專(zhuān)利名稱(chēng)：一種兼顧軋制穩(wěn)定和斷面形狀的中厚板輥系配置方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金機(jī)械及自動(dòng)化、軋制技術(shù)。具體指一種兼顧中厚板軋制穩(wěn)定性 和橫斷面形狀控制的方法。
背景技術(shù)：
帶鋼橫截面形狀是中厚板的一項(xiàng)主要質(zhì)量指標(biāo)和決定其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要因 素，而軋制穩(wěn)定性又是生產(chǎn)順行的制約條件，兼顧軋制穩(wěn)定性和橫截面形狀控制在現(xiàn)代 中厚板生產(chǎn)中越來(lái)越受到重視。凸度是帶鋼橫截面外形的重要指標(biāo)，定義為帶鋼中點(diǎn)厚 度與兩側(cè)(一般可選取距離邊部15mm，40mm等)平均厚度的差值。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中， 為保證最終產(chǎn)品橫截面外形而制定的承載輥縫控制策略往往與軋制穩(wěn)定性之間存在著矛 盾，大凸度輥縫對(duì)帶鋼有包容作用，可以有效抑制帶鋼走偏，而中厚板最終產(chǎn)品一般追 求低凸度輥縫。與常規(guī)熱連軋相比，中厚板軋機(jī)在斷面形狀控制和軋制穩(wěn)定性方面有以下特 點(diǎn)1)總軋制壓力大，軋輥撓曲變形嚴(yán)重；2)中厚板軋機(jī)一般輥面較長(zhǎng)，產(chǎn)品大綱涵 蓋較大寬度范圍，有害接觸區(qū)對(duì)輥縫形狀的影響更為突出；3)由于需要進(jìn)行往返軋制， 各道次間的軋制壓力差異較大，輥系受力狀態(tài)相差大，斷面形狀控制穩(wěn)定性差；4)由于 中厚板采用的是無(wú)張力軋制，而張力又可以有效抑制帶鋼跑偏，因此中厚板因帶鋼跑偏 導(dǎo)致軋制不穩(wěn)定現(xiàn)象比常規(guī)熱連軋嚴(yán)重；5)帶鋼寬厚比一般較大，操作人員很難及時(shí)做 到通過(guò)調(diào)節(jié)單側(cè)壓下保證軋制穩(wěn)定性。鑒于以上特點(diǎn)，目前許多中厚板產(chǎn)品距離邊部 40mm處的凸度值C40常常能超過(guò)300 μ m,而采用一些手段降低凸度后又出現(xiàn)軋制不穩(wěn) 定現(xiàn)象。中厚板軋機(jī)軋制技術(shù)發(fā)展至今，用于保證斷面形狀控制和軋制穩(wěn)定性的技術(shù)主 要有1)彎輥力。彎輥力是通過(guò)裝設(shè)在軸承座之間的液壓缸向工作輥或支撐輥輥頸施 加液壓彎輥力來(lái)改變軋輥的撓曲形狀，以補(bǔ)償由于軋制壓力等工藝因素波動(dòng)對(duì)輥縫形狀 的影響。如圖1所示為工作輥正彎輥的效果圖，通過(guò)正彎輥增大承載輥縫兩側(cè)開(kāi)口度， 得到低凸度產(chǎn)品。2)壓下負(fù)荷分配。此方法的核心是通過(guò)調(diào)節(jié)各道次的壓下量進(jìn)而調(diào)節(jié)軋制壓力 大小，改變輥系的受力狀態(tài)，保證需要的承載輥縫形狀。3)輥系配置方案。輥系配置主要指工作輥和支撐輥的配置方法，通過(guò)計(jì)算輥 系變形、熱輥形、磨損輥形大小等，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，調(diào)整工作輥與支撐輥的輥系配置情 況，滿(mǎn)足帶鋼對(duì)斷面形狀控制的需求。如圖2所示，輥系采用平支撐輥和常規(guī)二次曲線 (或SIN曲線)凸形工作輥的配置方法，可以補(bǔ)償工作輥的撓曲，增大承載輥縫兩側(cè)開(kāi)口 度，得到低凸度產(chǎn)品。如圖3所示，輥系采用平支撐輥和常規(guī)二次曲線(或SIN曲線) 凹形工作輥的配置方法，可以減小承載輥縫兩側(cè)開(kāi)口度，得到大凸度輥縫，并提高軋制 穩(wěn)定性。與技術(shù)1)和技術(shù)2)相比，技術(shù)3)只需通過(guò)配輥和磨削輥形曲線即可達(dá)到明顯的效果，因此也成為了關(guān)注的焦點(diǎn)，從技術(shù)3)來(lái)看，現(xiàn)有的輥系配置方案和技術(shù)1)、技 術(shù)2)達(dá)到的效果相同，仍只能進(jìn)行是單目標(biāo)控制，軋制穩(wěn)定性與橫斷面形狀控制只能兼 顧其一。為滿(mǎn)足中厚板軋制穩(wěn)定性和橫斷面形狀控制的需求，須研究新的方法來(lái)解決他 們之間的矛盾。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)中厚板軋機(jī)在軋制穩(wěn)定性和橫斷面形狀控制方面難以兼顧的缺點(diǎn)，本發(fā)明 提出了一種中厚板軋機(jī)新的輥系配置方法，根據(jù)中厚板軋制技術(shù)的特點(diǎn)要求工作輥與支 撐輥在軋制過(guò)程中承擔(dān)不同的任務(wù)，利用新設(shè)計(jì)的配置方式解決軋制穩(wěn)定性與橫斷面形 狀控制之間的矛盾，以適應(yīng)中厚板軋機(jī)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)順行的需求。中厚板軋機(jī)輥系配置具體指工作輥和支撐輥采用何種輥形，輥系配置是板形控 制的關(guān)鍵，在整個(gè)軋制過(guò)程中起著長(zhǎng)期、基礎(chǔ)的作用。為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明設(shè)計(jì) 的輥系配置中，支撐輥和工作輥共同承擔(dān)起提高軋機(jī)的板形控制能力和軋制穩(wěn)定性的功 能。本發(fā)明的技術(shù)方案一種兼顧軋制穩(wěn)定和斷面形狀的中厚板輥系配置方法，該 配置方法中支撐輥和工作輥需配對(duì)使用，具體技術(shù)方案如下首先在支撐輥服役的前期和中期，支撐輥磨損小，輥形保持性較好，為了兼顧 軋制穩(wěn)定性和斷面形狀控制的需求，采用中間輥徑大、兩端輥徑小的六次多項(xiàng)式曲線支 撐輥和中間輥徑小、兩端輥徑大的六次多項(xiàng)式曲線工作輥配合方式；在支撐輥服役后期，支撐輥磨損大，輥形保持性變差，同樣為了兼顧軋制穩(wěn)定 性和斷面形狀控制，采用中間輥徑大、兩端輥徑小的六次多項(xiàng)式曲線工作輥與磨損后的 支撐輥配合。以支撐輥或工作輥下表面中點(diǎn)為原點(diǎn)，平行于軋輥軸線為χ軸，垂直于軸線為y 軸，則支撐輥或工作輥下表面曲線均可描述為y(x) = a2x2+a4x4+a6x6其中χ為工作輥或支撐輥輥身軸向正則化坐標(biāo)，xe[-l，1]；y(x)為軋輥下表面曲線縱坐標(biāo)，單位為mm，對(duì)于支撐輥，y(x) e
； 在支撐輥服役前期和中期，對(duì)應(yīng)工作輥y(x) e [-0.25, 0],在支撐輥服役后期，對(duì)應(yīng)工 作輥 y(x) e
；a2、a4、a6 為輥形曲線系數(shù)，對(duì)于支撐輥，a2 e
, a4 G [-0.03，-0.12]， a6 e
；在支撐輥服役前期和中期，對(duì)應(yīng)工作輥a2 e [-0.03, 0], a4 e
，a6 e [-0.26，-0.04]；在支撐輥服役后期，對(duì)應(yīng)工作輥a2 e
, a4 e [-0.04，-0.015], a6 e
。本發(fā)明的有益效果是輥系配置特點(diǎn)一、是在支撐輥不同的服役周期，選擇 不同的工作輥配置方式。在支撐輥服役前期，邊部輥形高度較大，雖然橫斷面形狀控制 能力得到提高，但軋制穩(wěn)定性變差，為此，選用中間近似為平段，邊部為曲線段的凹形 工作輥，工作輥輥身中間輥徑小于邊部輥徑，此工作輥不但可以補(bǔ)償帶鋼寬度范圍內(nèi)的 軋輥撓曲，進(jìn)一步增加橫斷面控制能力，同時(shí)，又可以有效抑制帶鋼跑偏引起的軋制不穩(wěn)定現(xiàn)象；在支撐輥服役后期，隨著軋輥磨損的增加，支撐輥邊部輥形高度減小，軋制 穩(wěn)定性得到提高，但橫斷面控制能力下降，為此，選用中間近似為平段，邊部為曲線段 的凸形工作輥，工作輥輥身中間輥徑大于邊部輥徑，此工作輥補(bǔ)償了支撐輥磨損后橫斷 面控制能力下降的缺陷，同時(shí)又沒(méi)有犧牲軋制穩(wěn)定性。二、是選用高次多項(xiàng)式曲線支撐輥。支撐輥曲線外形在輥身中部近似為平段， 輥身邊部為曲線段，支撐輥輥身中間輥徑大于邊部輥徑，中間近似平段寬度與主軋規(guī)格 有關(guān)。采用此支撐輥的配置方法可以有效提高彎輥力的調(diào)控功效，抵抗軋制壓力大幅 度波動(dòng)對(duì)斷面形狀的影響，均勻化輥間接觸壓力等，從而增強(qiáng)中厚板橫斷面形狀控制能 力。解決中厚板軋制中軋制穩(wěn)定性與橫斷面形狀控制之間的矛盾。由于六次多項(xiàng)式 曲線在磨床上實(shí)現(xiàn)非常容易，因此，本發(fā)明在中厚板軋機(jī)上實(shí)現(xiàn)可行性強(qiáng)，成本低。


圖1工作輥正彎輥示意2平支撐輥和常規(guī)凸形工作輥的輥系配置示意圖。圖3平支撐輥和常規(guī)凹形工作輥的輥系配置示意圖。圖4本發(fā)明PSBR (無(wú)磨損)和N-PSWR輥系配置示意圖。圖5本發(fā)明PSBR (磨損后)和P-PSWR輥系配置示意圖。圖6為承載輥縫內(nèi)帶鋼受力示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說(shuō)明。從背景技術(shù)分析可知，中厚板軋機(jī)存在著輥系撓曲嚴(yán)重、有害接觸區(qū)對(duì)輥縫的 影響大、各道次輥縫不穩(wěn)定等特點(diǎn)，為此，支撐輥的配置方案需考慮如何應(yīng)對(duì)以上特 點(diǎn)。引入兩個(gè)重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)1)承載輥縫橫向剛度，用變量kg表示，定義為軋制壓力 變化量與承載輥縫凸度變化量的比值，kg越大，承載輥縫越穩(wěn)定，可以有效降低中厚板 中有害接觸區(qū)及軋制壓力波動(dòng)對(duì)輥縫的影響；2)彎輥力調(diào)控效果，用變量kf表示，定義 為承載輥縫凸度變化量與彎輥力變化量的比值，kf絕對(duì)值越大，中厚板軋機(jī)斷面形狀控 制能力越強(qiáng)。支撐輥配置方案以提高承載輥縫橫向剛度和彎輥力調(diào)控效果為主要目的。定義本發(fā)明的輥系配置中支撐輥命名為PSBR，凹形工作輥命名為N-PSWR，凸 形工作輥命名為P-PSWR，意義為兼顧斷面形狀控制(Profile)和軋制穩(wěn)定性(Stability)的 軋輥。如圖4和圖5所示，為支撐輥不同服役期內(nèi)，本發(fā)明的輥系配置方案圖。所述PSBR和N-PSWR、P_PSWR成對(duì)使用，上下支撐輥采用相同的輥形曲線， 上下工作輥曲線也相同，在PSBR服役前期和中期，工作輥配置N-PSWR ；在PSBR服役 后期，工作輥配置P-PSWR。采用如圖PSBR支撐輥配置方案可以達(dá)到以上效果。PSBR在不同軋制壓力作 用下，支撐輥與工作輥之間的接觸長(zhǎng)度可變，帶鋼寬度越大，軋制壓力也越大，接觸線 長(zhǎng)度也越長(zhǎng)，反之越短，可以做到輥間接觸長(zhǎng)度與帶鋼寬度近似相適應(yīng)，減小有害接觸 區(qū)及軋制壓力波動(dòng)對(duì)承載輥縫的影響，彎輥力的調(diào)控效果也得到了提高。曲線系數(shù)的確定方法可按照產(chǎn)品大綱主要規(guī)格為對(duì)象，以提高軋機(jī)板形控制功能和均勻化輥間壓力為 目標(biāo)函數(shù)，并以輥間接觸長(zhǎng)度約束條件和板形良好為約束條件，聯(lián)立輥系變形模型和遺 傳算法對(duì)曲線系數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)計(jì)算。為了定量給出高次多項(xiàng)式曲線支撐輥的運(yùn)用效果，以 某廠3450mm中厚板為研究對(duì)象，對(duì)PSBR和普通平支撐輥進(jìn)行比較，軋機(jī)尺寸和軋制工 藝參數(shù)均采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，軋制帶鋼寬度選取2500mm，工作輥輥形選取三種拋物線輥 形，直徑量分別為-200 μ m、Ομιη、200 μ m，不考慮工作輥熱膨脹和磨損的影響，在相 同工況下承載輥縫橫向剛度和彎輥力調(diào)控效果比較結(jié)果如表1所示。從表1可以看出， 采用PSBR在提高承載輥縫橫向剛度和彎輥力調(diào)控效果方面均有明顯的效果。因此，本 輥系配置中采用PSBR可以使得橫斷面形狀控制能力得到增強(qiáng)。表IPSBR和平支撐輥的kg和kf指標(biāo)比較
權(quán)利要求
1. 一種兼顧軋制穩(wěn)定和斷面形狀的中厚板輥系配置方法，該配置方法中支撐輥和工 作輥需配對(duì)使用，其特征在于1.在支撐輥服役的前期和中期，采用中間輥徑大、兩端輥徑小的六次多項(xiàng)式曲線支 撐輥和中間輥徑小、兩端輥徑大的六次多項(xiàng)式曲線工作輥配合方式；2.在支撐輥服役后期，根據(jù)所述支撐輥磨損大，輥形保持性變差，采用中間輥徑 大、兩端輥徑小的六次多項(xiàng)式曲線工作輥與磨損后的支撐輥配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼顧軋制穩(wěn)定和斷面形狀的中厚板輥系配置方法，其特征 在于，所述支撐輥與所述配對(duì)工作輥輥形曲線形式，以支撐輥或工作輥下表面中點(diǎn)為原 點(diǎn)，平行于軋輥軸線為χ軸，垂直于軸線為7軸，則支撐輥或工作輥下表面曲線均可描述 為
全文摘要
本發(fā)明涉及一種兼顧軋制穩(wěn)定和斷面形狀的中厚板輥系配置方法，具體指在中厚板支撐輥服役的不同周期內(nèi)，工作輥與支撐輥的配合方式。綜合考慮輥縫對(duì)軋制穩(wěn)定性的影響以及橫斷面形狀控制的影響因素，提出在中厚板軋機(jī)上采用中間輥徑大，兩段輥徑小的六次多項(xiàng)式曲線支撐輥，且在支撐輥服役的前期和中期，采用中間輥徑小，兩端輥徑大的六次多項(xiàng)式曲線工作輥和支撐輥配合；在支撐輥服役后期，采用中間輥徑大，兩端輥徑小的六次多項(xiàng)式曲線工作輥和磨損后的支撐輥配合。本發(fā)明所提及的輥系配置方法解決了中厚板軋制穩(wěn)定性與橫斷面形狀控制之間的矛盾，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用可取得顯著的效果。
文檔編號(hào)B21B27/02GK102009067SQ20101051031
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者何安瑞, 孫文權(quán), 邵健 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)