CN102247993B - 连退平整机辊型匹配设计方法 - Google Patents

连退平整机辊型匹配设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种连退平整机辊型匹配设计方法，针对主轧规格，通过收集和统计大量的工艺参数，现场实测板形数据，分析不同产品存在的板形质量问题；针对不同产品用户对板形质量的要求，对辊型设计提出板形目标；最优化过程中以带钢宽度为基本量；选取不同的带钢宽度；通过工况有限元模拟，设计出能同时满足不同带钢宽度规格、不同品种钢的辊型优化曲线。采用上述技术方案，能明显改善汽车板、家电板和半工艺电工钢板形质量，满足了用户对不同产品板形指标的精度要求，创造良好的经济效益。提高轧制的稳定性，改善产品板形质量，具有实际的推广应用价值。

Description

连退平整机辊型匹配设计方法
技术领域
本发明属于冶金工业生产的技术领域，涉及板材的轧制工艺设备，更具体地说，本发明涉及一种连退平整机辊型匹配设计方法。
背景技术
平整工序作为冷轧退火板的后道工序，其加工质量非常重要。带钢经罩式退火处理存在边浪、中浪和瓢曲等板形质量问题，如何通过优化辊型来改善板形质量具有非常重要的意义。
目前，马钢一钢轧平整机为单机架四辊轧机，无工作辊窜辊、出口无板形仪，只能通过目视的方法由操作工根据经验调整工艺，改善板形。存在如下问题：
1、无工作辊窜辊、无板形仪，无法实现闭环控制，存在设计缺陷；
2、平整机在轧制宽度发生跳变的带钢时，轧制过程不稳定，辊型适应性差，板形缺陷增多的问题；
3、当正弯辊力达到极限时，边部浪形缺陷仍无法消除。
平整机在轧制汽车钢板、家电钢板和半工艺电工钢时存在质量问题，通过操作工调整工艺仍无法改善经罩退后存在的板形质量问题；
发明内容
本发明解决的问题是提供一种连退平整机辊型匹配设计方法，其目的是提高钢带轧制的稳定性和产品的板形质量。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
本发明所提供的这种连退平整机辊型匹配设计方法，所述的平整机包括支撑辊和工作辊，所述的辊型匹配设计方法为：
1、针对主轧规格，通过收集和统计大量的工艺参数，现场实测板形数据，分析不同产品存在的板形质量问题；所述的主轧规格为厚度和宽度；所述的工艺参数为轧制力、弯辊力、张力；所述的板形数据为平直度、凸度。
2、针对不同产品用户对板形质量的要求，对辊型设计提出板形目标；所述的对板形质量的要求包括平直度和凸度；所述的板形目标是：对于半工艺电工钢主要关注边部凸度；对于汽车家电板主要关注平直度
3、最优化过程中以带钢宽度为基本量；选取不同的带钢宽度；通过工况有限元模拟，设计出能同时满足不同带钢宽度规格、不同品种钢的辊型优化曲线；在主轧规格宽度不变的情况下，通过调整变形抗力来模拟不同的钢种的轧制情况。
所述的辊型匹配设计方法为：
1、通过优化所述的支撑辊辊型来提高平整机对不同品种、规格的板带产品的板形适应能力，增加所述的工作辊弯辊的板形控制效果，并配合30um凸度的工作辊辊型，提高平整过程的生产稳定性；所述的工作辊弯辊是在辊轴处加相同方向的力，使辊子发生弯曲，通过辊子弯曲产生不同的辊缝，来调节板形；
2、在设计支撑辊VCL辊型曲线时，既要考虑轧制不同品种钢的宽度变化、辊间接触压力分布、弯辊力调控范围、工作辊辊型配置的影响，又要考虑板形调控能力等因素；再通过二维变厚度有限元法，经过仿真计算，设计出所述的支撑辊配备30um凸度的工作辊辊型方案。
最终设计所述的支撑辊辊型曲线为六次方曲线，其曲线方程为：
y＝a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4+a5x5+a6x6
上式中x为以辊子轴心线为横坐标，x∈[0，1750]；y为辊面曲线坐标半径值；a0～a6为辊型曲线系数，按下表确定：
  系数   值
  a0   1.52151944843E-01
  a1   1.36682973969E+00
  a2   -4.662022050198E-03
  a3   8.1095917477403E-06
  a4   -7.6084117880336E-09
  a5   3.663469065050E-12
  a6   -7.099746300000E-16
本发明采用上述技术方案，在平整机上提出了一种能明显改善汽车板、家电板和半工艺电工钢板形质量的辊型匹配设计方法，满足了用户对不同产品板形指标的精度要求，创造良好的经济效益。通过平整机辊型匹配设计法，提高轧制的稳定性，改善产品板形质量，通过现场试制和有限元模拟计算相结合，同时考虑了影响改善平整机板形质量的诸多因素。现场应用表明，经平整后的带钢，消除了罩式退火出现的各种板形缺陷，改善了板形质量，保证了生产稳定。通过上述技术方案设计的辊型匹配法，可推广到同类平整机，用于改善不同品种钢的板形质量，具有实际的推广应用价值。
附图说明
下面对本说明书各幅附图所表达的内容作简要说明：
图1为本发明的二维变厚度有限元模型示意图；
图2为本发明的平整机组辊型优化曲线示意图；
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
本发明提供的是一种连退平整机辊型匹配设计方法，所述的平整机包括支撑辊和工作辊。
为了解决在本说明书背景技术部分所述的目前公知技术存在的问题并克服其缺陷，实现提高钢带轧制的稳定性和产品的板形质量的发明目的，本发明采取的技术方案为：
本发明所提供的这种连退平整机辊型匹配设计方法，所述的平整机包括支撑辊和工作辊，其特征在于所述的辊型匹配设计方法为：
1、针对主轧规格，通过收集和统计大量的工艺参数，现场实测板形数据，分析不同产品存在的板形质量问题；所述的主轧规格为厚度和宽度；所述的工艺参数为轧制力、弯辊力、张力；所述的板形数据为平直度、凸度。
2、针对不同产品用户对板形质量的要求，对辊型设计提出板形目标；所述的对板形质量的要求包括平直度和凸度；所述的板形目标是：对于半工艺电工钢主要关注边部凸度；对于汽车家电板主要关注平直度
3、最优化过程中以带钢宽度为基本量；选取不同的带钢宽度；通过工况有限元模拟，设计出能同时满足不同带钢宽度规格、不同品种钢的辊型优化曲线；在主轧规格宽度不变的情况下，通过调整变形抗力来模拟不同的钢种的轧制情况。
选取厚度：0.5mm；宽度为三种规格：1150mm、1250mm、1550mm。
本发明是为了解决平整机在轧制汽车钢板、家电钢板和半工艺电工钢的质量问题，通过操作工调整工艺仍无法改善经罩退后存在的板形质量问题。具体地说，是为了解决平整机在轧制宽度发生跳变的带钢时，轧制过程不稳定，辊型适应性差，板形缺陷增多的问题。通过本发明平整机辊型匹配设计法，提高轧制的稳定性，改善产品板形质量，为企业创造良好的经济效益。
本发明所述的辊型匹配设计方法为：
1、通过优化所述的支撑辊辊型来提高平整机对不同品种、规格的板带产品的板形适应能力，增加所述的工作辊弯辊的板形控制效果，并配合30um凸度的工作辊辊型，提高平整过程的生产稳定性；所述的工作辊弯辊是在辊轴处加相同方向的力，使辊子发生弯曲，通过辊子弯曲产生不同的辊缝，来调节板形；
2、在设计支撑辊VCL辊型曲线时，既要考虑轧制不同品种钢的宽度变化、辊间接触压力分布、弯辊力调控范围、工作辊辊型配置的影响，又要考虑板形调控能力等因素；再通过二维变厚度有限元法，经过仿真计算，设计出所述的支撑辊配备30um凸度的工作辊辊型方案。
因为：压力分布不均容易产生辊子剥落，影响轧制稳定性；弯辊力设置不当，就不能保证带钢板形；对来料板形不良的带钢，需要调整弯辊力和张力，对弯辊力和张力能力范围有要求。
通过二维变厚度有限元法，见图1所示。
综合以上因素，经过大量仿真计算，设计出VCL-160支撑辊配备30um凸度的工作辊辊型方案，见图2所示。
变接触支撑辊(Varying Contact-Length，简称VCL)技术的核心是在支撑辊上磨出特殊的辊型曲线，使得辊系在轧制力作用下，支撑辊和工作辊的辊间接触长度能与所轧带钢的宽度相适应，消除或减少辊间“有害接触区”，提高承载辊缝的横向刚度，增加轧机对板形干扰因素的抵抗能力，抑制板形缺陷的产生，使轧后带钢的板形保持稳定。
该辊型配置，能显著提高弯辊效果，增强机组的边浪控制能力，可同时适用于1150mm～1550mm宽度主轧产品的板形控制。
最终设计所述的支撑辊辊型曲线为六次方曲线，其曲线方程为：
y＝a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4+a5x5+a6x6
上式中x为以辊子轴心线为横坐标，x∈[0，1750]；y为辊面曲线坐标半径值；a0～a6为辊型曲线系数，按下表确定：
  系数   值
  a0   1.52151944843E-01
  a1   1.36682973969E+00
  a2   -4.662022050198E-03
  a3   8.1095917477403E-06
  a4   -7.6084117880336E-09
  a5   3.663469065050E-12
  a6   -7.099746300000E-16
本发明取得了以下所述的有益效果：
1、本发明通过现场试制和有限元模拟计算相结合，同时考虑了影响改善平整机板形质量的诸多因素，在一钢轧平整机上提出了一种能明显改善汽车板、家电板和半工艺电工钢板形质量的辊型匹配设计方法，满足了用户对不同产品板形指标的精度要求。现场应用表明，经平整后的带钢，消除了罩式退火出现的各种板形缺陷，改善了板形质量，保证了生产稳定。
2、本发明专利设计的辊型匹配法，可推广到同类平整机用于改善不同品种钢的板形质量，具有实际的应用价值。
3、通过改善汽车板、家电板和半工艺电工钢板形质量，为企业树立了良好的品牌形象，创造了可观的经济效益。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种连退平整机辊型匹配设计方法，所述的平整机包括支撑辊和工作辊，其特征在于所述的辊型匹配设计方法为：
1)、针对主轧规格，通过收集和统计大量的工艺参数，现场实测板形数据，分析不同产品存在的板形质量问题；所述的主轧规格为厚度和宽度；所述的工艺参数为轧制力、弯辊力、张力；所述的板形数据为平直度、凸度；
2)、针对不同产品用户对板形质量的要求，对辊型设计提出板形目标；所述的对板形质量的要求包括平直度和凸度；所述的板形目标是：对于半工艺电工钢主要关注边部凸度；对于汽车家电板主要关注平直度；
3)、最优化过程中以带钢宽度为基本量；选取不同的带钢宽度；通过工况有限元模拟，设计出能同时满足不同带钢宽度规格、不同品种钢的辊型优化曲线；在主轧规格宽度不变的情况下，通过调整变形抗力来模拟不同的钢种的轧制情况；
在所述的最优化过程中：
1)、通过优化所述的支撑辊辊型来提高平整机对不同品种、规格的板带产品的板形适应能力，增加所述的工作辊弯辊的板形控制效果，并配合30um凸度的工作辊辊型，提高平整过程的生产稳定性；所述的工作辊弯辊是在辊轴处加相同方向的力，使辊子发生弯曲，通过辊子弯曲产生不同的辊缝，来调节板形；
2)、在设计支撑辊VCL辊型曲线时，既要考虑轧制不同品种钢的宽度变化、辊间接触压力分布、弯辊力调控范围、工作辊辊型配置的影响，又要考虑板形调控能力的因素；再通过二维变厚度有限元法，经过仿真计算，设计出所述的支撑辊配备30um凸度的工作辊辊型方案；
最终设计所述的支撑辊辊型曲线为六次方曲线，其曲线方程为：
y＝a0+a1x+a2x2+a3x3+a4x4+a5x5+a6x6
上式中x为以辊子轴心线为横坐标，x∈[0，1750]；y为辊面曲线坐标半径值；
上式中，a0～a6按下表确定：
  系数   值   a0   1.52151944843E-01   a1   1.36682973969E+00   a2   -4.662022050198E-03   a3   8.1095917477403E-06   a4   -7.6084117880336E-09   a5   3.663469065050E-12   a6   -7.099746300000E-16
上表中的a0～a6为辊型曲线系数。
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