專利名稱：：一種控制冷軋鋼邊降的工作輥技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于冶金機(jī)械及自動(dòng)化、軋制技術(shù)。具體指一種能夠減小冷軋鋼邊降的工作輥輥形技術(shù)。
背景技術(shù)：
：冷軋電工鋼作為國(guó)家優(yōu)先發(fā)展的高效節(jié)能、用量大的優(yōu)秀軟磁功能材料，是我國(guó)鋼鐵工業(yè)品種結(jié)構(gòu)調(diào)整的重中之重。板形和板厚是決定電工鋼片幾何尺寸精度的兩大指標(biāo)。由于AGC系統(tǒng)的不斷完善和使用，電工鋼片的縱向厚差已經(jīng)能控制在幾微米的范圍內(nèi)，基本能滿足用戶的需要。相比之下，其板形精度仍難以滿足市場(chǎng)日趨嚴(yán)苛的要求。板形包括橫截面外形和平坦度2個(gè)內(nèi)容，凸度、邊降(邊部減薄)和楔形是橫截面外形主要參數(shù)。無(wú)論是普通產(chǎn)品還是電工鋼產(chǎn)品都要求平坦度良好。當(dāng)用電工鋼做電器鐵芯需疊層時(shí)，由單片微小所積累的厚差就有可能大到無(wú)法接受，所以電工鋼對(duì)橫截面外形特別是對(duì)邊部降有明確要求。邊降是由輥系彎曲變形和工作輥壓扁共同作用的結(jié)果。由于輥間有害接觸區(qū)的存在，造成了工作輥兩側(cè)的額外彎曲，使得帶鋼邊部減??；同時(shí)，工作輥和帶鋼的接觸部分由于軋制壓力引起壓扁，越靠近邊部壓扁急劇減小，也造成了帶鋼邊部降。目前解決冷軋帶鋼邊降比較有效且應(yīng)用較多的技術(shù)主要有1)中間輥竄動(dòng)技術(shù)其中以UCMW軋機(jī)為代表，如圖1所示。UCMW軋機(jī)可以通過(guò)中間輥竄動(dòng)來(lái)減少工作輥所受的有害彎矩；通過(guò)工作輥竄動(dòng)來(lái)改變軋制力分布，進(jìn)而改善帶鋼邊部的受力狀態(tài)和工作輥端部彈性壓扁，兩方面作用結(jié)合可有效減少邊降。2)T-WRS技術(shù)在邊降控制方法中，目前世界上應(yīng)用廣泛的是由日本川崎制鐵開發(fā)的單錐度輥竄輥軋機(jī)T-WRS(TaperWorkRollShiftingMill)，如圖2所示。通過(guò)工作輥軸向竄動(dòng)，控制帶鋼邊部進(jìn)入軋輥錐形段的距離，補(bǔ)償工作輥彈性壓扁引起的帶鋼邊部金屬變形，減少邊降發(fā)生。3)ASR技術(shù)ASR技術(shù)在控制帶鋼邊降的技術(shù)思想與T-WRS類似，但是對(duì)于錐段曲線形式進(jìn)行了改進(jìn)，采用高次平滑曲線代替T-WRS兩段直線連接，如圖3所示，改善輥間接觸壓力，提高邊降控制能力。4)EDC技術(shù)德國(guó)SMS開發(fā)的邊部控制輥(又稱EDC輥)，如圖4所示，是在圓柱形工作輥的兩末端開環(huán)形的槽，工作輥沿軸向竄動(dòng)以適應(yīng)不同寬度的板帶，EDC輥對(duì)帶鋼邊部邊降補(bǔ)償依靠于板帶和其上方EDC輥凹槽殼的重疊程度。EDC邊部控制輥實(shí)質(zhì)是通過(guò)開槽，人為改變軋輥端部的彈性模量，從而在軋制力不變的情況下增大軋輥端部彈性壓扁和帶鋼寬度以外軋輥彈性變形，使之與軋輥中部彈性壓扁量近似相等，從而達(dá)到減小邊降控制目的。從以上四種才支術(shù)來(lái)看，UCMW技術(shù)和EDC技術(shù)分別通過(guò)降低有害彎曲和改變邊部壓扁量進(jìn)行邊降控制，而T-WRS技術(shù)和ASR技術(shù)則通過(guò)增大邊部輥縫開口度實(shí)現(xiàn)控制邊降。這些技術(shù)有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即工作輥可以軸向竄動(dòng)。對(duì)于工作輥無(wú)法竄動(dòng)的軋機(jī)，如常規(guī)四輥軋機(jī)、UCM軋機(jī)等，無(wú)法解決因工作輥與帶鋼之間不均勻的接觸壓扁而導(dǎo)致邊降大的問(wèn)題。另外，單側(cè)帶輥形的技術(shù)存在工作輥傳動(dòng)側(cè)與操作側(cè)受力不均等問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容通過(guò)開發(fā)特殊高次曲線工作輥輥形技術(shù)，解決工作輥不能軸向竄動(dòng)的軋機(jī)軋制電工鋼時(shí)邊降控制能力弱的缺陷。通過(guò)本發(fā)明，對(duì)于一個(gè)工作輥換輥周期內(nèi)規(guī)格單一的軋機(jī)可以使用此工作輥技術(shù)進(jìn)行邊降控制，可以設(shè)計(jì)多套工作輥以適用于不同寬度的電工鋼生產(chǎn)。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案高次曲線工作輥的設(shè)計(jì)關(guān)鍵為近似直線段長(zhǎng)度和邊部曲線段縱坐標(biāo)，直線段長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)依據(jù)帶鋼寬度而定；邊部曲線段縱坐標(biāo)，亦即邊降補(bǔ)償能力大小，通過(guò)收集軋制工藝參數(shù)進(jìn)行有限元分析得到。本發(fā)明的一對(duì)工作輥不能軸向竄動(dòng)，工作輥在帶鋼本體接觸范圍內(nèi)表現(xiàn)為近似直線，在工作輥兩端部表現(xiàn)為補(bǔ)償軋制帶鋼邊部降的急劇變化的曲線段，所述的工作輥配對(duì)使用且采用相同的輥形曲線。本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案是上述的工作輥曲線，以工作輥軸線為橫坐標(biāo)，以半徑輥形值為縱坐標(biāo)，工作輥輥形曲線方程可描述為>{x)=a2x2+a4x4+其中x:輥身的正則化坐標(biāo)，xe[-l，l]輥面曲線坐標(biāo)半徑值，mm,少ea2、a4、a6:輥形曲線系凄史，a2e,a4e[—0.08,-0.015]，a6e工作輥的輥徑函數(shù)則為其中工作輥半徑值，mmr。工作輥輥徑基準(zhǔn)值，mm本發(fā)明的解決工作輥無(wú)軸向竄動(dòng)裝置的軋機(jī)邊降控制能力缺陷的工作輥輥形技術(shù)優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下方面通過(guò)4巴工作輥輥面加工成六次方曲線，在軋機(jī)工作輥無(wú)竄輥功能的情況下，使得電工鋼生產(chǎn)中的邊降問(wèn)題得到解決，同時(shí)改善工作輥邊部的磨損狀態(tài)以及輥間接觸壓力。本發(fā)明考慮的前提是工作輥無(wú)竄動(dòng)功能，所以非常適用于換輥周期內(nèi)帶鋼寬度規(guī)格單一的情況，對(duì)于典型寬度可以設(shè)計(jì)相應(yīng)輥形，六次方工作輥曲線可以通過(guò)數(shù)控磨床磨削實(shí)現(xiàn)，無(wú)須改動(dòng)其余設(shè)備或控制系統(tǒng)，成本低。本發(fā)明適用于常規(guī)四輥軋機(jī)和工作輥不竄輥的六輥軋機(jī)。有益效果本技術(shù)的實(shí)施是在工作輥上磨削特殊輥形曲線，無(wú)須對(duì)設(shè)備或控制系統(tǒng)進(jìn)行額外的修改，實(shí)現(xiàn)手段簡(jiǎn)單，效果明顯，可用于工作輥不能軸向竄動(dòng)的軋機(jī)。此技術(shù)穩(wěn)定運(yùn)行后可保證電工鋼邊降控制在10|Lim以內(nèi)，同時(shí)特殊的高次曲線可以提高軋機(jī)的板形控制性能，改善輥間接觸壓力狀態(tài)，防止局部壓力尖峰造成的軋輥剝落。圖1為UCMW軋機(jī)利用中間輥竄動(dòng)實(shí)現(xiàn)邊降控制示意圖。圖2為T-WRS輥形技術(shù)實(shí)現(xiàn)邊降控制示意圖。圖3為ASR工作輥輥形曲線。圖4為EDC輥形技術(shù)實(shí)現(xiàn)邊降控制示意圖。圖5為解決UCM軋機(jī)邊降的工作輥技術(shù)示意圖。圖6EVC1輥形曲線圖7工作輥平輥和EVC1輥縫對(duì)比圖圖8采用平輥各工況下帶鋼邊部減薄值BW-900mm圖9采用EVC1各工況下帶鋼邊部減薄值BW^900mm具體實(shí)施例方式根據(jù)所軋寬度規(guī)格的電工鋼設(shè)計(jì)出的工作輥輥形。上下工作輥采用同樣的輥形曲線方程，成對(duì)使用，且采用相同的輥形曲線，曲線形式如圖5所示。使用后無(wú)需對(duì)其他設(shè)備或控制模型進(jìn)行額外修改。輥形參數(shù)保證在帶鋼本體部分輥形近似為直線，在帶鋼邊部則通過(guò)增大輥縫開口度實(shí)現(xiàn)控制邊降。工作輥的加工使用能磨削高次曲線的數(shù)控磨床實(shí)現(xiàn)。六次方曲線工作輥技術(shù)實(shí)施以后，軋機(jī)的邊降控制能力大為提高，冷軋電工鋼產(chǎn)品邊降由原來(lái)的15)im降為10pm以下。為了更好地理解本發(fā)明的上述技術(shù)方案，下面結(jié)合實(shí)例進(jìn)一步地詳細(xì)描述。方式一對(duì)于1420的單機(jī)架UCM冷軋機(jī)，考慮其中的一種典型電工鋼寬度900mm,設(shè)計(jì)本技術(shù)方案所提到的工作輥輥形EVC1。輥形參數(shù)保證在帶鋼本體部分輥形近似為直線，在帶鋼邊部則通過(guò)增大輥縫開口度實(shí)現(xiàn)控制邊降。設(shè)計(jì)&2、a4、a6輥形曲線系數(shù)如下<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>本方式一設(shè)計(jì)的輥形EVC1輥面坐標(biāo)如圖6所示。方式一設(shè)計(jì)的工作輥輥形EVC1可以通過(guò)增大邊部輥縫開口度對(duì)900mm電工鋼實(shí)現(xiàn)控制邊降。UCM軋機(jī)控制板形的手段主要有中間輥彎輥，中間輥竄輥以及工作輥彎輥，它們?nèi)哂行ЫY(jié)合可以控制好帶鋼的板形情況。本技術(shù)采用有限元仿真手段結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)工藝參數(shù)進(jìn)行輥形的參數(shù)i殳計(jì)。i殳中間輥竄輥為SI，軋制900mm時(shí)可進(jìn)行三種位置控制，分別為SIj，SI2，SI3,表示軋制卯Omm時(shí)中間輥竄輥?zhàn)钚≈?，中間值和最大值三個(gè)不同位置；同樣可以假設(shè)中間輥彎輥的三個(gè)不同控制量，F(xiàn)IPFI2,FI3;假設(shè)工作輥彎輥的三個(gè)不同控制量，F(xiàn)WpFW2，F(xiàn)W3;假設(shè)單位寬度軋制力有QSl,QS2，QS3。針對(duì)以上工況進(jìn)行組合，采用有限元方法驗(yàn)證所設(shè)計(jì)輥形控制邊降的有效性。定義組合工況為A1C9，具體含義如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>釆用有限元手段分析上述各工況下輥縫形狀和邊降大小，對(duì)比使用普通工作輥和本技術(shù)所發(fā)明的EVC1工作輥的邊降控制能力。UCM軋機(jī)的板形控制手段中間輥彎輥和竄輥，工作輥彎輥在軋制過(guò)程中可以進(jìn)行承載輥縫的控制，保證電工鋼的出口板形良好，通過(guò)板形良好狀態(tài)下的工況條件可以計(jì)算電工鋼的邊降情況。如圖7所示釆用工況C9，工作輥使用平輥，計(jì)算出來(lái)的電工鋼出口輥縫形狀，計(jì)算出的輥縫凸度為C40=10.59^n時(shí)，邊部減ED=14.32|iim，從圖7可以看出，板形控制手段中間輥彎輥和竄輥，工作輥彎輥不能兼顧輥縫凸度和邊部降的需求。而采用EVC1工作輥后，計(jì)算出來(lái)的輥縫凸度為C40=7.26jam時(shí)，邊降為ED=7.08jxm。計(jì)算結(jié)果表明使用EVCl工作輥可以有效降低帶鋼的邊降。從圖8可以看出，UCM軋機(jī)工作輥釆用平輥，QS=6.5kN/mm、QS二8.5kN/mm和10kN/mm均無(wú)法保證電工鋼的邊降小于10pm。從圖9可以看出，不管是何種工況，采用EVCl工作輥以后，QS=6.5kN/mm和QS=8.5kN/mm電工鋼的成品邊降均能控制在10pm以下。方式二對(duì)于1420的單機(jī)架UCM冷軋機(jī)，考慮另一種典型電工鋼寬度1020mm,設(shè)計(jì)本4支術(shù)方案所提到的工作輥輥形EVC2。設(shè)計(jì)a2、a4、&6輥形曲線系數(shù)如下<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>以工況C9為例，工作輥使用平輥，計(jì)算出來(lái)的電工鋼出口輥縫形狀，計(jì)算出的輥縫凸度為C40-8.41fxm時(shí)，邊部減ED=14.22|am。而釆用EVC2工作輥后，計(jì)算出來(lái)的輥縫凸度為C40=4.83nm時(shí)，邊降為ED=8.85(im。計(jì)算結(jié)果表明使用EVC2工作輥可以有效降低帶鋼的邊降，不管是何種工況，電工鋼的成品邊降均能控制在lO(im以下。方式三對(duì)于1420的單機(jī)架UCM冷軋機(jī)，考慮其中的另一種典型電工鋼寬度1220mm,設(shè)計(jì)本技術(shù)方案所提到的工作輥輥形EVC3。設(shè)計(jì)a2、a4、ae輥形曲線系數(shù)如下<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>以工況C8為例，工作輥使用平輥，計(jì)算出來(lái)的電工鋼出口輥縫形狀，計(jì)算出的輥縫凸度為C40=11.22|am時(shí)，邊部減ED=11.88|Lim。而采用EVC3工作輥后，計(jì)算出來(lái)的輥縫凸度為C4(^4.3pm時(shí)，邊降為ED=4.58|Lim。計(jì)算結(jié)果表明使用EVC3工作輥可以有效降低帶鋼的邊降，不管是^f可種工況，電工鋼的成品邊降能控制在lOiam以下。權(quán)利要求1.一種控制冷軋鋼邊降的工作輥技術(shù)，包括一對(duì)工作輥，其特征是所述的工作輥不能軸向竄動(dòng)，工作輥在帶鋼本體接觸范圍內(nèi)表現(xiàn)為近似直線，在工作輥兩端部表現(xiàn)為補(bǔ)償軋制帶鋼邊部降的急劇變化的曲線段，所述的工作輥配對(duì)使用且采用相同的輥形曲線。2.如權(quán)利要求1所述的一種控制冷軋鋼邊降的工作輥技術(shù)，其特征是所述的工作輥曲線，以工作輥軸線為橫坐標(biāo)，以半徑輥形值為縱坐標(biāo)，工作輥輥形曲線方程可描述為少(jc)=<32x2+a4x4+a6x6其中:c:輥身的正則化坐標(biāo)，xe[-l，l];/(x):輥面曲線坐標(biāo)半徑值，mm，a2、a4、a6:輥形曲線系數(shù)，"2e，a6e工作輥的輥徑函數(shù)則為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中r(x):工作輥半徑值，mmr。:工作輥輥徑基準(zhǔn)值，mm。全文摘要本發(fā)明是一種控制冷軋鋼邊降的工作輥技術(shù)，采用特殊高次曲線工作輥輥形技術(shù)，解決工作輥不能軸向竄動(dòng)的軋機(jī)軋制電工鋼時(shí)邊降控制能力弱的缺陷。本發(fā)明可使得電工鋼邊降控制在10μm以下，同時(shí)可以提高軋機(jī)的板形控制性能，增加承載輥縫的橫向剛度，改善輥間接觸壓力狀態(tài)，防止局部壓力尖峰造成的軋輥剝落。本發(fā)明適用于工作輥不能軸向竄動(dòng)的冷軋機(jī)，尤其是軋制寬度規(guī)格不經(jīng)常變化的軋機(jī)。文檔編號(hào)B21B37/28GK101367092SQ20081022394公開日2009年2月18日申請(qǐng)日期2008年10月10日優(yōu)先權(quán)日2008年10月10日發(fā)明者何安瑞,荃楊,健邵申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)