CN2930909Y - 可改善镀锌板形的平整机支撑辊 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及可改善镀锌板形的平整机支撑辊。一种可改善镀锌板形的平整机支撑辊，其特征是所述支撑辊辊形曲线为如下的多项式：y＝a₀+a₁x+a₂x²+a₃x³+a₄x⁴+…+a₈x⁸，其中：a₀～a₈为常数，x为轴向位置坐标，y为半径。本实用新型通过优化辊形曲线，使得平整机能够有效地消除板形缺陷，提高平整机的板形控制能力。本实用新型无需对设备进行任何改造，只是通过磨削特殊的辊形曲线即可达到控制板形的目的，其使用的成本非常低且易于实现。

Description

可改善镀锌板形的平整机支撑辊

(一)技术领域

本实用新型涉及可改善镀锌板形的平整机支撑辊。

(二)背景技术

通常的镀锌平整机采用的四辊型式，其支撑辊为平辊或带有一定凸度的二次曲线辊形。针对不同类型的板形异常情况，通常在带钢出中浪时通过减小工作辊正弯辊力来消除，而在带钢出双边浪时通过增大工作辊正弯辊力来调节板形。然而，由于常规的四辊机架在板宽之外，工作辊与支撑辊间存在着“有害接触区”，如图1中圆圈所标出的区域，该“有害接触区”的大小随着板宽的变化而变化，它的存在使工作辊的刚度降低，使工作辊产生多余的弯曲变形，同时限制了工作辊弯辊效果的正常发挥，最终使得该型式的平整机板形难以很好地控制。

为克服四辊机架存在的上述问题，改善平整机的板形调控能力，开发了一系列板形控制机型，代表性的有HC和CVC系列机型。HC机型的原理是通过上下中间辊沿相反方向的相对窜动，改变工作辊与中间辊的接触长度，使工作辊和支撑辊在板宽范围之外脱离接触，从而有效地消除了有害接触弯矩。CVC机型的原理如图2所示，两个外形相同的“花瓶”型轧辊相互倒置180°布置，通过两辊沿相反方向的对称窜动，得到连续变化的不同凸度辊缝形状，其效果相当于配置了一系列不同凸度的轧辊。作为CVC原始辊型，一种是普通三次幂函数的CVC辊形(y＝a₀+a₁·x+a₂·x²+a₃·x³)，通过该辊形的轴向窜动形成二次辊缝，可对中浪及边浪进行很好地控制；另一种是改进的五次幂函数的CVC^plus辊形(y＝a₀+a₁·x+a₂·x²+a₃·x³+a₄·x⁴+a₅·x⁵)，通过该辊形的轴向窜动形成高次辊缝，不仅可对中浪及边浪控制，而且对高次浪也能进行很好地控制。

上述可以提高板形控制能力的机型均需要借助于轧辊的窜动予以实现，这对于现场大量使用的普通四辊平整机而言，需要进行较大的设备改动，投入较昂贵的资金才能完成这一改造工作，为此，影响了这些机型在普通四辊平整机上的推广应用。

(三)发明内容

针对现有普通四辊平整机型在使用过程中板形控制能力不能满足生产需求的问题，本实用新型的目的在于提供一种可改善镀锌板形的平整机支撑辊，该支撑辊通过优化辊形曲线，使得平整机能够有效地消除板形缺陷，提高平整机的板形控制能力。

本实用新型是这样实现的：一种可改善镀锌板形的平整机支撑辊，其特征是所述支撑辊辊形曲线为如下的多项式：

y＝a₀+a₁x+a₂x²+a₃x³+a₄x⁴+…+a₈x⁸

其中：a₀～a₈为常数，x为轴向位置坐标，y为半径。

本实用新型是针对平整机的工况设计了一种新型的辊形曲线，即变接触支撑辊，变接触支撑辊的使用使得辊系在平整轧制力的作用下，支撑辊和工作辊的辊间接触长度能够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，增加平整机对板形干扰因素(包括来料的板形波动和轧制力波动等)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。同时，由于“有害接触区”的减少，增加了弯辊力的调控功效，使得平整机能够有效地消除板形缺陷，提高平整机的板形控制能力。

本实用新型的平整机支撑辊无需对设备进行任何改造，只是通过磨削特殊的辊形曲线即可达到控制板形的目的，其使用的成本非常低且易于实现，相对于其它平整机板形控制方法，其结构简单，成本低。

变接触支撑辊辊形的设计思路是综合考虑各种工况条件，提高平整机承载辊缝的横向刚度，增加弯辊力的调控能力。在进行辊形设计时需计算大量工况，即对于某一宽度的带材，在平整弯辊力、轧制压力为已知的情况下，通过迭代计算调整轧辊辊形，使计算出来的带材板形良好。这里辊形优化目标函数设定为计算的前张应力分布与目标前张应力分布之差的平方和。使该函数最小的辊型曲线即为对应于该规格产品的最佳辊型曲线。

目前常用的计算辊系弹性变形的数值方法有影响系数法和有限元法。前者计算速度较快，但精度不及后者。有限元法计算精度能保证，但计算速度有限，尤其是三维有限元法。为提高计算运行速度，本实用新型采用了二维变厚度有限元模型，如图3所示。

针对平整机工况，最终确定变接触支撑辊辊形曲线为如下的多项式：

y＝a₀+a₁x+a₂x²+a₃x³+a₄x⁴+…+a₈x⁸

其中：a₀～a₈为常数，x为轴向位置坐标，y为半径。

(四)附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

图1为带有“有害接触区”的四辊机架结构示意图；

图2为CVC机型结构示意图；

图3为二维变厚度有限元模型；

图4为含有本实用新型支撑辊的四辊机架结构示意图。

图中：1支撑辊，2工作辊，3带钢。

(五)具体实施方式

参见图4，一种四辊平整机，工作辊2直径440mm，辊面长度2000mm，带钢宽度900mm～1700mm，工作辊2弯辊力±500kN，单位宽度轧制力1.5～3.5kN/mm，设计的相应支撑辊1辊形为：

y＝a₀+a₁x+a₂x²+a₃x³+a₄x⁴+a₅x⁵+a₆x⁶+a₇x⁷+a₈x⁸

a₀＝-0.198

a₁＝1.674×10^-3

a₂＝-6.129×10^-6

a₃＝1.2628×10^-8

a₄＝-1.6055×10^-11

a₅＝1.2958×10^-14

a₆＝-6.509×10^-18

a₇＝1.864×10^-21

a₈＝-2.33×10^-25

用二维变厚度有限元模型进行仿真计算表明，本实用新型的支撑辊1辊形的承载辊缝横向刚度及弯辊调控功效等方面均优于普通辊形，分别见表1和表2。

表1  承载辊缝横向刚度

带宽(mm)	承载辊缝横刚度kg(t/mm/m)
			普通辊形	VCL辊形
	900	0.004952			0.005604
1300			0.002280	0.002621
	1700	0.001400			0.001609

表2  工作辊弯辊力调控功效

带宽(mm)	工作辊弯辊力调控功效相对增加
			二次	四次
	900	44.52％			27.27％
1300			75.01％	22.61％
	1700	48.82％			11.69％

其中，承载辊缝横向刚度反映了平整机承载辊缝凸度大小随轧制力大小变化的情况，即承载辊缝横向刚度k_g：

$k_g=\frac{\mathrm{\Δq}}{\mathrm{\ΔC}}$

式中，Δq：单位长度轧制力变化量；

ΔC：承载辊缝凸度变化量。

承载辊缝的横向刚度越大，则表明承载辊缝的变化受轧制力波动的影响就越小，平整板形易于稳定控制。VCL支持辊采用特殊设计的辊形曲线，使得辊间接触长度能够与所轧带钢的宽度相适应，消除或减少了辊间有害接触区，增加承载辊缝的横向刚度。

弯辊力调控功效反映了平整机弯辊力的调节能力。弯辊力二次调控功效k_f2、四次调控功效k_f4可用下式表示：

$k_{f2}=\frac{{\mathrm{\ΔC}}_Q}{{\mathrm{\ΔB}}_F},$ $k_{f4}=\frac{{\mathrm{\ΔC}}_H}{\mathrm{\Δ}{B}_F}$

式中，ΔB_F：弯辊力变化量；

ΔC_Q、ΔC_H：承载辊缝二次、四次凸度变化量。

弯辊力调控功效越大，说明弯辊力改变承载辊缝的能力越大，增大弯辊力调控实际是增大了平整机的调节柔性，使得弯辊力调节板形的能力增加。从图2的结果来看，采用VCL支持辊后，工作辊弯辊力二次、四次调控功效均有不同程度的提高。

本实用新型的平整机支撑辊无需对设备进行任何改造，只是通过磨削特殊的辊形曲线即可达到控制板形的目的，其使用的成本非常低且易于实现，相对于其它平整机板形控制方法，其结构简单，成本低。

Claims (2)

1.一种可改善镀锌板形的平整机支撑辊，其特征是所述支撑辊辊形曲线为如下的多项式：

y＝a₀+a₁x+a₂x²+a₃x³+a₄x⁴+…+a₈x⁸

其中：a₀～a₈为常数，x为轴向位置坐标，y为半径。

2.根据权利要求1所述的可改善镀锌板形的平整机支撑辊，其特征是：一种四辊平整机，工作辊直径440mm，辊面长度2000mm，带钢宽度900mm～1700mm，工作辊弯辊力±500kN，单位宽度轧制力1.5～3.5kN/mm，其相应的支撑辊辊形为：

y＝a₀+a₁x+a₂x²+a₃x³+a₄x⁴+a₅x⁵+a₆x⁶+a₇x⁷+a₈x⁸

a₀＝-0.198

a₁＝1.674×10^-3

a₂＝-6.129×10^-6

a₃＝1.2628×10^-8

a₄＝-1.6055×10^-11

a₅＝1.2958×10^-14

a₆＝-6.509×10^-18

a₇＝1.864×10^-21

a₈＝-2.33×10^-25

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