[发明专利]用于改善钢板形状质量的轧辊设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于改善钢板形状质量的轧辊设计方法。

背景技术

在钢板的形状质量设计中，钢板形状是指带钢横截面的几何形状在自然状态下所表现出来的平直度，其是表示热轧带钢质量的一个重要的衡量指标。热轧带钢的尺寸精度和板形质量对冷轧产品有着直接的影响，带钢生产时数学模型参数和生产工艺的变化，造成带钢时常有浪形缺陷，表现为双边浪或者中间浪。

根据轧制原理，钢板板形的压下率与平直度存在关联性，当钢板某侧的压应力较大时，对应的部位将产生浪形，由于这种钢板板形的压下率与平直度的对应关系的存在，于是合理调整宽度方向带钢的压应力和应变值，就可以控制板形的平直度。

在热轧带钢辊型设计中，经典的辊型之一是正弦函数曲线，在连轧机组的轧辊配置中，在连轧机组轧辊（一般选择6~7个机架）的辊型设计中，遵循的原则是精轧前段的辊型满足带钢的凸度质量要求，精轧后段的辊型满足带钢的平直度要求。合理的设计辊型原始参数，就是优化带钢在轧制过程中的压应力和应变值，使得带钢板形的平直度可以得到有效的控制。

以正弦曲线轧辊为例，如图1所示，轧辊辊型中心对称，轧辊参数标识是直径为D，轧辊辊面长度为G，辊面母线为正弦曲线，辊型在直径方向的凸度为C，在轧辊设计中，定义轧辊辊面曲线在水平方向的投影长度为轧辊辊面长度；轧辊的原始辊型形状显然影响带钢的凸度和板形的平直度，而辊面母线的正弦函数曲线参数的设计就是优化轧辊的原始辊型形状，因此优化辊型参数是控制带钢板形平直度的基本因素。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于改善钢板形状质量的轧辊设计方法，利用本方法设计的轧辊有效消除带钢轧制区宽度方向出现的边浪，改善了钢板的形状质量。

为解决上述技术问题，本发明用于改善钢板形状质量的轧辊设计方法包括如下步骤：

步骤一、根据带钢轧制原理，钢板平直度和压下率的定量关系为：

式（1）和式（2）中，为边浪的伸长率差值，为肋浪的伸长率差值，为传动侧边浪的伸长率，为操作侧边浪的伸长率，为传动侧肋浪的伸长率，为操作侧肋浪的伸长率，为带钢中心处的伸长率，

从式（1）和式（2）得到带钢的和变小，带钢的边浪和肋浪就减缓，钢板的平直度就有改善；

步骤二、根据带钢轧制理论定义，带钢的伸长率为：

式（3）中， L为轧制前的带钢长度，l为轧制后的带钢长度，H为轧制前的带钢高度，h为轧制后的带钢高度，

式（3）的假设是带钢轧制前后的宽度不变，带钢的伸长率可以用带钢高度压下率来表达，即带钢的轧前变小，带钢的伸长率也变小；

步骤三、针对正弦函数曲线轧辊，其辊面在x-y的坐标系中是一条标准的0～π弧度范围的正弦函数曲线，辊面曲线选择正弦函数曲线的一部分，即在x-y坐标系中，根据三角和几何关系建立函数关系式：

式（4）中，为正弦函数曲线的弧度，G为轧辊辊面长度，即正弦函数曲线的弦长，c为正弦函数曲线的凸度，x为辊面长度方向的变量，y为辊面直径方向的变量；

式（4）中，在轧辊辊面长度G和凸度c一定时，当弧度α越大，辊面的二肋部分越凹，即y的绝对值越小，当弧度α越小，辊面的二肋部分越鼓，即y的绝对值越大；

步骤四、通过式（4）得到，弧度α的取值由小到大，曲线的斜率由陡到平坦的变化，即曲线的高度变化由大到小，随着弧度α值的增加，带钢的边部厚度变化减少，也就是带钢宽度方向的伸长率减少，带钢的平直度达到了改善；

步骤五、在轧辊设计中，轧辊凸度c值一般取负值，在轧辊辊面长度G和凸度c一定时，当正弦函数曲线的弧度α越大，曲线的高度越低，当弧度α越小，曲线的高度越高，因此通过式（4）确定弧度α的取值，得到轧辊辊面的正弦函数曲线参数。    

由于本发明用于改善钢板形状质量的轧辊设计方法采用了上述技术方案，即根据带钢轧制原理，确定钢板平直度和压下率的定量关系以及带钢伸长率与带钢高度压下率的关系，针对正弦函数曲线轧辊，建立辊面的正弦函数曲线公式，根据轧辊长度和凸度确定该公式中正弦函数曲线的弧度取值，得到轧辊辊面的正弦函数曲线参数，从而优化轧辊设计。本方法设计的轧辊有效消除带钢轧制区宽度方向出现的边浪，改善了钢板的形状质量。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1为正弦函数曲线轧辊的形状示意图；

图2为本方法选取的正弦函数曲线；