本实用新型涉及扎钢设备技术领域，具体涉及一种改善热轧带钢的板形及冷轧卷局部突起缺陷的精轧机装置。
背景技术：
钢卷局部突起缺陷是指由带钢板形或断面形状不良等原因使得带钢在卷曲过程中逐层累加而在钢卷表面形成的局部微量突起现象，开卷后又往往造成带钢附加局部浪形，严重影响了带钢外观表面质量和产品机械性能，导致产品降级，给企业造成严重的经济损失。经验表明，冷轧钢卷局部突起缺陷主要由带钢断面局部高点所致，而冷轧带钢的断面形状主要遗传于热轧带钢的断面形状。因此，寻求改善热轧带钢断面形状是治理冷轧钢卷局部突起缺陷的关键；此外，热轧带钢断面形状与热轧过程中的带钢板形关系密切，在解决冷轧钢卷局部突起缺陷的同时也较好的改善了热轧带钢的板形问题。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了种改善热轧带钢的板形及冷轧卷局部突起缺陷的精轧机装置，降低带钢边部局部高点值，同时兼顾板形良好问题，提高热轧带钢在冷轧轧制过程中的合格率，可在现有设备的基础上，对其精轧机组进行改进，不必过多投资就可实现，且不影响原有的生产工艺流程。
本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种改善热轧带钢的板形及冷轧卷局部突起缺陷的精轧机装置，包括依次排列的连轧机机架，各机架设有工作辊，工作辊分为上工作辊和下工作辊，所述工作辊均为曲线辊，即工作辊表面轮廓线为以辊身为中心线对称分布的曲线；
工作辊的外表面曲线由下式确定：
式中为工作辊名义直径，lw为工作辊辊身长度，α为余弦函数包角变量，b为优化辊型设计变量；其目的是为了改善带钢断面形状，降低带钢边部局部高点值，同时，兼顾板形良好问题，通过各机架的目标板凸度合理分配，达到改善板形的目的。
接上述技术方案，工作辊辊型优化目标函数为：
式中h6ij、h4ij、h2ij分别为在基准弯辊力条件下带钢距边部40mm处、1/5板宽处和1/2板宽处的厚度值，Aij为带钢断面形状控制系数，PCij为带钢目标比例凸度，hij为机架出口带钢平均厚度，k1、k2为各目标加权系数；优化计算时以末机架出口轧件的板凸度为约束条件，即20μm≤C40≤55μm；Ew(x)是工作辊优化后的辊型曲线，它是考虑了辊间接触压力分布，改善辊子边部磨损，提高轧辊使用寿命的优化设计。
接上述技术方案，各机架上还设有支承辊，支承辊分为上支承辊和下支承辊，支承辊辊型曲线(支承辊辊型曲线即为支承辊的辊肩部位表面轮廓线)，采用如下曲线确定：δγ＝δ0(z/lz)α，式中δ0为辊型优化目标需要确定的削肩高度，lz为辊型优化目标需要确定的削肩长度，α为辊型曲线优化目标的幂次量；其目的是为了降低辊端接触压力、均匀辊间的压力分布、消除板宽以外的有害接触区、减小有害辊间接触压力和均匀前张应力分布，从而提高支承辊的使用寿命。根据现场使用的支承辊辊型及提供的典型轧制计划的相应规程，进行模拟计算分析，对支承辊的肩部辊型曲线进行优化设计。
接上述技术方案，支承辊辊型优化目标函数为：
式中qmax为辊间接触应力最大值，为辊间接触应力平均值；Eb(x)是支承辊优化后的辊型曲线，它是考虑了辊间接触压力分布，改善辊子边部磨损，提高轧辊使用寿命的优化设计。
接上述技术方案，所述上工作辊和下工作辊采用相同的曲线辊，上支承辊和下支承辊采用相同的辊肩曲线。
本实用新型具有以下有益效果：
1.通过改进后的工作辊改善带钢断面形状，降低带钢边部局部高点值，同时，兼顾板形良好问题，通过各机架的目标板凸度合理分配，达到改善板形的目的，改善了冷轧商品卷局部突起缺陷的问题，提高热轧带钢在冷轧轧制过程中的合格率，可在现有设备的基础上，对其精轧机组进行改进，不必过多投资就可实现，且不影响原有的生产工艺流程。
2.通过优化后的支承辊降低辊端接触压力、均匀辊间的压力分布、消除板宽以外的有害接触区、减小有害辊间接触压力和均匀前张应力分布，从而提高支承辊的使用寿命。根据现场使用的支承辊辊型及提供的典型轧制计划的相应规程，进行模拟计算分析，对支承辊的肩部辊型曲线进行优化设计。
附图说明
图1是本实用新型实施例中工作辊辊型曲线示意图；
图2是本实用新型实施例中工作辊辊型优化计算流程图；
图3是本实用新型实施例中支承辊辊型曲线示意图；
图4是本实用新型实施例中支承辊辊型优化计算流程图；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。
参照图1～图4所示，本实用新型提供的一种实施例中改善热轧带钢的板形及冷轧卷局部突起缺陷的精轧机装置，包括依次排列的精轧机组，各机架均设置上、下工作辊和上、下支承辊，为改善中宽带热轧板形及冷轧商品卷局部突起缺陷的问题，本发明首先对工作辊辊身曲线进行了优化设计，优化的工作辊为辊身中部内凹的特殊曲线辊型，其目的是为了改善带钢断面形状，降低带钢边部局部高点值，同时，兼顾板形良好问题，通过各机架的目标板凸度合理分配，达到改善板形的目的。
参见图1，工作辊表面轮廓线是以辊身中心线对称分布的曲线，所述曲线由下式确定：
式中为工作辊名义直径，lw为工作辊辊身长度，α为余弦函数包角变量，b为优化辊型设计变量。
工作辊辊型曲线设计后，需对其进行优化。参见图2，为工作辊辊型优化计算流程图，首先通过金属塑性变形模型及辊系弹性变形模型的迭代求解，计算出在一定辊型条件下的断面形状和板形，然后，再根据辊型优化目标的要求，采用Powell直接搜索法得出优化变量解，从而完成辊型优化。
工作辊辊型优化目标函数为
式中h6ij、h4ij、h2ij分别为基准弯辊力条件下，带钢距边部40mm、1/5和1/2板宽处的厚度值，Aij为带钢断面形状控制系数，PCij为带钢目标比例凸度，hij为机架出口带钢平均厚度，k1、k2为各目标加权系数；Ew(x)是工作辊优化后的辊型曲线，它是考虑了辊间接触压力分布，改善辊子边部磨损，提高轧辊使用寿命的优化设计。
每一个机架都需要根据优化目标确定该机架的优化变量。优化计算时以末机架出口轧件的板凸度为约束条件，即20μm≤C40≤55μm。
工作辊辊型确定后，需要进一步对支承辊的辊型进行设计。其目的是为了降低辊端接触压力、均匀辊间的压力分布、消除板宽以外的有害接触区、减小有害辊间接触压力和均匀前张应力分布，从而提高支承辊的使用寿命。根据现场使用的支承辊辊型及提供的典型轧制计划的相应规程，进行模拟计算分析，对支承辊的肩部辊型曲线进行优化设计。
参见图3，为支承辊辊型曲线，所述曲线由下式确定：
δγ＝δ0(z/lz)α
式中δ0为辊型优化目标需要确定的削肩高度，lz为辊型优化目标需要确定的削肩长度，α为辊型曲线优化目标的幂次量。
支承辊同工作辊辊型优化设计的原理基本一样，参见图4，首先根据提供的材质、规格及其相应的轧制规程等数据，选择辊型优化设计所需的典型产品规格，通过金属塑性变形模型及辊系弹性变形模型迭代求解，计算出在基态弯辊力条件下的辊间压力和前张力分布，然后，再根据辊型优化目标的要求，采用Powell直接搜索法得出优化变量解，从而完成辊型优化。
支承辊辊型优化目标函数为
式中qmax为辊间接触应力最大值，为辊间接触应力平均值；Eb(x)是支承辊优化后的辊型曲线，它是考虑了辊间接触压力分布，改善辊子边部磨损，提高轧辊使用寿命的优化设计。
上述工作辊和支承辊的辊型曲线的加工都是在数控磨床上进行精确加工的。工作辊磨削前要求保证足够的冷却时间，消除残余热辊型影响，使得磨削后的辊型反映真实的上机辊型状况。使用上述辊型后，结合一定的弯辊力，合理控制轧制公里数，调整轧制规程，在基本相同的轧制工艺条件下进行轧制，即可轧出符合要求的热轧带钢，这样热轧生产的冷轧商品卷可改善局部突起缺陷的问题。
以下提供1个实施例
某热轧中宽带生产线，精轧机组为7机架连轧机组F1～F7，具体参数如下表：
表1热轧F1～F7轧机辊系参数
该生产线上进行的第二次试验，工作辊辊型参数见表2。由于每一个机架都需要根据优化目标，设计各自的优化变量，但为简化磨辊工艺的管理，将7个机架的工作辊优化变量分为5组，即F1～F2分为一组，F3～F4分为一组，F5、F6、F7各自为一组。
表2热轧各机架工作辊辊型参数
支承辊肩部辊型参数见表3：
表3支承辊肩部辊型参数
该次试验共轧制带钢92卷(公里数达到38公里左右)，其中3.00mm冷轧料74卷。抽测的带钢板凸度及楔形值如表4所示。
表4板凸度及楔形值
本次上机试验，带钢板凸度基本控制在预期范围内，带钢板形无异常情况，浪形缺陷均处于可控状态。其中冷轧商品卷经过冷轧后检验边鼓降级数1卷。
综上所述，各机架的工作辊均采用曲线辊的形式，各机架的支承辊采用辊肩曲线过渡的形式，改进后，较好的改善了冷轧商品卷局部突起缺陷的问题，经多次试验表明该技术设计合理，操作方便，是解决问题直接有效的手段，提高热轧带钢在冷轧轧制过程中的合格率。本发明可在现有设备的基础上，对其精轧机组进行改进，不必过多投资就可实现，且不影响原有的生产工艺流程。
以上的仅为本实用新型的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等效变化，仍属本实用新型的保护范围。