CN113239494A - 一种hc冷轧机的多段式工作辊辊型的设计方法 - Google Patents

一种hc冷轧机的多段式工作辊辊型的设计方法 Download PDF

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Abstract

一种HC冷轧机的多段式工作辊辊型的设计方法，属于轧制生产技术领域，可以通过将工作辊分为中部、边部和端部三段，并分别设计三段的长度和凸度，利用六次多项式将各特征点拟合为平滑过度的辊型曲线，以实现综合控制带钢中浪、边浪和1/4浪，同时降低最大弯辊力，扩大弯辊调控范围的目的。

Description

一种HC冷轧机的多段式工作辊辊型的设计方法
技术领域
本发明属于轧制生产技术领域，具体涉及一种HC冷轧机的多段式工作辊辊型的设计方法。
背景技术
板形是衡量冷轧带钢质量的重要指标之一，在带钢冷轧过程中，轧机的工作辊直接与带钢接触，因此负载工作辊辊缝形状是影响带钢板形的关键因素。在实际轧制中，工作辊辊缝形状受到许多因素的影响，例如工作辊辊型、带钢尺寸、轧制力、弯辊力、冷却和润滑条件等。工作辊辊型指原始轧辊辊面轮廓，是提高带钢板形质量的关键参数。
专利CN201910886072.3“一种基于遗传算法的变凸度辊型自适应设计方法”(专利1)。该专利以热带轧机工作辊辊缝凸度调节范围和轧辊磨损作为适应度函数，使用遗传算法对变凸度工作辊辊型进行了设计。
专利CN201910303931.1“一种冷轧平整机工作辊负凸度平辊辊型”(专利2)。该专利将冷轧平整机工作辊的两端设计为负凸度、中部设计为平辊，增加带钢边部的平整量，减少褶皱缺陷的产生。
专利CN201610912280.2“一种基于辊径方差最小的CVC辊形参数优化”(专利3)。该专利以上下工作辊辊径差最小为优化条件，对冷轧平整机的工作辊辊型参数进行了优化，避免了由于辊径差过大而产生的差速轧制现象，改善板形质量。
专利CN201310629067.7“一种用于热轧2250平整机组的支承辊及其辊身辊形的设计方法”(专利4)。该专利将轧辊分为有害接触区和轧制区，有害接触区位于辊身两端，辊面断面形状为抛物线；轧制区位于辊身中部，辊面断面形状为平直。该专利设计的支撑辊辊型减小了有害接触区，提高了弯辊功效，改善了板形质量并减少了轧辊磨损消耗。
以上专利中，专利1和专利3针对的是工作辊可以轴向移动的CVC轧机，不适用于工作辊不能轴向移动的HC冷轧机。专利2提出的工作辊辊型只适用于轧制力很小的冷轧平整机，若应用于轧制力较大的HC冷轧机，则负凸度工作辊及容易产生边浪缺陷。专利4提出的辊型为热轧机组的支撑辊辊型，并不适用于HC冷轧机。
综上所述，针对HC冷轧机的多段式工作辊辊型的设计方法，目前尚无报道。
发明内容
本发明提出了一种HC冷轧机的多段式工作辊辊型的设计方法，实现改善带钢板形的目的。具体操作包括以下步骤：
步骤1、将工作辊沿辊身分为三段，分别为中部段、边部段和端部段，如附图1所示；
步骤2、根据带钢宽度确定轧辊中部段长度L1、边部段长度L2和端部段长度L3；
步骤3、根据板形控制要求确定轧辊三段的凸度C1、C2和C3；
步骤4、根据步骤2和步骤3中确定的L1、L2、L3、C1、C2和C3，确定特征点坐标，分别为
Figure BDA0003092025040000021
Figure BDA0003092025040000022
步骤5、根据步骤4中的特征点坐标，按照公式(1)的形式拟合为平滑过渡的工作辊辊型曲线；
y＝a6x6+a5x5+a4x4+a3x3+a2x2+a1x+a0 (1)
式中，y为轧辊半径差，即步骤4中特征点的纵坐标，其范围为
Figure BDA0003092025040000023
x为轧辊辊身长度，即步骤4中特征点的横坐标，其范围为0～L3，mm；a1～a6为回归系数。
设计得到的多段式工作辊辊型曲线对中浪、边浪和1/4浪均具有较强的板形控制能力，可提高冷轧带钢的板形质量。
上述一种HC冷轧机的多段式工作辊辊型的设计方法，其中：
所述步骤(2)中，所述中部段长度L1＝(0.5～0.8)×带钢宽度；边部段长度L2＝(0.9～1.3)×带钢宽度；端部段长度L3＝轧辊辊身长度。
所述步骤(3)中，所述中部凸度C1用于控制中浪和1/4浪，随着C1的增加，中浪增加，1/4浪降低，C1的取值范围控制在0～20μm；边部凸度C2用于控制1/4浪和边浪，随着C2的增加，1/4浪增加，边浪降低，C2的取值范围控制在10～50μm；端部凸度C3用于控制边浪，随着C3的增加，边浪增加，C3的取值范围控制在30～100μm。
本发明的有益效果：本发明提供了一种HC冷轧机多段式工作辊辊型的设计方法，可以通过将工作辊分为中部、边部和端部三段，并分别设计三段的长度和凸度，利用六次多项式将各特征点拟合为平滑过度的辊型曲线，以实现综合控制带钢中浪、边浪和1/4浪，同时降低最大弯辊力，扩大弯辊调控范围的目的。
附图说明
图1HC冷轧机多段式工作辊示意图。
图2实施例1中使用平辊和本发明多段式工作辊所轧制的带钢板形。
图3实施例2中使用平辊和本发明多段式工作辊所轧制的带钢板形。
图4实施例3中使用平辊和本发明多段式工作辊所轧制的带钢板形。
具体实施方式
实施例1-3中的HC冷轧机多段式工作辊示意图如图1所示。
实施例1
本实施例以某1340mm六辊HC冷轧机为例，该冷轧机的工作辊辊径390～430mm，工作辊辊身长度1340mm，工作辊最大弯辊力400kN。所轧带钢牌号为ST12钢，来料厚度2.5mm，成品厚度0.6mm，带钢宽度904mm。
一种HC冷轧机的多段式工作辊辊型的设计方法，具体包括以下步骤：
步骤1、如图1所示，将工作辊沿辊身分为三段，分别为中部段、边部段和端部段；
步骤2、根据带钢宽度确定轧辊三段的长度，中部段长度L1、边部段长度L2和端部段长度L3；
步骤3、根据板形控制的要求确定轧辊三段的凸度C1、C2和C3；
步骤4、根据步骤2和步骤3中确定的L1、L2、L3、C1、C2和C3，确定特征点坐标，分别为
Figure BDA0003092025040000031
Figure BDA0003092025040000032
步骤5、根据步骤4中的坐标，按照式(1)的形式拟合为平滑过渡的工作辊辊型曲线；
y＝a6x6+a5x5+a4x4+a3x3+a2x2+a1x+a0(1)
式中，y为轧辊半径差，即步骤4中特征点的纵坐标，其范围为
Figure BDA0003092025040000033
x为轧辊辊身长度，即步骤4中特征点的横坐标，其范围为0～L3，mm；a1～a6为回归系数。
本实施例1中设计的工作辊三段的长度和凸度如表1所示。
表1实施例1中使用的工作辊横向三段的长度和凸度
参数 L1 L2 L3 C1 C2 C3
数值 650mm 1000mm 1340mm 2μm 10μm 30μm
拟合后的工作辊辊型曲线各项系数如表2所示。
表2实施例1中工作辊辊型函数的各次项系数
Figure BDA0003092025040000034
Figure BDA0003092025040000041
采用实施例1中方法设计的辊型所轧制的带钢板形和平辊轧制的带钢板形如附图2所示。由图2可知，平辊所轧制的带钢板形1/4浪明显，板形峰值超处于8～10IU之间，使用本发明设计的辊型所轧制的带钢板形1/4浪得到显著缓解，板形峰值处于2～5IU之间。
实施例2
本实施例以某1340mm六辊HC冷轧机为例，工作辊辊径390～430mm，工作辊辊身长度1340mm，工作辊最大弯辊力400kN。所轧带钢牌号为Q195钢，来料厚度2.0mm，成品厚度0.37mm，带钢宽度1005mm。
一种HC冷轧机的多段式工作辊辊型的设计方法，具体包括以下步骤：
步骤1、将工作辊沿辊身分为三段，分别为中部段、边部段和端部段；
步骤2、根据带钢宽度确定轧辊三段的长度，中部段长度L1、边部段长度L2和端部段长度L3；
步骤3、根据板形控制的要求确定轧辊三段的凸度C1、C2和C3；
步骤4、根据步骤2和步骤3中确定的L1、L2、L3、C1、C2和C3，确定特征点坐标，分别为
Figure BDA0003092025040000042
Figure BDA0003092025040000043
步骤5、根据步骤4中的坐标，按照式(1)的形式拟合为平滑过渡的工作辊辊型曲线；
y＝a6x6+a5x5+a4x4+a3x3+a2x2+a1x+a0 (1)
式中，y为轧辊半径差，即步骤4中特征点的纵坐标，其范围为
Figure BDA0003092025040000044
x为轧辊辊身长度，即步骤4中特征点的横坐标，其范围为0～L3，mm；a1～a6为回归系数。
本实施例2中设计的工作辊三段的长度和凸度如表3所示。
表3实施例2中使用的工作辊横向三段的长度和凸度
参数 L1 L2 L3 C1 C2 C3
数值 670mm 1020mm 1340mm 3μm 15μm 50μm
拟合后的工作辊辊型曲线各项系数如表4所示。
表4实施例2中工作辊辊型函数的各次项系数
系数 a<sub>6</sub> a<sub>5</sub> a<sub>4</sub> a<sub>3</sub> a<sub>2</sub> a<sub>1</sub> a<sub>0</sub>
数值 1.3058E-20 -5.2496E-17 -1.661E-13 6.0227E-10 -6.4719E-7 2.9831E-4 -0.05142
采用实施例2中方法设计的辊型所轧制的带钢板形和平辊轧制的带钢板形如附图3所示。由图3可知，平辊所轧制的带钢板形1/4浪明显，板形峰值超处于6～9IU之间，使用本发明设计的辊型所轧制的带钢板形1/4浪得到显著缓解，板形峰值处于2～5IU之间。
实施例3
本实施例以某1340mm六辊HC冷轧机为例，工作辊辊径390～430mm，工作辊辊身长度1340mm，工作辊最大弯辊力400kN。所轧带钢牌号为Q235钢，来料厚度2.2mm，成品厚度0.5mm，带钢宽度1250mm。
一种HC冷轧机的多段式工作辊辊型的设计方法，具体包括以下步骤：
步骤1、将工作辊沿辊身分为三段，分别为中部段、边部段和端部段；
步骤2、根据带钢宽度确定轧辊三段的长度，中部段长度L1、边部段长度L2和端部段长度L3；
步骤3、根据板形控制的要求确定轧辊三段的凸度C1、C2和C3；
步骤4、根据步骤2和步骤3中确定的L1、L2、L3、C1、C2和C3，确定特征点坐标，分别为
Figure BDA0003092025040000051
Figure BDA0003092025040000052
步骤5、根据步骤4中的坐标，按照式(1)的形式拟合为平滑过渡的工作辊辊型曲线；
y＝a6x6+a5x5+a4x4+a3x3+a2x2+a1x+a0 (1)
式中，y为轧辊半径差，即步骤4中特征点的纵坐标，其范围为
Figure BDA0003092025040000053
x为轧辊辊身长度，即步骤4中特征点的横坐标，其范围为0～L3，mm；a1～a6为回归系数。
本实施例3中设计的工作辊三段的长度和凸度如表5所示。
表5实施例3中使用的工作辊横向三段的长度和凸度
参数 L1 L2 L3 C1 C2 C3
数值 700mm 1100mm 1340mm 10μm 30μm 100μm
拟合后的工作辊辊型曲线各项系数如表6所示。
表6实施例3中工作辊辊型函数的各次项系数
系数 a<sub>6</sub> a<sub>5</sub> a<sub>4</sub> a<sub>3</sub> a<sub>2</sub> a<sub>1</sub> a<sub>0</sub>
数值 2.6074E-20 -1.0481E-16 -3.325E-13 1.2047E-9 -1.2944E-6 5.9662E-4 -0.10285
采用实施例3中方法设计的辊型所轧制的带钢板形和平辊轧制的带钢板形如附图4所示。由图2可知，平辊所轧制的带钢板形1/4浪明显，板形峰值超处于8～10IU之间，使用本发明设计的辊型所轧制的带钢板形1/4浪得到显著缓解，板形峰值处于2～5IU之间。

Claims (7)

1.一种HC冷轧机的多段式工作辊辊型的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将工作辊沿辊身分为三段，分别为中部段、边部段和端部段；
步骤2、根据带钢宽度确定轧辊中部段长度L1、边部段长度L2和端部段长度L3；
步骤3、根据板形控制要求确定轧辊三段的凸度C1、C2和C3；
步骤4、根据步骤2和步骤3中确定的L1、L2、L3、C1、C2和C3，确定特征点坐标，分别为
Figure FDA0003092025030000011
Figure FDA0003092025030000012
步骤5、根据步骤4中的坐标，按照式(1)的形式拟合为平滑过渡的工作辊辊型曲线；
y＝a6x6+a5x5+a4x4+a3x3+a2x2+a1x+a0 (1)
式中，y为轧辊半径差，即步骤4中特征点的纵坐标，其范围为
Figure FDA0003092025030000013
mm；x为轧辊辊身长度，即步骤4中特征点的横坐标，其范围为0～L3，mm；a1～a6为回归系数。
2.根据权利要求1所述的一种HC冷轧机的多段式工作辊辊型的设计方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述中部段长度L1＝(0.5～0.8)×带钢宽度。
3.根据权利要求1所述的一种HC冷轧机的多段式工作辊辊型的设计方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述边部段长度L2＝(0.9～1.3)×带钢宽度。
4.根据权利要求1所述的一种HC冷轧机的多段式工作辊辊型的设计方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述端部段长度L3＝轧辊辊身长度。
5.根据权利要求1所述的一种HC冷轧机的多段式工作辊辊型的设计方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述中部凸度C1用于控制中浪和1/4浪，随着C1的增加，中浪增加，1/4浪降低，C1的取值范围控制在0～20μm。
6.根据权利要求1所述的一种HC冷轧机的多段式工作辊辊型的设计方法，其特征在于，所述步骤(3)中，边部凸度C2用于控制1/4浪和边浪，随着C2的增加，1/4浪增加，边浪降低，C2的取值范围控制在10～50μm。
7.根据权利要求1所述的一种HC冷轧机的多段式工作辊辊型的设计方法，其特征在于，所述步骤(3)中，端部凸度C3用于控制边浪，随着C3的增加，边浪增加，C3的取值范围控制在30～100μm。
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