CN114951300B - 一种高强度板带断面轮廓和高次浪形协同控制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高强度板带断面轮廓和高次浪形协同控制的方法，属于冶金机械、自动化及轧制的技术领域。所述方法包括工作辊中部区域设计、高次浪形控制区域设计和工作辊边部区域设计，其中：工作辊中部区域覆盖了板带中部范围，高次浪形控制区域覆盖了高次浪形发生位置；所述工作辊中部区域设计中的辊形曲线采用三次曲线，所述高次浪形控制区域设计中的辊形曲线采用二次曲线，所述工作辊边部区域设计中的辊形曲线采用二次曲线，三个区域的曲线平滑连接组成工作辊辊形曲线。本发明的方法，能够在满足高强度、薄规格板带的断面轮廓控制要求基础上消除高次浪形缺陷，弥补了传统板形设定模型和弯窜辊板形调节手段在解决复杂板形缺陷上的不足。

Description

一种高强度板带断面轮廓和高次浪形协同控制的方法

技术领域

本发明属于冶金机械、自动化及轧制的技术领域，涉及一种高强度板带断面轮廓和高次浪形协同控制的方法。

背景技术

板带材在国民经济中起着重要作用，其中高强度、薄规格板带以其强度高、性能好、轻量化等优势，在农业机械、高强货架、货车箱体、太阳能支架及汽车零部件等方面有广泛应用。但与此同时，其生产难度也较普碳钢更大，在生产过程中常常面临诸多板形难题。

断面轮廓和浪形是板带板形质量控制的重要指标。

断面轮廓主要通过凸度和局部高点等特征值来表征，往往需要同时兼顾。

浪形产生的原因主要是板带轧制过程中由于横向各纤维延伸不均导致横向产生不均匀内应力，当超过屈曲极限时表现为可见浪形。

浪形的分类大致可以分为低次浪形(中间浪或双边浪等)和高次浪形。

低次浪形可通过弯辊控制、初始辊形配置、负荷优化等手段解决。

高次浪形以四分之一浪为主，目前尚无有效的解决方法，现主要通过设备运行状态排查、温度保证等工作尝试解决。

故而局部高点和高次浪形的缺陷控制是本领域亟待解决的技术问题。

在现有技术中，通过辊形技术设计能够解决板带凸度和低次浪形的缺陷问题。目前使用最广泛的工作辊辊形是变凸度CVC辊形，通过磨削三次多项式辊形曲线，以窜辊来改变辊缝形状进而实现板带凸度和低次浪形控制。但是，该辊形设计不能够解决局部高点和高次浪形的缺陷控制难题，尤其是当生产条件稳定时，其窜辊位置往往处于某一固定位置附近，无法大步长地周期循环窜辊，从而加剧了局部高点和高次浪形的发生。

中国专利CN113319128A公开了一种同时改善特定宽度板带低次浪形和高次浪形两种板形缺陷的变接触工作辊及其辊形设计方法，基于高次浪形的位置和大小，设计六次曲线，显然六次曲线相对于三次曲线求解困难，且辊形还需要将二次曲线和六次曲线进行拟合，所得结果与实际存在偏差，设计的辊形对局部高点和高次浪形缺陷的控制效率并不能够达到最好。

中国专利CN113857265A公开了基于多目标协同控制的热轧极薄板带工作辊辊形设计方法，其中需要将辊形曲线分为17段，设计辊形方法计算难度非常大，影响因素非常多，不适合大规模兼顾高强度板带断面轮廓和高次浪形控制的板带批量高效率轧制。

中国专利CN104492822A公开了一种适合于平整轧制的AS-UCM机型轧机的板形控制方法，需要将板形控制手段从传统的工作辊对称弯辊、中间辊对称弯辊(对称窜辊)、倾辊等三维增加到工作辊左右弯辊、中间辊左右弯辊、上中间辊窜辊、下中间辊窜辊、倾辊等七维的板形控制思想，控制难度较大，计算过程复杂，需要计算出工作辊左右弯辊、中间辊左右弯辊、上中间辊窜辊、下中间辊窜辊以及倾辊等板形控制参数的优化设定，不适合大规模工业生产和推广。

中国专利CN1743090A公开了一种辊形设计方法和抑制高次浪形的轧辊，其中主要是根据轧辊的窜动行程、长度和处于正向移动和负向移动最大位置时的所述辊缝函数确定辊形曲线，显然对局部高点和高次浪形的缺陷控制效果不好。

综上，为了解决局部高点和高次浪形的缺陷控制难题，需要在板带凸度和低次浪形控制的基础上，通过技术手段提高其局部高点和高次浪形缺陷的控制能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中只提供了解决板带凸度和低次浪形控制缺陷的措施，但是在此基础上的局部高点和高次浪形的技术缺陷并未得到有效控制，且控制方式也不适合大规模兼顾高强度板带断面轮廓和高次浪形控制的板带批量高效率轧制，不利于大规模工业生产和推广。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种高强度板带断面轮廓和高次浪形协同控制的方法，所述方法为工作辊辊形设计方法，包括工作辊中部区域设计、高次浪形控制区域设计和工作辊边部区域设计，其中：工作辊中部区域覆盖了板带中部范围，高次浪形控制区域覆盖了高次浪形发生位置；

所述工作辊中部区域设计中的辊形曲线采用三次曲线，所述高次浪形控制区域设计中的辊形曲线采用二次曲线，所述工作辊边部区域设计中的辊形曲线采用二次曲线，三个区域的曲线平滑连接组成工作辊辊形曲线。

优选地，所述高次浪形控制区域设计基于辊身中心线分为左侧高次浪形控制区域设计和右侧高次浪形控制区域设计，相应的横坐标范围关于辊身中心线对称，分别对应板带两侧出现高次浪形的区域；所述工作辊边部区域设计也分为工作辊左边部区域设计和工作辊右边部区域设计，相应的横坐标范围关于辊身中心线对称；五个区域的曲线平滑连接组成工作辊辊形曲线。

优选地，所述五个区域的曲线平滑连接组成工作辊辊形曲线，表达式如下：

其中，L为工作辊辊身长度；x为以工作辊端点为原点的工作辊横向坐标；y(x)为全辊身的工作辊辊形曲线的纵坐标；x₁为工作辊左边部区域辊形曲线与左侧高次浪形控制区域辊形曲线交点对应工作辊的横坐标，x₁′为工作辊右边部区域辊形曲线与右侧高次浪形控制区域辊形曲线交点对应工作辊的横坐标；x₂为工作辊中部区域辊形曲线与左侧高次浪形控制区域辊形曲线交点对应工作辊的横坐标，x₂′为工作辊中部区域辊形曲线与右侧高次浪形控制区域辊形曲线交点对应工作辊的横坐标；p₁、q₁、r₁为工作辊左边部区域辊形曲线的二次曲线系数；m₁、n₁、l₁为左侧高次浪形控制区域辊形曲线的二次曲线系数；a₁、a₂、a₃为工作辊中部区域辊形曲线的三次曲线系数；p₂、q₂、r₂为工作辊右边部区域辊形曲线的二次曲线系数；m₂、n₂、l₂为右侧高次浪形控制区域辊形曲线的二次曲线系数。

优选地，所述工作辊中部区域设计中的辊形曲线采用三次曲线，表达式如下：

曲线系数a₁、a₂、a₃的计算方法如下：

a₁＝-a₂L²-3a₃L(L/2)²-a₃B²L/4

其中，L为工作辊辊身长度，单位mm；s_m为窜辊极限值，单位mm；C₁、C₂为设定的等效凸度调节范围，即等效凸度范围∈[C₁,C₂]，单位mm；B为板带常轧宽度，单位mm。

优选地，所述左侧高次浪形控制区域设计中的辊形曲线采用二次曲线，表达式如下：

其中，y_WL为左侧高次浪形控制区域辊形曲线纵坐标；x₂为工作辊中部区域辊形曲线与左侧高次浪形控制区域辊形曲线交点对应工作辊的横坐标，根据板带高次浪形的位置确定；x₁为工作辊左边部区域辊形曲线与左侧高次浪形控制区域辊形曲线交点对应工作辊的横坐标；m₁、n₁、l₁为左侧高次浪形控制区域辊形曲线的二次曲线系数，根据高次浪的控制量和连续平滑的要求，满足如下条件：

1)所述曲线y_WL与曲线y_M有公共交点D(x₂,y₂)；

2)所述曲线y_WL与曲线y_M在交点D的导数相等；

3)所述曲线y_M与曲线y_WL在x₁处的纵坐标值y₁之差h，h的取值需综合考虑左侧局部高点大小和左侧高次浪形大小；

对应的方程组为：

优选地，所述右侧高次浪形控制区域设计中的辊形曲线采用二次曲线，表达式如下：

其中，y_WR为右侧浪形控制区域的纵坐标，x₂′为工作辊中部区域辊形曲线与右侧高次浪形控制区域辊形曲线交点对应工作辊的横坐标，x₁′为工作辊右边部区域辊形曲线与右侧高次浪形控制区域辊形曲线交点对应工作辊的横坐标；m₂、n₂、l₂为右侧高次浪形控制区域辊形曲线的二次曲线系数，根据高次浪的控制量和连续平滑的要求，满足如下条件：

1)所述曲线y_WR与曲线y_M有公共交点D′(x₂′,y₂′)；

2)所述曲线y_WR与曲线y_M在交点D′的导数相等；

3)所述曲线y_WR与曲线y_M在x₁′处的纵坐标值y₁′之差等于h′，h′的取值需综合考虑右侧局部高点大小和右侧高次浪形大小；

对应的方程组为：

优选地，所述工作辊左边部区域设计中的辊形曲线采用二次曲线，表达式如下：

其中，y_DL为工作辊左边部区域的辊形纵坐标，p₁、q₁、r₁为工作辊左边部区域辊形曲线的二次曲线系数，由以下条件确定：

1)所述曲线y_DL与曲线y_WL有公共交点E(x₁,y₁)；

2)所述曲线y_DL与曲线y_WL在交点E处的导数相等；

3)所述曲线y_DL经过坐标原点；

对应的方程组为：

优选地，所述工作辊右边部区域设计中的辊形曲线采用二次曲线，表达式如下：

其中，y_DR为工作辊右边部区域的辊形纵坐标，p₂、q₂、r₂为工作辊右边部区域辊形曲线的二次曲线系数，由以下条件确定：

1)所述曲线y_DR与曲线y_WR有公共交点E′(x₁′,y₁′)；

2)所述曲线y_DR与曲线y_WR在交点E′的导数相等；

3)所述曲线y_DR与曲线y_M交于辊身端点F(L,y₃)；

对应的方程组为：

优选地，高强度板带的强度大于350MPa，宽度为1600-2200mm，厚度为1.8-6mm。

优选地，左侧高次浪形控制区域与工作辊中部区域交点的横坐标x₂，其值等于仪表测量的左侧高次浪形的中心线位置，h和h′分别为测量的左侧高次浪形高度和测量的右侧高次浪形高度，右侧高次浪形控制区域与工作辊中部区域交点的横坐标x₂′与x₂关于辊身中心线对称。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

上述方案中，本发明设计的工作辊辊形，基于CVC的基本设计方法获得辊形中部曲线，可满足板带凸度控制要求，同时根据局部高点和高次浪形大小，调整辊形以控制板带边部和肋部的辊形值大小，进而改变相应部分的压下量，达到控制板带局部高点和高次浪形的目的。辊形设计完成后可以离散点或拟合为高次多项式的方式在磨床上磨削。

本发明工作辊中部区域设计中的辊形曲线采用三次曲线，所述高次浪形控制区域设计中的辊形曲线采用二次曲线，所述工作辊边部区域设计中的辊形曲线采用二次曲线，三个区域的曲线平滑连接组成工作辊辊形曲线。

本发明根据精轧末机架板形控制所需的等效凸度范围及常轧带钢宽度，确定三次多项式曲线形式的工作辊辊形；根据板带局部高点大小以及仪表检测的板带肋部高次浪形大小和发生位置，确定辊形曲线的起始补偿位置和边部修正高度，通过分段函数进行补偿修正。

本发明在解决板带凸度和低次浪形控制缺陷的措施基础上，通过计算简单、工序简便的设计方式，使得凸度、局部高点和高次浪形的技术缺陷得到有效控制，且控制方式也适合大规模兼顾高强度板带断面轮廓和高次浪形控制的板带批量高效率轧制，利于大规模工业生产和推广。

总之，本发明在轧机上实现起来可行性强、成本低。实践证明，本发明提供的一种兼顾高强度板带断面轮廓和高次浪形控制的工作辊辊形可有效改善高强度、薄规格板带的断面轮廓和高次浪形问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中兼顾高强度板带断面轮廓和高次浪形控制的工作辊辊形设计几何分段示意图；

图2为本发明实施例2中兼顾高强度板带断面轮廓和高次浪形控制的工作辊辊形设计几何分段示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案和解决的技术问题进行阐述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明专利的一部分实施例，而不是全部实施例。

实施例1

本实施例提供了一种高强度板带断面轮廓和高次浪形协同控制的方法，可用于实现板带断面轮廓控制与消除高次浪形的问题。下面，以一实际应用实例来进一步说明本发明的效果。

某厂2550mm热连轧生产线，轧制品种主要以2065mm宽度为主，工作辊辊身长度2550mm，现场生产中常出现局部高点和高次浪形等板形缺陷。

根据本实施例的内容，设计相应的工作辊辊形曲线。根据现场设定的等效凸度范围[-0.583,0.712]，最大窜辊量100mm，则已知参数分别为：辊身长度L＝2550mm，板带宽度B＝2065mm，最小等效凸度C₁＝-0.583mm，最大等效凸度C₂＝0.712mm，窜辊极限s_m＝100mm。

所述工作辊辊形设计为工作辊中部区域设计、高次浪形控制区域设计和工作辊边部区域设计；其中：高次浪形控制区域设计分为左侧高次浪形控制区域设计和右侧高次浪形控制区域设计，工作辊边部区域设计分为工作辊左边部区域设计和工作辊右边部区域设计。具体工作辊辊形设计步骤如下所示：

步骤1，设计工作辊中部区域辊形曲线，表达式如下：

曲线系数a₁、a₂、a₃的计算方法如下：

a₁＝-a₂L²-3a₃L(L/2)²-a₃B²L/4

将以上参数代入得：

a₁＝6.927,a₂＝-16.150,a₃＝10.767。

步骤2，设计左侧高次浪形控制区域辊形曲线，表达式如下：

其中，y_WL为左侧高次浪形控制区域的辊形纵坐标；x₁为工作辊左边部区域辊形曲线与左侧高次浪形控制区域辊形曲线交点对应工作辊的横坐标，根据板带高次浪形的位置确定；x₂为工作辊中部区域辊形曲线与左侧高次浪形控制区域辊形曲线交点对应工作辊的横坐标；m₁、n₁、l₁为左侧高次浪形控制区域辊形曲线的二次曲线系数，根据高次浪的控制量和连续平滑的要求，满足如下条件：

1)所述曲线y_WL与曲线y_M有公共交点D(x₂,y₂)；

2)所述曲线y_WL与曲线y_M在交点D的导数相等；

3)所述曲线y_M与曲线y_WL在x₁处的纵坐标值y₁之差h。

对应的方程组为：

经通过仪表检测值查看现场板带的板形缺陷，高次浪形距离板带边部200mm左右，因此取中部曲线与高次浪形控制区域的左交点D的横坐标x₂＝442.5，左侧高次浪形的高度h＝0.03mm，代入上述方程组，解得：

m₁＝-16.266，n₁＝7.940，l₁＝-0.116。

步骤3，设计右侧高次浪形控制区域的辊形曲线，表达式如下：

其中，y_WR为右侧高次浪形控制区域的辊形纵坐标，x₁′为工作辊右边部区域辊形曲线与右侧高次浪形控制区域辊形曲线交点对应工作辊的横坐标，x₂′为工作辊中部区域辊形曲线与右侧高次浪形控制区域辊形曲线交点对应工作辊的横坐标，；m₂、n₂、l₂为右侧高次浪形控制区域辊形曲线的二次曲线系数，根据高次浪的控制量和连续平滑的要求，满足如下条件：

1)所述曲线y_WR与曲线y_M有公共交点D′(x₂′,y₂′)；

2)所述曲线y_WR与曲线y_M在交点D′的导数相等；

3)所述曲线y_WR与曲线y_M在x₁′处的纵坐标值y₁′之差等于h′，h′的取值为右侧高次浪形的高度；

对应的方程组为：

由于是对称浪形，因此取x₂′＝2107.5，将已知条件代入上述方程组解得：

m₂＝6.513，n₂＝-8.470，l₂＝3.324。

步骤4，设计工作辊左边部区域的辊形曲线，表达式如下：

其中，y_DL为工作辊左边部区域的辊形纵坐标，p₁、q₁、r₁为工作辊左边部区域辊形曲线的二次曲线系数，由以下条件确定：

1)所述曲线y_DL与曲线y_WL有公共交点E(x₁,y₁)；

2)所述曲线y_DL与曲线y_WL在交点E的导数相等；

3)所述曲线y_DL经过坐标原点。

对应的方程组为：

由以上已知参数，解得：

p₁＝-3.437，q₁＝5.5，r₁＝0。

步骤5，设计工作辊右边部区域的辊形曲线，表达式如下：

其中，y_DR为工作辊右边部区域的辊形纵坐标，p₂、q₂、r₂为工作辊右边部区域辊形曲线的二次曲线系数，由以下条件确定：

1)所述曲线y_DR与曲线y_WR有公共交点E′(x₁′,y₁′)；

2)所述曲线y_DR与曲线y_WR在交点E′的导数相等；

3)所述曲线y_DR与曲线y_M交于辊身端点F(L,y₃)。

对应的方程组为：

有以上已知参数解得：

p₂＝26.160，q₂＝-44.029，r₂＝19.412。

最终，所述工作辊辊形曲线表达式如下：

至此，完成工作辊辊形设计，辊形设计图如图1所示。新设计的工作辊辊形应用现场后，有效减少了高次浪形的问题。

实施例2

本实施例提供了一种高强度板带断面轮廓和高次浪形协同控制的方法，可用于实现板带断面轮廓控制与消除高次浪形的问题。下面，以一实际应用实例来进一步说明本发明的效果。

某厂1700mm热连轧生产线，轧制品种主要以1250mm宽度为主，工作辊辊身长度1700mm，现场生产过程中时易出现高次浪形的缺陷。

根据本实施例的内容，设计上游F1-F3机架的工作辊辊形曲线。根据现场设定的等效凸度范围[-0.257,0.640]，最大窜辊量100mm，则已知参数分别为：辊身长度L＝1700mm，板带宽度B＝1250mm，最小等效凸度C₁＝-0.257mm，最大等效凸度C₂＝0.640mm，窜辊极限s_m＝100mm。

所述工作辊辊形设计为工作辊中部区域设计、高次浪形控制区域设计和工作辊边部区域设计；其中：高次浪形控制区域设计分为左侧高次浪形控制区域设计和右侧高次浪形控制区域设计，工作辊边部区域设计分为工作辊左边部区域设计和工作辊右边部区域设计。具体工作辊辊形设计步骤如下所示：

步骤1，设计工作辊中部区域辊形曲线，表达式如下：

曲线系数a₁、a₂、a₃的计算方法如下：

a₁＝-a₂L²-3a₃L(L/2)²-a₃B²L/4

将以上参数代入得：

a₁＝3.395,a₂＝-8.011,a₃＝5.085。

步骤2，设计左侧高次浪形控制区域辊形曲线，表达式如下：

其中，y_WL为左侧高次浪形控制区域的辊形纵坐标；x₁为工作辊左边部区域辊形曲线与左侧高次浪形控制区域辊形曲线交点对应工作辊的横坐标，根据板带高次浪形的位置确定；x₂为工作辊中部区域辊形曲线与左侧高次浪形控制区域辊形曲线交点对应工作辊的横坐标；m₁、n₁、l₁为左侧高次浪形控制区域辊形曲线的二次曲线系数，根据高次浪的控制量和连续平滑的要求，满足如下条件：

1)所述曲线y_WL与曲线y_M有公共交点D(x₂,y₂)；

2)所述曲线y_WL与曲线y_M在交点D的导数相等；

3)所述曲线y_M与曲线y_WL在x₁处的纵坐标值y₁之差h。

对应的方程组为：

经通过仪表检测值查看现场板带的板形缺陷，高次浪形距离板带边部180mm左右，因此取中部曲线与高次浪形控制区域的左交点D的横坐标x₂＝405，左侧高次浪形的高度h＝0.01mm，代入上述方程组，解得：

m₁＝-5.807，n₁＝3.211，l₁＝-0.012。

步骤3，设计右侧高次浪形控制区域的辊形曲线，表达式如下：

其中，y_WR为右侧高次浪形控制区域的辊形纵坐标，x₁′为工作辊右边部区域辊形曲线与右侧高次浪形控制区域辊形曲线交点对应工作辊的横坐标，x₂′为工作辊中部区域辊形曲线与右侧高次浪形控制区域辊形曲线交点对应工作辊的横坐标，；m₂、n₂、l₂为右侧高次浪形控制区域辊形曲线的二次曲线系数，根据高次浪的控制量和连续平滑的要求，满足如下条件：

1)所述曲线y_WR与曲线y_M有公共交点D′(x₂′,y₂′)；

2)所述曲线y_WR与曲线y_M在交点D′的导数相等；

3)所述曲线y_WR与曲线y_M在x₁′处的纵坐标值y₁′之差等于h′，h′的取值为右侧高次浪形的高度；

对应的方程组为：

由于是对称浪形，因此取x₂′＝1295，将已知条件代入上述方程组解得：

m₂＝3.256，n₂＝-4.918，l₂＝2.042。

步骤4，设计工作辊左边部区域的辊形曲线，表达式如下：

其中，y_DL为工作辊左边部区域的辊形纵坐标，p₁、q₁、r₁为工作辊左边部区域辊形曲线的二次曲线系数，由以下条件确定：

1)所述曲线y_DL与曲线y_WL有公共交点E(x₁,y₁)；

2)所述曲线y_DL与曲线y_WL在交点E的导数相等；

3)所述曲线y_DL经过坐标原点。

对应的方程组为：

由以上已知参数，解得：

p₁＝-5.098，q₁＝3.023，r₁＝0。

步骤5，设计工作辊右边部区域的辊形曲线，表达式如下：

其中，y_DR为工作辊右边部区域的辊形纵坐标，p₂、q₂、r₂为工作辊右边部区域辊形曲线的二次曲线系数，由以下条件确定：

1)所述曲线y_DR与曲线y_WR有公共交点E′(x₁′,y₁′)；

2)所述曲线y_DR与曲线y_WR在交点E′的导数相等；

3)所述曲线y_DR与曲线y_M交于辊身端点F(L,y₃)。

对应的方程组为：

有以上已知参数解得：

p₂＝8.326，q₂＝-13.716，r₂＝5.860。

最终，所述工作辊辊形曲线表达式如下：

至此，完成该工作辊辊形设计，辊形设计图如图2所示。新设计的工作辊辊形应用现场后，有效减少了高次浪形的问题。

上述方案中，本发明设计的工作辊辊形，基于CVC的基本设计方法获得辊形中部曲线，可满足板带凸度控制要求，同时根据局部高点和高次浪形大小，调整辊形以控制板带边部和肋部的辊形值大小，进而改变相应部分的压下量，达到控制板带局部高点和高次浪形的目的。辊形设计完成后可以离散点或拟合为高次多项式的方式在磨床上磨削。

本发明工作辊中部区域设计中的辊形曲线采用三次曲线，所述高次浪形控制区域设计中的辊形曲线采用二次曲线，所述工作辊边部区域设计中的辊形曲线采用二次曲线，三个区域的曲线平滑连接组成工作辊辊形曲线。

本发明根据精轧末机架板形控制所需的等效凸度范围及常轧带钢宽度，确定三次多项式曲线形式的工作辊辊形；根据板带局部高点大小以及仪表检测的板带肋部高次浪形大小和发生位置，确定辊形曲线的起始补偿位置和边部修正高度，通过分段函数进行补偿修正。

本发明在解决板带凸度和低次浪形控制缺陷的措施基础上，通过计算简单、工序简便的设计方式，使得局部高点和高次浪形的技术缺陷得到有效控制，且控制方式也适合大规模兼顾高强度板带断面轮廓和高次浪形控制的板带批量高效率轧制，利于大规模工业生产和推广。

总之，本发明在轧机上实现起来可行性强、成本低。实践证明，本发明提供的一种兼顾高强度板带断面轮廓和高次浪形控制的工作辊辊形可有效改善高强度、薄规格板带的断面轮廓和高次浪形问题。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高强度板带断面轮廓和高次浪形协同控制的方法，其特征在于，所述方法为基于CVC的基本设计方法工作辊辊形设计方法，包括工作辊中部区域设计、高次浪形控制区域设计和工作辊边部区域设计，其中：工作辊中部区域覆盖了板带中部范围，高次浪形控制区域覆盖了高次浪形发生位置；

所述工作辊中部区域设计中的辊形曲线采用三次曲线，所述高次浪形控制区域设计中的辊形曲线采用二次曲线，所述工作辊边部区域设计中的辊形曲线采用二次曲线，三个区域的曲线平滑连接组成工作辊辊形曲线。

2.根据权利要求1所述的高强度板带断面轮廓和高次浪形协同控制的方法，其特征在于，所述高次浪形控制区域设计基于辊身中心线分为左侧高次浪形控制区域设计和右侧高次浪形控制区域设计，相应的横坐标范围关于辊身中心线对称，分别对应板带两侧出现高次浪形的区域；所述工作辊边部区域设计也分为工作辊左边部区域设计和工作辊右边部区域设计，相应的横坐标范围关于辊身中心线对称；五个区域的曲线平滑连接组成工作辊辊形曲线。

3.根据权利要求2所述的高强度板带断面轮廓和高次浪形协同控制的方法，其特征在于，所述五个区域的曲线平滑连接组成工作辊辊形曲线，表达式如下：

其中，L为工作辊辊身长度；x为以工作辊端点为原点的工作辊横向坐标；y(x)为全辊身的工作辊辊形曲线的纵坐标；x₁为工作辊左边部区域辊形曲线与左侧高次浪形控制区域辊形曲线交点对应工作辊的横坐标，x₁′为工作辊右边部区域辊形曲线与右侧高次浪形控制区域辊形曲线交点对应工作辊的横坐标；x₂为工作辊中部区域辊形曲线与左侧高次浪形控制区域辊形曲线交点对应工作辊的横坐标，x₂′为工作辊中部区域辊形曲线与右侧高次浪形控制区域辊形曲线交点对应工作辊的横坐标；p₁、q₁、r₁为工作辊左边部区域辊形曲线的二次曲线系数；m₁、n₁、l₁为左侧高次浪形控制区域辊形曲线的二次曲线系数；a₁、a₂、a₃为工作辊中部区域辊形曲线的三次曲线系数；p₂、q₂、r₂为工作辊右边部区域辊形曲线的二次曲线系数；m₂、n₂、l₂为右侧高次浪形控制区域辊形曲线的二次曲线系数。

4.根据权利要求2所述的高强度板带断面轮廓和高次浪形协同控制的方法，其特征在于，所述工作辊中部区域设计中的辊形曲线采用三次曲线，表达式如下：

曲线系数a₁、a₂、a₃的计算方法如下：

a₁＝-a₂L²-3a₃L(L/2)²-a₃B²L/4

其中，L为工作辊辊身长度，单位mm；s_m为窜辊极限值，单位mm；C₁、C₂为设定的等效凸度调节范围，即等效凸度范围∈[C₁,C₂]，单位mm；B为板带常轧宽度，单位mm。

5.根据权利要求2所述的高强度板带断面轮廓和高次浪形协同控制的方法，其特征在于，所述左侧高次浪形控制区域设计中的辊形曲线采用二次曲线，表达式如下：

其中，y_WL为左侧高次浪形控制区域辊形曲线纵坐标；x₂为工作辊中部区域辊形曲线与左侧高次浪形控制区域辊形曲线交点对应工作辊的横坐标，根据板带高次浪形的位置确定；x₁为工作辊左边部区域辊形曲线与左侧高次浪形控制区域辊形曲线交点对应工作辊的横坐标；m₁、n₁、l₁为左侧高次浪形控制区域辊形曲线的二次曲线系数，根据高次浪的控制量和连续平滑的要求，满足如下条件：

1)所述曲线y_WL与曲线y_M有公共交点D(x₂,y₂)；

2)所述曲线y_WL与曲线y_M在交点D的导数相等；

3)所述曲线y_M与曲线y_WL在x₁处的纵坐标值y₁之差h，h的取值需综合考虑左侧局部高点大小和左侧高次浪形大小；

对应的方程组为：

6.根据权利要求2所述的高强度板带断面轮廓和高次浪形协同控制的方法，其特征在于，所述右侧高次浪形控制区域设计中的辊形曲线采用二次曲线，表达式如下：

其中，y_WR为右侧浪形控制区域的纵坐标，x₂′为工作辊中部区域辊形曲线与右侧高次浪形控制区域辊形曲线交点对应工作辊的横坐标，x₁′为工作辊右边部区域辊形曲线与右侧高次浪形控制区域辊形曲线交点对应工作辊的横坐标；m₂、n₂、l₂为右侧高次浪形控制区域辊形曲线的二次曲线系数，根据高次浪的控制量和连续平滑的要求，满足如下条件：

1)所述曲线y_WR与曲线y_M有公共交点D′(x₂′,y₂′)；

2)所述曲线y_WR与曲线y_M在交点D′的导数相等；

3)所述曲线y_WR与曲线y_M在x₁′处的纵坐标值y₁′之差等于h′，h′的取值需综合考虑右侧局部高点大小和右侧高次浪形大小；

对应的方程组为：

7.根据权利要求2所述的高强度板带断面轮廓和高次浪形协同控制的方法，其特征在于，所述工作辊左边部区域设计中的辊形曲线采用二次曲线，表达式如下：

其中，y_DL为工作辊左边部区域的辊形纵坐标，p₁、q₁、r₁为工作辊左边部区域辊形曲线的二次曲线系数，由以下条件确定：

1)所述曲线y_DL与曲线y_WL有公共交点E(x₁,y₁)；

2)所述曲线y_DL与曲线y_WL在交点E处的导数相等；

3)所述曲线y_DL经过坐标原点；

对应的方程组为：

8.根据权利要求2所述的高强度板带断面轮廓和高次浪形协同控制的方法，其特征在于，所述工作辊右边部区域设计中的辊形曲线采用二次曲线，表达式如下：

其中，y_DR为工作辊右边部区域的辊形纵坐标，p₂、q₂、r₂为工作辊右边部区域辊形曲线的二次曲线系数，由以下条件确定：

1)所述曲线y_DR与曲线y_WR有公共交点E′(x₁′,y₁′)；

2)所述曲线y_DR与曲线y_WR在交点E′的导数相等；

3)所述曲线y_DR与曲线y_M交于辊身端点F(L,y₃)；

对应的方程组为：

9.根据权利要求1所述的高强度板带断面轮廓和高次浪形协同控制的方法，其特征在于，高强度板带的强度大于350MPa，宽度为1600-2200mm，厚度为1.8-6mm。

10.根据权利要求5所述的高强度板带断面轮廓和高次浪形协同控制的方法，其特征在于，左侧高次浪形控制区域与工作辊中部区域交点的横坐标x₂，其值等于仪表测量的左侧高次浪形的中心线位置，h和h′分别为测量的左侧高次浪形高度和测量的右侧高次浪形高度，右侧高次浪形控制区域与工作辊中部区域交点的横坐标x₂′与x₂关于辊身中心线对称。

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