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CN102688889B - 冷连轧机中间辊辊形 - Google Patents

冷连轧机中间辊辊形 Download PDF

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CN102688889B CN201110070274.4A CN201110070274A CN102688889B CN 102688889 B CN102688889 B CN 102688889B CN 201110070274 A CN201110070274 A CN 201110070274A CN 102688889 B CN102688889 B CN 102688889B
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rolls
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李山青
文杰
刘博�
宋心棣
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University of Science and Technology Beijing USTB
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Baoshan Iron and Steel Co Ltd
University of Science and Technology Beijing USTB
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Abstract

本发明涉及冷连轧领域，尤其涉及一种冷连轧机辊形。一种冷连轧机中间辊辊形，上、下辊的辊形反对称设置，以中间辊的轴线为x轴，中间辊的径向为y轴，中间辊头部顶点为原点，所述的中间辊辊形为。本发明冷连轧机中间辊辊形为三次多项式与正弦函数的组合，能够增强轧机对窄带钢的板形控制能力，提高了成品带钢的板形质量，同时对端部辊形进行圆弧修形，降低辊间接触压力尖峰，提高辊间接触压力分布均匀性，延长了轧辊的使用寿命。

Description

冷连轧机中间辊辊形
技术领域
本发明涉及冷连轧领域，尤其涉及一种冷连轧机辊形。
背景技术
汽车、建筑行业都需要大量的冷轧板带。出于减重节能、降低成本的考虑，要求使用更薄的钢板，这就对带钢的机械性能提出了更高的要求。为了确保使用中的安全性，目前高强钢向着薄规格、高强度的方向发展，板形问题也变得越来越突出。
由于高强钢的屈服极限高，意味着冷连轧时各机架都要有相对较大的轧制力，这必然会造成辊系的挠曲严重、辊缝凸度大，从而导致高强钢在轧制时容易产生浪形缺陷。对于六辊CVC（Continuously Variable Crown：连续可变凸度）冷连轧机，控制高强钢边浪缺陷的方法是增加CVC中间辊的正窜量和增加工作辊和中间辊的正弯辊力。现有冷连轧机在生产窄料高强钢时，轧机第五机架中间辊窜辊量基本达到了正极限，工作辊和中间辊弯辊力也达到了较大值。然而，即使是这样，对于800mm左右窄料高强钢的边浪缺陷仍不能有效消除。
现有的冷连轧机为六辊五机架酸轧联合机组，采用中间辊CVC技术，其中间辊辊形曲线为三次CVC辊形，其凸度控制能力与带钢宽度成平方关系，当带钢宽度由最大变为最小时，CVC中间辊的凸度控制能力下降非常剧烈。也就是说在生产窄料时轧机的凸度控制能力下降到较低的程度，这也不难理解生产窄料高强钢时出现的边浪缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种冷连轧机中间辊辊形（命名为HVC辊形），该辊形为三次多项式与正弦函数的组合，能够增强轧机对窄带钢的板形控制能力，提高了成品带钢的板形质量。
本发明是这样实现的：一种冷连轧机中间辊辊形，上、下辊的辊形反对称设置，以中间辊的轴线为x轴 ，中间辊的径向为y轴，中间辊头部顶点为原点，
所述的中间辊辊形                                                
Figure 2011100702744100002DEST_PATH_IMAGE001
为
Figure 693106DEST_PATH_IMAGE002
         (1)
式(1)中：α为常数取值范围360～450
L为中间辊辊身长度（mm）
        x为轴身坐标，取值范围0~L
R0为中间辊半径（mm）
Figure 2011100702744100002DEST_PATH_IMAGE003
为多项式系数，由公式(3)、(4)、(5)、(6)算出
  
Figure 624153DEST_PATH_IMAGE004
                                (3)
   
Figure 2011100702744100002DEST_PATH_IMAGE005
        (4)
   
Figure 253849DEST_PATH_IMAGE006
                               (5)
   
Figure 2011100702744100002DEST_PATH_IMAGE007
          (6)
式(3)、(4)、(5)、(6)中： 
B：轧机常轧带钢宽度（mm）
Figure 928544DEST_PATH_IMAGE008
：中间辊窜辊最大行程（mm）
：中间辊负窜至极限位置时对应的空载辊缝二次凸度（mm）
Figure 327295DEST_PATH_IMAGE010
：中间辊正窜至极限位置时对应的空载辊缝二次凸度（mm）
Figure DEST_PATH_IMAGE011
：中间辊窜至极限位置时对应的空载辊缝四次凸度（mm）。
该辊形尾部叠加有一段圆弧曲线修形段，所述的圆弧曲线修形段函数方程
Figure 694823DEST_PATH_IMAGE012
为
Figure DEST_PATH_IMAGE013
                 
式中：R为修形曲线圆弧半径，取值8E04～4E05；圆弧曲线修形段长度为70～150mm。
本发明冷连轧机中间辊辊形为三次多项式与正弦函数的组合，扩大了轧机的二次凸度调节范围，增强轧机对窄带钢的板形控制能力；在该辊形尾部叠加一段圆弧曲线修形段后，还能改善边部上翘带来的中间辊与支持辊、中间辊与工作辊的边部接触应力集中问题，降低辊间接触压力尖峰，提高辊间接触压力分布均匀性，从而减少轧辊磨损，避免辊剥落，延长使用寿命。
本发明大大提高了轧机对高强钢窄料的板形控制能力，最终实现了提高成品带钢的板形质量。
附图说明
图1为本发明冷连轧机中间辊辊形示意图；
图2a为中间辊和支持辊辊间接触压力分布图；
图2b为工作辊和中间辊辊间接触压力分布图；
图3为本发明辊形和原辊形二次凸度控制能力随带钢宽度变化关系图。
图2中：━本发明辊形，；
图3中：实心点为原辊形，空心点为本发明辊形。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
如图1所示，一种冷连轧机中间辊辊形，上、下辊的辊形反对称设置，以中间辊的轴线为x轴，中间辊的径向为y轴，中间辊头部顶点为原点，在本实施例中以上辊为基准辊形，下辊与上辊反对称设置，上、下辊轴线间距为D+H，所述的上辊辊形
Figure DEST_PATH_IMAGE015
和下辊辊形为
Figure DEST_PATH_IMAGE017
        (1)
 
Figure 537599DEST_PATH_IMAGE018
                                      (2)
式(1)、(2)中：α为常数，取值为360
             L为中间辊辊身长度1970mm
R0为中间辊半径（mm）
为多项式系数，由公式(3)、(4)、(5)、(6)算出
Figure 810448DEST_PATH_IMAGE020
                                        (3)
Figure DEST_PATH_IMAGE021
                  (4)
Figure 414736DEST_PATH_IMAGE006
                                      (5)
Figure 431234DEST_PATH_IMAGE022
                    (6)
式(3)、(4)、(5)、(6)中： 
B：轧机常轧带钢宽度为1185mm
Figure 866894DEST_PATH_IMAGE008
：中间辊窜辊最大行程120mm
：中间辊负窜至极限位置时对应的空载辊缝二次凸度0mm
Figure 526863DEST_PATH_IMAGE010
：中间辊正窜至极限位置时对应的空载辊缝二次凸度-0.7mm
Figure 347051DEST_PATH_IMAGE011
：中间辊窜至极限位置时对应的空载辊缝四次凸度-0.1mm~0.1mm
如图1所示，本实施例可进一步描述为，当轧辊轴向移动距离为s时，辊缝函数
Figure DEST_PATH_IMAGE023
表达为：
     
Figure DEST_PATH_IMAGE025
                                      (7)
式(7)中：D+H为上下辊轴线间距
s为中间辊窜辊行程-120mm~+120mm
进而可以求出轧辊全长所形成的辊缝二次凸度和四次凸度。
为了改善本发明中间辊辊形边部上翘带来的中间辊与支持辊、中间辊与工作辊的边部接触应力集中，该辊形尾部叠加有一段圆弧曲线修形段，所述的圆弧曲线修形段函数方程
Figure 574901DEST_PATH_IMAGE012
为
Figure 455133DEST_PATH_IMAGE013
，式中：R为修形曲线圆弧半径，取值1.5E05；圆弧曲线修形段长度为100mm。
运用有限元软件对本发明辊形进行仿真计算，对比原辊形的中间辊与支持辊辊间接触压分布、中间辊与工作辊辊间接触压力分布两个指标，以及空载状态下本发明辊形和原辊形在不同带钢宽度下的凸度控制能力。
定义凸度控制能力为带钢宽度为B时，中间辊由负极限位置窜动到正极限位置，空载辊缝凸度的改变量。
辊间接触压力分布包含两项内容：辊间接触压力分布的均匀性和辊间接触压力峰值。前者影响轧辊轴向的不均匀磨损，后者影响轧辊的剥落。从图2a、b仿真结果可以看出本发明中间辊辊形能够在一定程度上降低辊间接触压力尖峰，提高辊间接触压力分布均匀性，从而减少轧辊磨损，避免辊剥落，延长使用寿命。
对于宽度为B的带钢，本发明辊形在窜辊极限位置的辊缝二次凸度分别为
Figure 893067DEST_PATH_IMAGE026
和
Figure DEST_PATH_IMAGE027
，如公式（8）和（9）所示，
        (8)
Figure DEST_PATH_IMAGE029
        (9)
本发明辊形的二次变凸度控制能力可由两窜辊极限位置的辊缝二次凸度
Figure 599303DEST_PATH_IMAGE027
和的差值
Figure 650436DEST_PATH_IMAGE030
如公式（10）所示，
 
Figure DEST_PATH_IMAGE031
                    (10)
对于宽度为B的带钢，原辊形的二次变凸度控制能力，如公式（11）所示，
                                                (11)
将各宽度数据代入公式（10）和公式（11）分别计算得到表1所示的本发明辊形和原辊形的凸度控制能力，
表1
由表1及图3可以看出，当带钢宽度由1600mm下降到700mm时，原辊形的带钢凸度改变能力下降了80.86％，而本发明辊形则只下降了52.29％，而在提高窄料凸度控制能力的同时，宽料的凸度控制能力也略有提升。

Claims (2)

1.一种冷连轧机中间辊辊形，上、下辊的辊形反对称设置，其特征是：以中间辊的轴线为x轴 ，中间辊的径向为y轴，中间辊头部顶点为原点，
所述的中间辊辊形                                               为
Figure 2011100702744100001DEST_PATH_IMAGE004
         (1)
式(1)中：α为常数，取值范围360～450
             L为中间辊辊身长度（mm）
              x为轴身坐标，取值范围0~L
R0为中间辊半径（mm）
Figure 2011100702744100001DEST_PATH_IMAGE006
为多项式系数，由公式(3)、(4)、(5)、(6)算出
   
Figure 2011100702744100001DEST_PATH_IMAGE008
                                (3)
    
Figure 2011100702744100001DEST_PATH_IMAGE010
        (4)
    
Figure DEST_PATH_IMAGE012
                               (5)
    
Figure DEST_PATH_IMAGE014
          (6)
式(3)、(4)、(5)、(6)中： 
B：轧机常轧带钢宽度（mm）
Figure DEST_PATH_IMAGE016
：中间辊窜辊行程（mm）
：中间辊负窜至极限位置时对应的空载辊缝二次凸度（mm）
Figure DEST_PATH_IMAGE020
：中间辊正窜至极限位置时对应的空载辊缝二次凸度（mm）
Figure DEST_PATH_IMAGE022
：中间辊窜至极限位置时对应的空载辊缝四次凸度（mm）。
2.如权利要求1所述的冷连轧机中间辊辊形，其特征是：该辊形尾部叠加有一段圆弧曲线修形段，所述的圆弧曲线修形段函数方程为
Figure DEST_PATH_IMAGE026
                 
式中：R为修形曲线圆弧半径，取值8E04～4E05；圆弧曲线修形段长度为70～150mm。
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