CN109500082B - 一种六辊轧机及其轧制控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种六辊轧机，包括上支承辊、下支承辊、上中间辊、下中间辊、上工作辊和下工作辊，所述上中间辊和下中间辊上下斜对称布置，所述上中间辊和下中间辊上均连接有使带钢边部导向串辊的中间辊串辊机构，且所述上中间辊和下中间辊反向串辊；所述上工作辊和下工作辊上下斜对称布置，且上工作辊和下工作辊具有连续变化的辊形，所述上工作辊和下工作辊上均连接有连续调控辊缝凸度的工作辊串辊机构，且所述上工作辊和下工作辊反向串辊。该六辊轧机通过设计中间辊带钢宽度导向串辊和工作辊辊形串辊，使两种辊缝调节手段优势互补，从而增强了六辊轧机的板形调控能力和对宽窄带钢的适应性。

Description

一种六辊轧机及其轧制控制方法

技术领域

本发明属于轧制带钢技术领域，具体涉及一种六辊轧机及其轧制控制方法。

背景技术

六辊轧机广泛应用于带钢的轧制，其通常由机架、辊系、弯辊串辊系统、压下系统和轧制线调整系统等组成，轧制线调整系统支撑辊系和提供稳定的轧制线，压下系统提供带钢减薄的轧制力，上下对称布置的辊系传递轧制力和实现带钢连续轧制。从图1可以看出，六辊轧机在轧制时，受轧制力和辊间接触力的作用支承辊将发生挠曲变形，这些挠曲变形将通过接触的中间辊和工作辊传递到辊缝和带钢，使带钢出现大凸度的带钢截面形状和边浪，严重时将发生断带，因此必须为轧机配置丰富的板形调控手段对带钢横截面形状(辊缝)和板形进行控制，确保稳定高速轧制。

目前世界上最常用的六辊轧机机型主要有两种，一种是三菱日立的UCM 轧机(如图2)，一种是SMS的CVC6轧机(如图3和4)，这两种轧机都是为了提高轧机的板形调控能力而开发,都配有工作辊弯辊、中间辊弯辊、中间辊串辊和工作辊的分区冷却等板形调控手段，因板形调控手段丰富能力强和结构简单可靠，这两种轧机是目前选择最多的机型，两种机型最大的不同是中间辊串辊的板形作用原理不同。

UCM轧机认为支承辊与中间辊端部在带钢宽度之外的接触区是有害接触区(如图1)，它传递了支承辊端部的挠曲，使带钢边部减薄更严重，并且随带钢宽度的减小将加重。为此它设计了中间辊串辊，通过串辊使有害接触区悬空(如图2)，避免支承辊的端部挠曲的传递，提高带钢宽度上辊系的横向刚度，减小带钢边部的自然减薄，从而到达调控辊缝形状和板形的目的。UCM轧机所有轧辊都是平辊，是不带辊形的，其中间辊也是斜对称配置，上下中间辊反向串辊，其串辊量只与带钢宽度有关，基本以中间辊一端对准带钢边部为准，是一种带钢边部导向的串辊。

CVC6轧机认为支承辊的挠曲变形是可以通过中间辊辊形(辊身上辊径的变化)来补偿，从而避免其对辊缝和板形的影响。为此CVC6轧机设计了带有连续变化的S型辊形中间辊，上下中间辊斜对称配置，通过上下中间辊反向串辊可以得到连续变化的等效凸度辊缝，从而可以连续调控辊缝和板形，如图3的负凸度辊缝和图4的正凸度辊缝。CVC6轧机的工作辊和支承辊通常也是平辊，不带辊形，其串辊量只与不同工艺条件下需要的等效凸度有关，与带钢宽带无关，其串辊是不允许中间辊端部进入接触区，这样不利于辊形补偿功能，因此有害接触区是始终存在的，并随带钢宽带的减小而加重。

虽然上述两种轧机是目前板形调控能力最强的六辊轧机，但在同一台轧机上兼容宽带钢和窄带钢的板形调控能力明显不足，特别是在宽幅轧机中这种不足更加明显。CVC机型对宽带钢有更好的板形调控能力，随着带钢宽带减小，对应有辊形的轧辊接触区也越小，这样带钢边部和中部的中间辊辊径变化也越小，以致辊形对辊缝影响就变小，同时随带钢宽带减小，有害接触区增加，以致板形更难调控。而以带钢边部导向串辊的UCM机型对窄带钢有更好的板形调控能力，随带钢宽带增加，串辊量越小，对应的轧辊接触区也越大，支承辊挠曲对辊缝影响更大，串辊对辊缝影响就变小，以致板形更难调控。

发明内容

本发明的目的是克服现有同一台六辊轧机兼容宽带钢和窄带钢的板形调控能力不足的问题。

为此，本发明提供了一种六辊轧机，包括上支承辊、下支承辊、上中间辊、下中间辊、上工作辊和下工作辊，所述上中间辊和下中间辊上下斜对称布置，所述上中间辊和下中间辊上均连接有使带钢边部导向串辊的中间辊串辊机构，且所述上中间辊和下中间辊反向串辊；所述上工作辊和下工作辊上下斜对称布置，且上工作辊和下工作辊具有连续变化的辊形，所述上工作辊和下工作辊上均连接有连续调控辊缝凸度的工作辊串辊机构，且所述上工作辊和下工作辊反向串辊。

进一步的，所述上工作辊和下工作辊的辊形为S型。

进一步的，所述上中间辊和下中间辊均为平辊。

进一步的，所述上支承辊和下支承辊上下对称布置，且上支承辊和下支承辊均为平辊。

进一步的，所述上中间辊和下中间辊均连接有中间辊弯辊机构。

进一步的，所述上工作辊和下工作辊均连接有工作辊弯辊机构。

进一步的，所述上工作辊和下工作辊的轴向上设有分区冷却机构。

另外，本发明还提供了上述六辊轧机的轧制控制方法，对于窄带钢轧制，控制上中间辊和下中间辊上连接的中间辊串辊机构，使得上中间辊和下中间辊反向串辊，且调节其串辊量，使上中间辊和下中间辊对应一端对准窄带钢边部，同时配合微调上工作辊和下工作辊的串辊量；对于宽带钢轧制，控制上工作辊和下工作辊上连接的工作辊串辊机构，使得上工作辊和下工作辊反向串辊，且调节其串辊量，得到连续变化的等效凸度辊缝，同时配合微调上中间辊和下中间辊的串辊量。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明提供的这种六辊轧机在UCM轧机中间辊带钢边部导向串辊的基础上，增加带连续辊形的工作辊串辊，在轧制窄带钢时主要依赖消除有害接触区的中间辊串辊，在轧制宽带钢时则主要依赖带辊形的工作辊串辊，通过中间辊串辊和工作辊串辊两种调控手段的联合作用，使该轧机对宽窄带钢都有很好的调控能力，增强六辊轧机对不同宽度带钢适应性。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1为六辊轧机辊系受力示意图；

图2为UCM轧机的辊系结构示意图；

图3为CVC6辊缝负凸度结构示意图；

图4为CVC6辊缝正凸度结构示意图；

图5为本发明中对宽带钢轧制时六辊轧机的结构示意图；

图6为本发明中对窄带钢轧制时六辊轧机的结构示意图；

图7为针对宽带钢三种轧机机型辊缝调节域比较图；

图8为针对窄带钢三种轧机机型辊缝调节域比较图。

附图标记说明：1、上支承辊；2、上中间辊；3、上工作辊；4、带钢； 5、下工作辊；6、下中间辊；7、下支承辊。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图5和图6所示，本实施例提供了一种六辊轧机，包括上支承辊1、下支承辊7、上中间辊2、下中间辊6、上工作辊3和下工作辊5，所述上中间辊2和下中间辊6上下斜对称布置，所述上中间辊2和下中间辊6上均连接有使带钢4边部导向串辊的中间辊串辊机构，且所述上中间辊2和下中间辊6反向串辊，通过中间辊串辊机构控制调节串辊量，其串辊量与带钢4宽度有关；所述上工作辊3和下工作辊5上下斜对称布置，且上工作辊3和下工作辊5具有连续变化的辊形，其辊形依据辊系弹性变形理论计算得出，具体的，所述上工作辊3和下工作辊5的辊形可以为S型；所述上工作辊3和下工作辊5上均连接有连续调控辊缝凸度的工作辊串辊机构，且所述上工作辊3和下工作辊5反向串辊，通过工作辊串辊机构控制调节上工作辊3和下工作辊5的串辊量，该串辊量与工艺需要的等效凸度有关。其中，所述上支承辊1和下支承辊7上下对称布置，且上支承辊1 和下支承辊7均为平辊，不带辊形；所述中间辊串辊机构和工作辊串辊机构可采用常规的串辊装置，其结构及工作原理此处不再赘述。

本实施提供的这种六辊轧机的工作辊带有连续变化的辊形，同时通过上工作辊3和下工作辊5反向串辊，并通过工作辊串辊机构调节串辊量，得到连续变化的等效凸度辊缝，从而可几何补偿支承辊的挠曲变形对辊缝的影响，达到调控辊缝和板形的目的，确保轧机对宽带钢有好的调控能力；另外，该六辊轧机的中间辊具有带钢边部导向串辊功能，所述上中间辊2 和下中间辊6均为平辊，不带辊形，根据带钢宽度，通过中间辊串辊机构调节上中间辊2和下中间辊6反向串辊的串辊量，使对应一侧的支承辊端部带钢宽度以外部分悬空，从而消除有害接触区，达到调控辊缝和板形的目的，确保该轧机对窄带钢也有很好的调控能力。本发明依托上述工作辊和中间辊两种调控手段的联合作用，使该轧机对宽窄带钢均有很好的调控能力，增强了六辊轧机对不同宽度带钢的适应性，克服了现有六辊轧机机型兼容性不好的问题。

为了进一步调控辊缝和板形，可在上述工作辊和中间辊两种调控手段的联合作用基础上，再配合常规其它调控手段，具体的，所述上中间辊2 和下中间辊6均连接有中间辊弯辊机构，所述上工作辊3和下工作辊5均连接有工作辊弯辊机构，所述上工作辊3和下工作辊5的轴向上设有分区冷却机构，对工作辊进行分区冷却；而其中，中间辊弯辊机构、工作辊弯辊机构和分区冷却机构均为现有技术，其具体结构及工作原理此处不再赘述。

下面采用上述六辊轧机结构设计了一套2800宽带铝冷轧机，其主要工艺参数如表1所示。

表1：

根据表1工艺参数对该轧机的辊缝调控能力进行了评估，并与现有类似配置的CVC6和UCM轧机的辊缝调控能力进行了比较，三种机型轧机的宽带钢和窄带钢辊缝调节域比较结果分别如图7和图8所示。图中坐标的每个点对应一个辊缝形状(或带钢断面)，即将辊缝分解为2次凸度(纵坐标) 和非2次凸度(横坐标)的叠加。图中封闭区域表示该轧机不同调节手段组合能调节出的辊缝，封闭外区域是该轧机不能调节出的辊缝，也就是说可以通过比较不同方案轧机的辊缝调节域来比较不同轧机的板形调节能力和优化轧机的板形相关工艺参数，如轧辊的直径、辊形曲线、串辊和弯辊力等。由于在轧制力的作用下，辊缝自然就会出现正2次凸度，因此，比较轧机的板形调节能力主要看负2次凸度区域大小，也就是说封闭区域在第3和4象限区域越多越好，尤其是第3象限，这表明该轧机的板形调节能力更强。

从图7宽带钢辊缝调节域可以看出，UVCM轧机(即本实施例的六辊轧机)的调节域最大，在第3象限内也最大，CVC6轧机次之，UCM轧机最小，而且分布区域也不好，也就是说在宽带钢时UCM轧机不是很合适。从图8 窄带钢辊缝调节域可以看出，UVCM轧机的调节域最大，在第3象限内也最大，UCM轧机次之，CVC6轧机最小，而且分布区域也不好，也就是说在窄带钢时CVC6轧机板形调控是困难的。由此可知，本实施例的这种六辊轧机对宽带钢和窄带钢均具有较好的适应性和调控能力。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种六辊轧机，其特征在于：包括上支承辊、下支承辊、上中间辊、下中间辊、上工作辊和下工作辊，所述上中间辊和下中间辊上下斜对称布置，所述上中间辊和下中间辊上均连接有使带钢边部导向串辊的中间辊串辊机构，且所述上中间辊和下中间辊反向串辊；所述上工作辊和下工作辊上下斜对称布置，所述上工作辊和下工作辊上均连接有连续调控辊缝凸度的工作辊串辊机构，且所述上工作辊和下工作辊反向串辊；

所述上工作辊的长度大于上中间辊的长度，所述下工作辊的长度大于下中间辊的长度；所述上工作辊和下工作辊的辊形为S型，所述上中间辊和下中间辊均为平辊。

2.如权利要求1所述的六辊轧机，其特征在于：所述上支承辊和下支承辊上下对称布置，且上支承辊和下支承辊均为平辊。

3.如权利要求1所述的六辊轧机，其特征在于：所述上中间辊和下中间辊均连接有中间辊弯辊机构。

4.如权利要求1所述的六辊轧机，其特征在于：所述上工作辊和下工作辊均连接有工作辊弯辊机构。

5.如权利要求1所述的六辊轧机，其特征在于：所述上工作辊和下工作辊的轴向上设有分区冷却机构。

6.一种如权利要求1～5任一项所述的六辊轧机的轧制控制方法，其特征在于：对于窄带钢轧制，控制上中间辊和下中间辊上连接的中间辊串辊机构，使得上中间辊和下中间辊反向串辊，且调节其串辊量，使上中间辊和下中间辊对应一端对准窄带钢边部，同时配合微调上工作辊和下工作辊的串辊量；对于宽带钢轧制，控制上工作辊和下工作辊上连接的工作辊串辊机构，使得上工作辊和下工作辊反向串辊，且调节其串辊量，得到连续变化的等效凸度辊缝，同时配合微调上中间辊和下中间辊的串辊量。