[发明专利]一种双锥度工作辊及其辊形设计方法

摘要

本发明提供一种双锥度工作辊及其辊形设计方法，属于板带轧制辊形设计技术领域。该工作辊主要包含三段曲线，中部凸度控制段和两侧边降控制段。其中，中部凸度控制段在两端分别和边降控制段相切，实现曲线的光滑过渡。边降控制段采用特殊的辊形曲线，实现对边降的有效控制；中部凸度控制段采用二次抛物线形式，可满足对带钢凸度的控制要求。利用本方法提供的辊形参数对应关系，可以根据热轧现场生产的需求灵活设计具有边降控制能力的双锥度辊形。

主权项

一种双锥度工作辊，其特征在于：包括中部的凸度控制段和两侧的边降控制段；工作辊的辊形曲线包括三段曲线，采用分段函数来表达，工作辊的辊形曲线方程为：y(x)=2aL1L2+h0-L12-L22+2L1L2x3+2aL13+2aL1L22+2L1h0-L12-L22+2L1L2x+aL14+aL12L22-L12-L22+2L1L2-LWR/2≤x<-L1ax2L1≤x<L12aL1L2+h0-L12-L22+2L1L2x2-2aL13+2aL1L22+2L1h0-L12-L22+2L1L2xaL14+aL12L22-L12-L22+2L1L2L1≤x<LWR/2,]]>式中：L1＝Bmin/2‑Le，Le取100mm，单位为mm；L2＝Bmin/2‑e1，e1取25mm，单位为mm；Bmin为带钢最小宽度，单位为mm；h0为常数，取值范围为0.005～0.01，单位为mm；LWR为工作辊辊身长度，单位为mm；x为轧辊辊身坐标，单位为mm；y(x)为轧辊辊形半径函数，单位为μm；a为二次曲线辊形参数，由带钢的出口目标凸度和轧机弯辊力调控能力来确定，单位为1；工作辊的辊形设计方法包括如下步骤：(一)确定二次曲线y1＝ax2的常系数a：根据带钢宽度规格分布和设备参数，确定带钢最小宽度Bmin、工作辊的窜辊最大行程绝对值Smax和工作辊辊身长度LWR，二次曲线y1＝ax2直接影响机架出口带钢凸度，工作辊的弯辊力最大值Fbmax的15％‑30％参与带钢凸度设定，其余用于板形实时调节，常系数a的给定直接影响工作辊弯辊调节域，采用下述方法确定常系数a：宽度为Bmin带钢的出口目标凸度为C0，由方程‑C0＝a(Bmin/2)2确定初值a＝a0，将辊形曲线为y0＝ax2，x∈[‑LWR/2,LWR/2]的工作辊应用于工业现场，得到弯辊力的设定值Fb0，若Fb0<0.15 Fbmax时，则增大a为1.011 a0，若Fb0>0.3Fbmax时，则减小a为0.989 a0，直至满足0.15 Fbmax≤Fb0≤0.3 Fbmax，确定最终值a；(二)得到二次曲线方程：y1＝ax2 x∈[‑L1,0]，其中，L1根据最小宽度带钢宽度Bmin和带钢边部控制区域长度Le确定：L1＝Bmin/2‑Le由方程y1＝ax2确定二次曲线边部点(三)确定边降控制段的辊形曲线方程常系数：设边降控制段的辊形曲线方程为：y2＝bx2+cx+d x∈[‑LWR/2,‑L1]，根据条件方程过点B(‑L2,‑h2)且与二次曲线y1＝ax2相切于点，式中二次项系数b大于0，求解上式系数b、c、d，即求解方程组：bL12-cL1+d=-h1bL22-cL2+d=-h2y1′|x=-L1=y2′|x=-L1,]]>其中，y1＝ax2，y2＝bx2+cx+d，h1为A点纵坐标，则h1＝aL12，点B(‑L2,‑h2)坐标由下述方法确定：B点横坐标‑L2取带钢边部e1处对应轧辊曲线位置：L2＝Bmin/2‑e1，B点纵坐标‑h2为变量，由下式得出：h2=h1+h0=aL12+h0,]]>式中h0为调整辊形曲线带钢边降控制能力的设计参数，取值范围为0.005～0.01，单位为mm；求解方程组，得出系数b、c、d分别为：(四)由步骤(一)至步骤(三)已经确定单侧辊形曲线函数，根据轴对称原则确定另一侧曲线函数；(五)进行工业试验得到实测边降值d0，与期望值dt进行比较，当d0≈dt值时，则完成辊形设计；当d0与dt偏差较大时，将步骤(三)中h0替换为he，重新计算辊形曲线方程，he计算方法为：he＝dth0/d0。