CN114054509B - 一种中厚板四辊变凸度轧机的辊形配置方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中厚板四辊变凸度轧机的辊形配置方法，以改善生产过程中出现的浪形问题。本方案通过采用特定的的变凸度工作辊辊形控制对称的二次浪形和四次浪形，采用特定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。在已知工作辊辊身长度和窜辊范围的基础上，给定工作辊轮廓角、给定理论等效二次凸度调控范围，得到工作辊辊形参数，从而可唯一确定一条上工作辊辊形曲线和一条下工作辊辊形曲线。本发明所述的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，可以明显改善中厚板四辊变凸度轧机生产过程中出现的浪形问题，提高板形质量。

Description

一种中厚板四辊变凸度轧机的辊形配置方法
技术领域
本发明涉及一种中厚板带钢冷轧过程的四辊变凸度轧机辊形配置方法，属于板带轧制的板形控制技术领域。
背景技术
随着钢铁冶金热轧工艺的不断发展，中厚板产品被广泛应用到各类生产工业中，因此对其质量的要求不断提升。中厚板轧机往往是由单个机架生产出不同厚度、不同宽度的中厚板产品。国内外中厚板轧机目前主要以四辊轧机为主，板凸度主要依靠合理的轧辊辊型、辊径匹配及液压弯辊加以保证，其轧辊磨损和板形质量等难以得到有效控制。为了提高中厚板的板形质量，满足用户和市场需求，国内近年来引进了具有丰富板形控制手段的四辊CVC轧机。
根据文献(李洪波，张杰，曹建国，等.CVC热连轧机支持辊不均匀磨损及辊形改进.北京科技大学学报，2008(05)：558-561)所述，国内近年新建的热连轧机精轧机组采用的四辊CVC机型，其辊系配置如下：工作辊采用可±(100～150)mm窜辊的CVC辊形，上下辊辊面为S形180°倒置；支持辊为端部200mm采用两段圆弧倒角的对称平辊。
四辊CVC轧机的板形控制手段主要包括CVC工作辊窜辊和弯辊，目前工作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，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，导致轧制过程中板形控制不稳定。
发明内容
本发明是在现有中厚板四辊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，提供了一种中厚板四辊变凸度轧机的辊形配置方法。
通过采用式I、II所示的变凸度工作辊辊形控制对称的二次浪形和四次浪形，采用式III、IV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。
其中工作辊辊形的设计方案是：在已知工作辊辊身长度Lw和窜辊范围[-swm,swm]的基础上，第一步给定工作辊轮廓角φ1，第二步给定理论等效二次凸度调控范围[Cw1,Cw2]，其中Cw1＞Cw2，第三步根据式V得到工作辊辊形参数C1，第四步根据式VI得到工作辊辊形参数A1，第五步根据式VII得到工作辊辊形参数B1，从而可唯一确定一条上工作辊辊形曲线和一条下工作辊辊形曲线。
支持辊辊形的设计方案是：在已知支持辊辊身长度Lb的基础上，第一步给定支持辊轮廓角φ2，第二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]，其中Cb1＜Cb2且|Cb1|＜|Cw1|，|Cb2|＜|Cw2|，第三步根据式VIII得到支持辊辊形参数C2，第四步根据式IX得到支持辊辊形参数A2，第五步根据式X得到支持辊辊形参数B2，第六步给出支持辊倒角段宽度lb、倒角深度hb和支持辊倒角角度系数φ′，其中φ′的取值范围为第七步根据式XI得到支持辊倒角幅度系数A′，从而可唯一确定一条上支持辊辊形曲线和一条下支持辊辊形曲线。
本发明的有益效果是：采用上述的变凸度工作辊辊形可控制对称的二次浪形和四次浪形，采用上述的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，可以明显改善中厚板四辊变凸度轧机生产过程中出现的浪形问题，提高板形质量。
附图说明
图1为本发明的中厚板四辊变凸度轧机的辊形配置；
图2为本发明的具体上工作辊辊形曲线；
图3为本发明的具体下工作辊辊形曲线；
图4为本发明的具体上支持辊辊形曲线；
图5为本发明的具体下支持辊辊形曲线。
具体实施方案
下面结合某3800mm中厚板四辊轧机的具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。辊形配置采用式I、II所示的变凸度工作辊辊形控制对称的二次浪形和四次浪形，采用式III、IV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
在已知某3800mm中厚板四辊轧机工作辊辊身长度Lw＝4100mm、上工作辊初始半径Rw1＝560mm和下工作辊初始半径Rw2＝560mm、带钢轧制宽度W取某3800mm生产现场最常轧制的宽度3400mm的基础上，第一步给定工作辊轮廓角第二步给定窜辊范围[-swm,swm]＝[-150mm,150mm]和理论等效二次凸度调控范围[Cw1,Cw2]＝[0.4mm,-1.0mm]，第三步根据式V得到工作辊辊形参数C1
第四步根据式VI得到工作辊辊形参数A1
第五步根据式VII得到工作辊辊形参数B1
从而唯一确定一条上工作辊辊形曲线和一条下工作辊辊形曲线：
上工作辊辊形曲线如图2所示，下工作辊辊形曲线如图3所示。
(2)支持辊辊形设计：
在已知支持辊辊身长度Lb＝3700mm、上支持辊初始半径Rb1＝1050mm、下支持辊初始半径Rb2＝1050mm、带钢轧制宽度W取某3800mm生产现场最常轧制的宽度3400mm的基础上，第一步给定支持辊轮廓角第二步根据板形控制需要给出支持辊理论窜辊范围[-sbm,sbm]＝[-150mm,150mm]及相应的理论等效凸度范围[Cb1,Cb2]＝[-0.8mm,0.3mm]，第三步根据式VIII得到支持辊辊形参数C2
第四步根据式IX得到支持辊辊形参数A2
第五步根据式X得到支持辊辊形参数B2
第六步给出支持辊倒角段宽度lb＝300mm、倒角深度hb＝4.5mm和支持辊倒角角度系数第七步根据式XI得到支持辊倒角幅度系数A′
从而唯一确定一条上支持辊辊形曲线和一条下支持辊辊形曲线：
上支持辊辊形曲线如图4所示，下支持辊辊形曲线如图5所示。
某3800mm中厚板四辊轧机采用本发明的辊形配置进行轧制生产，辊缝二次凸度和四次凸度控制能力和水平得到明显提升，二次浪形和四次浪形缺陷明显降低，钢板板形质量良好，3400mm宽度钢板因浪形缺陷导致的冷矫率从35％左右下降到10％以下。此外，变凸度支持辊辊形辊间接触压力均匀性明显提高，支持辊服役期内辊形自保持性明显提高，支持辊服役后期板形质量良好。

Claims (5)

1.一种中厚板四辊变凸度轧机的辊形配置方法，其特征在于：上工作辊采用式I所示的变凸度工作辊辊形，下工作辊采用式II所示的变凸度工作辊辊形，上支持辊采用式III所示的变凸度支持辊辊形，下支持辊采用式IV所示的变凸度支持辊辊形：
式中yw1(x)：上工作辊辊形半径，单位为mm；
x：工作辊辊身坐标，单位为mm，范围为[0，Lw]；
Rw1：上工作辊初始半径，单位为mm；
φ1：工作辊轮廓角，单位为rad；
Lw：工作辊辊身长度，单位为mm；
A1：工作辊振幅，单位为mm；
B1：工作辊轮廓斜率，无单位；
C1：工作辊轮廓偏移，单位为mm；
式中yw2(x)：下工作辊辊形半径，单位为mm；
Rw2：下工作辊初始半径，单位为mm；
式中yb1(x)：上支持辊辊形半径，单位为mm；
x：支持辊辊身坐标，单位为mm，范围为[0，Lb]；
Rb1：上支持辊初始半径，单位为mm；
φ2：支持辊轮廓角，单位为rad；
A2：支持辊振幅，单位为mm；
B2：支持辊轮廓斜率，无单位；
C2：支持辊轮廓偏移，单位为mm；
A′：支持辊倒角幅度系数，无单位；
φ′：支持辊倒角角度系数，单位为rad；
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；
式中yb2(x)：上支持辊辊形半径，单位为mm；
Rb2：上支持辊初始半径，单位为mm。
2.如权利要求1所述一种中厚板四辊变凸度轧机的辊形配置方法，其特征在于：在已知工作辊辊身长度Lw和窜辊范围[-swm,swm]的基础上，第一步给定工作辊轮廓角φ1，第二步给定理论等效二次凸度调控范围[Cw1,Cw2]，第三步根据式V得到工作辊辊形参数C1，第四步根据式VI得到工作辊辊形参数A1，第五步根据式VII得到工作辊辊形参数B1；
式中Cw1：工作辊在-swm窜辊位置的等效凸度，单位为mm；
Cw2：工作辊上在swm窜辊位置的等效凸度，单位为mm；
swm：工作辊极限窜辊位置，单位为mm；
式中W：带钢轧制宽度，单位为mm。
3.如权利要求1所述一种中厚板四辊变凸度轧机的辊形配置方法，其特征在于：在已知支持辊辊身长度Lb的基础上，第一步给定工作辊轮廓角φ1，第二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]，第三步根据式VIII得到支持辊辊形参数C2，第四步根据式IX得到支持辊辊形参数A2，第五步根据式X得到支持辊辊形参数B2，第六步给出支持辊倒角段宽度lb、倒角深度hb和支持辊倒角角度系数φ′，第七步根据式XI得到支持辊倒角幅度系数A′；
式中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；
sbm：支持辊理论极限窜辊位置，单位为mm；
式中A′：支持辊倒角幅度系数，无单位；
φ′：支持辊倒角角度系数，单位为rad；
hb：支持辊倒角深度，单位为mm。
4.如权利要求1所述一种中厚板四辊变凸度轧机的辊形配置方法，其特征在于Cw1＞Cw2，Cb1＜Cb2，且|Cb1|＜|Cw1|，|Cb2|＜|Cw2|。
5.如权利要求1所述一种中厚板四辊变凸度轧机的辊形配置方法，其特征在于支持辊倒角角度系数φ′的取值范围为
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