專利名稱：用于板形控制的連續(xù)變凸度軋輥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶鋼熱、冷連軋機(jī)和/或中厚板軋機(jī)中的軋輥，具體地指一種用于板形控制的連續(xù)變凸度軋輥。

背景技術(shù)：
目前，連續(xù)變凸度軋輥在帶鋼熱、冷連軋機(jī)和/或中厚板軋機(jī)中已被廣泛用作工作輥或中間輥，這種新一代的軋機(jī)通稱為連續(xù)變凸度軋機(jī)，其杰出代表有四輥CVC軋機(jī)、SmatCrown軋機(jī)、LVC軋機(jī)和六輥CVC軋機(jī)，所采用的連續(xù)變凸度軋輥主要有CVC輥、SmatCrown工作輥和LVC工作輥。其中 一、CVC輥是由德國(guó)西馬克公司開發(fā)的標(biāo)志性板形控制軋輥，CVC輥主要應(yīng)用于四輥CVC軋機(jī)的工作輥和六輥CVC軋機(jī)的中間輥，其連續(xù)變凸度輥形曲線方程如下 輥形曲線方程 由上式，通過(guò)Cw＝2(f(0)-(f(B/2)+f(-B/2))/2)，可以得到板形控制特性式中 D軋輥名義直徑； e軋輥極大直徑與極小直徑距離之半； ΔD輥徑差； δ0軋輥初始竄輥量； Cw空載輥縫二次凸度； B所軋板寬； δ軋輥實(shí)際竄移量。
如果給定軋輥輥身長(zhǎng)度L、輥徑D、輥徑差ΔD(即軋輥極大直徑與極小直徑之差)、軋輥初始竄移量δ0和軋輥極大直徑與極小直徑距離之半e，依據(jù)輥形曲線方程可以繪出CVC輥的輥形曲線。從輥形曲線方程可以看出，這種輥形存在明顯的特點(diǎn)空載輥縫的凸度與所軋帶鋼的寬度成平方關(guān)系，意味著在軋制寬的帶鋼時(shí)，其凸度調(diào)節(jié)能力較大，而在軋制窄的帶鋼時(shí)，其凸度調(diào)節(jié)能力呈平方下降，變得較小。事實(shí)上，對(duì)于寬料而言，彎輥力本身的板形調(diào)控功效很好，這樣強(qiáng)強(qiáng)疊加，可以強(qiáng)化板形控制能力；對(duì)于窄料而言，彎輥力的板形調(diào)控功效不好，加之輥形的調(diào)節(jié)能力不強(qiáng)，使得軋機(jī)的整體板形控制能力趨于弱化。
二、SmatCrown工作輥是由奧鋼聯(lián)公司開發(fā)的板形控制工作輥，SmatCrown工作輥主要應(yīng)用于四輥SmatCrown軋機(jī)的工作輥，其連續(xù)變凸度輥形曲線方程如下 輥形曲線方程 由上式，通過(guò)Cw＝2(f(0)-(f(B/2)+f(-B/2))/2)，可以得到板形控制特性式中 a1，α，s0，a2，a3輥形設(shè)計(jì)待定常數(shù)； L軋輥輥身長(zhǎng)度； B所軋板寬。
依據(jù)輥形曲線方程可以繪出SmatCrown輥形曲線。從輥形曲線方程可以看出，這種輥形存在明顯的特點(diǎn)空載輥縫的凸度與所軋帶鋼的寬度成余弦關(guān)系，意味著在軋制寬的帶鋼時(shí)，其凸度調(diào)節(jié)能力較大，而在軋制窄的帶鋼時(shí)，其凸度調(diào)節(jié)能力呈平方下降，變得較小。對(duì)于寬料而言，由于彎輥力本身的板形調(diào)控功效很好，這樣強(qiáng)強(qiáng)疊加，可以強(qiáng)化板形控制能力；對(duì)于窄料而言，彎輥力的板形調(diào)控功效不好，加之輥形的調(diào)節(jié)能力不強(qiáng)，使得軋機(jī)的整體板形控制能力趨于弱化。
三、LVC工作輥是由鞍山鋼鐵集團(tuán)和北京科技大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的板形控制工作輥，LVC工作輥主要應(yīng)用于四輥LVC軋機(jī)的工作輥。其連續(xù)變凸度輥形曲線方程如下 輥形曲線方程f(x)＝D+QΔD(P(x-δ0)k+(x-δ0)3) 由上式，通過(guò)CLVC＝2(f(0)-(f(B/2)+f(-B/2))/2)，可以得到板形控制特性CLVC＝UΔD(δ+δ0)B(L+m-B)，式中 k系數(shù)，k＝wδ0(L+m)sin(π/L)x ww＝se-2； s常數(shù)，取值范圍為-0.1～1.0； m常數(shù)，取值范圍為100mm～2000mm； QQ＝ae-3，a＝0.1～1.0； PP＝be-2，b＝-10～10； L軋輥輥身長(zhǎng)度； D軋輥名義直徑； δ0軋輥初始竄輥量； ΔD輥徑差； CLVC空載輥縫凸度； UU＝te-3，t＝-0.01～10； e軋輥極大直徑與極小直徑距離之半； δ軋輥實(shí)際竄輥量； B所軋板寬。
依據(jù)輥形曲線方程可以繪出LVC輥形曲線。從輥形曲線方程可以看出，這種輥形存在明顯的特點(diǎn)使用該工作輥進(jìn)行帶鋼軋制時(shí)，其空載輥縫凸度的調(diào)節(jié)與所軋帶鋼的寬度近似成線性關(guān)系。在不改變彎輥力調(diào)控能力的前提下，軋制寬的帶鋼時(shí)，其凸度調(diào)節(jié)能力呈近似線性上升，增加比較平緩，而在軋制窄的帶鋼時(shí)，其凸度調(diào)節(jié)能力呈線性下降，減小也比較平緩。與CVC輥相比，它在一定程度上增加了軋機(jī)對(duì)窄料的調(diào)控能力。
綜上所述，現(xiàn)有的連續(xù)變凸度軋輥如CVC輥、SmatCrown工作輥和LVC工作輥雖然對(duì)寬料的板形控制能力較強(qiáng)，但對(duì)窄料的板形控制能力明顯不足。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要提供一種用于板形控制的連續(xù)變凸度軋輥.該軋輥能夠使空載輥縫凸度的調(diào)節(jié)能力與所軋板寬呈近似指數(shù)冪的關(guān)系，從而使其既滿足軋制寬料時(shí)調(diào)控能力強(qiáng)的要求又明顯改善軋制窄料時(shí)調(diào)控能力弱的不足. 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的用于板形控制的連續(xù)變凸度軋輥，其特殊之處在于該軋輥的空載輥縫凸度調(diào)節(jié)能力與所軋板寬呈近似指數(shù)冪的關(guān)系，用函數(shù)關(guān)系表示時(shí)，以該軋輥的輥身中點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，由不同橫坐標(biāo)x位置處的輥徑值D(x)構(gòu)成的輥形曲線方程式為 由上式，令f(x)＝(D(x-s))/2-(D(-x-s))/2， 通過(guò)CSVC＝2(f(0)-(f(B/2)+f(-B/2))/2)，可以得到板形控制特性為 式中D0軋輥名義輥徑； Bmax最大常軋板寬； Ssum連續(xù)變凸度軋機(jī)竄輥行程之和； k常數(shù)，取值范圍為5.5～6.3； s0軋輥初始竄輥量； s軋輥實(shí)際竄輥量； β寬度指數(shù)系數(shù)，取值范圍為0.85～0.95； a1、a2、a3輥形設(shè)計(jì)參數(shù)； B所軋板寬。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于所設(shè)計(jì)的連續(xù)變凸度軋輥在作為工作輥或中間輥對(duì)帶鋼或中厚板進(jìn)行軋制時(shí)，其空載輥縫凸度的調(diào)節(jié)能力與所軋板寬呈近似指數(shù)冪的關(guān)系。這就意味著在不改變彎輥力調(diào)控能力的前提下，軋制寬的帶鋼時(shí)，其凸度調(diào)節(jié)能力呈近似指數(shù)冪上升，增加比較平緩，而軋制窄的帶鋼時(shí)，其凸度調(diào)節(jié)能力呈近似指數(shù)冪下降，減小也較為平緩。與現(xiàn)有連續(xù)變凸度軋輥的輥形特征相比，本發(fā)明不僅滿足了軋機(jī)軋制寬料時(shí)的控制能力，而且顯著提高了軋制窄料時(shí)的控制能力。這樣，有效克服了現(xiàn)有連續(xù)變凸度板形控制技術(shù)存在的凸度調(diào)控能力隨帶鋼寬度減小而下降較快的弊端，大幅提高了板形調(diào)節(jié)效率，顯著增強(qiáng)了軋機(jī)的板形控制綜合能力，進(jìn)而提高了熱、冷軋薄板板形質(zhì)量及其穩(wěn)定性，降低了熱、冷軋薄板因板形不良造成的廢品量和軋輥損耗。



圖1為本發(fā)明的連續(xù)變凸度軋輥應(yīng)用于四輥軋機(jī)上的示意圖； 圖2為本發(fā)明的連續(xù)變凸度軋輥應(yīng)用于六輥軋機(jī)上的示意圖； 圖3為本發(fā)明的連續(xù)變凸度軋輥、現(xiàn)有的CVC輥、SmatCrown工作輥和LVC工作輥的凸度調(diào)節(jié)能力與帶鋼寬度關(guān)系曲線的比較結(jié)果示意圖； 圖4為本發(fā)明的連續(xù)變凸度軋輥輥形曲線示意圖； 圖5為本發(fā)明的連續(xù)變凸度軋輥應(yīng)用于大型工業(yè)冷連軋機(jī)上時(shí)沿輥身長(zhǎng)度方向各點(diǎn)的磨損量差值示意圖.
具體實(shí)施例方式 以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述 本發(fā)明所設(shè)計(jì)的用于板形控制的連續(xù)變凸度軋輥，其輥形用函數(shù)關(guān)系表示是這樣的以該軋輥的輥身中點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，由不同橫坐標(biāo)x位置處的輥徑值D(x)構(gòu)成的輥形曲線方程式為 由上式，令f(x)＝(D(x-s))/2-(D(-x-s))/2， 通過(guò)CSVC＝2(f(0)-(f(B/2)+f(-B/2))/2)，可以得到板形控制特性為 式中D0軋輥名義輥徑； Bmax最大常軋板寬； Ssum連續(xù)變凸度軋機(jī)竄輥行程之和； k常數(shù)，取值范圍為5.5～6.3； s0軋輥初始竄輥量； s軋輥實(shí)際竄輥量； β寬度指數(shù)系數(shù)，取值范圍為0.85～0.95； a1、a2、a3輥形設(shè)計(jì)參數(shù)； B所軋板寬。
將本發(fā)明應(yīng)用在某連續(xù)變凸度軋機(jī)上時(shí)，先測(cè)量或設(shè)計(jì)好該連續(xù)變凸度軋機(jī)的軋輥軸向竄輥行程范圍s∈[-sm，sm]、相應(yīng)的輥縫凸度范圍為CW∈[C1，C2]、最大常軋板寬Bmax、連續(xù)變凸度軋機(jī)竄輥行程之和Ssum、寬度指數(shù)系數(shù)β、軋輥長(zhǎng)度L、軋輥名義輥徑D0、軋輥?zhàn)畲笾睆脚c最小直徑的輥徑差ΔD。設(shè)軋輥實(shí)際竄輥量s為0時(shí)，其輥縫的初始凸度為C0(通常取C0＝(C1+C2)/2)，代入下列方程式(1)至方程式(3)中 利用方程式(1)、(2)、(3)可聯(lián)立求出a1，k，s0。根據(jù)軋輥輥徑差ΔD，代入下列方程式(4)中 于是可求得a2。
a3則可由軋輥輥徑的設(shè)計(jì)要求代入下列方程式(5)中 由此可確定本發(fā)明的連續(xù)變凸度軋輥輥形，其空載輥縫凸度調(diào)節(jié)能力與所軋板寬呈近似指數(shù)冪的關(guān)系。
如圖1所示是本發(fā)明的連續(xù)變凸度軋輥應(yīng)用在四輥軋機(jī)上的狀況，該四輥軋機(jī)的輥系由一對(duì)支持輥(BUR)和一對(duì)本發(fā)明的連續(xù)變凸度工作輥(SVC-WR)組成。
如圖2所示是本發(fā)明的連續(xù)變凸度軋輥應(yīng)用在六輥軋機(jī)上的狀況，該六輥軋機(jī)的輥系由一對(duì)支持輥(BUR)、一對(duì)本發(fā)明的連續(xù)變凸度中間輥(SVC-IMR)和一對(duì)工作輥(WR)組成。
如圖3所示是本發(fā)明的連續(xù)變凸度軋輥(表示為SVC輥)、現(xiàn)有的CVC輥、SmatCrown工作輥和LVC工作輥的凸度調(diào)節(jié)能力與帶鋼寬度關(guān)系曲線的比較結(jié)果示意圖。對(duì)比各種曲線可知，當(dāng)冷軋薄板寬度變化較大時(shí)，CVC輥、SmartCrown工作輥均存在著凸度調(diào)控能力隨帶鋼寬度減小而下降較快的弊端， 當(dāng)帶鋼寬度從1900mm變?yōu)?00mm時(shí)，CVC輥、SmartCrown工作輥的空載輥縫凸度調(diào)節(jié)能力下降較大，前者與帶鋼寬度成平方關(guān)系，后者與帶鋼寬度成余弦關(guān)系，且兩者降幅達(dá)77.21％，導(dǎo)致軋機(jī)的板形控制能力明顯不足。而LVC工作輥能夠使空載輥縫凸度的調(diào)節(jié)能力與板寬成近似線性關(guān)系，同樣的帶鋼寬度變化，軋機(jī)空載輥縫凸度的調(diào)節(jié)能力下降相對(duì)較緩慢，大約為63.78％。在解析破譯CVC輥、SmartCrown工作輥的板形控制技術(shù)特性并對(duì)其改進(jìn)的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的SVC輥實(shí)現(xiàn)了空載輥縫凸度的調(diào)節(jié)能力與板寬呈近似指數(shù)冪關(guān)系，仍然是同樣的帶鋼寬度變化，本發(fā)明的軋機(jī)空載輥縫凸度的調(diào)節(jié)能力下降更為緩慢一些，大約為54.13％，這樣明顯提高了板形調(diào)節(jié)效率，增強(qiáng)了軋機(jī)的板形控制綜合能力。
在1700五機(jī)架四輥冷連軋機(jī)組的S5架上采用本發(fā)明的SVC輥?zhàn)鳛楣ぷ鬏仯漭伾黹L(zhǎng)度為1900mm、直徑為600mm，工作輥軸向竄輥行程范圍s∈[-100mm，+100mm]，相應(yīng)的輥縫凸度范圍為CW∈[40μm，280μm]，連續(xù)變凸度軋機(jī)竄輥行程之和為200mm，輥縫的初始凸度C0為160μm，軋輥輥徑差ΔD為457.8μm，采用前述設(shè)計(jì)方法求得工作輥輥形曲線方程，便可繪出本發(fā)明的連續(xù)變凸度軋輥的輥形曲線，如圖4所示。
在1700冷連軋機(jī)組的第5架軋機(jī)上采用本發(fā)明的SVC輥?zhàn)鳛楣ぷ鬏?，已成功?yīng)用于某大型工業(yè)冷連軋機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)中。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行和實(shí)際檢測(cè)，冷軋薄板因板形不良造成的廢品量由應(yīng)用前的8408t/y下降為應(yīng)用后的1016t/y，年減少87.92％；通過(guò)測(cè)試并分析數(shù)據(jù)得到的本發(fā)明的SVC輥沿輥身長(zhǎng)度方向各點(diǎn)的磨損量差值如圖5所示，圖中SVC輥的輥耗由應(yīng)用前SmartCrown工作輥的0.0962kg/t下降為應(yīng)用后SVC輥的0.0801kg/t，可見其在生產(chǎn)實(shí)踐中取得了磨損量小、磨損均勻及自保持性好的明顯效果，增強(qiáng)了軋機(jī)的板形控制能力和板形實(shí)物質(zhì)量。
綜上所述，本發(fā)明的連續(xù)變凸度軋輥改善了輥間壓力不均勻分布，提高了軋輥的使用壽命，也提高了軋制過(guò)程板形控制的穩(wěn)定性和帶鋼板形實(shí)物質(zhì)量，可在各類四輥或六輥熱、冷連軋機(jī)和中厚板軋機(jī)中推廣應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種用于板形控制的連續(xù)變凸度軋輥，其特征在于該軋輥的空載輥縫凸度調(diào)節(jié)能力與所軋板寬呈近似指數(shù)冪的關(guān)系，用函數(shù)關(guān)系表示時(shí)，以該軋輥的輥身中點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，由不同橫坐標(biāo)x位置處的輥徑值D(x)構(gòu)成的輥形曲線方程式為
由上式，令f(x)＝(D(x-s))/2-(D(-x-s))/2，
通過(guò)CSVC＝2(f(0)-(f(B/2)+f(-B/2))/2)，可以得到板形控制特性為
式中D0軋輥名義輥徑；
Bmax最大常軋板寬；
Ssum連續(xù)變凸度軋機(jī)竄輥行程之和；
k常數(shù)，取值范圍為5.5～6.3；
s0軋輥初始竄輥量；
s軋輥實(shí)際竄輥量；
β寬度指數(shù)系數(shù)，取值范圍為0.85～0.95；
a1、a2、a3輥形設(shè)計(jì)參數(shù)；
B所軋板寬。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于板形控制的連續(xù)變凸度軋輥，該連續(xù)變凸度軋輥的空載輥縫凸度調(diào)節(jié)能力與所軋板寬呈近似指數(shù)冪的關(guān)系。其與現(xiàn)有的同類軋輥相比，既可保證軋制寬料時(shí)的軋機(jī)控制能力，又可顯著提高軋制窄料時(shí)的軋機(jī)控制能力，有效克服了現(xiàn)有同類軋輥對(duì)板形的控制存在凸度調(diào)控能力隨帶鋼寬度減小而下降較快的弊端，大幅增強(qiáng)了軋機(jī)的板形控制綜合能力，顯著提高了所軋薄板的板形質(zhì)量及其穩(wěn)定性，從而降低了所軋薄板因板形不良造成的廢品量和軋輥輥耗，可在各類四輥或六輥熱、冷連軋機(jī)和中厚板軋機(jī)中推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)B21B27/02GK101704022SQ200910273229
公開日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者曾偉, 楊光輝, 曹建國(guó), 張 杰, 田麗莉 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司, 北京科技大學(xué)