[发明专利]一种有效控制高强钢冷连轧过程高阶浪形的辊形设计方法

说明书

本发明涉及一种有效控制高强钢冷连轧过程高阶浪形的辊形设计方法，包括以下步骤：设定高强钢用工作辊轧辊参数并确定热处理工艺及要求；设定冷连轧过程的主要工艺参数和机组主要工艺参数；确定高强钢所属种簇并设定工作辊辊身形函数；计算不同机架的工作辊辊身当量凸度值，并根据辊身当量凸度值的计算结果执行各机架工作辊辊身磨削操作得到符合要求的实用辊身磨削状态；设定工作辊表面粗糙度；计算工作辊端部形函数并得到辊形曲线的函数形式。相比于现有技术，本发明基于微观层面提出应力波诱导潜在板形缺陷机理下的板形控制辊形设计方法，解决了先进高强钢高速冷连轧工艺过程中高次浪、复合肋浪等高阶板形问题。

技术领域

本发明属于冷连轧工艺流程工作辊辊形控制领域，具体涉及一种有效控制高强钢冷连轧过程高阶浪形的辊形设计方法。

背景技术

先进高强钢具有屈强比小、成型性能好、高碰撞吸收能等特点且符合“高强减薄”环保理念，应用前景广阔，目前已在欧美和日、韩等发达国家得到广泛应用。与普通冷轧板带钢相比，先进高强钢板带高速冷连轧过程加工硬化效应显著，轧制压力更大(如DP1200等钢种轧制力高达28000～32000kN)，对轧制状态的稳定性及轧机板形控制效果影响更大；同时，横向不均匀变形的敏感性大，板形控制难度更高，因此，板形问题成为先进高强钢冷连轧工艺过程的行业共性关键问题，而高阶浪形缺陷的控制无疑是先进高强钢板形控制的难点。

目前，国内外许多学者通过实验、解析及数值模拟等方法已经在宏观板形缺陷机理研究方面开展了大量工作，并开发出系列板形控制技术及方法。例如，“板带冷轧机单锥度辊边降控制窜辊模型的研究”(《冶金设备》2007，第1期：13-15)建立了冷轧机单锥度辊边降控制窜辊模型；“六辊CVC宽带轧机板形控制性能研究”(《矿冶》2013，22卷增刊：88-91)基于有限元仿真软件开发了改进型CVC辊形技术，可以有效调节普通冷轧板带钢承载辊缝的二次凸度和四次凸度，进而提高板形质量；“大宽厚比超薄冷轧带钢高次板形缺陷的分级调控方法”(CN105290117A)针对板形控制不同的调控手段，采用分级调控功效函数，实现局部高次板形控制，然而高强钢冷轧过程高阶浪形缺陷的微观机理不同，该方法控制效果不明显；“一种用于控制冷轧带钢边部板形缺陷的方法”(CN109382414A)通过改变板形控制系统对带钢边部板形缺陷调整速率以达到快速控制带钢边部板形缺陷的目的，该方法无法实现辊形优化对于板形控制的直接效果，而且对于高强钢边部浪形控制明显不足；“一种八辊轧机的辊型设定方法及系统”(CN109261727A)通过设定八辊轧机支承辊齿条伸缩量的初始值及在线调整齿条伸缩量，实现板形控制，然而支承辊对于高阶浪形缺陷的控制功效明显弱于工作辊。上述基于宏观板形缺陷机理的板形控制技术对先进高强钢冷轧工艺过程板形质量控制效果并不理想(成品带钢综合板形值﹥10.0IU)，尤其是无法有效控制高阶板形缺陷，进而严重影响了高强钢产品质量的提升和产线效率的发挥。究其本质原因在于宏观板形理论无法解决先进高强钢冷连轧过程出现的高次浪、复合肋浪等高阶板形问题，而此类板形问题的微观基础源于潜在板形缺陷的发展及演变，着眼于潜在板形缺陷的研究，特别是板形缺陷发展过程中残余应力场变化、应力波演变及对残余应力场的影响机制研究，才是解决此科学难题的根本。实验研究表明：先进高强钢高速(﹥600m/min)冷连轧工艺过程中频繁发生的共轴冲击，穿带撞击，机架间大张力加载、卸载过程及变张力调节过程等都会影响带钢应力场中应力波的传播行为，进而影响带钢残余应力场的变化，进一步诱导潜在板形缺陷的发展及演变，最终导致宏观上难以消除的高阶浪形缺陷问题。截至目前为止，基于微观层面应力波诱导潜在板形缺陷机理的板形控制辊形设计具体执行方法的相关文献尚未见报道。

发明内容

为解决先进高强钢高速冷连轧工艺过程中应力波诱导板型演变促生高次浪、复合肋浪等高阶板形问题，本发明提供一种有效控制先进高强钢高速冷连轧工艺过程的冷连轧机组工作辊辊形设计方法，即Crown RollEdge Control，方法，主要涉及五机架冷连轧过程应力波影响下的工作辊辊形设计方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：