CN201346557Y - 一种改善热轧工作辊边部滑动的辊型结构 - Google Patents

Abstract

一种改善热轧工作辊边部滑动的辊型结构，其辊面呈凹弧面，其辊型曲线设计成正弦函数曲线，y＝(c/1－cosα)(cos(αx/l)－cosα)其中：α－辊型正弦函数曲线角度，α＝225度～315度；L－辊面长度，C－凸度。本实用新型的辊型结构能有效控制带钢的滑动，改善和消除轧辊边部的粗糙带，提高不锈钢带钢的边部质量。

Description

一种改善热轧工作辊边部滑动的辊型结构

技术领域

本实用新型涉及轧钢设备，特别涉及一种运用于热轧带钢生产线精轧机架工作辊的改善热轧工作辊边部滑动的辊型结构。

背景技术

在热轧带钢辊型设计中，经典的辊型有正弦曲线和CVC曲线两种，在连轧机组的轧辊配置中，一般的辊型设计采取独立配置的方法，或者是正弦曲线，或者是CVC曲线，现在也出现了混合配置的方法，即精轧前段配置正弦曲线，精轧后段配置CVC曲线，无论那种辊型配置，都遵循原则是：精轧前段的辊型解决带钢的凸度，精轧厚度的辊型解决带钢的平直度。

在热轧不锈钢带钢的生产过程中，轧辊辊身的轧制区边部往往出现有手感的条纹状粗糙带，这种粗糙带直接影响后续的不锈钢带钢边部质量，造成所谓的辊迹或辊印就是典型的不锈钢的边部缺陷，粗糙带的宽度大约50毫米。

热轧不锈钢的边部辊迹属于带钢的表面缺陷，程度严重时，会直接影响到冷轧不锈钢的边部质量。

到底是轧辊的原因造成的粗糙带引起不锈钢带钢的辊迹；还是不锈钢带钢边部的状况造成轧辊边部的粗糙条纹，再反过来影响后续轧制的不锈钢边部质量？

因为轧辊辊身的同质性，我们无法解释这种新缺陷仅仅出现在辊身轧制面的边部区域，而辊身中间部位没有粗糙带。

经过几次试验轧制，我们发现轧辊粗糙带出现的边部，并且呈现从无到有，从光滑到粗糙的逐步发展过程。于是我们得到粗糙带生产的原因分析必须从轧制过程入手的判断。

围绕轧辊的主要因素有：冷却水、切水板、轧制油、带钢等，其中冷却水的分布为上辊、下辊、入口侧、出口侧等；轧制油分别在入口侧的上辊和下辊；轧辊和带钢之间存在上轧制变形区和下轧制变形区。

轧制过程中，冷却水、轧制油等因素属于轧制环境，轧制变形区中的压下量，轧制速度，金属变形速度等参数属于带钢的变形因素，将最终导致带钢和轧辊之间相对滑动的现象。根据摩擦理论，弱化带钢和轧辊的相对滑动可以直接减缓和消除轧辊粗糙带的发展。

发明内容

本实用新型的目的是设计一种改善热轧工作辊边部滑动的辊型结构，有效控制带钢的滑动，改善和消除轧辊边部的粗糙带，提高不锈钢带钢的边部质量。

本实用新型的技术方案是，

一种改善热轧工作辊边部滑动的辊型结构，其辊面呈凹弧面，其辊型曲线设计成正弦函数曲线，

$y=\frac{c}{1-\cos \mathrm{\α}}(\cos \frac{\mathrm{\αx}}{l}-\cos \mathrm{\α})$

其中：α-辊型正弦函数曲线角度，α＝225度～315度；

      L-辊面长度，

      C-凸度。

在本实用新型的辊型结构，当角度α设定为225度～315度时，可以增加轧辊在轧制带钢时宽度方向的滑动阻力，而弱化带钢和轧辊的相对滑动将直接减缓和消除轧辊粗糙带的发展，提高不锈钢带钢的边部质量。

$\cos \frac{\mathrm{ax}}{l}-\cos a$

表示正弦函数曲线从辊身端部的传动侧到操作侧的变化过程，即设计的带钢宽度的边部与轧辊辊身的相对滑动都会增加阻力。

由轧制理论可知，参见图1，轧制变形区由后滑区和前滑区构成：图中α区为后滑区，β为前滑区；对于后滑区带钢的速度小于轧辊的线速度；对于前滑区带钢的速度大于轧辊线速度。

轧辊的线速度：V＝πDn/60

轧辊的水平线速度：V2＝Vcos θ

中性角处的带钢水平线速度：V3＝Vcos γ

前滑区的带钢出口速度：V4＝V(1+S_h)

后滑区的带钢入口速度：V1＝Vcosα(1-S_H)

以正弦曲线的辊型为例，带钢在轧制过程中的宽度方向形状如图2。

轧制过程中，带钢因为受到轧辊弯曲和轧辊初始凸度、轧辊磨损、轧辊热膨胀等等综合因素的影响，带钢在宽度方向具有凸度的形状。正是因为轧辊的弯曲，在宽度方向上轧辊的线速度必然不是恒定值。另外，一般轧制情况下常规的设计都是以没有宽度方向的变形作为假设，因此带钢高度方向的压缩全部转变为长度方向的变形。

现在带钢存在的滑动，说明在宽度方向有金属变形，所以考虑宽展的轧制过程金属流向如图3：

进出变形区的秒体积流量关系式为：

F_Hv_H＝F_h(v_h+v₂)+2F_Bv_B-F_hv₁

其中：F_Hv_H-进入变形区的秒体积流量；

F_h(v_h+v₂)-自出口面流出变形区的秒体积流量；

2F_Bv_B-宽度方向流出变形区的秒体积流量；

F_hv₁-由于后滑，退返至入口面以外的秒体积流量；

v_H及v_h-入口面及出口面处轧件的纵向水平速度；

F_B及v_B-变形区纵向截面积及该面的法向流速。

上式中2F_Bv_B表示带钢在宽度方向的滑动是存在的。有效控制2F_Bv_B就可以减缓和消除轧辊边部粗糙带。

热轧带钢的精轧工作辊一般都是正弦曲线辊型和CVC曲线辊型，合理选择曲线参数，可以增加带钢在宽度方向的滑动阻力，有效控制V_B就可以达到减缓和消除轧辊边部粗糙带的目的。

PC轧机的精轧工作辊原始辊型曲线设计成为正弦函数曲线。如图4所示，在X-Y的坐标系中是一条标准的0～180度范围的正弦曲线，辊型曲线仅仅选择正弦函数曲线的一部分，即在x-y坐标系中，根据三角和几何关系可以建立函数y＝f(x)关系式。正弦函数曲线方程公式：

$y=\frac{c}{1-\cos \mathrm{\α}}(\cos \frac{\mathrm{\αx}}{l}-\cos \mathrm{\α})$

其中：α-辊型正弦函数曲线角度，α＝225度～315度；

L-辊面长度，

C-凸度。

在辊面长度L和凸度C一定时：当角度α越大，辊面的二肋部分越凹；当角度α越小，辊面的二肋部分越鼓。合理地增加角度α值，可以减少带钢的边部厚度，增加宽度方向带钢的滑动。

参见图5，其所示为两种不同角度的正弦曲线(选取一半)对照图，以角度为180度和270度两条的正弦曲线进行比较，显然角度为270度的曲线比较陡凹，在宽度方向的滑动阻力要大于180度的曲线。

典型的CVC辊型曲线方程是根据连续变凸度技术原理设计为3次函数，属于CVC辊型半径函数：

y＝a₃x³+a₂x²+a₁x+a₀

其中，a₃，a₂，a₁，a₀为辊型设计参数，函数曲线见图6，合理的选取数值，可以控制带钢宽度方向的滑动阻力。

附图说明

图1为轧制变形区的速度分布图。

图2为带钢宽度方向的形状示意图。

图3为轧制过程金属的流向示意图。

图4为正弦函数曲线示意图。

图5为是两种不同角度的正弦曲线(选取一半)对照图。

图6为CVC函数曲线示意图。

图7为本实用新型辊型示意图。

具体实施方式

如图4、图7所示，本实用新型改善热轧工作辊边部滑动的辊型结构，热轧工作辊1的辊面11呈凹弧面，其辊型曲线设计成正弦函数曲线，

$y=\frac{c}{1-\cos \mathrm{\α}}(\cos \frac{\mathrm{\αx}}{l}-\cos \mathrm{\α})$

其中：α-辊型正弦函数曲线角度，α＝225度～315度；L-辊面长度，C-凸度。

在热轧板带钢生产中，凸度C值一般取负值，在辊面长度L和角度α一定时：当凸度C越大，轧制时的辊缝凸度越大；当凸度C越小，轧制时的辊缝凸度越小。

在本实施例中，取凸度C＝-180微米；取辊面长度L＝1780毫米。对于典型的宽度规格为1050毫米和1250毫米的不锈钢带钢，计算的辊面边部的斜率的绝对值比较如表1。

表1：辊面边部斜率比较

带钢宽度	角度180度	角度225度	角度270度	角度315度
					1050毫米	0.0102	0.0161	0.0462	0.0191
1250毫米	0.0122	0.0191	0.0549	0.0315

从表1中的数值可以看出，角度225度和315度的斜率均比较180度的斜率大1.5倍，而角度为270度的斜率要比角度为180度的斜率大4倍之多。

当角度α＝180时，轧制区边部往往出现有手感的条纹状粗糙带；当角度改进为225度至315度时，轧制区边部的条纹变得模糊并且光滑。两种轧制区边部条纹的明显比较，说明角度改进为225度至315度区域时，正弦曲线在带钢宽度方向的滑动阻力要大于180度的正弦曲线。因此正弦曲线的角度选择范围在225度至315度时，可以达到了减少不锈钢带钢的辊印缺陷，提高不锈钢的表面质量的目的。

Claims (1)

1.一种改善热轧工作辊边部滑动的辊型结构，其特征是，其辊面呈凹弧面，其辊型曲线设计成正弦函数曲线，

$y=\frac{c}{1-\cos \mathrm{\α}}(\cos \frac{\mathrm{\αx}}{l}-\cos \mathrm{\α})$

其中：α-辊型正弦函数曲线角度，α＝225度～315度；

L-辊面长度，

C-凸度。

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