发明内容
本发明提供了一种具有局部边浪控制能力的变凸度工作辊辊形及设计方法,现有的工作辊辊形具有以下问题,无法用同一曲线方程进行辊形的整体表达,不适用于采用整体多项式方式录入辊形的数控磨床;局部浪形控制效果无法保证发挥。
为解决上述技术问题,本发明的实施例提供如下方案:
一方面,本发明实施例提供一种具有局部边浪控制能力的变凸度工作辊辊形,所述工作辊辊形为八次多项式曲线,所述工作辊辊形的曲线函数为:
R(x)=R0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4+a5x5+a6x6+a7x7+a8x8
其中,R(x)为工作辊辊形半径,单位为mm;R0为工作辊初始半径,不影响辊形形状,单位为mm;x为工作辊辊身坐标,坐标范围为[0,L],单位为mm;a1为辊形系数,无单位;a2为辊形系数,单位为mm-1;a3为辊形系数,单位为mm-2;a4为辊形系数,单位为mm-3;a5为辊形系数,单位为mm-4;a6为辊形系数,单位为mm-5;a7为辊形系数,单位为mm-6;a8为辊形系数,单位为mm-7。
优选地,所述辊形系数a2函数为:
所述辊形系数a3函数为:
所述辊形系数a4函数为:
所述辊形系数a5函数为:
所述辊形系数a6函数为:
所述辊形系数a7函数为:
所述辊形系数a8函数为:
其中,C1为轧辊在负极限位置时变凸度调控的空载辊缝二次凸度,单位为mm;C2为轧辊在正极限位置时变凸度调控的空载辊缝二次凸度,单位为mm;sm为最大窜辊量,单位为mm;a为边浪控制系数,单位mm;L为轧辊辊身长度,单位为mm。
优选地,所述辊形系数a1函数为:
其中,a1为辊形系数,无单位;a2为辊形系数,单位为mm-1;a3为辊形系数,单位为mm-2;a为边浪控制系数,单位mm;L为轧辊辊身长度,单位为mm。
优选地,边浪控制系数a的取值范围为:0≤a≤1,局部边浪越严重,选择的边浪控制系数a越大。
优选地,轧辊在负极限位置时变凸度调控的空载辊缝二次凸度C1大于轧辊在正极限位置时变凸度调控的空载辊缝二次凸度C2
另一方面,本发明实施例提供一种具有局部边浪控制能力的变凸度工作辊辊形设计方法,所述设计方法用于设计所述变凸度工作辊辊形,所述方法包括:
设计所述工作辊辊形的曲线函数;
根据变凸度调控需要选择空载辊缝二次凸度的调节范围[C1,C2];
根据宽带钢局部边浪的IU值选择边浪控制系数a;
根据调节范围[C1,C2]和边浪控制系数a的计算得到辊形系数a2-a8;
根据中部辊径差最小原则计算得到辊形系数a1;
根据边浪控制系数a、辊形系数a1-a8和所述工作辊辊形的曲线函数计算得到工作辊辊形半径。
优选地,在根据宽带钢局部边浪的IU值选择边浪控制系数a中,局部边浪越严重,选择的边浪控制系数a越大,边浪控制系数a的取值范围为:0≤a≤1。
优选地,轧辊在负极限位置时变凸度调控的空载辊缝二次凸度C1大于轧辊在正极限位置时变凸度调控的空载辊缝二次凸度C2。
优选地,根据调节范围[C1,C2]和边浪控制系数a和a2-a8函数计算得到辊形系数a2-a8,所述辊形系数a2函数为:
所述辊形系数a3函数为:
所述辊形系数a4函数为:
所述辊形系数a5函数为:
所述辊形系数a6函数为:
所述辊形系数a7函数为:
所述辊形系数a8函数为:
其中,C1为轧辊在负极限位置时变凸度调控的空载辊缝二次凸度,单位为mm;C2为轧辊在正极限位置时变凸度调控的空载辊缝二次凸度,单位为mm;sm为最大窜辊量,单位为mm;a为边浪控制系数,单位mm;L为轧辊辊身长度,单位为mm。
优选地,根据中部辊径差最小原则,利用辊形系数a1函数计算得到辊形系数a1,所述辊形系数a1函数为:
其中,a1为辊形系数,无单位;a2为辊形系数,单位为mm-1;a3为辊形系数,单位为mm-2;a为边浪控制系数,单位mm;L为轧辊辊身长度,单位为mm。
本发明的上述方案至少包括以下有益效果:
上述方案中,本发明的具有局部边浪控制能力的变凸度工作辊辊形及设计方法,适用于宽带钢,与CVC辊形相比,具备凸度调控能力,同时,还具备对轧制大纲内宽规格带钢进行局部边浪控制的能力;与其他采用边部多项式倒角形式的边浪控制辊形相比,一方面利用了同一曲线方程进行辊形的整体表达,适用于采用整体多项式方式录入辊形的数控磨床,另一方面窜辊对局部浪形的控制效果无任何影响,可在各窜辊位置保证局部浪形控制能力的有效发挥;再一方面不会增大轧辊两端辊径差。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例一
本实施例提供了一种具有局部边浪控制能力的变凸度工作辊辊形,本实施的工作辊辊形适用于宽带钢,工作辊辊形为八次多项式曲线,如公式1所示,工作辊辊形的曲线函数为:
R(x)=R0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4+a5x5+a6x6+a7x7+a8x8(公式1)
其中,R(x)为工作辊辊形半径,单位为mm;R0为工作辊初始半径,不影响辊形形状,单位为mm;x为工作辊辊身坐标,坐标范围为[0,L],单位为mm;a1为辊形系数,无单位;a2为辊形系数,单位为mm-1;a3为辊形系数,单位为mm-2;a4为辊形系数,单位为mm-3;a5为辊形系数,单位为mm-4;a6为辊形系数,单位为mm-5;a7为辊形系数,单位为mm-6;a8为辊形系数,单位为mm-7;
a2-a8辊形系数与凸度调节范围[C1,C2]和边浪控制系数a有关系,浪控制系数a的大小选择决定了对带钢局部边浪控制能力。
辊形系数a2函数为:
辊形系数a3函数为:
辊形系数a4函数为:
辊形系数a5函数为:
辊形系数a6函数为:
辊形系数a7函数为:
辊形系数a8函数为:
其中,C1为轧辊在负极限位置时变凸度调控的空载辊缝二次凸度,单位为mm;C2为轧辊在正极限位置时变凸度调控的空载辊缝二次凸度,单位为mm;sm为最大窜辊量,单位为mm;a为边浪控制系数,单位mm;L为轧辊辊身长度,单位为mm。
优选地,辊形系数a1函数为:
其中,a1为辊形系数,无单位;a2为辊形系数,单位为mm-1;a3为辊形系数,单位为mm-2;a为边浪控制系数,单位mm;L为轧辊辊身长度,单位为mm。
优选地,边浪控制系数a的取值范围为:0≤a≤1,局部边浪越严重,选择的边浪控制系数a越大。
优选地,轧辊在负极限位置时变凸度调控的空载辊缝二次凸度C1大于轧辊在正极限位置时变凸度调控的空载辊缝二次凸度C2。
实施例二
如图9所示的,本发明实施例提供一种具有局部边浪控制能力的变凸度工作辊辊形设计方法,设计方法用于设计实施例一的变凸度工作辊辊形,方法包括:
S100、设计工作辊辊形的曲线函数,工作辊辊形的曲线函数如公式1所示;
S200、根据变凸度调控需要选择空载辊缝二次凸度的调节范围[C1,C2];轧辊在负极限位置时变凸度调控的空载辊缝二次凸度C1大于轧辊在正极限位置时变凸度调控的空载辊缝二次凸度C2;
S300、根据宽带钢局部边浪的IU值选择边浪控制系数a;局部边浪越严重,选择的边浪控制系数a越大,边浪控制系数a的取值范围为:0≤a≤1;
S400、根据调节范围[C1,C2]和边浪控制系数a利用公式2-8计算得到辊形系数a2-a8;
S500、根据中部辊径差最小原则利用公式9计算得到辊形系数a1;
S600、根据边浪控制系数a、辊形系数a1-a8和工作辊辊形的曲线函数,利用公式1计算得到工作辊辊形半径。
实施例三
在实施例一和实施例二的基础上,本实施例采用1500mm轧机,工作辊辊身长度L=1700mm,窜辊范围[-100mm,100mm],即sm=100mm。
设计工作辊辊形的曲线函数,工作辊辊形的曲线函数如公式1所示;
根据变凸度调控需要选择空载辊缝二次凸度的调节范围[C1,C2];空载辊缝二次凸度的调节范围[C1,C2]为[0.6mm,-0.3mm],符合轧辊在负极限位置时变凸度调控的空载辊缝二次凸度C1大于轧辊在正极限位置时变凸度调控的空载辊缝二次凸度C2;
根据宽带钢局部边浪的IU值选择边浪控制系数a,边浪控制系数a=0.15mm;
根据调节范围[C1,C2]和边浪控制系数a利用公式2-8计算得到辊形系数a2-a8,辊形系数a2-a8如表1所示;
根据中部辊径差最小原则利用公式9计算得到辊形系数a1,a1=3.489×10-3;计算得到的辊形系数可直接在数控磨床的多项式辊形录入方式中进行录入,辊形录入方便,易于现场技术人员理解和修改;
根据边浪控制系数a、辊形系数a1-a8和工作辊辊形的曲线函数,利用公式1计算得到工作辊辊形半径,工作辊辊形与CVC辊形对比如图5所示,其中,-▲-表示CVC辊形,-◆-表示实施例三的工作辊辊形,-■-表示实施例四的工作辊辊形,可以看出,轧辊两端辊径差没有发生改变。
表1 实施例三参数计算值
参数 |
计算值 |
a2 |
-8.356×10-6 |
a3 |
1.472×10-8 |
a4 |
-2.011×10-11 |
a5 |
1.893×10-14 |
a6 |
-1.114×10-17 |
a7 |
3.743×10-21 |
a8 |
-5.505×10-25 |
利用上述数据及公式1-公式9计算本实施例工作辊辊形,进而得到在不同窜辊位置s=-100mm,s=0mm,s=100mm的辊缝形状,并将工作辊形成的辊缝形状与对应的CVC辊形的辊缝形状进行对比,如图6-图8所示,其中,-▲-表示CVC的辊缝形状,-◆-表示实施例三的辊缝形状,-■-表示实施例四的辊缝形状。由于窜辊使得实际有效辊缝宽度在1500-1700mm变化,所以仅对比1500mm辊缝范围内的辊缝形状,可以看出,在不同的窜辊位置,实施例三均在辊缝边部有明显的辊缝增大,且增大程度相同,说明本实施例的工作辊辊形的局部边浪控制能力不受窜辊位置的影响。且辊缝增大主要从1100mm宽度以外开始,即对带钢宽度B大于60%L=1120mm的带钢具有明显的局部边浪控制能力,这也与生产现场对宽度大于1100mm带钢的局部边浪控制需求得到了有效对应。
实施例四
在实施例一和实施例二的基础上,本实施例采用1500mm轧机,工作辊辊身长度L=1700mm,窜辊范围[-100mm,100mm],即sm=100mm。
设计工作辊辊形的曲线函数,工作辊辊形的曲线函数如公式1所示;
根据变凸度调控需要选择空载辊缝二次凸度的调节范围[C1,C2];空载辊缝二次凸度的调节范围[C1,C2]为[0.6mm,-0.3mm],符合轧辊在负极限位置时变凸度调控的空载辊缝二次凸度C1大于轧辊在正极限位置时变凸度调控的空载辊缝二次凸度C2;
根据宽带钢局部边浪的IU值选择边浪控制系数a,边浪控制系数a=0.3mm;
根据调节范围[C1,C2]和边浪控制系数a利用公式2-8计算得到辊形系数a2-a8,辊形系数a2-a8如表2所示;
根据中部辊径差最小原则利用公式9计算得到辊形系数a1,a1=4.901×10-3;计算得到的辊形系数可直接在数控磨床的多项式辊形录入方式中进行录入,辊形录入方便,易于现场技术人员理解和修改;
根据边浪控制系数a、辊形系数a1-a8和工作辊辊形的曲线函数,利用公式1计算得到工作辊辊形半径,工作辊辊形与CVC辊形对比如图5所示,可以看出,轧辊两端辊径差没有发生改变。
表2 实施例四参数计算值
参数 |
计算值 |
a2 |
-1.417×10-5 |
a3 |
2.839×10-8 |
a4 |
-4.023×10-11 |
a5 |
3.786×10-14 |
a6 |
-2.227×10-17 |
a7 |
7.487×10-21 |
a8 |
-1.101×10-25 |
利用上述数据及公式1-公式9计算本实施例工作辊辊形,进而得到在不同窜辊位置s=-100mm,s=0mm,s=100mm的辊缝形状,并与对应的CVC辊形的辊缝形状、实施例三的辊缝形状进行对比,如图6-图8所示。
可以看出,在不同的窜辊位置,由于实施例四的边浪控制系数a选择更大,实施例四均在辊缝边部较实施例三有更明显的辊缝增大,且辊缝增大主要从1100mm宽度以外开始,即对带钢宽度B大于60%L=1120mm的带钢具有更强的局部边浪控制能力。说明边浪控制系数a的大小选择决定了对1100mm以上宽度带钢局部边浪控制能力的大小。
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,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。