专利名称：一种针对高强钢的边浪控制方法及其工作辊的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种轧钢工艺/板形控制技术，尤其涉及一种针对高强钢的边浪控制方法以及用于实现该边浪控制方法的工作辊/中间辊。
背景技术：
板带材作为钢铁工业最重要的产品之一，在国民经济发展中起着非常重要的作用。它在工业、农业、国防以及日常生活中都有着极其广泛的应用。随着现代工业和科学技术的迅速发展，工业企业的广大用户对板带材的质量提出了越来越严格的要求。板形是板带材最重要的质量指标之一，为解决冷轧板形控制问题，先后出现了几十种板形控制技术及专门的轧机机型，例如CVC、HC/UC、SmartCrown、DSR、UPC、VC、VCL等，其中以CVC和HC/UC这两种轧辊横移轧机在世界范围内使用的最为广泛，也取得了较为良好的板形控制效果。但是，目前板带轧制实践表明，随着汽车、建筑等用户对高强钢、超高强钢的需求日益增长，目前冷轧带钢产品强度范围不断扩大(200MPa 1500MPa)，带钢厚度进一步减小、轧制力进一步增大，上述两点导致带钢的板形控制难度大大增加，现场实际生产极易出现边浪缺陷。然而近年来用户对板形质量要求却有了较大幅度的提高(以家电板为例，浪高要求由小于2.5mm提高到小于2mm,提高幅度达到20% )。这就给冷轧带钢的板形控制提出了新的、更加艰巨的挑战。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种针对高强钢的边浪控制方法，以增强轧机对边浪的控制能力，使轧机能满足生产高强钢时高刚度的要求，提高轧后带钢的板形质量，其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。一种针对高强钢的边浪控制方法，包括:(a)、在工作辊/中间辊的圆周面加工出连续变化的轴对称辊形曲面，并保持(b)、呈反对称布置的上、下工作辊/中间辊沿轴向相离窜动时，上、下工作辊/中间辊间的空载辊缝由零凸度逐渐向负凸度变化，且上、下工作辊/中间辊与相邻支持辊的接触线长度减小。作为本技术方案的进一步改进，呈反对称布置的上、下工作辊沿轴向相近窜动时，上、下工作辊/中间辊间的空载辊缝由零凸度逐渐向正凸度变化，且上、下工作辊/中间辊与相邻支持辊的接触线长度不变。本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种实现上述边浪控制方法的工作辊/中间辊；为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。 一种针对高强钢的冷轧工作辊/中间辊，该工作辊/中间辊的辊形大致呈轴对称的花瓶形，该花瓶形工作辊/中间辊的辊形曲线至少包括一段含有一组波峰和波谷的连续的波浪形曲线。
作为该技术方案的进一步改进，所述工作辊/中间辊的轴向截面大致呈鱼形。作为本发明的优选实施例之一，所述工作辊/中间辊的辊长超出相邻支持辊辊长的5% 10%。也作为该技术方案的进一步改进，超出部分为所述鱼形工作辊/中间辊的鱼尾端。此外，在所述鱼形工作辊/中间辊的鱼尾端可设有圆弧倒角，所述圆弧倒角的倒角宽度为轧辊长度的3% 6%。还作为该技术方案的进一步改进，呈反对称布置的一组所述工作辊/中间辊分别形成了上工作辊/中间辊和下工作辊/中间辊，上、下工作辊/中间辊的头部分别与相邻支持辊的端部保持平齐时，所述上工作辊/中间辊相应波浪形曲线的波峰和波谷分别与所述下工作辊/中间辊相应波浪形曲线的波谷和波峰相对应；并命名此状态下的上、下工作辊/中间辊及相邻各支持辊的相对位置为初始位。进一步，所述初始位下的上、下工作辊/中间辊各段间的辊缝开度(宽度)相等。此外，当所述上、下工作辊/中间辊沿轴向自所述初始位相互靠近时，所述上、下工作辊/中间辊相应波浪形曲线的波谷相互靠近，两波谷间形成的辊缝开度相对初始位的辊缝开度变大；当所述上、下工作辊/中间辊沿轴向自所述初始位相互远离时，所述上、下工作辊/中间辊相应波浪形曲线的波峰相互靠近，两波峰间形成的辊缝开度相对初始位的辊缝开度变小。采用上述技术方案的针对高强钢的边浪控制方法及其工作辊，就是通过在上、下轧辊在轴向相离窜动过程中既改变空载辊缝形状同时改变辊间接触线长度，使窜辊既增大轧机的横向刚度同时也具有较强的凸度控制能力，进而实现板带材轧制时的边浪控制问题。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作一详细说明。图1为本发明SFR辊形结构示意图；图2为本发明SFR技术轧辊辊系布置及其工作原理；其中图2a表示零凸度状态；图2b表示负凸度状态；图2c表示正凸度状态；图3为本发明实施例中SFR技术的承载辊缝凸度调节域；图4为本发明实施例中SFR技术的辊间接触压力分布；图5为本发明实施例中SFR辊形的承载辊缝横向刚度；图6为本发明实施例中采用SFR技术前1#机架出口板形；图7为本发明实施例中采用SFR技术后1#机架出口板形；Strip Elongation Distribution:带钢延伸率分布Strip Shift:带钢宽度1-Uint:相对延伸率差，I1-Unit = 10 ( u m/m)图中:110、120——支持辊 210——上工作辊 220——下工作辊211、
221-鱼尾 212、222-鱼头 213、223-波峰 214、224-波谷 230-辊缝
300——带钢
具体实施例方式本发明提出一种针对高强钢的边浪控制方法，命名为SFR(high stiffness andlarge flexible roll)技术。作为SFR轧辊的上工作辊210和下工作辊220呈反对称布置，呈轴对称的每一个SFR轧辊的圆周表面加工有连续的辊形曲面，如图1所示，该辊形曲面包括一段连续的波浪形曲线，其中构成上工作辊210的波浪形曲线包括波峰213和波谷214，整个工作辊210外表呈轴对称的鱼形花瓶状，其鱼头212部分与相邻的支持辊110的左端部平齐；同样，下工作辊220的鱼头222端部与相邻的支持辊120的右端部平齐，左端伸出的鱼尾221的外延长度W为支持辊120长度的5% 10%。该状态下(图1以及图2a所示状态)上工作辊210的波峰213正对下工作辊220的波谷，上工作辊210的波谷214正对下工作辊220的波峰，使得上、下工作辊210和220之间形成的各处辊缝230的宽度是相等的，此时上下工作辊施加给带钢的力是均匀的。图2示意了上、下工作辊210和220沿轴向窜动时，辊缝230的变化状态，其中由零凸度(图2a)向负凸度(图2b)变化时，上下工作辊作相离窜动，此时，上工作辊210的波峰213与下工作辊220的波峰223共同对带钢300作用，波峰213与223之间的辊缝230相对于图2a变小，带钢所受到的轧制力中间大两边小；而当由零凸度(图2a)向正凸度(图2c)过渡时，上下工作辊作相向窜动，此时，上工作辊210的波谷214与下工作辊220的波谷224共同对带钢300作用，波谷214与224之间的辊缝230相对于图2a变大，带钢所受到的轧制力中间小两边大。可轴向移动轧辊加工出的专门的辊形曲线，在轧辊轴向相离窜动过程中既改变空载辊缝形状同时改变辊间接触线长度(减少有害接触区)，从而增强轧机的边浪控制能力，该控制方法具有以下特点:I)可轴向移动的SFR轧辊具有反对称的辊形曲线。SFR辊形需要保证以下三点:(I) SFR轧辊在辊身长度上具有连续变化的辊形曲线，即如图1所示，辊形曲线与花瓶形状类似，其中鱼尾端具有圆弧倒角，倒角长度与轧机尺寸、所生产带钢规格有关，约为轧辊长度的3% 6%，圆弧半径与轧机尺寸相关。上、下工作辊/中间辊的辊形反对称布置。(2)当SFR辊没有窜动(处于初始零位)时，SFR辊形鱼头端辊形起点与支持辊边部平齐，SFR辊形鱼尾端辊形终点较支持辊向外延长一段距离，此距离长度人为给定为支持辊长度的5% 10%，既如图1中W所示距离。(3)当SFR轧辊窜动过程中，辊缝凸度可连续变化。这一点与HC/UC技术存在本质区别。2) SFR沿相互远离方向对称移动过程中，空载辊缝由零凸度(沿宽度方向辊缝开度相同)逐渐向负凸度(辊缝开度中间小，两边大)变化，同时SFR辊与支持辊的接触线长度减小，从而保证对带钢具有较强的边浪控制能力，避免了冷轧板带材出现边浪缺陷，同时轧机具有较强的横向刚度，如图2所示(以四辊SFR为例)。针对不同的带钢宽度，SFR技术采用不同的窜辊量以达到良好的板形控制效果。
SFR棍窜动需要保证以下几点:(I)当SFR辊没有窜动时，SFR辊与支持辊接触线长度为支持辊长度，如图2a所示(以四辊SFR为例)。(2)当SFR辊沿相互远离方向移动过程中，SFR辊与支持辊接触线长度小于支持辊长度，由图2a变化为图2b，此时辊缝形状由零凸度向负凸度连续变化，定义这一过程为负窜。(3)当SFR辊沿相互接近方向移动过程中，SFR辊与支持辊接触线长度为支持辊长度且保持不变，由图2a变化为图2c，此时辊缝形状由零凸度向正凸度连续变化，定义这一过程为正窜。为了从理论上说明SFR技术的优越性，针对某公司1420冷连轧机，运用有限元软件进行仿真计算，对SFR技术进行了仿真分析。评价一种板形控制技术和机型需要从轧机的板形控制能力和辊间接触压力分布两个方面评价。其中轧机的板形控制能力是核心，包括轧机的凸度调节域和横向刚度，前者决定了轧机的板形调控范围，后者表示轧机抵抗轧制力波动的能力。图3为SFR技术的承载辊缝凸度调节域。图4为SFR技术的承载辊缝横刚度。辊间接触压力分布包含两项内容:辊间接触压力分布的均匀性和辊间接触压力峰值。前者影响轧辊轴向的不均匀磨损，后者影响轧辊的剥落。图5是SFR技术的辊间接触压力分析。当通过轴向移动使辊缝由零凸度向负凸度变化时，SFR轧辊的空载辊缝为负凸度，同时SFR轧辊和相邻接触辊的轴向接触长度减小，进一步增大有载辊缝的负凸度程度，增强轧机的板形控制能力，当通过轴向移动使辊缝由零凸度向正凸度变化时，SFR轧辊和相邻接触辊的轴向接触长度保持不变。本发明具有比HC/UC技术更大凸度调节能力，板形调节范围更大；具有比CVC技术更大的辊缝横向刚度，具有更强的抵抗轧制力波动的能力。本技术方案中涉及的边浪控制方法及其工作辊在某冷轧生产线的C202机组第一机架上机试验，该轧机前三个机架为4辊CVC机型，后2个机架为6辊CVC机型，其中第一机架出口和第五机架出口各装有一台板形仪。通过在一对接近报废的工作辊上磨削SFR辊形，使其能够实现SFR技术的各项功能，主要是在工作辊的轴向相离窜动过程中达到如下两个目的:①工作辊与支持辊的辊间接触线长度减小；②工作辊轴向相离窜动时承载辊缝形状向负凸度变化。试验时在机组生产某牌号高强钢冷轧汽车板时进行，该钢种在使用SFR技术前1#机架出口带钢板形表现为较大双侧边浪，如图6所示。在使用SFR技术进行试验时，工作辊窜辊量根据带钢宽度设定为负窜70mm，辊间接触线长度减小了 70mm，在增大轧机横向刚度同时由于工作辊辊形的存在，进一步增强了轧机具有了更强的边浪控制能力，1#机架出口该钢种带钢板形明显改善，边浪明显减小，如图7所示。本发明所提供的技术可以用于新建或改建的冷轧机组，设备复杂程度、施工难度及成本与CVC轧机和UC轧机相当。此外还可以运用于具有轧辊轴向横移功能轧机的升级改造，如CVC轧机、SmartCrown等,通过使用SFR技术的窜棍方式和SFR棍形,最终达到增强轧机板形控制能力，提高带钢板形质量的目的，具有广阔的应用前景。
权利要求
1.一种针对高强钢的边浪控制方法，包括: (a)、在工作辊/中间辊的圆周面加工出连续变化的轴对称辊形曲面，并保持 (b)、呈反对称布置的上、下工作辊/中间辊沿轴向相离窜动时，上、下工作辊/中间辊间的空载辊缝由零凸度逐渐向负凸度变化，且上、下工作辊/中间辊与相邻支持辊的接触线长度减小。
2.根据权利要求1所述针对高强钢的边浪控制方法，其特征在于，呈反对称布置的上、下工作辊沿轴向相近窜动时，上、下工作辊/中间辊间的空载辊缝由零凸度逐渐向正凸度变化，且上、下工作辊/中间辊与相邻支持辊的接触线长度不变。
3.一种应用于权利要求1或2所述边浪控制方法中的工作辊/中间辊，其特征在于，该工作辊/中间辊的辊形大致呈轴对称的花瓶形，该花瓶形工作辊/中间辊的辊形曲线至少包括一段连续的波浪形曲线。
4.根据权利要求3所述的工作辊/中间辊，其特征在于，所述工作辊/中间辊的轴向截面大致呈鱼形。
5.根据权利要求4所述的工作辊/中间辊，其特征在于，所述工作辊/中间辊的辊长超出相邻支持辊辊长的5% 10%。
6.根据权利要求5所述的工作辊/中间辊，其特征在于，超出部分为所述鱼形工作辊/中间辊的鱼尾端。
7.根据权利要求4、5或6所述的工作辊/中间辊，其特征在于，所述鱼形工作辊/中间辊的鱼尾端设有圆弧倒角，所述圆弧倒角的倒角宽度为轧辊长度的3% 6%。
8.根据权利要求3所述的工作辊/中间辊，其特征在于，呈反对称布置的一组所述工作辊/中间辊分别形成了上工作辊/中间辊和下工作辊/中间辊，上、下工作辊/中间辊的头部分别与相邻支持辊的端部保持平齐时，所述上工作辊/中间辊相应波浪形曲线的波峰和波谷分别与所述下工作辊/中间辊相应波浪形曲线的波谷和波峰相对应；并命名此状态下的上、下工作辊/中间辊及相邻各支持辊的相对位置为初始位。
9.根据权利要求8所述的工作辊/中间辊，其特征在于，所述初始位下的上、下工作辊/中间辊各段间的辊缝开度相等。
10.根据权利要求8或9所述的工作辊/中间辊，其特征在于，所述上、下工作辊/中间辊沿轴向自所述初始位相互靠近时，所述上、下工作辊/中间辊相应波浪形曲线的波谷相互靠近，两波谷间形成的辊缝开度相对初始位的辊缝开度变大；所述上、下工作辊/中间辊沿轴向自所述初始位相互远离时，所述上、下工作辊/中间辊相应波浪形曲线的波峰相互靠近，两波峰间形成的辊缝开度相对初始位的辊缝开度变小。
全文摘要
本发明涉及一种针对高强钢的边浪控制方法及其工作辊，该方法包括(a)、在工作辊的圆周面加工出连续变化的轴对称辊形曲面，并保持(b)、呈反对称布置的上、下工作辊沿轴向相离窜动时，上、下工作辊间的空载辊缝由零凸度逐渐向负凸度变化，且上、下工作辊与相邻支持辊的接触线长度减小。该工作辊的辊形大致呈轴对称的花瓶形，该花瓶形工作辊的辊形曲线至少包括一段含有一组波峰和波谷的连续的波浪形曲线。该方法及其工作辊在上、下轧辊沿轴向相离窜动过程中既改变空载辊缝形状同时改变辊间接触线长度，使窜辊既增大轧机的横向刚度同时也具有较强的凸度控制能力，进而实现板带材轧制时的边浪控制。
文档编号B21B37/30GK103203370SQ20121000901
公开日2013年7月17日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者王康健, 张清东, 郑涛, 张晓峰 申请人:宝山钢铁股份有限公司, 北京科技大学