CN2044910U - 轧辊 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种特殊形状轧辊。通过轧辊的轴向调位来改变辊缝形状，以实现对板形的控制。本实用新型采用幂级数构成轧辊的直径函数，形成同样是幂级数的辊缝。采用奇次幂级数及由它派生出的幂级数，结合轧辊及板带轧制的特点，本实用新型给出了各次辊型和混合辊型，可以实现对辊缝的二次成份和高次成份的调节，以控制及消除边浪、中浪、四分之一浪及边、中联合浪等简单及复杂浪形的生成，达到改善和提高板带材平直度的目的。

Description

本实用新型涉及冷、热板带轧机上所使用的轧辊，特别是涉及轴向调位变凸  轧辊。

板带轧机的通常结构是，在两个平行直立框式机架牌坊之间，水平平行布置若干可绕各自轴线转动的轧辊。厚的板坯或板带，在通过其中两个轧辊（称为工作辊）之间的辊缝之后，厚度减小，而长度增加，成为较薄的板或带。这是一个叫作轧制的塑性变形过程，而作为轧件的板或带在轧制后，它的横向厚度分布和平直与否将取决于轧辊间的辊缝形状。为了实现辊缝形状的灵活调节，从六十年代起，就在板带轧机上广泛采用了轧辊弯辊技术。但是，这种方法有一定的局限性，特别是对宽板轧机，这种局限性尤为突出。例如，它的作用在辊缝的两边比较明显，在中间则不明显。七十年代中期以来，相继出现了各种通过调变辊形及调变辊位改变辊缝形状（凸度）的技术。其中采用轧辊轴向调位的技术中，需要采用特殊的辊廓形状，以达到在轧辊轴向相对移动中改变辊缝形状的目的。但是到目前为止，关于轴向调位变凸度轧辊的辊型，一直没有公开。

本实用新型的目的是公开一种轴向调位变凸度轧辊，其辊廓形状可用幂级数表示。

本实用新型的目的是用如下方法实现的：

制造一种板带轧机用的轧辊，其辊廓的形状轴向变化，且这种变化按幂级数进行。

制造一种板带轧机用的轧辊，其辊廓的形状轴向变化，且这种变化按幂级数、特别是按以下的奇次幂级数进行：

D（x）＝a₀＋a₁（X－F₀）＋a₃（X－F₀）³＋…＋a_n（X－F₀）ⁿ

其中，n为大于3的奇数，

a₀，a₁，a₃，…，a_n为待定的辊型参数，

F₀为初始位移，

X为座标轴与轧辊轴线重合的坐标。

更具体地，限定本实用新型轧辊辊型的幂级数只由三项组成，即

D（x）＝a₀＋a₁（X－F₀）＋a_n（X－F₀）ⁿ

或者只由四项组成，即

D（x）＝a₀＋a₁（X－F₀）＋a_m（X－F₀）^m＋a_n（X－F₀）ⁿ

式中，m为大于或等于3的奇数，且m≠n。

在本实用新型说明书中，还公开了几种具体的轧辊。

本实用新型的优点是，这种轧辊简单实用、适用范围广。只要增设轧辊轴向调位机构，就可以在普通的二辊、四辊、六辊或其它多辊板带轧机上使用、从而实现通过轧辊轴向调位改变辊缝形状的目的。这种轧辊既可以象普通轧机一样在轧辊无轴向调位时形成一定的辊缝凸度，又可以通过轧辊的轴向调位对辊缝的二次凸度和高次凸度进行连续调节。此外，用本实用新型的轧辊进行的连续调节可以部分或全部取代弯辊的作用，或者与弯辊结合，实现对辊缝凸度更大范围和更快速的调节。由于使用本实用新型的轧辊后、辊缝连续可调，所以能适应不同品种的轧件，以及不同工艺要求。这样，就能减少轧辊备件的数量和种类。这一点，在采用普通轧辊的轧机上是无法实现的。

下面结合附图和实施例对本实用新型作更详细的说明。

图1显示轧辊轴向调位变凸度法改变辊缝形状的原理。

图2是按本实用新型制造的一种轧辊，其极大直径D₁和极小直径D₂之差ΔD即为辊身直径差。辊身长度为L。

图3是按本实用新型制造的另一种轧辊。

图4表示把轧件断面分解成二次部分Sw（x）和高次部分Sh（x）的示意图。

图5的曲线表示高次凸度和二次凸度与轴向调位量的关系。

图6a、6b、和6c分别表示当F₀取不同范围的值时，直径差ΔD与参数e和F₀的关系。

图1显示了轧辊轴向调位变凸度法改变辊缝形状的原理。其中图1a表示轧辊无轴向调位，此时辊缝高度一致；图1b表示轧辊按箭头所示方向等量移动后、辊缝变化情况，这时辊缝高度在中间减小、两边增大；图1c表示轧辊沿图中箭头所指向与图1b相反的方向移动后、辊缝的变化情况，此时辊缝高度在中间增大、而在两边则减小。

轧辊的辊身是由一条母线绕轴线旋转而成的空间轴对称曲面，它可用轧辊沿辊身长度变化的直径函数来描述。该函数以辊身中点为原点，并用D（x）表示。具体地，用D_T（x）和D_B（x）分别表示上辊和下辊的直径函数。上辊和下辊的辊廓形状相同，但相差180°，即D_B（x）＝D_T（－x）。因此，在本说明书中，我们只用D（x）进行描述。轧辊辊身中点直径为D₀。变凸度轧辊的形状大体可分为S形（图2）和纺锤形（图3）。

轧制时，轧件从上下辊间的辊缝通过。在不计轧辊弹性变形和轧件弹性恢复等因素的条件下，可以认为轧件的断面形状与辊缝形状一致。轧件的断面厚度一般是不均匀的，比如中间厚两边薄。这种不均匀成分可以分解为二次和高次两部分，并分别用二次凸度Cw和高次凸度Ch反映它们的大小（见图4）。

在轧辊轴向调位时，为了保持辊缝形状的对称性，上辊和下辊一般按相反方向同时等量移动，用F表示。

本实用新型中，轧辊辊廓形状是不对称的。它的形状可用幂级数表示。

本实用新型的一种轧辊辊廓形状的特点是，它可以用下面的奇次幂级数表示，

D（x）＝a₀＋a₁（X－F₀）＋a₃（X－F₀）³＋…＋a_n（X－F₀）ⁿ，n为奇数

这里称F₀为初始位移。

在本实用新型的一个实施例中，描述辊廓形状的基本直径函数D（x）只包括常数项，一次项和n次项，即

D（x）＝a₀＋a₁（X－F₀）＋a_n（X－F₀）ⁿ

我们称这种辊型为n次辊型，当n大于3时，又称为高次辊型。

在上述辊型中，如果设定

a₀＝D₀＋ (ΔD·F₀)/(2(n-1)eⁿ) （F₀ ^n－1－ne^n－1），

a₁＝－ (ΔD)/(2(n-1)eⁿ) ne^n－1，和

a_n＝ (ΔD)/(2(n-1)eⁿ)

则这种n次辊型的直径函数为

D（x）＝D₀＋ (ΔD)/(2(n-1)eⁿ) 〔F₀ ⁿ－ne^n－1X＋（X－F₀）ⁿ〕

其中，ΔD为轧辊沿辊身上的直径差，它和参数e都是待定参数。

在n次辊型中，最简单的是三次辊型，其辊型直径函数为

D（x）＝D₀＋ (ΔD)/(4e³) 〔F³ ₀－3e²X＋（X－F₀）³〕

为方便起见，上式可改写为

D（x）＝D₀－ (4C₀)/(3F₀·B²) 〔F₀ ³－3e²X＋（X－F₀）³〕

式中，C₀为辊缝的初始凸度，C₀＝－ (3△D)/(16e³) B³·F₀，

B为辊缝宽度。

在这种三次辊型中，所产生的辊缝仅有二次成分，可以满足一般工程要求。它还有一个特点，就是二次凸度Cw与调位量F成线性关系。

七次辊型属于高次辊型，其直径函数为：

D（x）＝D₀＋ (△D)/(12e⁷) 〔F₀ ⁷－7e⁶X＋（X－F₀）⁷〕

这种辊型所形成的辊缝不仅有二次成分，而且还有高次成分，可分别用二次凸度Cw和高次凸度Ch表示（图4）。Cw与Ch符号相反，两者比值近似为常数。与三次辊型不同，七次辊型的二次凸度Cw和高次凸度Ch与调位量F的关系为非线性（见图5）。因此，这种辊型可以在改变二次凸度的同时，按相反方向和与二次凸度大约固定的比例改变高次凸度。

本实用新型的另一个实施例中，描述辊廓形状的基本直径函数D（x）除了包括常数项，一次项和n次项外，还有m次项（m不等于1或n）。对于这类轧辊，我们称之为n＋m次辊型。这是一种复合辊型。它的表达式为：

D（x）＝a₀＋a₁（X－F₀）＋a_m（X－F₀）^m＋a_n（X－F₀）ⁿ

在这类轧辊中，n＋3次比较有用，其表达式为：

D（x）＝a₀＋a₁（X－F₀）＋a₃（X－F₀）³＋a_n（X－F₀）ⁿ

为简便起见，

设

$a_0=D_0+\frac{\mathrm{\ΔD}}{2[(n-1)e^n+2r{r}^3{\left(\frac{B}{2}\right)}^{n-3}]}\·\{{F_0}^n+r{\left(\frac{B}{2}\right)}^{n-3}\·{F_0}^3-[{\mathrm{ne}}^{n-1}+r{\left(\frac{B}{2}\right)}^{n-3}\·{3e}^{2]}{F}_0\},$ $a_1=-\frac{\mathrm{\ΔD}}{2[(n-1)e^n+2r{e}^3{\left(\frac{B}{2}\right)}^{n-3}]}[n\·e^{n-1}+r\·{\left(\frac{B}{2}\right)}^{n-3}\·{3e}^2],$

则可将上式改写为：

$D\left(x\right)=D_0+\frac{\mathrm{\ΔD}}{2[(n-1)e^n+2r{e}^3{\left(\frac{B}{2}\right)}^{n-3}]}\{{F_0}^n-{\mathrm{ne}}^{n-1}X+{(X-F_0)}^n+r{\left(\frac{B}{2}\right)}^{n-3}({F_0}^3-3e^{2}X+{(X-F_0)}^3)\}$

其中，ΔD、D₀、e的定义同前，B是辊缝宽度，r是一个无量纲参数。

在这种辊型中，若2（e＋F₀）＜L，则轧辊成S型，否则呈纺锤形。而当2F₀＞L时，轧辊呈现完全外凸型的纺锤形。

在n＋m次复合辊型中，还可以使m＝3、n＝7，从而构成所谓7＋3次辊型。其轧辊辊廓直径函数为：

D（x）＝D₀＋ $\frac{\mathrm{\ΔD}}{12e^7+{4\mathrm{re}}^3{\left(\frac{B}{2}\right)}^4}$ ｛F₀ ⁷－7e⁶X＋（X－F₀）⁷＋r（ (B)/2 ）⁴〔F₀ ³－3e²X＋（X－F₀）³〕｝

与前面所述的七次辊型相比，这种辊型可以有效地改变辊缝的二次凸度Cw与高次凸度Ch的比例。

在前面出现过的r是一个无量钢参数，称做辊缝成份调节因子，用它来调整所加三次项的比重，进而改变辊缝的二次凸度Cw和高次凸度Ch的比例。因此，r值的大小可以根据对二次凸度与高次凸度比值的实际要求来确定。

前述各式中出现的参数e在同样满足辊缝控制目标情况下，其取值不是唯一的，可在一定范围内选取。e的不同将导致轧辊外形的变化。例如，随着e值增大，轧辊会由S型转变为纺锤型。另外，辊身上几个直径差也与e有关，它们是：

ΔD₁＝D₁－D₃

ΔD＝D₁－D₂

ΔD₃＝D₁－D₄

其中D₁为辊身直径极大值，

D₂为辊身直径极小值，

D₃和D₄分别为辊身两端直径。

这几个直径差与e的关系如图6所示。2e实际上是辊身上两个极值直径间的距离。

前面叙述本实用新型的几个主要实施例。除此之外，还可以制造直径函数含有更多项的轧辊。比如，直径函数中还含有J项，则该轧辊辊型就称为n＋m＋J次辊型，余此类推。

在实际生产中，辊缝形状控制主要是二次凸度的控制。在很多情况下，因高次凸度所占比重较小，一般是不加考虑的。这时，采用本实用新型第一实施例中的三次辊型就可以满足要求。然而，在一些对高次凸度的控制要求比较高、特别是轧件宽度比较大的场合，就要考虑高次凸度的控制。这时就要采用第一实施例中的高次辊型或第二实施例中的复合辊型。

表1给出了参数L（代替B）、D₀、C₀、F₀、e的几组取值，用以分别确定几种实际的三次辊型。

表1

组别 L（mm） D₀（mm） C₀（mm） F₀（mm） e（mm）

1  2030＋200  550～620  －0.12  100  608

2  2030＋200  550～620  －0.15  100  608

3  2030＋200  550～620  －0.25  165  640

4  2030＋200  550～620  －0.40  1115  1288

5  1700＋200  540～710  －0.085  100  525

6  1700＋200  540～710  －0.12  100  525

7  1700＋200  540～710  －0.30  950  1097

8  1400＋200  480～590  －0.06  100  450

9  1400＋200  480～590  －0.10  100  450

10  1400＋200  480～590  －0.25  800  924

11  1200＋200  450～560  －0.04  100  400

12  1200＋200  450～560  －0.06  100  400

13  1200＋200  450～560  －0.20  700  809

14  750＋200  390～420  －0.05  100  288

15  750＋200  390～420  －0.10  475  549

表2给出了参数 L（代替B）、D₀、ΔD、F₀、e、r的几组取值，用以分别确定几种7＋3次辊型。

表2

组别 L（mm） D₀（mm） ΔD（mm） F₀（mm） e（mm） r

1  2030＋200  550～620  0.30  100  680  3.33

2  1700＋200  540～710  0.22  100  590  3.33

3  1400＋200  480～590  0.16  100  508  3.4

4  1200＋200  450～560  0.09  100  453  3.5

5  750＋200  390～420  0.06  100  330  3.7

以上、结合实施例对本实用新型进行了详细叙述。这些实施例只是为了更好地说明本实用新型的构思、而不能看作是对本实用新型的所要求保护范围的限制。本领域的技术人员在本实用新型构思的范围内、可以做出各种变化。

Claims (10)

1、一种板带轧机上使用的轧辊，其辊型凸度沿轧辊轴向变化，轴向移动轧辊时、辊缝形状随之变化，其特征在于，轧辊辊身的直径函数D(x)为幂级数。

2、如权利要求1所述的轧辊，其特征在于，所述的表示轧辊辊型直径变化规律的幂级数D（x）具有以下形式：

D（x）＝a₀＋a₁（X－F₀）＋a₃（X－F₀）³＋…＋a_n（X－F₀）ⁿ

其中，n为奇数，n＞3，

a₀、a₁，a₃，…，a_n为待定的辊型参数，

F₀为初始位移

X为坐标轴与轧辊轴线重合的座标

3、如权利要求2所述的轧辊，其特征在于，所述的幂级数只有三项、即

D（x）＝a₀＋a₁（X－F₀）＋a_n（X－F₀）ⁿ

4、如权利要求3所述的轧辊，其特征在于，其中的系数

a₀＝D₀＋ (ΔD·F₀)/(2(n-1)eⁿ) （F₀ ^n－1－ne^n－1），

a₁＝－ (ΔD)/(2(n-1)eⁿ) ·ne^n－1，

a_n＝ (ΔD)/(2(n-1)eⁿ)

所以，该幂级数可写为：

D（x）＝D₀＋ (ΔD)/(2(n-1)eⁿ) 〔F₀ ⁿ－ne^n－1X＋（X－F₀）ⁿ〕

式中，

D₀为轧辊辊身中点直径，

ΔD为辊身直径差，

e为待定参数。

5、如权利要求4所述的轧辊，其特征在于，当n＝3时，所述的辊型函数为

D（x）＝D₀－ (4C₀)/(3F₀·B²) 〔F₀ ³－3e²X＋（X－F₀）³〕

式中，C₀＝－ (3△D)/(16e³) B²·F₀

B为辊缝宽度，实用中用轧辊辊身长度L代替

6、如权利要求5所述的轧辊，其特征在于，所述的辊型函数中的各组参数分别是下列各组之一，

组别 L（mm） D₀（mm） C₀（mm） F₀（mm） e（mm）

1  2030＋200  550～620  －0.12  100  608

2  2030＋200  550～620  －0.15  100  608

3  2030＋200  550～620  －0.25  165  640

4  2030＋200  550～620  －0.40  1115  1288

5  1700＋200  540～710  －0.085  100  525

6  1700＋200  540～710  －0.12  100  525

7  1700＋200  540～710  －0.30  950  1097

8  1400＋200  480～590  －0.06  100  450

9  1400＋200  480～590  －0.10  100  450

10  1400＋200  480～590  －0.25  800  924

11  1200＋200  450～560  －0.04  100  400

12  1200＋200  450～560  －0.06  100  400

13  1200＋200  450～560  －0.20  700  809

14.  750＋200  390～420  －0.05  100  288

15  750＋200  390～420  －0.10  475  549

7、如权利要求2所述的轧辊，其特征在于，所述的幂级数由四项组成，即

D（x）＝a₀＋a₁（X－F₀）＋a_m（X－F₀）^m＋a_n（X－F₀）ⁿ

式中，

m为大于或等于3的奇数，且m≠n。

8、如权利要求7所述的轧辊，其特征在于，其中m＝3，且

$a_0=D_0+\frac{\mathrm{\ΔD}}{2[(n-1)e^n+2r\·e^3{\left(\frac{B}{2}\right)}^{n-3}]}\·\{{F_0}^n+r{\left(\frac{B}{2}\right)}^{n-3}\·{F_0}^3-[n\·e^{n-1}+r{\left(\frac{B}{2}\right)}^{n-3}\·3e^2]\·F_0\}$ $a_l=-\frac{\mathrm{\ΔD}}{2[(n-1)e^n+2r\·e^3{\left(\frac{B}{2}\right)}^{n-3}]}[n\·e^{n-1}+r\·{\left(\frac{B}{2}\right)}^{n-3}\·{3e}^2]$ $a_m=\frac{\mathrm{\ΔD}}{2[(n-1)e^{n}2r\·e^3{\left(\frac{B}{2}\right)}^{n-3}]}\·{r\left(\frac{B}{2}\right)}^{\mathrm{nn}-3},$ $a_n=\frac{\mathrm{\ΔD}}{2[(n-1)e^n+2r\·e^3{\left(\frac{B}{2}\right)}^{n-3}]}$

所以，该幂级数可写成：

$D\left(x\right)=D_0+\frac{\mathrm{\ΔD}}{2[(n-1)e^n+2{\mathrm{re}}^3{\left(\frac{B}{2}\right)}^{n-3}]}\{{F_0}^n-{\mathrm{ne}}^{n-1}X+{(X-F_0)}^{n}r{\left(\frac{B}{2}\right)}^{n-3}({F_0}^3-3e^{2}X+{(X-F_0)}^3)\}$

式中，

D₀为轧辊辊身中点直径，

ΔD为辊身直径差，

e为待定参数，

B为辊缝宽度

r为辊缝成份调节因子。

9、如权利要求8所述的轧辊，其特征在于，所述的n＝7，该辊型为

$D\left(x\right)=D_0+\frac{\mathrm{\ΔD}}{12e^7+{4\mathrm{re}}^3{\left(\frac{B}{2}\right)}^4}\{{F_0}^7-{7e}^{6}X+{(X-F_0)}^7+r{\left(\frac{B}{2}\right)}^4[{F_0}^3-3e^{2}X+{(X-F_0)}^3\left]\right\}$

10、如权利要求9所述的轧辊，其特征在于，所述的参数L（代替B）、D₀、ΔD、F₀、e和r分别取下列各组之一，

组别L（mm） D₀（mm） ΔD（mm） F₀（mm） e（mm） r

1  2030＋200  550～620  0.30  100  680  3.33

2  1700＋200  540～710  0.22  100  590  3.33

3  1400＋200  480～590  0.16  100  508  3.4

4  1200＋200  450～560  0.09  100  453  3.5

5  750＋200  390～420  0.06  100  330  3.7

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