專利名稱：一種針對高強鋼的邊浪控制方法及其工作輥的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種軋鋼工藝/板形控制技術，尤其涉及一種針對高強鋼的邊浪控制方法以及用于實現(xiàn)該邊浪控制方法的工作輥/中間輥。
背景技術：
板帶材作為鋼鐵工業(yè)最重要的產(chǎn)品之一，在國民經(jīng)濟發(fā)展中起著非常重要的作用。它在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防以及日常生活中都有著極其廣泛的應用。隨著現(xiàn)代工業(yè)和科學技術的迅速發(fā)展，工業(yè)企業(yè)的廣大用戶對板帶材的質(zhì)量提出了越來越嚴格的要求。板形是板帶材最重要的質(zhì)量指標之一，為解決冷軋板形控制問題，先后出現(xiàn)了幾十種板形控制技術及專門的軋機機型，例如CVC、HC/UC、SmartCrown、DSR、UPC、VC、VCL等，其中以CVC和HC/UC這兩種軋輥橫移軋機在世界范圍內(nèi)使用的最為廣泛，也取得了較為良好的板形控制效果。但是，目前板帶軋制實踐表明，隨著汽車、建筑等用戶對高強鋼、超高強鋼的需求日益增長，目前冷軋帶鋼產(chǎn)品強度范圍不斷擴大(200MPa 1500MPa)，帶鋼厚度進一步減小、軋制力進一步增大，上述兩點導致帶鋼的板形控制難度大大增加，現(xiàn)場實際生產(chǎn)極易出現(xiàn)邊浪缺陷。然而近年來用戶對板形質(zhì)量要求卻有了較大幅度的提高(以家電板為例，浪高要求由小于2.5mm提高到小于2mm,提高幅度達到20% )。這就給冷軋帶鋼的板形控制提出了新的、更加艱巨的挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種針對高強鋼的邊浪控制方法，以增強軋機對邊浪的控制能力，使軋機能滿足生產(chǎn)高強鋼時高剛度的要求，提高軋后帶鋼的板形質(zhì)量，其所要解決的技術問題可以通過以下技術方案來實施。一種針對高強鋼的邊浪控制方法，包括:(a)、在工作輥/中間輥的圓周面加工出連續(xù)變化的軸對稱輥形曲面，并保持(b)、呈反對稱布置的上、下工作輥/中間輥沿軸向相離竄動時，上、下工作輥/中間輥間的空載輥縫由零凸度逐漸向負凸度變化，且上、下工作輥/中間輥與相鄰支持輥的接觸線長度減小。作為本技術方案的進一步改進，呈反對稱布置的上、下工作輥沿軸向相近竄動時，上、下工作輥/中間輥間的空載輥縫由零凸度逐漸向正凸度變化，且上、下工作輥/中間輥與相鄰支持輥的接觸線長度不變。本發(fā)明所要解決的另一技術問題在于提供一種實現(xiàn)上述邊浪控制方法的工作輥/中間輥；為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案。 一種針對高強鋼的冷軋工作輥/中間輥，該工作輥/中間輥的輥形大致呈軸對稱的花瓶形，該花瓶形工作輥/中間輥的輥形曲線至少包括一段含有一組波峰和波谷的連續(xù)的波浪形曲線。
作為該技術方案的進一步改進，所述工作輥/中間輥的軸向截面大致呈魚形。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例之一，所述工作輥/中間輥的輥長超出相鄰支持輥輥長的5% 10%。也作為該技術方案的進一步改進，超出部分為所述魚形工作輥/中間輥的魚尾端。此外，在所述魚形工作輥/中間輥的魚尾端可設有圓弧倒角，所述圓弧倒角的倒角寬度為軋輥長度的3% 6%。還作為該技術方案的進一步改進，呈反對稱布置的一組所述工作輥/中間輥分別形成了上工作輥/中間輥和下工作輥/中間輥，上、下工作輥/中間輥的頭部分別與相鄰支持輥的端部保持平齊時，所述上工作輥/中間輥相應波浪形曲線的波峰和波谷分別與所述下工作輥/中間輥相應波浪形曲線的波谷和波峰相對應；并命名此狀態(tài)下的上、下工作輥/中間輥及相鄰各支持輥的相對位置為初始位。進一步，所述初始位下的上、下工作輥/中間輥各段間的輥縫開度(寬度)相等。此外，當所述上、下工作輥/中間輥沿軸向自所述初始位相互靠近時，所述上、下工作輥/中間輥相應波浪形曲線的波谷相互靠近，兩波谷間形成的輥縫開度相對初始位的輥縫開度變大；當所述上、下工作輥/中間輥沿軸向自所述初始位相互遠離時，所述上、下工作輥/中間輥相應波浪形曲線的波峰相互靠近，兩波峰間形成的輥縫開度相對初始位的輥縫開度變小。采用上述技術方案的針對高強鋼的邊浪控制方法及其工作輥，就是通過在上、下軋輥在軸向相離竄動過程中既改變空載輥縫形狀同時改變輥間接觸線長度，使竄輥既增大軋機的橫向剛度同時也具有較強的凸度控制能力，進而實現(xiàn)板帶材軋制時的邊浪控制問題。


下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作一詳細說明。圖1為本發(fā)明SFR輥形結構示意圖；圖2為本發(fā)明SFR技術軋輥輥系布置及其工作原理；其中圖2a表示零凸度狀態(tài)；圖2b表示負凸度狀態(tài)；圖2c表示正凸度狀態(tài)；圖3為本發(fā)明實施例中SFR技術的承載輥縫凸度調(diào)節(jié)域；圖4為本發(fā)明實施例中SFR技術的輥間接觸壓力分布；圖5為本發(fā)明實施例中SFR輥形的承載輥縫橫向剛度；圖6為本發(fā)明實施例中采用SFR技術前1#機架出口板形；圖7為本發(fā)明實施例中采用SFR技術后1#機架出口板形；Strip Elongation Distribution:帶鋼延伸率分布Strip Shift:帶鋼寬度1-Uint:相對延伸率差，I1-Unit = 10 ( u m/m)圖中:110、120——支持輥 210——上工作輥 220——下工作輥211、
221-魚尾 212、222-魚頭 213、223-波峰 214、224-波谷 230-輥縫
300——帶鋼
具體實施例方式本發(fā)明提出一種針對高強鋼的邊浪控制方法，命名為SFR(high stiffness andlarge flexible roll)技術。作為SFR軋輥的上工作輥210和下工作輥220呈反對稱布置，呈軸對稱的每一個SFR軋輥的圓周表面加工有連續(xù)的輥形曲面，如圖1所示，該輥形曲面包括一段連續(xù)的波浪形曲線，其中構成上工作輥210的波浪形曲線包括波峰213和波谷214，整個工作輥210外表呈軸對稱的魚形花瓶狀，其魚頭212部分與相鄰的支持輥110的左端部平齊；同樣，下工作輥220的魚頭222端部與相鄰的支持輥120的右端部平齊，左端伸出的魚尾221的外延長度W為支持輥120長度的5% 10%。該狀態(tài)下(圖1以及圖2a所示狀態(tài))上工作輥210的波峰213正對下工作輥220的波谷，上工作輥210的波谷214正對下工作輥220的波峰，使得上、下工作輥210和220之間形成的各處輥縫230的寬度是相等的，此時上下工作輥施加給帶鋼的力是均勻的。圖2示意了上、下工作輥210和220沿軸向竄動時，輥縫230的變化狀態(tài)，其中由零凸度(圖2a)向負凸度(圖2b)變化時，上下工作輥作相離竄動，此時，上工作輥210的波峰213與下工作輥220的波峰223共同對帶鋼300作用，波峰213與223之間的輥縫230相對于圖2a變小，帶鋼所受到的軋制力中間大兩邊??；而當由零凸度(圖2a)向正凸度(圖2c)過渡時，上下工作輥作相向竄動，此時，上工作輥210的波谷214與下工作輥220的波谷224共同對帶鋼300作用，波谷214與224之間的輥縫230相對于圖2a變大，帶鋼所受到的軋制力中間小兩邊大。可軸向移動軋輥加工出的專門的輥形曲線，在軋輥軸向相離竄動過程中既改變空載輥縫形狀同時改變輥間接觸線長度(減少有害接觸區(qū))，從而增強軋機的邊浪控制能力，該控制方法具有以下特點:I)可軸向移動的SFR軋輥具有反對稱的輥形曲線。SFR輥形需要保證以下三點:(I) SFR軋輥在輥身長度上具有連續(xù)變化的輥形曲線，即如圖1所示，輥形曲線與花瓶形狀類似，其中魚尾端具有圓弧倒角，倒角長度與軋機尺寸、所生產(chǎn)帶鋼規(guī)格有關，約為軋輥長度的3% 6%，圓弧半徑與軋機尺寸相關。上、下工作輥/中間輥的輥形反對稱布置。(2)當SFR輥沒有竄動(處于初始零位)時，SFR輥形魚頭端輥形起點與支持輥邊部平齊，SFR輥形魚尾端輥形終點較支持輥向外延長一段距離，此距離長度人為給定為支持輥長度的5% 10%，既如圖1中W所示距離。(3)當SFR軋輥竄動過程中，輥縫凸度可連續(xù)變化。這一點與HC/UC技術存在本質(zhì)區(qū)別。2) SFR沿相互遠離方向?qū)ΨQ移動過程中，空載輥縫由零凸度(沿寬度方向輥縫開度相同)逐漸向負凸度(輥縫開度中間小，兩邊大)變化，同時SFR輥與支持輥的接觸線長度減小，從而保證對帶鋼具有較強的邊浪控制能力，避免了冷軋板帶材出現(xiàn)邊浪缺陷，同時軋機具有較強的橫向剛度，如圖2所示(以四輥SFR為例)。針對不同的帶鋼寬度，SFR技術采用不同的竄輥量以達到良好的板形控制效果。
SFR棍竄動需要保證以下幾點:(I)當SFR輥沒有竄動時，SFR輥與支持輥接觸線長度為支持輥長度，如圖2a所示(以四輥SFR為例)。(2)當SFR輥沿相互遠離方向移動過程中，SFR輥與支持輥接觸線長度小于支持輥長度，由圖2a變化為圖2b，此時輥縫形狀由零凸度向負凸度連續(xù)變化，定義這一過程為負竄。(3)當SFR輥沿相互接近方向移動過程中，SFR輥與支持輥接觸線長度為支持輥長度且保持不變，由圖2a變化為圖2c，此時輥縫形狀由零凸度向正凸度連續(xù)變化，定義這一過程為正竄。為了從理論上說明SFR技術的優(yōu)越性，針對某公司1420冷連軋機，運用有限元軟件進行仿真計算，對SFR技術進行了仿真分析。評價一種板形控制技術和機型需要從軋機的板形控制能力和輥間接觸壓力分布兩個方面評價。其中軋機的板形控制能力是核心，包括軋機的凸度調(diào)節(jié)域和橫向剛度，前者決定了軋機的板形調(diào)控范圍，后者表示軋機抵抗軋制力波動的能力。圖3為SFR技術的承載輥縫凸度調(diào)節(jié)域。圖4為SFR技術的承載輥縫橫剛度。輥間接觸壓力分布包含兩項內(nèi)容:輥間接觸壓力分布的均勻性和輥間接觸壓力峰值。前者影響軋輥軸向的不均勻磨損，后者影響軋輥的剝落。圖5是SFR技術的輥間接觸壓力分析。當通過軸向移動使輥縫由零凸度向負凸度變化時，SFR軋輥的空載輥縫為負凸度，同時SFR軋輥和相鄰接觸輥的軸向接觸長度減小，進一步增大有載輥縫的負凸度程度，增強軋機的板形控制能力，當通過軸向移動使輥縫由零凸度向正凸度變化時，SFR軋輥和相鄰接觸輥的軸向接觸長度保持不變。本發(fā)明具有比HC/UC技術更大凸度調(diào)節(jié)能力，板形調(diào)節(jié)范圍更大；具有比CVC技術更大的輥縫橫向剛度，具有更強的抵抗軋制力波動的能力。本技術方案中涉及的邊浪控制方法及其工作輥在某冷軋生產(chǎn)線的C202機組第一機架上機試驗，該軋機前三個機架為4輥CVC機型，后2個機架為6輥CVC機型，其中第一機架出口和第五機架出口各裝有一臺板形儀。通過在一對接近報廢的工作輥上磨削SFR輥形，使其能夠?qū)崿F(xiàn)SFR技術的各項功能，主要是在工作輥的軸向相離竄動過程中達到如下兩個目的:①工作輥與支持輥的輥間接觸線長度減?。虎诠ぷ鬏佪S向相離竄動時承載輥縫形狀向負凸度變化。試驗時在機組生產(chǎn)某牌號高強鋼冷軋汽車板時進行，該鋼種在使用SFR技術前1#機架出口帶鋼板形表現(xiàn)為較大雙側(cè)邊浪，如圖6所示。在使用SFR技術進行試驗時，工作輥竄輥量根據(jù)帶鋼寬度設定為負竄70mm，輥間接觸線長度減小了 70mm，在增大軋機橫向剛度同時由于工作輥輥形的存在，進一步增強了軋機具有了更強的邊浪控制能力，1#機架出口該鋼種帶鋼板形明顯改善，邊浪明顯減小，如圖7所示。本發(fā)明所提供的技術可以用于新建或改建的冷軋機組，設備復雜程度、施工難度及成本與CVC軋機和UC軋機相當。此外還可以運用于具有軋輥軸向橫移功能軋機的升級改造，如CVC軋機、SmartCrown等,通過使用SFR技術的竄棍方式和SFR棍形,最終達到增強軋機板形控制能力，提高帶鋼板形質(zhì)量的目的，具有廣闊的應用前景。
權利要求
1.一種針對高強鋼的邊浪控制方法，包括: (a)、在工作輥/中間輥的圓周面加工出連續(xù)變化的軸對稱輥形曲面，并保持 (b)、呈反對稱布置的上、下工作輥/中間輥沿軸向相離竄動時，上、下工作輥/中間輥間的空載輥縫由零凸度逐漸向負凸度變化，且上、下工作輥/中間輥與相鄰支持輥的接觸線長度減小。
2.根據(jù)權利要求1所述針對高強鋼的邊浪控制方法，其特征在于，呈反對稱布置的上、下工作輥沿軸向相近竄動時，上、下工作輥/中間輥間的空載輥縫由零凸度逐漸向正凸度變化，且上、下工作輥/中間輥與相鄰支持輥的接觸線長度不變。
3.一種應用于權利要求1或2所述邊浪控制方法中的工作輥/中間輥，其特征在于，該工作輥/中間輥的輥形大致呈軸對稱的花瓶形，該花瓶形工作輥/中間輥的輥形曲線至少包括一段連續(xù)的波浪形曲線。
4.根據(jù)權利要求3所述的工作輥/中間輥，其特征在于，所述工作輥/中間輥的軸向截面大致呈魚形。
5.根據(jù)權利要求4所述的工作輥/中間輥，其特征在于，所述工作輥/中間輥的輥長超出相鄰支持輥輥長的5% 10%。
6.根據(jù)權利要求5所述的工作輥/中間輥，其特征在于，超出部分為所述魚形工作輥/中間輥的魚尾端。
7.根據(jù)權利要求4、5或6所述的工作輥/中間輥，其特征在于，所述魚形工作輥/中間輥的魚尾端設有圓弧倒角，所述圓弧倒角的倒角寬度為軋輥長度的3% 6%。
8.根據(jù)權利要求3所述的工作輥/中間輥，其特征在于，呈反對稱布置的一組所述工作輥/中間輥分別形成了上工作輥/中間輥和下工作輥/中間輥，上、下工作輥/中間輥的頭部分別與相鄰支持輥的端部保持平齊時，所述上工作輥/中間輥相應波浪形曲線的波峰和波谷分別與所述下工作輥/中間輥相應波浪形曲線的波谷和波峰相對應；并命名此狀態(tài)下的上、下工作輥/中間輥及相鄰各支持輥的相對位置為初始位。
9.根據(jù)權利要求8所述的工作輥/中間輥，其特征在于，所述初始位下的上、下工作輥/中間輥各段間的輥縫開度相等。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的工作輥/中間輥，其特征在于，所述上、下工作輥/中間輥沿軸向自所述初始位相互靠近時，所述上、下工作輥/中間輥相應波浪形曲線的波谷相互靠近，兩波谷間形成的輥縫開度相對初始位的輥縫開度變大；所述上、下工作輥/中間輥沿軸向自所述初始位相互遠離時，所述上、下工作輥/中間輥相應波浪形曲線的波峰相互靠近，兩波峰間形成的輥縫開度相對初始位的輥縫開度變小。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種針對高強鋼的邊浪控制方法及其工作輥，該方法包括(a)、在工作輥的圓周面加工出連續(xù)變化的軸對稱輥形曲面，并保持(b)、呈反對稱布置的上、下工作輥沿軸向相離竄動時，上、下工作輥間的空載輥縫由零凸度逐漸向負凸度變化，且上、下工作輥與相鄰支持輥的接觸線長度減小。該工作輥的輥形大致呈軸對稱的花瓶形，該花瓶形工作輥的輥形曲線至少包括一段含有一組波峰和波谷的連續(xù)的波浪形曲線。該方法及其工作輥在上、下軋輥沿軸向相離竄動過程中既改變空載輥縫形狀同時改變輥間接觸線長度，使竄輥既增大軋機的橫向剛度同時也具有較強的凸度控制能力，進而實現(xiàn)板帶材軋制時的邊浪控制。
文檔編號B21B37/30GK103203370SQ20121000901
公開日2013年7月17日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權日2012年1月12日
發(fā)明者王康健, 張清東, 鄭濤, 張曉峰 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司, 北京科技大學