專(zhuān)利名稱(chēng)：控制帶鋼邊部板形的高次形軋輥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金冷軋工藝中對(duì)板、帶材進(jìn)行軋制的軋輥，更具體地指一種控制帶鋼邊部板形的高次形軋輥。
背景技術(shù)：
板、帶鋼材作為鋼鐵工業(yè)最重要的產(chǎn)品之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著非常重要的作用。它在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防以及日常生活中都有極其廣泛的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)板、帶鋼材的質(zhì)量要求越來(lái)越嚴(yán)格。
板、帶鋼材高精度軋制中，板形是衡量帶鋼質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，描述指標(biāo)有五個(gè)凸度、楔形度、邊部減薄(邊降)、局部高點(diǎn)、平坦度。其中，邊部減薄(邊降)是衡量帶鋼板形好壞的標(biāo)準(zhǔn)之一。其實(shí)，邊部減薄(邊降)是鋼材在冷軋過(guò)程中，工作軋輥彎曲和壓扁造成的結(jié)果。圖1說(shuō)明了帶鋼邊部減薄的形成過(guò)程，工作輥1與支持輥2接觸而不與帶鋼3接觸的區(qū)域稱(chēng)為有害接觸區(qū)4，由于它的存在造成了工作輥兩側(cè)的過(guò)度彎曲，使帶鋼邊部減??；另外，工作輥在有軋制力的區(qū)域發(fā)生壓扁，輥縫開(kāi)度增加，而在沒(méi)有軋制力的區(qū)域則不會(huì)被壓扁，帶鋼邊部是壓扁與不壓扁的過(guò)渡區(qū)域，這部分的輥縫開(kāi)度會(huì)有顯著變化，就造成了帶鋼的邊部減薄。由于邊部壓下大，使這部分的帶鋼縱向延伸相對(duì)增加，造成帶鋼邊部形成高次小邊浪。
邊部板形包括邊部減薄和高次小邊浪，控制邊降可以同時(shí)起到控制高次小邊浪的效果，因此，邊部板形控制的核心即是邊降控制。
板、帶鋼材生產(chǎn)發(fā)展到今天，專(zhuān)門(mén)用于邊部減薄(邊降)控制的軋輥主要有四種一、錐形工作軋輥控制邊部減薄(邊降)請(qǐng)參閱圖2，錐形工作軋輥可以用于降低帶鋼的凸度和邊部減薄(邊降)。日本川岐制鐵公司的一項(xiàng)研究表明，增加有效錐高(EH)，可以大大降低帶鋼的凸度和邊部減薄(邊降)。然而錐形工作軋輥控制邊部減薄技術(shù)不能適應(yīng)不同寬度的帶鋼。
二、高剛度軋機(jī)-中間輥可竄動(dòng)(HCM)軋機(jī)控制邊部減薄如圖3所示，在HCM軋機(jī)中，通過(guò)軸向移動(dòng)中間軋輥，使工作軋輥的彎曲和壓扁有所減緩，從而減小邊部減薄(邊降)。尤其是，當(dāng)軋輥的橫移量C為負(fù)值時(shí)，減小邊部減薄(邊降)的效果更為明顯。
三、高剛度軋機(jī)-工作輥可竄動(dòng)(HCW)和錐形工作輥(K-WRS)控制邊部減薄在HCW軋機(jī)中，有雙向工作軋輥橫移和正彎軋輥系統(tǒng)。由日立和川岐制鐵公司聯(lián)合設(shè)計(jì)的改進(jìn)機(jī)型稱(chēng)作為K-WRS軋機(jī)，采用錐度調(diào)節(jié)法，請(qǐng)見(jiàn)圖4，通過(guò)工作軋輥錐形部分在帶鋼邊部的定位，降低帶鋼的凸度和邊部減薄(邊降)，以改善板形。
四、自補(bǔ)償(SC)工作軋輥降低邊部減薄(邊降)SC工作軋輥由心軸1’和熱裝到心軸中部的輥套2’組成，請(qǐng)參閱圖5，軋輥每一端的軸套2’和心軸1’之間形成錐形間隙，并構(gòu)成帶柔性邊的實(shí)心輥身。其中，兩個(gè)柔形邊的工作軋輥交叉分布，與支持軋輥組成軋輥系。工作軋輥可以雙向移動(dòng)，工作軋輥的柔性邊能移動(dòng)到靠近軋件的地方，因此自補(bǔ)償(SC)軋輥可類(lèi)似K-WRS軋機(jī)工作軋輥原理，控制邊部減薄(邊降)。
以上四種控制邊部減薄(邊降)軋輥中，除HCM軋機(jī)通過(guò)降低工作軋輥的彎曲和壓扁控制邊部減薄(邊降)外，其它控制邊部減薄(邊降)技術(shù)都是通過(guò)增大邊部輥縫開(kāi)度控制邊降。其中，尤以K-WRS軋機(jī)優(yōu)良的控制性能，在當(dāng)今冶金工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。但是，由于K-WRS軋機(jī)工作軋輥一側(cè)磨削出錐形，輥形曲線(xiàn)由兩條直線(xiàn)組成，以至使輥形曲線(xiàn)有拐點(diǎn)，不能構(gòu)成一條光滑的曲線(xiàn)。這樣，造成了拐點(diǎn)上的工作軋輥與支持軋輥的輥間接觸壓力發(fā)生突變，直接影響工作軋輥的磨損與邊部減薄(邊降)控制能力。因此為了適應(yīng)板、帶鋼材高精度軋制中對(duì)板形高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)的要求，必須設(shè)計(jì)出一種新的能控制邊部板形的軋輥。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)傳統(tǒng)軋輥在軋制板、帶材中存在的上述缺點(diǎn)，提供一種控制帶鋼邊部板形的高次形軋輥，利用該軋輥能從而有效地控制板、帶鋼板形邊部的減薄，以適應(yīng)板、帶鋼材高精度軋制中對(duì)板形高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)的要求。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案該控制帶鋼邊部板形的高次形軋輥包括工作輥、支撐輥，所述的工作輥位于與所軋制的板、帶材兩側(cè)，支撐輥位于工作輥兩側(cè)用于支撐工作輥，所述的工作輥輥端形狀為補(bǔ)償所軋制的板、帶材邊部減薄的圓弧形，輥形曲線(xiàn)由兩段連接的光滑曲線(xiàn)，一段弧形曲線(xiàn)，另一段為直線(xiàn)，弧形曲線(xiàn)與直線(xiàn)交點(diǎn)處，弧形曲線(xiàn)的導(dǎo)數(shù)為零。
所述的工作輥至少包括兩只，每一只工作輥的一個(gè)輥端形狀為補(bǔ)償所軋制的板、帶材邊部減薄的圓弧形，該兩只工作輥的圓弧形輥端相對(duì)設(shè)置。
在以直線(xiàn)與弧形曲線(xiàn)交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)，所述的工作輥輥形曲線(xiàn)為y=0-L+LR≤x<0y=R-R2-x20≤x≤LR]]>其中L-工作軋輥輥身長(zhǎng)度，R-圓弧曲線(xiàn)半徑，LR-圓弧曲線(xiàn)長(zhǎng)度。
所述的工作輥輥形曲線(xiàn)可以是y=a2x2+a3x3+…或y=1-cos ax或y=tan ax 曲線(xiàn)中的任一種函數(shù)曲線(xiàn)。
所述的工作輥輥形曲線(xiàn)可以是采用有限元仿真設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)修正出的其它輥形曲線(xiàn)。
本發(fā)明控制帶鋼邊部板形的高次形工軋輥的優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)將軋輥中的工作輥輥端形狀為補(bǔ)償所軋制的板、帶材邊部減薄的圓弧形，輥形曲線(xiàn)由兩段連接的光滑曲線(xiàn)，一段弧形曲線(xiàn)，另一段為直線(xiàn)，弧形曲線(xiàn)與直線(xiàn)交點(diǎn)處，弧形曲線(xiàn)的導(dǎo)數(shù)為零。一方面補(bǔ)償了板、帶鋼邊部軋輥彈性變形的明顯變化，另一方面也減小了軋輥在帶鋼邊部的磨損。本發(fā)明工作軋輥輥形曲線(xiàn)既克服了K-WRS軋機(jī)輥形曲線(xiàn)有拐點(diǎn)的負(fù)面影響，又能使輥形曲線(xiàn)成為一條光滑曲線(xiàn)，從而有效地控制了板、帶鋼板形邊部的減薄(邊降)，使用該工作軋輥軋制板、帶鋼材，對(duì)帶邊部輪廓有明顯控制效果，可獲得較小的邊部減薄(邊降)量。另外，利用本發(fā)明的工作輥，在對(duì)冷連軋機(jī)以及CVC工作軋輥改造簡(jiǎn)單方便、成本也較低。


圖1為在軋制板、帶鋼材時(shí)邊部減薄的形成示意圖。
圖2為傳統(tǒng)的錐形工作輥軋制時(shí)的示意圖。
圖3為傳統(tǒng)的利用中間輥橫移控制邊部減薄示意圖。
圖4為傳統(tǒng)的單側(cè)錐度工作輥控制邊部減薄示意圖。
圖5為傳統(tǒng)的自補(bǔ)償工作輥示意圖。
圖6為本發(fā)明的軋輥及工作輥控制邊部減薄示意圖。
圖7為本發(fā)明的工作輥輥形曲線(xiàn)示意圖。
具體實(shí)施例方式
為了能更好地理解本發(fā)明的上述技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
實(shí)施例1請(qǐng)參閱圖6、圖7所示，在該實(shí)施例中，控制帶鋼邊部板形的高次形軋輥(BEC)10包括工作輥11、支撐輥12，所述的工作輥11位于與所軋制的板、帶材13上下兩側(cè)，支撐輥12位于工作輥11兩側(cè)用于支撐工作輥11。
所述的工作輥11輥端形狀為補(bǔ)償所軋制的板、帶材13邊部減薄的圓弧形，輥形曲線(xiàn)由兩段連接的光滑曲線(xiàn)，一段弧形曲線(xiàn)111，另一段為直線(xiàn)112，弧形曲線(xiàn)與直線(xiàn)交點(diǎn)O處，弧形曲線(xiàn)的導(dǎo)數(shù)為零。
所述的工作輥11至少包括兩只(兩組)，每一只(組)工作輥11的一個(gè)輥端形狀為補(bǔ)償所軋制的板、帶材13邊部減薄的圓弧形，該兩只工作輥11的圓弧形輥端相對(duì)設(shè)置，板、帶材13位于兩只工作輥11之間。當(dāng)然支撐輥12則位于工作輥11的兩側(cè)(圖中示意了上下兩側(cè))。
在以直線(xiàn)與弧形曲線(xiàn)交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)，所述的工作輥輥形曲線(xiàn)為y=0-L+LR≤x<0y=R-R2-x20≤x≤LR]]>其中L-工作軋輥輥身長(zhǎng)度，R-圓弧曲線(xiàn)半徑，LR-圓弧曲線(xiàn)長(zhǎng)度。
實(shí)施例2，也請(qǐng)參閱圖6、圖7所示，在該實(shí)施例中，控制帶鋼邊部板形的高次形軋輥10包括工作輥11、支撐輥12，所述的工作輥11位于與所軋制的板、帶材13上下兩側(cè)，支撐輥12位于工作輥11兩側(cè)用于支撐工作輥11。
所述的工作輥11輥端形狀為補(bǔ)償所軋制的板、帶材13邊部減薄的圓弧形，輥形曲線(xiàn)由兩段連接的光滑曲線(xiàn)，一段弧形曲線(xiàn)111，另一段為直線(xiàn)112，弧形曲線(xiàn)與直線(xiàn)交點(diǎn)O處，弧形曲線(xiàn)的導(dǎo)數(shù)為零。
所述的工作輥11至少包括兩只(兩組)，每一只(組)工作輥11的一個(gè)輥端形狀為補(bǔ)償所軋制的板、帶材13邊部減薄的圓弧形，該兩只工作輥11的圓弧形輥端相對(duì)設(shè)置，板、帶材13位于兩只工作輥11之間。當(dāng)然支撐輥12則位于工作輥11的兩側(cè)(圖中示意了上下兩側(cè))。
與前實(shí)施例1不同的是，在本實(shí)施例中，在以直線(xiàn)與弧形曲線(xiàn)交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)，所述的工作輥輥形曲線(xiàn)是y＝a2x2+a3x3+…函數(shù)曲線(xiàn)，其中，為常數(shù)。
實(shí)施例3和4與前兩實(shí)施例基本相同，在此就不一一敘述了，所不同的是，實(shí)施例3的工作輥輥形曲線(xiàn)是y＝1-cos ax函數(shù)曲線(xiàn)；而實(shí)施例4的工作輥輥形曲線(xiàn)是y＝tan ax函數(shù)曲線(xiàn)。
當(dāng)然本發(fā)明的工作輥輥形曲線(xiàn)也可以是采用有限元仿真設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)修正出的其它輥形曲線(xiàn)。
本發(fā)明的工作輥與傳統(tǒng)的軋輥中的工作輥相比，其優(yōu)點(diǎn)可以從以下分析看出工作輥輥形曲線(xiàn)為一條光滑曲線(xiàn)，這是因?yàn)閳A弧與直線(xiàn)的交點(diǎn)處圓弧曲線(xiàn)的導(dǎo)數(shù)為零，曲線(xiàn)不存在拐點(diǎn)，光滑曲線(xiàn)使得軋輥與帶鋼的接觸壓力不存在突變，有利于帶鋼的邊降控制，而K-WRS的輥形曲線(xiàn)中存在拐點(diǎn)，會(huì)造成了在拐點(diǎn)上的工作輥與支持輥的輥間接觸壓力發(fā)生突變，影響了工作輥的磨損與邊降控制能力。
定義Ω為彎輥對(duì)邊降的調(diào)控功效，它表示單位竄輥量引起的邊降的變化。即Ω=ΔEDΔSFTW]]>式中ED——邊部減薄量SFTW——工作輥竄動(dòng)量以SFTW為橫坐標(biāo)，Ω為縱坐標(biāo)可以繪制一條調(diào)控功效曲線(xiàn)，該曲線(xiàn)即為對(duì)輥形曲線(xiàn)求導(dǎo)。K-WRS(錐形工作輥)是錐度工作輥，它的調(diào)控功效曲線(xiàn)由兩段直線(xiàn)組成，存在突變。而本發(fā)明的工作輥的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是調(diào)控功效曲線(xiàn)是一條連續(xù)曲線(xiàn)，不存在突變。
另外，BEC工作輥的圓弧長(zhǎng)度可以進(jìn)行可變?cè)O(shè)計(jì)，當(dāng)竄輥到極限位置時(shí)還不能改變帶鋼邊降時(shí)，可以增加圓弧的長(zhǎng)度，這樣就可以設(shè)計(jì)出幾種不同的圓弧長(zhǎng)度來(lái)控制不同寬度范圍的帶鋼。
自補(bǔ)償工作輥輥形雖然與本發(fā)明的工作輥輥形看似有相似之處，但它的心軸邊部也是園弧曲線(xiàn)，但是兩者的設(shè)計(jì)思路是完全不同的，自補(bǔ)償工作輥的套桶是平的，由于邊部存在間隙使得軋輥邊部抵抗軋制力變形的能力減弱，其設(shè)計(jì)思路是使軋輥邊部剛度下降，而本發(fā)明的工作輥(BEC)的設(shè)計(jì)思路是增加輥縫邊部的開(kāi)度。另外，BEC工作輥的只要磨輥車(chē)間磨削出相應(yīng)的輥形即可，加工方便，成本低，可以方便的向HCW軋機(jī)或其改進(jìn)機(jī)型，如HCMW、萬(wàn)能凸度軋機(jī)-工作輥、中間輥可竄動(dòng)(UCMW)推廣，同時(shí)還可以向其他類(lèi)型的有工作輥軸向橫移技術(shù)的軋機(jī)推廣，而自補(bǔ)償工作輥與普通的工作輥有很大不同，其熱裝工藝和輥型的磨削都比較復(fù)雜，工作輥的結(jié)構(gòu)與普通軋輥也有很大的差異，因此它不具有上述的向其他機(jī)型的推廣能力。
采用本發(fā)明的軋輥，針對(duì)寶山鋼鐵股份有限公司所使用的1420冷連軋機(jī)，通過(guò)有限元仿真，對(duì)BEC工作輥?zhàn)龀隽巳缦碌脑敿?xì)設(shè)計(jì)
其中工作輥輥身長(zhǎng)度L＝1510mm工作輥直徑Dw＝450～500mm

本發(fā)明的工作輥采用如下參數(shù)LR＝260mm，R＝20000mm對(duì)于同一批次的DI(深沖用鍍錫板材)，先用BEC工作輥軋制，抽查了5卷帶鋼，再用CVC(連續(xù)可變凸度)工作輥軋制，抽查了3卷帶鋼。抽查帶鋼的規(guī)格及δw的設(shè)定見(jiàn)表A。
把抽查帶鋼的取樣鋼板用測(cè)厚儀測(cè)量其橫向厚度，測(cè)量結(jié)果見(jiàn)下表B，表中給出了距離帶鋼邊部10mm、15mm、30mm、60mm、100mm的厚度值與帶鋼中點(diǎn)厚度值的差，D表示傳動(dòng)側(cè)，W表示操作測(cè)。
用距離帶鋼邊部60mm的厚度值與距帶鋼邊部10mm的厚度值的差作為邊部減薄，BEC工作輥與CVC(連續(xù)可變凸度)工作輥軋制DI材的邊降數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表C。
表A軋制DI材時(shí)的生產(chǎn)工藝參數(shù)


表B帶鋼橫向厚差值(單位μm)

表C邊降數(shù)據(jù)對(duì)比

用BEC工作輥與CVC(連續(xù)可變凸度)工作輥軋制帶鋼時(shí)，帶鋼邊部減薄的平均值分別為3.8μm和6.6μm，前者比后者減小了42％，完全可以說(shuō)明在1420冷連軋機(jī)在第一機(jī)架使用BEC工作輥軋制DI材時(shí)，對(duì)帶鋼邊部輪廓有明顯控制效果，可以獲得較小的邊部減薄量。
本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，而并非用作為對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種控制帶鋼邊部板形的高次形軋輥，包括工作輥、支撐輥，所述的工作輥位于與所軋制的板、帶材兩側(cè)，支撐輥位于工作輥兩側(cè)用于支撐工作輥，其特征在于所述的工作輥輥端形狀為補(bǔ)償所軋制的板、帶材邊部減薄的圓弧形，輥形曲線(xiàn)由兩段連接的光滑曲線(xiàn)，一段弧形曲線(xiàn)，另一段為直線(xiàn)，弧形曲線(xiàn)與直線(xiàn)交點(diǎn)處，弧形曲線(xiàn)的導(dǎo)數(shù)為零。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制帶鋼邊部板形的高次形軋輥，其特征在于所述的工作輥至少包括兩只，每一只工作輥的一個(gè)輥端形狀為補(bǔ)償所軋制的板、帶材邊部減薄的圓弧形，該兩只工作輥的圓弧形輥端相對(duì)設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制帶鋼邊部板形的高次形軋輥，其特征在于，在以直線(xiàn)與弧形曲線(xiàn)交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)，所述的工作輥輥形曲線(xiàn)為y=0-L+LR≤x<0y=R-R2-x20≤x≤LR]]>其中L-工作軋輥輥身長(zhǎng)度，R-圓弧曲線(xiàn)半徑，LR-圓弧曲線(xiàn)長(zhǎng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的控制帶鋼邊部板形的高次形軋輥，其特征在于所述的工作輥輥形曲線(xiàn)可以是y＝a2x2+a3x3+…或y＝1-cos ax或y＝tan ax曲線(xiàn)中的任一種函數(shù)曲線(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制帶鋼邊部板形的高次形軋輥，其特征在于所述的工作輥輥形曲線(xiàn)可以是采用有限元仿真設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)修正出的其它輥形曲線(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種控制帶鋼邊部板形的高次形軋輥，該軋輥主要通過(guò)將軋輥中的工作輥輥端形狀為補(bǔ)償所軋制的板、帶材邊部減薄的圓弧形，輥形曲線(xiàn)由兩段連接的光滑曲線(xiàn)，一段弧形曲線(xiàn)，另一段為直線(xiàn)，弧形曲線(xiàn)與直線(xiàn)交點(diǎn)處，弧形曲線(xiàn)的導(dǎo)數(shù)為零。一方面補(bǔ)償了板、帶鋼邊部軋輥彈性變形的明顯變化，另一方面也減小了軋輥在帶鋼邊部的磨損。本發(fā)明工作軋輥輥形曲線(xiàn)既克服了K－WRS軋機(jī)輥形曲線(xiàn)有拐點(diǎn)的負(fù)面影響，又能使輥形曲線(xiàn)成為一條光滑曲線(xiàn)，從而有效地控制了板、帶鋼板形邊部的減薄，使用該工作軋輥軋制板、帶鋼材，對(duì)帶邊部輪廓有明顯控制效果，可獲得較小的邊部減薄量。
文檔編號(hào)B21B1/22GK101045240SQ20061002519
公開(kāi)日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2006年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月29日
發(fā)明者朱簡(jiǎn)如, 張清東, 吳平, 白劍, 王康健, 陳云鵬, 李山青, 陳繼東, 厲以滬 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司, 北京科技大學(xué)