a5、b1、b2、b3均为为辊形系数：

a₁∈[1e^-3,5e^-3]，

a₂∈[-8e^-6,-3e^-6]，

a₃∈[1e^-10,1e^-9]，

a₄∈[-8e^-13,-3e^-13]，

a₅∈[1e^-17,1e^-16]

$b_1=-b_2{L}_{\mathrm{IMR}}-\frac{3}{4}{b}_3{L_{\mathrm{IMR}}}^2-\frac{1}{4}{b}_3{B_0}^2,$

$b_2=\frac{(2S-L_{\mathrm{IMR}})\·C_1+(2S+L_{\mathrm{IMR}})\·C_2}{2L^{2}S},$

$b_3=\frac{C_1-C_2}{3L_{\mathrm{IMR}}S};$

B₀为六辊轧机常轧带钢宽度，mm；

S为中间辊窜辊固有行程，mm；

L为中间辊辊面长度，mm；

C₁为中间辊负窜至中间辊窜辊固有行程极限位置时对应的空载辊缝二次凸度，单位为mm，其中，中间辊沿轴向方向从工作侧向驱动侧移动为负窜；

C₂为中间辊正窜至中间辊窜辊固有行程极限位置时对应的空载辊缝二次凸度，单位为mm，中间辊沿轴向方向从驱动侧向工作侧移动为正窜。

本发明所述的用于六辊轧机的DI材边缘降控制方法采用了IEC技术（Intermediate Roll Edge-drop Control Method，中间辊边缘降控制方法），其通过在六辊轧机的一对中间辊上设置特殊辊型，并配合中间辊窜辊量的控制来实现DI材边缘降控制的目的。其中，该对上下中间辊均具有参与边缘降控制的第一段及不参与边缘降控制的第二段，上中间辊的第一段设置在中间辊的驱动侧，而下中间辊的第一段设置在中间辊的工作侧；在轧制前，根据带钢宽度的变化，控制上中间辊沿其轴向方向从驱动侧向工作侧窜动的距离，同时控制下中间辊沿其轴向方向从工作侧向驱动侧窜动相应距离，使得该对中间辊用于边缘降控制的第一段均进入带钢边部区域，以保证对于不同宽度的带钢板材在轧制时的边缘降控制。

上下中间辊的辊型满足曲线f(x)，在f(x)式中的辊形系数a1、a2、a3、a4、a5，是先通过六辊轧机的辊系-轧件一体化有限元仿真模型计算出带钢边部以及轧辊上与之对应部位的压扁变形，再对带钢和轧辊变形曲线进行优化拟合而得到的，而辊形系数b1、b2、b3分别通过各项函数式计算而获得的。此外，由于中间辊的第一段长度L_IEC与中间辊辊身全长、中间辊窜辊固有行程、所需轧制的带钢宽度及厚度规格相关，故需要令L_IEC/L_IMR满足在0.13～0.33范围之间。

需要说明的是，该对中间辊的辊型可以多种多样的，本领域的技术人员可以根据曲线f(x)公式及生产实际需求来确定适合用于六辊轧机的DI材边缘降控制的中间辊辊型。

较之于现有的边缘降控制技术，本发明所述的用于六辊轧机的DI材边缘降控制方法，通过在六辊轧机的一对中间辊上设置符合曲线f(x)的辊型并控制中间辊窜辊量来实现DI材边缘降控制的目的，其具备的优点如下：

1）  减少或避免DI材边缘降现象产生；

2）  提高轧后DI材的沿长度和宽度方向上的厚度分布均匀性；

3）  使轧机具有稳定的边缘降控制能力；

4）  有利于改善DI材产品的质量和精度；

5）  提升DI产品的成材率，提高企业的生产效益；

6）  仅在一对中间辊上设置辊型便达到了有效控制DI材边缘降的效果，其改造规模小，成本低，调整方便，适于现场操作使用。

附图说明

图1为采用本发明所述的用于六辊轧机的DI材边缘降控制方法的六辊轧机在一种实施方式下的结构示意图。

图2为未处于工作状态时，图1所示的六辊轧机的结构示意图。（仅显示六辊轧机的上半部分，即上支持辊，上中间辊和上工作辊）

图3为处于工作状态时，图1所示的六辊轧机的结构示意图。（仅显示六辊轧机的上半部分，即上支持辊，上中间辊和上工作辊）

图4为本发明所述的用于六辊轧机的DI材边缘降控制方法在一种实施方式下的中间辊辊形值与中间辊辊身全长的关系曲线图。

具体实施方式

结合本发明的具体实施例和说明书附图，对本技术方案的应用过程作进一步的说明。

本实施例所涉及的技术方案在1420机组S4机架上进行，S4机架采用六辊轧机，以生产宽度为874mm～1062mm的DI材为例，其常轧带钢宽度B=1062mm。

本实施例中的六辊轧机如图1所示，其中该六辊轧机的一侧称为驱动侧DS，相对于驱动侧的一侧为工作侧WS；在六辊轧机上具有一对中间辊，其包括设于带钢上方的上中间辊1和设于带钢下方的下中间辊2，上中间辊1沿其轴向方向上设置有用于边缘降控制的第一段11（即处于边降控制区域B1）及不参与边缘降控制的第二段12，同样地，下中间辊2沿其轴向方向上也设置有用于边缘降控制的第一段21（即处于边降控制区域B2）及不参与边缘降控制的第二段22；不同的是，上中间辊1的第一段11位于六辊轧机的驱动侧DS，而下中间辊2的第一段21位于六辊轧机的工作侧WS；该对中间辊由驱动侧DS向工作侧WS窜动为正窜，上中间辊由工作侧WS向驱动侧DS窜动为负窜。

另外，在本实施例中六辊轧机的其他结构和装配是常规的，本领域技术人员应该可以根据现场情况进行选择和确定。

在本实施例中，本发明所述用于六辊轧机的DI材边缘降控制方法步骤如下：

1）如图2所示，图2显示了未处于工作状态时六辊轧机的部分结构示意图（仅显示六辊轧机的上半部分，即上支持辊3，上中间辊1和上工作辊4）。以上中间辊1作为具体说明对象，设置六辊轧机的上中间辊1的辊型符合曲线f(x)，使上中间辊1包括用于边缘降控制的第一段11和不参与边缘降控制的第二段12，该上中间辊1的第一段11位于六辊轧机的驱动侧DS；同样地，下中间辊2的设置与上中间辊1的设置基本一致，不同之处在于，该下中间辊2的第一段21位于六辊轧机的工作侧WS（下中间辊2的结构未在图2中显示），此时上中间辊1在DS侧的端面与上工作辊4在在DS侧的端面在轴向方向上相距S距离，其中曲线f(x)满足下式；

$f\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}{a}_{1}x+a_2{x}^2+a_3{x}^3+a_4{x}^4+a_5{x}^5& x\∈[0,L_{\mathrm{IEC}}]\\ b_{1}x+b_2{x}^2+b_3{x}^3& x\∈[L_{\mathrm{IEC}},L_{\mathrm{IMR}}]\end{array}\right.$

式中，x∈[0,L_IEC]为中间辊的第一段，x∈[L_IEC,L_IMR]为中间辊的第二段；

具体地，将第一段长度L_IEC设定为420mm，将中间辊辊身长度L_IMR设定为1510mm，则第二段长度L_IMR-L_IEC为1090mm，且通过计算获得的辊形系数分别为：a₁=2.38780e^-3，a₂=-3.85635e^-6,a₃=2.42966e^-9，a₄=-6.00926e^-13，a₅=7.79481e^-17，b₁=1.34246e^-3，b₂=-1.92837e^-6，b₃=8.22332e^-10，最终获得根据一系列辊形值与中间辊辊身长度相关数据所绘制的关系曲线图，如图4所示。

2）与图2相同，图3也仅显示了处于工作状态时六辊轧机的部分结构示意图。如图3所示，同样以上中间辊1作为具体说明对象，将上中间辊1沿其轴向方向从驱动侧DS向工作侧WS窜动距离s，以适应1062mm的带钢宽度，使位于上中间辊1驱动侧DS用于边缘降控制的第一段11段进入带钢边部区域以备在后续轧制过程中进行边缘降控制；与此同时，下中间辊2也沿其轴向方向从工作侧WS向驱动侧DS窜动s以配合上中间辊1的窜动（下中间辊2的结构未在图3中显示），其中式中，s为中间辊窜辊量；L_IMR为中间辊辊身长度,mm；L_IEC为中间辊的第一段长度,mm；B为带钢宽度,mm；δ为中间辊边缘降控制段进入带钢区域长度,mm。

3）开始轧制。

需要说明的是，在本实施例中的中间辊辊型为中间略微鼓出，一端类梯形，另一端类鱼尾型的整体形状，但是本发明的技术方案并不拘泥于任何一种特定的辊型。本领域的技术人员可以根据曲线f(x)公式来选择适用于控制六辊轧机的DI材边缘降的中间辊的辊型。

另外，本实施例是在1420机组的机架上进行实施的，但是本发明的技术方案不限于该机组，其可以广泛适用于各类型机组的六辊轧机。

此外，由于本发明的技术方案中的中间辊可以根据带钢材料的不同宽度控制相应的窜辊量以适应不同范围宽度的带钢材料，其并不仅限于本实施例中的带钢宽度。

在采用本发明所述的用于六辊轧机的DI材边缘降控制方法之前，DI材带钢的边缘降为3.5μm左右，而在采用本发明所述的用于六辊轧机的DI材边缘降控制方法之后，DI材边缘降降低至2.5μm左右，使得边缘降控制效果提升了28%，从而改善了轧后DI带钢横向厚度分布，能够更好地应用于制罐行业，减少了短罐和缺口罐的产生，满足了客户对DI材厚度和精度的严格要求。

需要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种用于六辊轧机的DI材边缘降控制方法，其特征在于：

使六辊轧机的一对中间辊的辊型符合曲线f(x)，所述一对中间辊包括设于带钢上方的上中间辊和设于带钢下方的下中间辊，所述上中间辊和下中间辊均包括用于边缘降控制的第一段和不参与边缘降控制的第二段，其中上中间辊的第一段位于六辊轧机的驱动侧，下中间辊的第一段位于六辊轧机的工作侧；同时使上中间辊沿其轴向方向从驱动侧向工作侧窜动一中间辊窜辊量s；使下中间辊沿其轴向方向从工作侧向驱动侧窜动所述中间辊窜辊量s；然后开始轧制；其中

$f\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}{a}_{1}x+a_2{x}^2+a_3{x}^3+a_4{x}^4+a_5{x}^5& x\∈[0,L_{\mathrm{IEC}}]\\ b_{1}x+b_2{x}^2+b_3{x}^3& x\∈\left[L_{\mathrm{IEC},}{L}_{\mathrm{IMR}}\right]\end{array}---\left(1\right)\right.$

式（1）中：

x∈[0,L_IEC]为中间辊的第一段，x∈[L_IEC,L_IMR]为中间辊的第二段；

L_IEC为第一段长度，mm；L_IEC/L_IMR＝0.13～0.33；

L_IMR为中间辊辊身长度，mm；

a1、a2、a3、a4、a5、b1、b2、b3均为辊形系数：

a₁∈[1e^-3,5e^-3]，

a₂∈[-8e^-6,-3e^-6]，

a₃∈[1e^-10,1e^-9]，

a₄∈[-8e^-13,-3e^-13]，

a₅∈[1e^-17,1e^-16]

$b_1=-b_2{L}_{\mathrm{IMR}}-\frac{3}{4}{b}_3{L_{\mathrm{IMR}}}^2-\frac{1}{4}{b}_3{B_0}^2,$

$b_2=\frac{(2S-L_{\mathrm{IMR}})\·C_1+(2S+L_{\mathrm{IMR}})\·C_2}{2L^{2}S},$

$b_3=\frac{C_1-C_2}{3L_{\mathrm{IMR}}S};$

B₀为六辊轧机常轧带钢宽度，mm；

S为中间辊窜辊固有行程，mm；

L为中间辊辊面长度，mm；

C₁为中间辊负窜至中间辊窜辊固有行程极限位置时对应的空载辊缝二次凸度，单位为mm，其中，中间辊沿轴向方向从工作侧向驱动侧移动为负窜；

C₂为中间辊正窜至中间辊窜辊固有行程极限位置时对应的空载辊缝二次凸度，单位为mm，中间辊沿轴向方向从驱动侧向工作侧移动为正窜；

$s=\frac{L_{\mathrm{IMR}}}{2}-\frac{B}{2}-L_{\mathrm{IEC}}+\mathrm{\δ}---\left(2\right)$

式（2）中，s为中间辊窜辊量；L_IMR为中间辊辊身长度,mm；L_IEC为中间辊的第一段长度,mm；B为带钢宽度,mm；δ为中间辊边缘降控制段进入带钢区域长度,mm。