[发明专利]一种用于冷轧边降控制的工作辊及其辊形设计方法

说明书

技术领域

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

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、轧制不稳定，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、轧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1（UCMW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轧机为研究对象，研究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。

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

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。

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：

（1）

其中，式中L_e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，mm；L_s为二次曲线辊形长度，mm；L_h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，mm；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，μm；a为二次曲线辊形参数，取值范围为-0.04~-0.01，单位为1。

所述工作辊的窜辊最大行程的取值范围为0~400mm。

基于本发明提供的用于冷轧边降控制的工作辊的辊形设计方法包括以下步骤：