CN201231246Y - 用于控制带钢边缘降的工作辊 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及冷轧工艺中的工作辊，尤其涉及用于控制带钢边缘降的工作辊。一种用于控制带钢边缘降的工作辊，所述工作辊辊形由三段曲线组成，中间段辊形为直线；一侧为圆弧辊形，辊形曲线在圆弧与直线的交点处圆弧曲线的导数为零，即这一侧的工作辊辊形曲线为一条光滑曲线，所述圆弧辊线用于控制带钢边降，圆弧进入带钢边部；另一侧为圆弧辊形或直线形式的锥角辊形，用于减小或消除有害接触区，所述圆弧辊线或直线辊线不进入带钢；上、下工作辊辊形方向相反，即上工作辊驱动端侧辊线在下工作辊的操作端侧，上工作辊操作端侧辊线在下工作辊的驱动端侧。本实用新型工作辊方便加工、便于使用，使机组能够有效控制带钢边降。

Description

用于控制带钢边缘降的工作辊

技术领域

本实用新型涉及冷轧工艺中的工作辊，尤其涉及用于控制带钢边缘降的工作辊。

背景技术

板形是衡量带钢质量的标准，它包括五个描述指标，即：凸度、楔形度、边部减薄(边降)、局部高点、平坦度。边部减薄是衡量带钢板形好坏的标准之一，冷轧过程中的边部减薄是由于工作辊弯曲和压扁的结果。图1说明了带钢边部减薄的形成过程，工作辊1′与支持辊2′接触而不与带钢3′接触的区域称为有害接触区4′，由于它的存在造成了工作辊两侧的过度弯曲，使带钢边部减薄；另外，工作辊在有轧制力的区域发生压扁，辊缝开度增加，而在没有轧制力的区域则不会被压扁，带钢边部是压扁与不压扁的过渡区域，这部分的辊缝开度会有显著变化，就造成了带钢的边部减薄。由于边部压下大，使这部分的带钢纵向延伸相对增加，造成带钢边部形成高次小边浪。

边部板形包括边部减薄和高次小边浪，控制边降可以同时起到控制高次小边浪的效果，因此，边部板形控制的核心即是边降控制。

如图2，边部减薄的定义如下，

ED＝h(be2)-h(be1)

其中：ED——边部减薄量；

      be1，be2——带钢边部标志点距离带钢边缘的距离，

在冷轧中，be1＝5mm，be2＝25mm或40mm。

由于板带的边降(边部减薄)控制没有突破性的进展，普通板带材的切边量徘徊在20～30mm(单边)，而高端产品，如电工钢、造币钢等的切边量在50mm以上的水平。这样做不仅严重地降低了板带材的成材率，一定程度上还增大了轧制过程中的能源消耗，成为近年来业界关注的问题。

现有的用于边降控制的技术较多，与本申请案有关的技术主要有：

(1)锥形工作辊控制边部减薄

锥形工作辊(如图3)可以用于降低带钢的凸度和边部减薄。日本川岐制铁公司的一项研究表明，增加有效锥高EH可以大大降低带钢的凸度和边部减薄。此项技术不能适应不同宽度的带钢。

(2)HCW(高刚度轧机-工作辊可窜)和K-WRS(锥形工作辊)控制边部减薄

HCW轧机(高刚度轧机-工作辊可窜动)中有双向工作辊横移和正弯辊系统，由日立和川岐制铁公司联合设计的HCW改进机型，称做K-WRS(锥形工作辊)轧机，如图4，K-WRS(锥形工作辊)采用锥度调节法，通过工作辊锥形部分在带钢边部的定位，来降低带钢的凸度和边部减薄以改善板形。但K-WRS轧机工作辊一侧磨削出锥形，其辊形曲由两条直线组成，并不是一条光滑的曲线，存在一个拐点，造成了在拐点上的工作辊与支持辊的辊间接触压力发生突变，影响了工作辊的磨损。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于控制带钢边缘降的工作辊，该工作辊方便加工、便于使用，使机组能够有效控制带钢边降。

本实用新型是这样实现的：一种用于控制带钢边缘降的工作辊，所述工作辊辊形由三段曲线组成，

中间段辊形为直线；

一侧为圆弧辊形，辊形曲线在圆弧与直线的交点处圆弧曲线的导数为零，即这一侧的工作辊辊形曲线为一条光滑曲线，所述圆弧辊线用于控制带钢边降，圆弧进入带钢边部；

另一侧为圆弧辊形或直线形式的锥角辊形，用于减小或消除有害接触区，所述圆弧辊线或直线辊线不进入带钢；

上、下工作辊辊形方向相反，即上工作辊驱动端侧辊线在下工作辊的操作端侧，上工作辊操作端侧辊线在下工作辊的驱动端侧。

以直线与圆弧的交点作为坐标原点，所述工作辊侧部为圆弧辊形的辊形曲线表达式是： $y=R-\sqrt{R^2-x^2}$

式中：R为工作辊半径。

以直线与直线的交点作为坐标原点，所述工作辊另一侧为直线形式的锥角辊形的表达式是：y＝kx

式中：k为斜率，即为一半圆锥角。

本实用新型由于采用了上述结构，与现有技术相比，其有益效果是：

(1)本实用新型是一种复合技术型工作辊，兼顾边降控制与减小有害接触区的作用，在控制带钢边降的同时，减小或消除了有害接触区，这就可以增加轧机对板形干扰因素(包括来料的板形波动和轧制力波动等)的抵抗能力，增加弯辊调控功效。

(2)本实用新型将工作辊一侧端形状设计为补偿带钢边部减薄形状的近似轮廓——圆弧形，补偿在带钢边部轧辊弹性变形的变化，改善磨损。

(3)本实用新型的工作辊只要磨辊车间磨削出相应的辊形即可，加工方便，成本低，可以方便的向其它轧机，如HCW轧机或其改进机型(如HCMW(高刚度轧机-工作辊、中间辊可窜动)、UCMW(万能凸度轧机-工作辊、中间辊可窜动))推广，同时还可以向其他类型的有工作辊轴向横移技术的轧机推广。

(4)本实用新型可以对两侧圆弧长度进行可变设计，当窜辊到极限位置时还不能改变带钢边降时，可以增加圆弧的长度，这样就可以设计出几种不同的圆弧长度来控制不同宽度范围的带钢。

附图说明

图1为边部减薄的形成示意图；

图2为边部减薄的定义示意图；

图3为锥形(梯形削肩)工作辊示意图；

图4为单侧锥度工作辊控制边部减薄示意图；

图5为本实用新型工作辊控制边部减薄示意图；

图6为1420冷连轧机CVC工作辊改造为本实用新型工作辊的示意图，其中：图6a为CVC工作辊示意图，图6b为本实用新型工作辊示意图；

图7为本实用新型工作辊两侧辊形为圆弧的坐标设置和辊形曲线示意图，其中：图7a为工作辊两侧辊形坐标设置示意图，图7b为辊形曲线为圆弧的示意图。

图5、图6、图7中：1中间段辊形，2一侧辊形(对应于：用于控制带钢边降7)，3另一侧辊形(对应于：用于减小有害接触区8)，4工作辊，5带钢，6支撑辊，7用于控制带钢边降，8用于减小有害接触区，41上工作辊，42下工作辊，61上支撑辊，62下支撑辊，DS驱动端侧，WS操作端侧，箭头表示工作辊窜动方向(正窜)。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

参见图3，一种用于控制带钢边缘降的工作辊4，所述工作辊4辊形由三段曲线组成，即中间段辊形1和两侧辊形2、3曲线。

中间段辊形1为直线。

一侧辊形2为圆弧辊形，所述圆弧辊线用于控制带钢边降7，圆弧进入带钢5边部；这一侧辊形2曲线在圆弧与直线的交点处圆弧曲线的导数为零，即这一侧的工作辊辊形2曲线为一条光滑曲线。以直线与圆弧的交点作为坐标原点，所述工作辊一侧为圆弧辊形的辊形曲线表达式是： $y=R-\sqrt{R^2-x^2}$

式中：R为工作辊半径。

另一侧辊形3为圆弧辊形或直线形式的锥角辊形，用于减小或消除有害接触区8的负面作用，提高辊缝横刚度和弯辊效果；所述圆弧辊线或直线辊线不进入带钢5。

对于另一侧辊形3为圆弧辊形，以直线与圆弧的交点作为坐标原点，所述工作辊另一侧为圆弧辊形的辊形曲线表达式是：

$y=R-\sqrt{R^2-x^2}$

式中：R为工作辊半径。

对于另一侧辊形3为直线形式的锥角辊形，以中间段辊形1直线与另一侧辊形3直线的交点作为坐标原点，所述工作辊另一侧为直线形式的锥角辊形的表达式是：y＝kx

式中：k为斜率，即为一半圆锥角。

上、下工作辊41、42辊形方向相反，即上工作辊41驱动端侧DS辊线(如圆弧)在下工作辊42的操作端侧WS，上工作辊41操作端侧WS辊线(如圆弧或直线)在下工作辊42的驱动端侧DS，参见图6b。

所述工作辊4两侧的辊形曲线借助离线仿真确定，分开设计，可以具有不同的曲线形式或大小。

所述工作辊4两侧的辊形曲线还可以是其它曲线形式，如以直线与弧线的交点作为坐标原点，所述工作辊4的侧部辊形曲线表达式可以是：

y＝a₂x²+a₃x³+…

式中：a₂、a₃、...为系数

或y＝1-cosax

式中：α为系数。

通过本实用新型工作辊两侧的圆弧部分在带钢边部的定位，来降低带钢的边部减薄。本实用新型工作辊在具有轴向横移技术的轧机上使用，就可以实现对多种宽度的带钢的边降控制，而且通过改变带钢伸出长度的大小也可以改变本实用新型工作辊的边降控制能力。

由于轧机配置以及辊径的不同，辊形曲线的设计变量也应随之改变，可以通过有限元仿真的方法确定设计变量大小，并通过上机实验后不断修正。

实施例

对于某企业的1420冷连轧机，将原有的第1机架CVC技术改造为本实用新型工作辊控制边降，如图6所示。通过有限元仿真，对本实用新型工作辊做出了详细设计，其参数如表1所示，表1为上工作辊两侧辊形设计参数，两侧均采用圆弧结构。

表1

下工作辊的辊形参数与上工作辊的辊形参数相同，但辊形方向相反。

表1中的曲线坐标设置如图7a所示，其中：工作辊辊身长度L＝1510mm，L_R为工作辊侧部长度，R为工作辊半径。工作辊的辊形曲线(圆弧段)如图7b所示。

Claims (3)

1、一种用于控制带钢边缘降的工作辊，其特征是：所述工作辊辊形由三段曲线组成，

中间段辊形为直线；

一侧为圆弧辊形，辊形曲线在圆弧与直线的交点处圆弧曲线的导数为零，即这一侧的工作辊辊形曲线为一条光滑曲线，所述圆弧辊线用于控制带钢边降，圆弧进入带钢边部；

另一侧为圆弧辊形或直线形式的锥角辊形，用于减小或消除有害接触区，所述圆弧辊线或直线辊线不进入带钢；

上、下工作辊辊形方向相反，即上工作辊驱动端侧辊线在下工作辊的操作端侧，上工作辊操作端侧辊线在下工作辊的驱动端侧。

2、根据权利要求1所述的用于控制带钢边缘降的工作辊，其特征是：以直线与圆弧的交点作为坐标原点，所述工作辊侧部为圆弧辊形的辊形曲线表达式是： $y=R-\sqrt{R^2-x^2}$

式中：R为工作辊半径。

3、根据权利要求1或2所述的用于控制带钢边缘降的工作辊，其特征是：以直线与直线的交点作为坐标原点，所述工作辊另一侧为直线形式的锥角辊形的表达式是：y＝kx

式中：k为斜率，即为一半圆锥角。

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