CN116532482A - 一种具有边中复合浪控制能力的变凸度工作辊辊形 - Google Patents

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王川
关勇
王晓森
李洪波
孔宁
王世明
张万新
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Abstract

本发明提供了一种具有边中复合浪控制能力的带钢轧制用连续变凸度工作辊辊形，该工作辊辊形由三角函数与四次多项式两部分组成，三角函数部分主要通过形成的二次凸度辊缝变化控制带钢轧制过程中边浪、中浪等简单浪形，四次多项式部分主要通过形成的四次凸度辊缝控制带钢轧制过程中的边中复合浪；利用本发明提供的工作辊辊形，可有效解决不同宽度带钢轧制过程中的边中复合浪问题，可实现轧机板形控制能力的提升。

Description

一种具有边中复合浪控制能力的变凸度工作辊辊形
技术领域
本发明涉及一种具有边中复合浪控制能力的变凸度工作辊辊形，属于板带轧制的板形控制技术领域。
背景技术
热轧带钢板形控制是国内外研究热点话题，而在轧机机型等确定的情况下，辊形是板形控制最直接、最活跃的因素，辊形通过形成一定凸度的辊缝形状，从而达到板形控制的目的。
目前较为常用的变凸度工作辊是CVC辊形技术，该技术最先出现在上纪70年代末，由德国西马克开发，通过上下工作辊磨削成特定的“S”形辊形，并反对称布置，通过上下工作辊分别反向窜动来改变辊缝凸度，达到变凸度的目的，从而进行板形控制，CVC辊形可表示为：
R(x)＝R0+a1x+a2x2+a3x3。
这种辊形虽然设计相对简单、二次凸度大小与窜辊量呈线性关系，但是只具备通过二次凸度控制边浪、中浪的能力，不具备通控制边中复合浪这种复杂浪形的能力，且二次凸度调控能力与带钢宽度的平方成正比，随着带钢宽度的减小，二次凸度控制能力迅速下降。
发明内容
为了解决边中复合浪控制问题，本发明在充分研究现有变凸度工作辊辊形原理的基础上，提供了一种具有边中复合浪控制能力的变凸度工作辊辊形。
本发明的技术方案是：一种具有边中复合浪控制能力的变凸度工作辊辊形，其特征在于：工作辊辊形曲线采用式I所示的函数：
式中Y(x)：工作辊辊形函数，单位为mm；
x：辊身坐标，单位为mm，范围为[0,L]；
A：辊形振幅，单位为mm；
B：辊形偏移量，单位为mm；
L：辊身长度，单位为mm；
C：辊形斜率，无单位；
D：辊形边中复合浪控制系数，单位为mm；
E：辊形边中复合浪控制系数，单位为mm-2；
F：辊形边中复合浪控制系数，单位为mm-3。
进一步的：给出工作辊辊身长度L、窜辊行程[-Sm,Sm]、二次凸度调控范围[Cw1,Cw2]后，辊形参数A、B可通过式II、III确定：
式中Sm：工作辊极限窜辊位置，单位为mm；
Cw1：工作辊在窜辊位置-Sm时的辊缝二次凸度，单位为mm；
Cw2：作辊在窜辊位置Sm时的辊缝二次凸度，单位为mm。
进一步的：根据边中复合浪的控制需求，给出四次凸度Ch后，辊形边中复合浪控制系数D、E、F可通过式IV、V、VI确定：
E＝-2FL V
式中Ch：四次凸度大小，为负值，单位为mm。
进一步的：辊形斜率C可通过式VII确定：
W：带钢最常轧制带钢宽度，单位为mm。
进一步的：对于不同宽度的带钢，可通过轧辊正窜辊实现带钢宽度方向上边部和中部压下量的同步调整，改善边中复合浪形。
本发明的优点是，采用上述具有边中复合浪控制能力的变凸度工作辊辊形，可以解决常规变凸度工作辊辊形无法结合现场实际生产需要来调控边中复合浪的问题，可以实现对常规中浪、边浪控制的同时拥有边中复合浪控制能力。利用本发明提供的辊形，可以明显改善带钢轧制时出现的边中复合浪问题。
附图说明
图1为变凸度工作辊辊形技术示意图。
图2为本发明具体工作辊辊形示意图。
图3为本发明辊形的四次凸度辊缝示意图。
图4(a)、图4(b)、图4(c)分别为不同窜辊位置常规辊形与本发明辊形的辊缝对比示意图。
图5(a)、图5(b)、图5(c)分别为带钢宽度2500mm时常规辊形(窜辊位置为-150mm)、本发明辊形(窜辊位置-120mm)的辊缝形状及两者辊缝差。
图6(a)、图6(b)、图6(c)分别为带钢宽度3100mm时常规辊形(窜辊位置为-150mm)、本发明辊形(窜辊位置-120mm)的辊缝形状及两者辊缝差。
图7(a)、图7(b)、图7(c)分别为带钢宽度2500mm时常规辊形(窜辊位置100mm)、本发明辊形(窜辊位置130mm)的辊缝形状及两者辊缝差。
图8(a)、图8(b)、图8(c)分别为带钢宽度3100mm时常规辊形(窜辊位置100mm)、本发明辊形(窜辊位置130mm)的辊缝形状及两者辊缝差。
具体实施方式
本发明提出如式I所示具有边中复合浪控制能力的变凸度工作辊辊形，上下工作辊辊形反对称布置，如图1所示，可实现对常见中浪、边浪控制的同时拥有边中复合浪控制的能力。
其中，该辊形的设计方案是：已知工作辊辊身长度L、窜辊行程[-Sm,Sm]，结合现场实际生产情况得出二次凸度调控范围[Cw1,Cw2]的前提下，第一步由式II得出辊形偏移量B；第二步由式III得出辊形振幅A；第三步结合现场实际生产情况给出四次凸度Ch，由式IV、V、VI依次得出辊形边中复合浪控制系数F、E、D；第四步由式VII得出辊形斜率C，设计得到的辊形如图2所示。
E＝-2FL V
图3为本发明辊形中的四次凸度成分的辊缝形状，在实际轧制过程中，本发明辊形与常规变凸度工作辊辊形在形成相同辊缝二次凸度情况下的辊缝形状有明显差别，如图4(即图4(a)、图4(b)、图4(c)，下同)所示。
进一步，如图5、图6、图7、图8所示，在实际轧制过程中，对于不同宽度的带钢，在通过正窜辊对带钢边浪进行控制的情况下，与常规变凸度辊形相比，可以实现对中部压下的减少，从而缓解中浪，即实现带钢宽度方向上边部和中部压下量的同步调整，达到改善边中复合浪形的有益效果。
实施例
下面结合某3800mm轧机的具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
已知某3800mm轧机工作辊辊身长度L＝4100mm、工作辊窜辊行程[-Sm,Sm]＝[-150mm,150mm]、带钢轧制宽度取现场常轧宽度3400mm、所需二次凸度控制能力为[0.7mm,-0.7mm]，第一步由式II得出辊形偏移量B：
第二步由式III得出辊形振幅A：
第三步结合现场实际生产情况，对现场存在的边中复合浪进行控制，给出四次凸度Ch＝-0.05mm(如图3所示)，由式IV得出辊形边中复合浪控制系数F：
由式V得出辊形边中复合浪控制系数E：
E＝-2FL＝6.19066×10-11
由式VI得出辊形边中复合浪控制系数D：
第四步由式VII得出辊形斜率C：
从而唯一确定一条工作辊辊形曲线，
Y(x)＝-536.292sin[0.00013(x-2050)]
+0.06808x-1.57618×10-7x2+6.19066×10-711x3-7.54959×10-15x4
该辊形曲线如图2所示。
利用常规变凸度工作辊辊形设计方法，设计得到的辊形对应的辊缝，与本发明辊形得到的辊缝进行比较，如图4所示，图4(a)为窜辊位置-150mm时的辊缝对比，图4(b)为窜辊位置0mm时的辊缝对比，图4(c)为窜辊位置150mm时的辊缝对比，可以看到，辊缝形状具有明显差别。
实际轧制过程中对于某宽度带钢，可通过轧辊正窜实现对带钢边浪的控制。如图5所示，图5(a)为常规变凸度辊形在窜辊-150mm时的2500mm带钢宽度范围内的辊缝，图5(b)为本发明辊形在窜辊-150mm的基础上，正窜30mm，即在窜辊-120mm时的2500mm带钢宽度范围内的辊缝，图5(c)为辊缝差值，可以看出，通过正窜辊对带钢边浪进行控制的情况下，与常规变凸度辊形相比，可以实现对中部压下的减少，从而缓解中浪，即实现带钢宽度方向上边部和中部压下量的同步调整，达到改善边中复合浪形的有益效果。
如图6所示，图6(a)为常规变凸度辊形在窜辊-150mm时的3100mm带钢宽度范围内的辊缝，图6(b)为本发明辊形在窜辊-150mm的基础上，正窜30mm，即在窜辊-120mm时的3100mm带钢宽度范围内的辊缝，图6(c)为辊缝差值，可以看出，通过正窜辊对带钢边浪进行控制的情况下，与常规变凸度辊形相比，可以实现对中部压下的减少，从而缓解中浪，即实现带钢宽度方向上边部和中部压下量的同步调整，达到改善边中复合浪形的有益效果。
如图7所示，图7(a)为常规变凸度辊形在窜辊100mm时的2500mm带钢宽度范围内的辊缝，图7(b)为本发明辊形在窜辊100mm的基础上，正窜30mm，即在窜辊130mm时的2500mm带钢宽度范围内的辊缝，图7(c)为辊缝差值，可以看出，通过正窜辊对带钢边浪进行控制的情况下，与常规变凸度辊形相比，可以实现对中部压下的减少，从而缓解中浪，即实现带钢宽度方向上边部和中部压下量的同步调整，达到改善边中复合浪形的有益效果。
如图8所示，图8(a)为常规变凸度辊形在窜辊100mm时的3100mm带钢宽度范围内的辊缝，图8(b)为本发明辊形在窜辊100mm的基础上，正窜30mm，即在窜辊130mm时的3100mm带钢宽度范围内的辊缝，图8(c)为辊缝差值，可以看出，通过正窜辊对带钢边浪进行控制的情况下，与常规变凸度辊形相比，可以实现对中部压下的减少，从而缓解中浪，即实现带钢宽度方向上边部和中部压下量的同步调整，达到改善边中复合浪形的有益效果。

Claims (5)

1.一种具有边中复合浪控制能力的变凸度工作辊辊形，其特征在于：工作辊辊形曲线采用式I所示的函数：
式中Y(x)：工作辊辊形函数，单位为mm；
x：辊身坐标，单位为mm，范围为[0,L]；
A：辊形振幅，单位为mm；
B：辊形偏移量，单位为mm；
L：辊身长度，单位为mm；
C：辊形斜率，无单位；
D：辊形边中复合浪控制系数，单位为mm；
E：辊形边中复合浪控制系数，单位为mm-2；
F：辊形边中复合浪控制系数，单位为mm-3。
2.如权利要求1所述一种具有边中复合浪控制能力的变凸度工作辊辊形，其特征在于：给出工作辊辊身长度L、窜辊行程[-Sm,Sm]、二次凸度调控范围[Cw1,Cw2]后，辊形参数A、B可通过式II、III确定：
式中Sm：工作辊极限窜辊位置，单位为mm；
Cw1：工作辊在窜辊位置-Sm时的辊缝二次凸度，单位为mm；
Cw2：作辊在窜辊位置Sm时的辊缝二次凸度，单位为mm。
3.如权利要求1所述一种具有边中复合浪控制能力的变凸度工作辊辊形，其特征在于：根据边中复合浪的控制需求，给出四次凸度Ch后，辊形边中复合浪控制系数D、E、F可通过式IV、V、VI确定：
E＝-2FL V
式中Ch：四次凸度大小，为负值，单位为mm。
4.如权利要求1所述一种具有边中复合浪控制能力的变凸度工作辊辊形，其特征在于：辊形斜率C可通过式VII确定：
W：带钢最常轧制带钢宽度，单位为mm。
5.如权利要求1所述一种具有边中复合浪控制能力的变凸度工作辊辊形，其特征在于：对于不同宽度的带钢，可通过轧辊正窜辊实现带钢宽度方向上边部和中部压下量的同步调整，改善边中复合浪形。
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