一种用于冷轧边降控制的工作辊及其辊形设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及轧钢技术领域，尤其涉及一种用于冷轧边降控制的工作辊及其辊形设 计方法。
【背景技术】
[0002] 冷轧边降控制技术，是针对硅钢、镀锡基板生产的一项关键技术。目前，冷轧边降 控制技术有很多种，其中工作辊辊形技术是其中最为简单有效的控制手段，但随着用户对 冷轧同板差要求的提高，当前应用的工作辊辊形或边降调控能力已略显不足，或抗跑偏能 力弱，或磨削性能差，或存在应力集中，仍存在很多不足。川崎制铁公司的T-WRS技术采用 一端带有直线形锥度的工作辊，反对称布置在上下工作辊上，通过轴向窜动工作辊来对带 钢边降进行控制，但T-WRS形工作辊为直线型，锥形也为直线型，在轧辊过渡位置，存在应 力集中的问题。公开号为CN101254508的中国专利公开了一种兼顾带钢边降控制和平坦度 控制的工作辊，在平辊工作辊的一侧磨削成连续可变锥形，该锥形分为3段，边降控制段、 切线工艺段和结构锥度段，主要应用在四辊冷轧机上，可对边降有效控制，但不适用于六辊 冷轧机，且随着边降要求的进一步提高，边降调控能力略显不足。公开号为CN103949475的 中国专利公开了一种兼顾带钢边降控制和凸度控制的工作辊，在辊身全长设计为凸度控制 段、边降控制段和直线段三段辊形，具有较好的辊形磨削性能，对边降进行可有效控制，但 主要应用在四辊轧机上，且由于参与边降控制的辊形段为圆弧曲线，曲线辊形斜率越靠边 部越大，故在带钢跑偏时很容易造成辊系受力不均、两侧边降控制不对称情况严重。公开号 为CN201231246的中国专利公开了一种用于控制带钢边缘降的工作辊，在平辊工作辊两侧 磨削处圆弧和锥形曲线，圆弧和直线交点处相切，主要应用于四辊轧机上可有效控制边降， 但该辊形在带钢跑偏时会导致辊系受力不均、边降控制不对称、乳制不稳定，同时由于磨床 磨削加工能力随辊形斜率增加而减小，该辊形末端部分可能在磨床上无法精确磨削。公开 号为CN101367092的中国专利公开了一种控制冷轧钢边降的工作辊技术，工作辊辊形全长 设计为特殊高次曲线，辊形中部平缓，两端陡降，该辊形在可有效控制边降，但该辊形只适 用于工作辊不能窜动、乳制宽度规格不经常变化的轧机。公开号为CN102335675的中国专 利公布了一种提高边降控制能力的工作辊端部辊形，其在工作辊端部采用多项式幂函数辊 形曲线，很好的提高了工作辊在一定窜动量下对带钢边部的边降控制能力，但该辊形边部 在中间段因曲线斜率变化大，容易在带钢跑偏时造成两侧边降控制能力不对称，且该辊形 由于辊形斜率变化大磨削性能不好。文献UUCMW轧机抛物线函数单锥度工作辊边降控制， 2009,北京科技大学学报）以某冷轧宽带钢UCMW轧机为研宄对象，研宄了二次曲线辊形对 边降控制的影响，该辊形和公开号为CN102335675的专利存在抗跑偏性差和磨削性能不佳 的问题。
[0003] 综上，前述5个中国专利和文献1介绍的辊形参与边降控制的辊形段全部为一种 高次曲线或正弦曲线，共同存在参与边降控制辊形段起始位置斜率较小导致边降调节能力 不足，而辊形越靠近边部斜率越大，用于生产时带钢边部区域应力值相对较大，带钢跑偏时 更会引起单侧边部应力过大，断带发生的可能性较大。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述问题，本发明提出了一种用于冷轧边降控制的工作辊及其辊形设计 方法。
[0005] 本发明提供的用于冷轧边降控制的工作辊辊形包括斜直线段、二次曲线段和水平 直线段，所述二次曲线段的两端分别与斜直线段和水平直线段相切，所述工作辊的辊形曲 线方程为：
【主权项】
1. 一种用于冷轧边降控制的工作辊，其特征在于，所述工作辊包括斜直线段、二次曲线 段和水平直线段，所述二次曲线段的两端分别与斜直线段和水平直线段相切，所述工作辊 的辊形曲线方程为：
其中，式中Le为单侧端部由斜直线段和二次曲线段共同组成的辊形总长度，_ ; 1^为二次曲线棍形长度，mm ; Lh为工作辊水平直线段辊形长度，mm ; X为以二次曲线辊形与水平直线段辊形相切点为原点的轧辊辊身长度方向坐标，_ ; y(x)为以二次曲线辊形与水平直线段辊形相切点为原点的轧辊半径辊形曲线坐标， μ m ； a为二次曲线棍形参数，取值范围为-0. 04~-0. 01，单位为1。
2. 根据权利要求1所述的工作辊，其特征在于，所述工作辊的窜辊最大行程的取值范 围为0~400mmη
3. -种如权利要求1所述的工作辊辊形的设计方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1 :根据现场生产的带钢最小宽度Bmin、带钢最大宽度Bmax、工作辊的窜辊最大行程 Smax和工作辊辊身总长度Lw，得到单侧端部斜直线段和二次曲线段辊形总长度Le的取值区 间为： Le e [〇. 5L w-Smax-0. 5Bmin, 0. 5Lw+Smax-〇. 5Bmax] (2) 其中，式中Bmin为带钢最小宽度，Bmax为带钢最大宽度，Smax为工作辊的窜辊最大行程， LwS工作辊辊身总长度； 步骤2 :根据端部单侧端部由斜直线段和二次曲线段共同组成的辊形长度Ljl定二次 曲线长度Ls为： Ls= kL e (3) 其中，式中k为系数，取值范围为0. 1~0.3 ; 步骤3 :确定二次曲线辊形参数a的值，选取a(l作为其初值，即： a = a〇 (4) 其中，aQ为常数，取值范围为-0.03~-0.02 ; 步骤4 :根据确定的二次曲线长度Ls和参数a的值确定二次曲线方程： y (x) = ax2 -Ls^ x<0 (5) 步骤5 :根据确定的二次曲线方程确定斜直线段辊形：斜直线段与二次曲线相切，对二 次曲线在X = -Ls处求导得到斜直线段斜率进而确定斜直线段辊形曲线方程为： y(x) =-2aLsx-aLs2 -Le^ x<-L s (6) 步骤6 :根据工作辊除单侧端部由斜直线段和二次曲线段共同组成的辊形外，设计为 水平直线辊形，辊形曲线方程为： y (X) = 0 0 彡 X 彡 Lh (7) 步骤7 :将步骤3-5得到的公式（5)、公式（6)和公式（7)描述的3段辊形曲线方程合 并成一个分段函数表示即得到权利要求1所述的用于冷轧边降控制的工作辊的辊形曲线； 步骤8 :根据步骤7得到工作辊的辊形曲线得到完整辊形并进行工业试验得到改善的 边降量Cltl，比较改善的边降量Cl tl和期望改善的边降量d t，当Cltl值的偏差小于d t值的10% 时，则完成辊形设计，当Cltl值的偏差大于d t值的10%时，按照插值法得到最终的二次曲线 棍形参数a为： a = dta〇/d〇 (8) 将得到的a值代入到步骤4中，重新计算辊形曲线方程。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤1中求出的L靡，为减少磨辊量， L6值在区间下限附近取值并圆整。
【专利摘要】本发明一种用于冷轧边降控制的工作辊及其辊形设计方法，该工作辊辊形包括斜直线段、二次曲线段和水平直线段，二次曲线的两端分别与水平直线和斜直线相切，该辊形由二次曲线和斜直线共同组成一侧端部辊形并参与边降控制，二次曲线段长度较短但锥度较大，斜直线段较长。本发明具有以下优点：1.可保证整个边部区域的边降控制能力；2.带钢最边部区域的应力值相对较小，减少了断带发生的可能；3.带钢边部起始位置的平滑过渡，避免应力集中，增加轧辊形状自保持性；4.降低带钢跑偏引起单侧边部应力过大而发生断带的概率，具有良好的抗跑偏能力；5.辊形具有优良的磨削性能，保证磨削过程的轧辊端部表面质量。
【IPC分类】B21B27-02
【公开号】CN104874607
【申请号】CN201510303524
【发明人】王晓晨, 杨荃, 孙友昭, 梁治国, 何飞, 马粹
【申请人】北京科技大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月4日