CN106955891A - 适合于冷连轧机组的工作辊配辊方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适合于冷连轧机组的工作辊配辊方法，包括以下步骤：步骤a，分别计算带钢上表面、下表面的轧制油平均留存率；步骤b，收集现场待生产带钢的关键工艺参数；步骤c，计算带钢上表面与上工作辊和下表面与下工作辊的摩擦系数；步骤d，给定上工作辊半径或下工作辊半径；步骤e，判断给定的是否为上工作辊半径，若是，则进入步骤f；若否，则进入步骤g；步骤f，计算下工作辊的最佳配辊半径；步骤g，计算上工作辊的最佳配辊半径；步骤h，完成冷连轧机组的最佳配辊，投入现场生产使用。本发明根据带钢上下表面的油膜厚度差异给出最佳的配辊半径，使带钢上下表面的油膜厚度差异通过正确的配辊方法得到了补偿，保证了带钢表面质量。

Description

适合于冷连轧机组的工作辊配辊方法

技术领域

本发明涉及冷连轧机组的配辊方法，更具体地说，涉及一种适合于冷连轧机组的工作辊配辊方法。

背景技术

在带钢的冷连轧生产过程中，配辊的优差直接影响着冷轧产品的质量。配辊通常包括上下工作辊相配、工作辊与支承辊相配等技术，其中上下工作辊相配主要包括直径相配、材质相配，关于材质相配方面，技术上会选用相同材质的上下辊以保证轧辊的辊身硬度相近(上下工作辊硬度差别一般控制在3HsD以内)。而关于直径相配技术，国内冷轧领域一般认为为了保证带钢上下表面相同的轧制压力，上下工作辊的辊径应该尽可能相近。

然而事实上，带钢上下表面的轧制压力是由轧辊半径、油膜厚度等多方面的因素共同决定的，通过大量的现场数据统计和理论分析可知，对于一般的冷连轧机组而言，其带钢产品的上下表面油膜厚度并不相同，这种差是由于乳化液在带钢上下表面不同的受力属性所决定的，难以通过工艺手段弥补。在这个前提下，以往的配辊方法只考虑尽可能保证上下工作辊直径相近，而不考虑带钢上下表面的油膜厚度差异，反而会放大带钢上下表面的轧制压力差异。

例如，在一般的冷连轧生产中，带钢上表面的油膜厚度要大于下表面的油膜厚度。正确的配辊方法为了保证带钢上下表面的轧制压力相同，应该使上工作辊直径略大于下工作辊，这样才能补偿带钢上下表面的油膜厚度差异。而根据以往的配辊方法，只考虑上下工作辊的直径接近，极有可能会把直径较小的辊子作为上工作辊进行配辊，这样带钢上下表面的轧制压力差异不但没有缩小，反而进一步扩大，极大地增加了产品出现表面质量缺陷的风险。

发明内容

针对现有技术中存在的带钢上下表面的轧制压力差异在配辊的过程中进一步扩大，造成产品质量缺陷的问题，本发明的目的是提供一种适合于冷连轧机组的工作辊配辊方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适合于冷连轧机组的工作辊配辊方法，包括以下步骤：步骤a，分别计算带钢上表面、下表面的轧制油平均留存率；步骤b，收集现场待生产带钢的关键工艺参数；步骤c，计算带钢上表面与上工作辊和下表面与下工作辊的摩擦系数；步骤d，给定上工作辊半径或下工作辊半径；步骤e，判断给定的是否为上工作辊半径？若是，则进入步骤f；若否，则进入步骤g；步骤f，计算下工作辊的最佳配辊半径；步骤g，计算上工作辊的最佳配辊半径；步骤h，完成冷连轧机组的最佳配辊，投入现场生产使用。

根据本发明的一实施例，步骤a进一步包括：步骤a1，选取现场已生产的N卷带钢，定义带钢的卷号参数为i，并初始化i＝1；步骤a2，收集选取的第i卷带钢生产时的关键工艺参数；步骤a3，计算选取的第i卷带钢的上、下表面轧制油留存率；步骤a4，判断i＜N是否成立？若是，则令i＝i+1，返回步骤a2；若否，则进入步骤a5；步骤a5，计算带钢的上、下表面的轧制油平均留存率。

根据本发明的一实施例，步骤b的关键工艺参数包括：待生产带钢的上表面的乳化液喷淋流量L_s、待生产带钢的下表面的乳化液喷淋流量L_x、待生产带钢的上表面的乳化液浓度C_s、待生产带钢的下表面的乳化液浓度C_x、待生产带钢的宽度B、待生产带钢的入口厚度H、待生产带钢的出口厚度h、待生产带钢的变形量Δh、待生产带钢的轧制速度V、待生产带钢的后张力σ₀、待生产带钢的前张力σ₁、待生产带钢的屈服强度σ_s、待生产带钢的弹性模量E、待生产带钢的泊松比ν。

根据本发明的一实施例，步骤c的计算公式为：其中，a为带钢上下表面的液体摩擦系数，b为带钢上下表面的干摩擦影响系数，c为带钢上下表面的油膜厚度影响系数；上工作辊的摩擦系数为μ_s，下工作辊的摩擦系数为μ_x。

根据本发明的一实施例，步骤f进一步包括：步骤f1，定义上工作辊压扁半径过程变量R′_sy，并初始化令R′_sy＝R_s，给定上工作辊压扁半径计算收敛精度ε_s；步骤f2，根据Hill公式，计算此时带钢上表面轧制压力P_s；步骤f3，根据轧辊压扁Hitchcock公式，计算此时的上工作辊压扁半径R_sy；步骤f4，判断|R_sy-R'_sy|≤ε_s是否成立？若是，则进入步骤f5；若否，则返回步骤f2；步骤f5，令带钢下表面目标轧制压力P′_x＝P_s；步骤f6，根据Hill公式，反算出此时下工作辊的最佳配辊半径的压扁半径R_pxy；步骤f7，根据轧辊压扁Hitchcock公式，反算出此时下工作辊的最佳配辊半径R_px；步骤f8，在磨辊车间选取最佳配辊半径的下工作辊进行配辊。

根据本发明的一实施例，步骤g进一步包括：步骤g1，定义下工作辊压扁半径过程变量R'_xy，并初始化令R'_xy＝R_x，给定下工作辊压扁半径计算收敛精度ε_x；步骤g2，根据Hill公式，计算此时带钢下表面轧制压力P_x；步骤g3，根据轧辊压扁Hitchcock公式，计算此时的下工作辊压扁半径R_xy；步骤g4，判断|R_xy-R'_xy|≤ε_x是否成立？若是，则进入步骤g5；若否，则返回步骤g2；步骤g5，令带钢上表面目标轧制压力P′_s＝P_x；步骤g6，根据Hill公式，反算出此时上工作辊的最佳配辊半径的压扁半径R_psy；步骤g7，根据轧辊压扁Hitchcock公式，反算出此时上工作辊的最佳配辊半径R_ps；步骤g8，在磨辊车间选取最佳配辊半径的上工作辊进行配辊。

在上述技术方案中，本发明的适合于冷连轧机组的工作辊配辊方法根据冷连轧现场带钢上下表面的油膜厚度差异，给出最佳的配辊半径，使带钢上下表面的油膜厚度差异通过正确的配辊方法得到了补偿，保证了带钢表面质量。

附图说明

图1是本发明适合于冷连轧机组的工作辊配辊方法的总流程图；

图2是步骤a的具体流程图；

图3是步骤f的具体流程图；

图4是步骤g的具体流程图。

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。

参照图1，结合带钢冷连轧生产过程中设备与工艺特点，本发明公开一种适合于冷连轧机组的工作辊配辊方法，主要包括以下步骤：

a)分别计算带钢的上表面的轧制油平均留存率和下表面的轧制油平均留存率如图2所示，步骤a可以进一步细分为a1～a5等5个步骤。

a1)选取现场已生产的N卷带钢，定义带钢的卷号参数为i(其中，i＝1,2,3,……,N)，并初始化i＝1。

a2)收集选取的第i卷带钢生产时的关键工艺参数，包括：第i卷带钢的上表面油膜厚度λ_si、第i卷带钢的下表面油膜厚度λ_xi、第i卷带钢的宽度B_i、第i卷带钢的轧制速度V_i、第i卷带钢的上表面乳化液喷淋流量L_si、第i卷带钢的下表面乳化液喷淋流量L_xi、第i卷带钢的上表面乳化液浓度C_si、第i卷带钢的下表面乳化液浓度C_xi。

a3)计算选取的第i卷带钢的上表面轧制油留存率和第i卷带钢的下表面轧制油留存率

a4)判断i＜N，是否成立？若成立，则令i＝i+1，返回步骤a2)；否则，转入步骤a5)。

a5)计算带钢的上表面的轧制油平均留存率和带钢的下表面的轧制油平均留存率

b)收集现场待生产带钢的关键工艺参数，包括：待生产带钢的上表面的乳化液喷淋流量L_s、待生产带钢的下表面的乳化液喷淋流量L_x、待生产带钢的上表面的乳化液浓度C_s、待生产带钢的下表面的乳化液浓度C_x、待生产带钢的宽度B、待生产带钢的入口厚度H、待生产带钢的出口厚度h、待生产带钢的变形量Δh、待生产带钢的轧制速度V、待生产带钢的后张力σ₀、待生产带钢的前张力σ₁、待生产带钢的屈服强度σ_s、待生产带钢的弹性模量E、待生产带钢的泊松比ν。

c)计算带钢上表面与上工作辊的摩擦系数μ_s，带钢下表面与下工作辊的摩擦系数μ_x：

其中：a为带钢上下表面的液体摩擦系数，主要与润滑油本身性质有关；b为带钢上下表面的干摩擦影响系数，与变形区的接触状况有关；c为带钢上下表面的油膜厚度影响系数；a、b、c是通过现场大量数据回归得到的。

d)给定上工作辊半径R_s或下工作辊半径R_x。

e)判断给定的工作辊半径是否为上工作辊半径？如果是，转入步骤f)；如果否，转入步骤g)。

f)根据给定的上工作辊半径R_s，计算下工作辊的最佳配辊半径R_px，并进行配辊。如图3所示，步骤f可以细分为f1～f8等8个子步骤。

f1)定义上工作辊压扁半径过程变量R′_sy，并初始化令R′_sy＝R_s，给定上工作辊压扁半径计算收敛精度ε_s。

f2)根据Hill公式，计算此时带钢上表面轧制压力P_s：

式中：ξ为张力影响系数，ξ＝0.7σ₀+0.3σ₁。

f3)根据轧辊压扁Hitchcock公式，计算此时的上工作辊压扁半径R_sy：

f4)判断|R_sy-R′_sy|≤ε_s是否成立？如果是，转入步骤f5)；如果否，则令R′_sy＝R_sy，转入步骤f2)。

f5)令带钢下表面目标轧制压力P′_x＝P_s。

f6)根据Hill公式，解如下方程，反算出此时下工作辊的最佳配辊半径的压扁半径R_pxy

f7)根据轧辊压扁Hitchcock公式，反算出此时下工作辊的最佳配辊半径R_px：

f8)根据计算的下工作辊的最佳配辊半径R_px，在磨辊车间选取最佳配辊半径的下工作辊进行配辊，转入步骤h)。

g)根据给定的下工作辊半径R_x，计算上工作辊的最佳配辊半径R_ps，并进行配辊。如图4所示，步骤g可以细分为g1～g8等8个子步骤。

g1)定义下工作辊压扁半径过程变量R'_xy，并初始化令R'_xy＝R_x，给定下工作辊压扁半径计算收敛精度ε_x。

g2)根据Hill公式，计算此时带钢下表面轧制压力P_x：

g3)根据轧辊压扁Hitchcock公式，计算此时的下工作辊压扁半径R_xy：

g4)判断|R_xy-R'_xy|≤ε_x是否成立？如果是，转入步骤g5)；如果否，则令R'_xy＝R_xy，转入步骤g2)。

g5)令带钢下表面目标轧制压力P′_s＝P_x。

g6)根据Hill公式，解如下方程，反算出此时上工作辊的最佳配辊半径的压扁半径R_psy

g7)根据轧辊压扁Hitchcock公式，反算出此时上工作辊的最佳配辊半径R_px：

g8)根据计算的上工作辊的最佳配辊半径R_ps，在磨辊车间选取最佳配辊半径的上工作辊进行配辊，转入步骤h)。

h)完成冷连轧机组的最佳配辊，投入现场生产使用。

下面通过2个实施例来进一步说明上述各个技术方案。

实施例1

给定上工作辊半径R_s，配下工作辊半径R_px

a)分别计算带钢的上表面的轧制油平均留存率和下表面的轧制油平均留存率

a1)选取现场已生产的1000卷带钢，定义带钢的卷号参数为i(其中，i＝1,2,3,……,1000)，并初始化i＝1。

a2)收集选取的第i卷带钢生产时的关键工艺参数，包括：第i卷带钢的上表面油膜厚度λ_si、第i卷带钢的下表面油膜厚度λ_xi、第i卷带钢的宽度B_i、第i卷带钢的轧制速度V_i、第i卷带钢的上表面乳化液喷淋流量L_si、第i卷带钢的下表面乳化液喷淋流量L_xi、第i卷带钢的上表面乳化液浓度C_si、第i卷带钢的下表面乳化液浓度C_xi。

a3)计算选取的第i卷带钢的上表面轧制油留存率和第i卷带钢的下表面轧制油留存率

a4)判断i＜N，是否成立？若成立，则令i＝i+1，返回步骤a2)；否则，转入步骤a5)。

前5卷带钢的关键工艺参数及其对应的上下表面轧制油留存率计算结果如下表所示，以此类推。收集后续卷号带钢的关键工艺参数并计算其对应的上下表面轧制油留存率，直到收集完所有1000卷带钢的关键工艺参数并计算其对应的上下表面轧制油留存率。

i	1	2	3	4	5
						λsi(μm)	2.0	1.9	2.2	2.1	1.9
λxi(μm)	1.8	1.8	1.9	2.0	1.8
						Bi(mm)	986	926	1056	1026	873
Vi(mpm)	900	1200	1000	900	1250
						Lsi(L/min)	550	580	620	530	600
Lxi(L/min)	550	580	620	530	600
						Csi(％)	1.6	1.8	2.0	2.0	1.8
Cxi(％)	1.6	1.8	2.0	2.0	1.8
						δsi	0.202	0.202	0.187	0.183	0.192
δxi	0.182	0.192	0.162	0.174	0.182

a5)计算带钢的上表面的轧制油平均留存率和带钢的下表面的轧制油平均留存率

b)收集现场待生产带钢的关键工艺参数，包括：待生产带钢的上表面的乳化液喷淋流量L_s＝580L/min、待生产带钢的下表面的乳化液喷淋流量L_x＝580L/min、待生产带钢的上表面的乳化液浓度C_s＝1.9％、待生产带钢的下表面的乳化液浓度C_x＝1.9％，待生产带钢的宽度B＝1056mm、待生产带钢的入口厚度H＝0.5mm、待生产带钢的出口厚度h＝0.4mm、待生产带钢的变形量Δh＝0.1mm、待生产带钢的轧制速度V＝1000mpm、待生产带钢的后张力σ₀＝100MPa、待生产带钢的前张力σ₁＝120MPa、待生产带钢的屈服强度σ_s＝420MPa、待生产带钢的弹性模量E＝210000MPa、待生产带钢的泊松比ν＝0.3。

c)计算带钢上表面与上工作辊的摩擦系数μ_s，带钢下表面与下工作辊的摩擦系数μ_x：

d)给定上工作辊半径R_s＝223.8mm。

e)判断给定的工作辊半径是否为上工作辊半径？是，转入步骤f)。

f)根据给定的上工作辊半径R_s，计算下工作辊的最佳配辊半径R_px，并进行配辊。

f1)定义上工作辊压扁半径过程变量R′_sy，并初始化令R′_sy＝R_s＝223.8mm，给定上工作辊压扁半径计算收敛精度ε_s＝0.1mm。

f2)根据Hill公式，计算此时带钢上表面轧制压力P_s：

式中：ξ为张力影响系数，ξ＝0.7σ₀+0.3σ₁。

f3)根据轧辊压扁Hitchcock公式，计算此时的上工作辊压扁半径R_sy：

f4)判断|R_sy-R′_sy|≤ε_s是否成立？如果是，转入步骤f5)；如果否，则令R′_sy＝R_sy，转入步骤f2)。循环计算最终得出此时上工作辊压扁半径为R_sy＝491.0mm，带钢上表面轧制压力为P_s＝571.2ton。

f5)令带钢下表面目标轧制压力P′_x＝P_s＝571.2ton。

f6)根据Hill公式，解如下方程，反算出此时下工作辊的最佳配辊半径的压扁半径R_pxy

反算出此时下工作辊的最佳配辊半径的压扁半径R_pxy＝480.6mm。

f7)根据轧辊压扁Hitchcock公式，反算出此时下工作辊的最佳配辊半径R_px：

f8)根据计算的下工作辊的最佳配辊半径R_px＝219.1mm，在磨辊车间选取最佳配辊半径的下工作辊进行配辊，转入步骤h)。

h)完成冷连轧机组的最佳配辊，投入现场生产使用。

实施例2

给定下工作辊半径R_x，配上工作辊半径R_ps

步骤a)到步骤c)与实施例1相同。

d)给定下工作辊半径R_x＝215.4mm。

e)判断给定的工作辊半径是否为上工作辊半径？否，转入步骤g)。

g)根据给定的下工作辊半径R_x，计算上工作辊的最佳配辊半径R_ps，并进行配辊。

g1)定义下工作辊压扁半径过程变量R'_xy，并初始化令R'_xy＝R_x＝215.4mm，给定下工作辊压扁半径计算收敛精度ε_x＝0.1mm。

g2)根据Hill公式，计算此时带钢下表面轧制压力P_x：

式中：ξ为张力影响系数，ξ＝0.7σ₀+0.3σ₁。

g3)根据轧辊压扁Hitchcock公式，计算此时的下工作辊压扁半径R_xy：

g4)判断|R_xy-R'_xy|≤ε_x是否成立？如果是，转入步骤g5)；如果否，则令R'_xy＝R_xy，转入步骤g2)。循环计算最终得出此时上工作辊压扁半径为R_xy＝466.8mm，带钢上表面轧制压力为P_x＝558.4ton。

g5)令带钢下表面目标轧制压力P′_s＝P_x＝558.4ton。

g6)根据Hill公式，解如下方程，反算出此时上工作辊的最佳配辊半径的压扁半径R_psy

反算出此时上工作辊的最佳配辊半径的压扁半径R_psy＝476.8mm。

g7)根据轧辊压扁Hitchcock公式，反算出此时上工作辊的最佳配辊半径R_px：

g8)根据计算的上工作辊的最佳配辊半径R_ps＝220.0mm，在磨辊车间选取最佳配辊半径的上工作辊进行配辊，转入步骤h)。

h)完成冷连轧机组的最佳配辊，投入现场生产使用。

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 (6)

1.一种适合于冷连轧机组的工作辊配辊方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a，分别计算带钢上表面、下表面的轧制油平均留存率；

步骤b，收集现场待生产带钢的关键工艺参数；

步骤c，计算带钢上表面与上工作辊和下表面与下工作辊的摩擦系数；

步骤d，给定上工作辊半径或下工作辊半径；

步骤e，判断给定的是否为上工作辊半径？若是，则进入步骤f；若否，则进入步骤g；

步骤f，计算下工作辊的最佳配辊半径；

步骤g，计算上工作辊的最佳配辊半径；

步骤h，完成冷连轧机组的最佳配辊，投入现场生产使用。

2.如权利要求1所述的适合于冷连轧机组的工作辊配辊方法，其特征在于，步骤a进一步包括：

步骤a1，选取现场已生产的N卷带钢，定义带钢的卷号参数为i，并初始化i＝1；

步骤a2，收集选取的第i卷带钢生产时的关键工艺参数；

步骤a3，计算选取的第i卷带钢的上、下表面轧制油留存率；

步骤a4，判断i＜N是否成立？若是，则令i＝i+1，返回步骤a2；若否，则进入步骤a5；

步骤a5，计算带钢的上、下表面的轧制油平均留存率。

3.如权利要求1所述的适合于冷连轧机组的工作辊配辊方法，其特征在于，步骤b的关键工艺参数包括：

待生产带钢的上表面的乳化液喷淋流量L_s、待生产带钢的下表面的乳化液喷淋流量L_x、待生产带钢的上表面的乳化液浓度C_s、待生产带钢的下表面的乳化液浓度C_x、待生产带钢的宽度B、待生产带钢的入口厚度H、待生产带钢的出口厚度h、待生产带钢的变形量Δh、待生产带钢的轧制速度V、待生产带钢的后张力σ₀、待生产带钢的前张力σ₁、待生产带钢的屈服强度σ_s、待生产带钢的弹性模量E、待生产带钢的泊松比ν。

4.如权利要求1所述的适合于冷连轧机组的工作辊配辊方法，其特征在于，步骤c的计算公式为：

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\μ}}_s=a+b\·\exp \[-c\left(\frac{L_s{C}_s{\stackrel{\‾}{\mathrm{\δ}}}_s}{BV}\right)\]\\ {\mathrm{\μ}}_x=a+b\·\exp \[-c\left(\frac{L_x{C}_x{\stackrel{\‾}{\mathrm{\δ}}}_x}{BV}\right)\]\end{array}\right.,$ 其中，a为带钢上下表面的液体摩擦系数，b为带钢上下表面的干摩擦影响系数，c为带钢上下表面的油膜厚度影响系数；上工作辊的摩擦系数为μ_s，下工作辊的摩擦系数为μ_x。

5.如权利要求1所述的适合于冷连轧机组的工作辊配辊方法，其特征在于，步骤f进一步包括：

步骤f1，定义上工作辊压扁半径过程变量R′_sy，并初始化令R′_sy＝R_s，给定上工作辊压扁半径计算收敛精度ε_s；

步骤f2，根据Hill公式，计算此时带钢上表面轧制压力P_s；

步骤f3，根据轧辊压扁Hitchcock公式，计算此时的上工作辊压扁半径R_sy；

步骤f4，判断|R_sy-R′_sy|≤ε_s是否成立？若是，则进入步骤f5；若否，则返回步骤f2；

步骤f5，令带钢下表面目标轧制压力P′_x＝P_s；

步骤f6，根据Hill公式，反算出此时下工作辊的最佳配辊半径的压扁半径R_pxy；

步骤f7，根据轧辊压扁Hitchcock公式，反算出此时下工作辊的最佳配辊半径R_px；

步骤f8，在磨辊车间选取最佳配辊半径的下工作辊进行配辊。

6.如权利要求1所述的适合于冷连轧机组的工作辊配辊方法，其特征在于，步骤g进一步包括：

步骤g1，定义下工作辊压扁半径过程变量R'_xy，并初始化令R'_xy＝R_x，给定下工作辊压扁半径计算收敛精度ε_x；

步骤g2，根据Hill公式，计算此时带钢下表面轧制压力P_x；

步骤g3，根据轧辊压扁Hitchcock公式，计算此时的下工作辊压扁半径R_xy；

步骤g4，判断|R_xy-R'_xy|≤ε_x是否成立？若是，则进入步骤g5；若否，则返回步骤g2；

步骤g5，令带钢上表面目标轧制压力P′_s＝P_x；

步骤g6，根据Hill公式，反算出此时上工作辊的最佳配辊半径的压扁半径R_psy；

步骤g7，根据轧辊压扁Hitchcock公式，反算出此时上工作辊的最佳配辊半径R_ps；

步骤g8，在磨辊车间选取最佳配辊半径的上工作辊进行配辊。