專利名稱：板帶軋制用四輥軋機板形控制工作輥輥形曲線設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于軋鋼領(lǐng)域，特別涉及一種板帶軋制用四輥軋機板形控制工作輥輥形曲線設(shè)計方法。

背景技術(shù)：
隨著技術(shù)的發(fā)展及用戶對帶鋼軋制產(chǎn)品板形質(zhì)量的要求日益提高，連續(xù)變凸度軋輥的使用日益普及。連續(xù)變凸度軋輥的優(yōu)點是可以在不更換軋輥的前提下，依據(jù)帶鋼的鋼種、厚度、寬度規(guī)格通過軋輥軸向移動來改變輥縫的等效凸度，達到板形控制的效果。
但普通的連續(xù)變凸度軋輥的設(shè)計存在著一些問題，首先軋輥的曲線設(shè)計沒有考慮到軋輥橫移過程中軸向阻力的影響。由于軋鋼過程中，軋輥受到較大的軸向力，此時軋輥曲線的存在會使軸向力進一步增加。軋輥受到較大的軸向力時會影響軋機軸承等機械設(shè)備的壽命，此時帶鋼的厚度和板形質(zhì)量將無法滿足要求。因此在設(shè)計連續(xù)變凸度輥的曲線時有必要考慮軸向力的影響，盡量減少軋制過程中的軸向力對設(shè)備和軋制狀態(tài)的影響。
連續(xù)變凸度輥的設(shè)計的另一個問題是在考慮滿足等效凸度的同時，沒有考慮軋輥曲線輥徑差對生產(chǎn)過程的影響，造成變凸度輥面的輥徑差較大。這樣軋輥的磨削成本增加的同時，軋輥在軋制過程中的磨損量也增加，造成軋輥的使用壽命縮短。


發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有的連續(xù)變凸度軋輥曲線實際使用過程中出現(xiàn)的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種板帶軋制用四輥軋機板形控制工作輥輥形曲線設(shè)計方法，在保證板形控制效果的基礎(chǔ)上，降低軋輥的磨損和軸向力對實際生產(chǎn)的影響，實現(xiàn)生產(chǎn)效果的綜合性優(yōu)化。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，板帶軋制用四輥軋機板形控制工作輥輥形曲線設(shè)計方法，其特征在于首先設(shè)定一個基本的工作輥輥形曲線方程；然后在滿足等效凸度的前提下，通過考慮減少軋制過程中軋輥所受的軸向阻力和軋輥的磨削量來確定輥形曲線方程中的參數(shù)。
本發(fā)明工作輥輥形曲線設(shè)計方法的具體方案為 ①設(shè)輥形曲線方程為 FT(x)＝K1+K2(x-δ)+K3(x-δ)2+K4(x-δ)3(1) FB(x)＝K1+K2(2L-x-δ)+K3(2L-x-δ)2+K4(2L-x-δ)3(2) 式中 FT(x)，F(xiàn)B(x)為上下工作輥輥形曲線方程，其中x是沿輥身長度方向的坐標，F(xiàn)T(x)，F(xiàn)B(x)是上下工作輥輥面坐標； K1、K2、K3、K4為曲線方程待求系數(shù)； L為軋輥長度一半； δ為工作輥橫移距離。
如圖(1)所示，沿輥身長度方向輥縫值為p(x) p(x)＝D-FT(x)-FB(x)(3) 軋輥的等效凸度為 Cc＝p(0)-p(L)＝6K4L2δ-(6K4L+2K3)L2(4) P(0)、P(L)表示在輥身端部和輥身中央處的輥縫等效凸度。
②根據(jù)軋輥橫移的正負極限位置與所設(shè)定的輥縫等效凸度極限值的線性關(guān)系，即當軋輥處于正極限位置S1時，輥縫的等效正凸度為C1；當軋輥處于負極限位置S2時，輥縫的負等效凸度為C2。
C1＝CC(S1)＝6K4L2S1-(6K4L+2K3)L2 C2＝CC(S2)＝6K4L2S2-(6K4L+2K3)L2(5) 求解上述方程可以得到系數(shù)K1，K3，K4 ③通過軋輥受力分析可知，軋制過程中軋輥所受的軸向力可表示如下 式中ρ為單位軋制力，設(shè)其在軋制過程中保持不變。則軋制過程中軸向力的主要影響因素由軸向力影響因子Z決定，如下式 Z＝(FT(L+W)-FT(L-W))2 ＝4W2(K2+2K3(L-δ)+3K4(L-δ)2+K4W2)2(10) 為使軋制過程中，軋輥所受的軸向力最小，應使軸向力影響因子最小。同時，為減少軋輥的磨損消耗，應使軋輥曲線最高點和最低點間的斜率控制在較小的范圍內(nèi)，即應滿足下式成立 Min(4W2(K2+2K3(L-δ)+3K4(1-δ)2+K4W2)2)(11) 式中ymax，ymin，xmax，xmin分別為輥面曲線最高點和最低點的坐標值；λ為滿足工藝要求的斜率值； 由于系數(shù)K1、K3、K4已知，通過優(yōu)化數(shù)值計算即可得到系數(shù)K2，計算流程如圖2。
本發(fā)明提出的軋輥曲線方程的設(shè)計方法，可以在保證帶鋼板形控制需要的等效凸度前提下，減少軋制過程中軋輥所受的軸向阻力和軋輥的磨削量。實際應用表明，使用該方法設(shè)計的軋輥時，板形滿足產(chǎn)品要求的條件下，彎輥力可以由95％降低到30％，軋機軸向力可以控制在軋制力的±7％以內(nèi)。軋輥輥徑差控制在80μm以內(nèi)。



圖1為軋輥輥面曲線坐標； 圖2為K2系數(shù)計算流程； 圖3為軋輥輥形曲線； 圖4為軋輥橫移距離與等效凸度關(guān)系； 圖5為板形穩(wěn)定條件下軋輥橫移引起的彎輥力變化； 圖6為軋制過程中軸向力與軋制力的關(guān)系。

具體實施例方式 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
本發(fā)明以在冷軋帶鋼工業(yè)生產(chǎn)的2130mm冷軋機上應用的工作輥為例。軋輥形狀設(shè)計參數(shù)見表1。
表1 軋輥設(shè)計參數(shù)
將表中的參數(shù)代入式(6)-式(12)中，并經(jīng)過圖2過程計算得到軋輥的輥形曲線方程，見式(13) PT(X)＝300+3.0747*e-4X-3.1754*e-7X2+8.4140*e-11X3(13) 軋輥輥面形狀如圖3所示，輥面最高點與最低點輥徑差為0.073mm。在軋輥橫移量范圍內(nèi)與等效凸度呈線性對應關(guān)系，如圖4。該軋輥用于帶鋼的實際軋制時，帶鋼鋼種為SPCC，原料厚度2.3mm，成品厚度0.5mm，帶鋼寬度1350mm。在實際軋制過程中，軋輥橫移量由0增加到110mm，彎輥力可以由最大彎輥力值的95％降到30％，如圖5，而板形狀態(tài)良好，成品板形可以控制在6I以內(nèi)。軋制過程中，軋輥所受的軸向力為軋制力的7％以內(nèi)，如圖6。
利用本發(fā)明設(shè)計的板形控制工作輥即可以用于單機架四輥軋機，也可以用于連軋機組，或在連軋機組中與六輥軋機混合使用。該四輥軋機與六輥軋機混合使用時可以在保證板形控制效果的前提下，降低設(shè)備投資。另外由于軋輥工作過程中所受的軸向阻力減小，可以進一步增加軋輥及軋機機械設(shè)備的使用周期。
權(quán)利要求
1.一種板帶軋制用四輥軋機板形控制工作輥輥形曲線設(shè)計方法，其特征在于首先設(shè)定一個基本的工作輥輥形曲線方程；然后在滿足等效凸度的前提下，通過考慮減少軋制過程中軋輥所受的軸向阻力和軋輥的磨削量來確定輥形曲線方程中的參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的板帶軋制用四輥軋機板形控制工作輥輥形曲線設(shè)計方法，其特征在于考慮板形缺陷的控制要求將工作輥輥形曲線方程設(shè)為
FT(x)＝K1+K2(x-δ)+K3(x-δ)2+K4(x-δ)3 (1)
FB(x)＝K1+K2(2L-x-δ)+K3(2L-x-δ)2+K4(2L-x-δ)3 (2)
式中
FT(x)，F(xiàn)B(x)為上下工作輥輥形曲線方程；
K1、K2、K3、K4為曲線方程待求系數(shù)；
L為軋輥長度一半；
δ為工作輥橫移距離。
3.根據(jù)權(quán)利1所述的板帶軋制用四輥軋機板形控制工作輥輥形曲線設(shè)計方法，其特征在于在不考慮軋制過程其它因素影響的條件下，根據(jù)軋輥橫移的正負極限位置[S1，S2]與相對應的輥縫等效凸度[C1，C2]成線性關(guān)系的要求，可以確定輥形曲線中如下參數(shù)
式中D為軋輥直徑。
4.根據(jù)權(quán)利1所述的板帶軋制用四輥軋機板形控制工作輥輥形曲線設(shè)計方法，其特征在于根據(jù)軋輥軋制過程軸向力的受力分析，可以得到影響軋制過程中軋輥所受軸向力的影響因子表達式如下
Z＝(FT(L+W)-FT(L-W))2
＝4W2(K2+2K3(L-δ)+3K4(L-δ)2+K4W2)2 (10)
式中W為帶鋼寬度一半，其它參數(shù)同方程(1)、(2)，為使軋制過程中軋輥所受的軸向阻力最小，應保證下式成立
Min(4W2(K2+2K3(L-δ)+3K4(1-δ)2+K4W2)2)(11)
在滿足(11)式的同時，為減少軋輥的磨損消耗，應使軋輥曲線最高點和最低點間的斜率控制在較小的范圍內(nèi)，即應滿足下式成立
式中ymax，ymin，xmax，xmin分別為輥面曲線最高點和最低點的坐標值；ε為滿足工藝要求的斜率值；
通過式(11)和式(12)的優(yōu)化求解計算，同時聯(lián)立式(6)，式(7)和式(8)可以確定待定系數(shù)K1、K2、K3、K4，進而確定輥面曲線方程(1)和方程(2)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種板帶軋制用四輥軋機板形控制工作輥輥形曲線設(shè)計方法，是在保證帶鋼板形控制效果所需的等效凸度前提下，以軋輥磨損量最小、軋輥所受軸向阻力最小為約束條件優(yōu)化設(shè)計而成。利用配備這種輥形的上下工作輥軸向移動可以連續(xù)改變輥縫的等效凸度，以適應于不同材質(zhì)、不同規(guī)格帶鋼軋制的板形控制要求。實際應用表明，采用這種輥形的軋輥可以有效地控制不同鋼種、不同規(guī)格的帶鋼板形質(zhì)量，同時減少軋輥使用過程中的磨損成本。另外由于軋輥工作過程中所受的軸向阻力減小，可以進一步增加軋輥及軋機機械設(shè)備的使用周期。
文檔編號G06F17/50GK101211372SQ20061015584
公開日2008年7月2日 申請日期2006年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月27日
發(fā)明者王軍生, 俞小峰, 軍 劉, 張銳華, 李麗霞 申請人:鞍鋼股份有限公司