CN110202001A - 超薄超宽不锈钢产品轧制的辊系配备方法及轧制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超薄超宽不锈钢产品轧制的辊系配备方法及轧制方法,该辊系配备方法包括:将工作辊直径设置为25~28mm;将一中间辊的锥比设置为0.25%;将二中间辊的凸度曲线设置为cos30°~90°之间的函数曲线。该轧制方法包括:1)选料,选用厚度为0.08~0.1mm,宽度600mm以上的不锈钢卷原料;2)轧制:经8道次冷轧至厚度0.03mm以下,道次下压率为10~30%。本发明的超薄超宽不锈钢产品轧制的辊系配备方法及轧制方法,通过对二中间辊的凸度、一中间辊的锥度和工作辊的直径进行限定,轧制时,产品的厚度公差波动小,板型平直度好,轧制过程稳定,钢卷成材率高,产品质量显著提升,且适用于工业化大生产,满足精密不锈钢极薄带的高端行业高品质需求。

Description

超薄超宽不锈钢产品轧制的辊系配备方法及轧制方法
技术领域
本发明涉及钢带加工技术领域,尤其涉及一种超薄超宽不锈钢产品轧制的辊系配备方法及轧制方法。
背景技术
目前不锈钢精密带材正逐步向高端市场迈进,而精密不锈钢是一种技术含量高、工艺复杂的不锈钢高端品种。精密不锈钢在尺寸公差、板形、表面等产品特性要求严格。超薄超宽不锈钢(宽度≥600mm、厚度≤0.05mm)通过冷变形强化的冷轧特性生产,轧制过程中,对轧制辊系配置工艺要求精细化,道次变形量每增减1μm,在轧制过程中中对板形控制和表面控制都会发生明显的变化或波动,甚至导致整卷报废。
目前超薄超宽不锈钢精密带钢生产仍是精密不锈钢行业的瓶颈问题,经常出现板形不良、表面缺陷、厚度公差无法满足使用要求等问题。因此,有必要提供一种超薄超宽不锈钢精密带钢的辊系配置方法,以满足超薄超宽不锈钢轧制工艺精确控制的要求。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的技术问题,本发明提供了一种超薄超宽不锈钢产品轧制的辊系配备方法及轧制方法。具体技术方案如下:
第一方面,提供了一种超薄超宽不锈钢产品轧制的辊系配备方法,用于对二十辊轧机的辊系进行配置,所述方法包括:将工作辊直径设置为25~28mm;将一中间辊的锥比设置为0.25%;将二中间辊的凸度曲线设置为cos30°~90°之间的函数曲线。
可选地,所述方法还包括:将一中间辊的锥肩过度端设置为光滑的圆弧过渡。
可选地,工作辊的尺寸精度控制在0.05mm以下,一中间辊的尺寸精度控制在0.015mm以下,二中间辊的尺寸精度控制在0.02mm以下。
可选地,一中间辊的锥比通过下述方式获得:建立轧机辊系变形与轧件塑性变形相耦合的迭代模型,通过辊系压扁模型、辊系变形模型、轧制力模型、金属横向流动模型耦合,建立二十辊轧机板型控制模型,根据二十辊轧机板型控制模型和使用需求获取一中间辊的锥比。
可选地,工作辊的直径通过下述方式获得:以距轧辊端距离和轧辊直径的比值为变量,对过渡系数进行拟合,建立基于弹性半平面假设的轧辊压扁模型;选择各种直径的工作辊代入轧辊压扁模型进行计算和验证,获取对应使用需求的工作辊直径。
第二方面,提供了一种超薄超宽不锈钢产品轧制方法,利用上述任一项所述的超薄超宽不锈钢产品轧制的辊系配备方法配备的二十辊轧机进行轧制,所述方法包括:
1)选料,选用厚度为0.08~0.1mm,宽度600mm以上的不锈钢卷原料;
2)轧制:经8道次冷轧至厚度0.03mm以下,道次下压率为10~30%。
可选地,轧制过程中利用润滑油进行润滑冷却,润滑油温为39~40℃。
可选地,轧制过程中,前七道次轧制速度为300~350m/min,成品道次轧制速度为200~250m/min。
可选地,轧制后的成品钢带的厚度公差为±0.002mm;维氏硬度为560~600,不平度在0.1mm以下。
本发明技术方案的主要优点如下:
本发明的超薄超宽不锈钢产品轧制的辊系配备方法及轧制方法,通过对二中间辊的凸度、一中间辊的锥度和工作辊的直径进行限定,使二十辊轧机在进行超薄超宽不锈钢带的轧制时,产品的厚度公差波动小,板型平直度好,轧制过程稳定,钢卷成材率高,产品质量显著提升,且适用于工业化大生产,满足精密不锈钢极薄带的高端行业高品质需求。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本发明的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1-1为未进行凸度补偿时的二中间辊的轧制示意图;
图1-2为本发明一个实施例提供的二中间辊轧制时的结构示意图;
图2为本发明一个实施例提供的一中间辊的结构示意图;
图3为本发明一个实施例提供的板型控制模型示意图;
图4为本发明一个实施例提供的基于弹性半平面假设的轧辊压扁模型模拟结果对比图;
图5为本发明一个实施例提供的超薄超宽不锈钢产品轧制方法流程图。
具体实施方式
名词解释:
本文中,“超薄”指厚度在0.05mm以下,“超宽”指宽度在600mm以上。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明的实施例,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他实施例,都属于本发明保护的范围。
以下结合附图,详细说明本发明实施例提供的技术方案。
第一方面,本发明实施例提供了一种超薄超宽不锈钢产品轧制的辊系配备方法,用于对二十辊轧机的辊系进行配置,所述方法包括:将工作辊直径设置为25~28mm;将一中间辊的锥比设置为0.25%;将二中间辊的凸度曲线设置为cos30°~90°之间的函数曲线。
二中间辊的凸度是轧机配置的重要指标之一,通过二中间辊的凸度来控制产品板型,防止出现严重中波、夹痕、边波和断带等。本发明实施例中,基于辊系变形模型假设,通过原料宽度和轧制中钢板预受力状态分析,确定二中间辊的凸度选用函数cos0°~180°之间的合适曲线作为磨削二中间凸度的曲线。通过实验优化,确定cos30°~90°之间的曲线作为二中间辊系曲线,能够有效提高钢带轧制成型质量。参见附图1-1,轧辊长度大于钢板宽度,轧制中轧辊两端受力,受力后轧辊呈弯曲形状。为了保证轧辊平行轧制,需要增加凸度补偿弯曲量,如附图1-2所示,凸度补偿后的二中间辊可以保持水平轧制。一中间辊对板型控制尤为重要,其主要用于控制边浪和四分之一浪,本发明实施例中通过将一中间辊的锥度设置为0.25%,保证轧制后的板型平直度。工作辊直径直接影响钢带轧制的表面质量,通过将工作辊的直径设置为25~28mm,举例来说,可以为25mm、26mm、28mm等,可以使轧制后的钢带表面质量较佳。
可见,本发明实施例提供的超薄超宽不锈钢产品轧制的辊系配备方法,通过对二中间辊的凸度、一中间辊的锥度和工作辊的直径进行限定,使二十辊轧机在进行超薄超宽不锈钢带的轧制时,产品的厚度公差波动小,板型平直度好,轧制过程稳定,钢卷成材率高,产品质量显著提升,且能适用于工业化大批量生产,满足精密不锈钢极薄带的高端行业高品质需求。
可选地,本发明实施例中,为了减轻一中间辊的锥肩对轧制后钢板板型的影响程度,将一中间辊的锥肩过度端设置为光滑的圆弧过渡。如此设置,使轧制中钢板横截面受力均匀,保证轧制后板型平直。一中间辊的示意图可以参见附图2。
为了保证轧制精度,二十辊轧机的轧辊精度要求较高,示例地,工作辊的尺寸精度控制在0.05mm以下,一中间辊的尺寸精度控制在0.015mm以下,二中间辊的尺寸精度控制在0.02mm以下。
本发明实施例中,可选地,一中间辊的锥比通过下述方式获得:
按照理论研究中假设轧制力的分布形式,忽略了轧件的塑性变形对轧机弹性变形的影响,建立轧机辊系变形与轧件塑性变形相耦合的迭代模型,通过辊系压扁模型、辊系变形模型、轧制力模型、金属横向流动模型耦合,建立二十辊轧机板型控制模型,根据二十辊轧机板型控制模型和使用需求获取一中间辊的锥比。板型控制模型可以参见附图3。
其中,板型控制模型的目标曲线为:Y=A0+A2X2+A6X6,通过优化A0、A2、A6的系数与辊系进行匹配,可以获得满足使用需求的一中间辊的锥比。
示例地,根据辊系变形模型假设,设计出复合性一中间辊的锥度,对于宽度为650mm的不锈钢带,板凸度控制在2.5%以内,为保证板行平直度,将带钢平面度控制在90%,根据板凸度和工作辊弯曲情况,计算出锥度设计长度为250mm。
本发明实施例中,可选地,工作辊的直径通过下述方式获得:
以距轧辊端距离和轧辊直径的比值为变量,对过渡系数进行拟合,建立基于弹性半平面假设的轧辊压扁模型;选择各种直径的工作辊代入轧辊压扁模型进行计算和验证,获取对应使用需求的工作辊直径。
本模型分别计算有限长度的半无限体压扁和轧辊压扁,并将结果与有限元软件模拟结果对比。相比原半无限体模型、费普尔公式,本模型与有限元法模拟结果更为吻合,模拟结果可以参见附图4。附图4中的新模型为本发明实施例提供的基于弹性半平面假设的轧辊压扁模型。且其与原半无限体模型对比,计算量较小,计算效率较高。
可以理解的是,过渡系数表示轧辊在外力作用下,变形从平面应力到平面应变的变化程度,轧辊直径直接影响过渡系数。即,通过对工作辊的直径进行控制,可以提高钢带的表面质量。
第二方面,本发明实施例提供了一种超薄超宽不锈钢产品轧制方法,利用上述任一项所述的超薄超宽不锈钢产品轧制的辊系配备方法配备的二十辊轧机进行轧制,如附图5所示,该方法包括:
1)选料,选用厚度为0.08~0.1mm,宽度600mm以上的不锈钢卷原料;
2)轧制:经8道次冷轧至厚度0.03mm以下,道次下压率为10~30%。
本发明实施例提供的超薄超宽不锈钢产品轧制方法,可以将厚度为0.08~01mm的超宽钢带经8次冷轧获得厚度在0.03mm以下的超薄超宽不锈钢带,且二十辊轧机听过上述配备方法进行配备,轧制产品的厚度公差波动小,板型平直度好,轧制过程稳定,钢卷成材率高,产品质量显著提升,且适用于工业化大生产,满足精密不锈钢极薄带的高端行业高品质需求。
可选地,轧制过程中利用润滑油进行润滑冷却,润滑油温为39~40℃,保证轧辊的平缓运行,且带走轧制过程中的热量,保证轧制精度和可靠性。其中,润滑油可以为英国BP轧制油。
可选地,轧制过程中,前七道次轧制速度为300~350m/min,举例来说,可以为300m/min、330m/min、350m/min等,成品道次轧制速度为200~250m/min,举例来说,可以为200m/min、230m/min、50m/min等。通过对轧制速度进行精确控制,将前七道轧制速度控制在300~350m/min,轧制效率较高,将成品道次轧制速度控制在200~250m/min,降低轧制速度以保证平稳轧制,提高轧制产品的质量。
可选地,轧制过程中轧制压力为1000~1300KN,举例来说,可以为1000KN、1200KN、1300KN等,通过对轧制压力进行精确控制,以达到预设的道次下压率,使轧制出的成品钢带满足使用需求。
采用上述辊系配备方法配备的辊系以上述轧制方法进行轧制,轧制后的成品钢带的厚度公差为±0.002mm;维氏硬度为560~600,不平度在0.1mm以下。
以下将结合具体示例,对本发明实施例提供的超薄超宽不锈钢产品的辊系配备方法及轧制方法的有益效果进行说明:
实施例一:
选用厚度为0.08mm、宽度650mm的不锈钢卷为原料,轧制目的成品钢带厚度为0.02mm。
首先对厚度0.08mm的冷轧卷原料二十辊轧机进行轧制,轧制时采用英国BP轧制油进行润滑冷却,轧制油的温度为39℃,经8道次冷轧至0.02mm,前七道次轧制速度为300m/min,成品道次轧制速度为200m/min,工作辊辊径27mm,整个过程轧制压力1100~1300KN,道次压下率10~30%。
辊系配置选用设计辊系(即,上述辊系配备方法所配备的辊系)。
采用上述工艺生产的产品,其主要技术指标可达到:
1)厚度偏差:0.02±0.002mm;
2)硬度(HV):580—600HV;
3)不平度:≤0.1mm。
实施例二:
选用厚度为0.1mm、宽度650mm的不锈钢卷为原料,轧制目的成品钢带厚度为0.03mm。
首先对厚度0.1mm的冷轧卷原料二十辊轧机进行轧制,轧制时采用英国BP轧制油进行润滑冷却,轧制油的温度为40℃,经8道次冷轧至0.03mm,前七道次轧制速度为350m/min,成品道次轧制速度为200m/min,工作辊辊径28mm,整个过程轧制压力1000~1200KN,道次压下率10~30%。
辊系配置选用设计辊系。
采用上述工艺生产的产品,其主要技术指标可达到:
1)厚度偏差:0.03±0.002mm;
2)硬度(HV):560—590HV;
3)不平度:≤0.1mm。
可见,本发明实施例提供的超薄超宽不锈钢产品轧制的辊系配备方法及轧制方法,可以用于高端极薄精密钢带的生产,生产出的超薄超宽不锈钢带的厚度公差较小,表面质量较高,可以满足使用需求。
需要说明的是,在本文中,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外,本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。
最后应说明的是:以上实施例仅用于说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种超薄超宽不锈钢产品轧制的辊系配备方法,用于对二十辊轧机的辊系进行配置,其特征在于,所述方法包括:
将工作辊直径设置为25~28mm;
将一中间辊的锥比设置为0.25%;
将二中间辊的凸度曲线设置为cos30°~90°之间的函数曲线。
2.根据权利要求1所述的超薄超宽不锈钢产品轧制的辊系配备方法,其特征在于,所述方法还包括:将一中间辊的锥肩过度端设置为光滑的圆弧过渡。
3.根据权利要求1所述的超薄超宽不锈钢产品轧制的辊系配备方法,其特征在于,工作辊的尺寸精度控制在0.05mm以下,一中间辊的尺寸精度控制在0.015mm以下,二中间辊的尺寸精度控制在0.02mm以下。
4.根据权利要求1所述的超薄超宽不锈钢产品轧制的辊系配备方法,其特征在于,一中间辊的锥比通过下述方式获得:
建立轧机辊系变形与轧件塑性变形相耦合的迭代模型,通过辊系压扁模型、辊系变形模型、轧制力模型、金属横向流动模型耦合,建立二十辊轧机板型控制模型,根据二十辊轧机板型控制模型和使用需求获取一中间辊的锥比。
5.根据权利要求1所述的超薄超宽不锈钢产品轧制的辊系配备方法,其特征在于,工作辊的直径通过下述方式获得:
以距轧辊端距离和轧辊直径的比值为变量,对过渡系数进行拟合,建立基于弹性半平面假设的轧辊压扁模型;
选择各种直径的工作辊代入轧辊压扁模型进行计算和验证,获取对应使用需求的工作辊直径。
6.一种超薄超宽不锈钢产品轧制方法,其特征在于,利用权利要求1-5任一项所述的超薄超宽不锈钢产品轧制的辊系配备方法配备的二十辊轧机进行轧制,所述方法包括:
1)选料,选用厚度为0.08~0.1mm,宽度600mm以上的不锈钢卷原料;
2)轧制:经8道次冷轧至厚度0.03mm以下,道次下压率为10~30%。
7.根据权利要求6所述的超薄超宽不锈钢产品轧制方法,其特征在于,轧制过程中利用润滑油进行润滑冷却,润滑油温为39~40℃。
8.根据权利要求6所述的超薄超宽不锈钢产品轧制方法,其特征在于,轧制过程中,前七道次轧制速度为300~350m/min,成品道次轧制速度为200~250m/min。
9.根据权利要求6所述的超薄超宽不锈钢产品轧制方法,其特征在于,轧制过程中轧制压力为1000~1300KN。
10.根据权利要求6所述的超薄超宽不锈钢产品轧制方法,其特征在于,轧制后的成品钢带的厚度公差为±0.002mm;维氏硬度为560~600,不平度在0.1mm以下。
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