兼顧磨削精度及冷軋電工鋼邊降控制的工作輥輥形技術的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及冶金機械及自動化、乳制技術。具體指一種兼顧磨削精度和效率的冷 軋電工鋼高精度邊降控制工作輥輥形技術。
【背景技術】
[0002] 板形是板帶產(chǎn)品的最重要質量指標之一，板形控制技術及工藝也成為板帶軋機的 最具附加值和技術含量的組成部分。冷軋電工鋼片作為高效節(jié)能、用量大的優(yōu)秀軟磁功能 材料，是我國鋼鐵工業(yè)品種結構調(diào)整的重點。國內(nèi)企業(yè)冷軋電工鋼邊降控制水平與國際先 進水平相比有一定的差距，并且經(jīng)常出現(xiàn)因邊降而引發(fā)的大規(guī)模板形質量異議。因此，進行 電工鋼邊降控制技術的研究顯得十分必要。
[0003] 邊降（Edge Drop)可定義為在軋制過程中距離帶鋼邊部一定尺寸的區(qū)域內(nèi)，帶鋼 在厚度方向上的減少量。帶鋼斷面形狀雖然很不規(guī)則，但是均可分為以下幾個區(qū)域：中心 區(qū)、邊降區(qū)、驟減區(qū)，如圖2所示。一般可定義驟減區(qū)在距邊部約5?25mm處，邊降區(qū)在距 邊部約25?IOOmm處，其余為中心區(qū)。
[0004] 邊降是帶鋼軋制過程中軋機輥系彈性變形和帶鋼金屬三維彈塑性變形共同造成 的結果。其主要的影響因素有：
[0005] 1)由于軋制過程中工作輥發(fā)生彈性壓扁，而工作輥在軋件邊部的壓扁量明顯小于 在中部的壓扁量，相應地軋件產(chǎn)生邊降；2)由于自由表面的影響，板帶邊部金屬和內(nèi)部金 屬的流動規(guī)律不同，帶鋼邊部金屬相對容易向帶鋼寬度方向的外側流動；3)支持輥和工作 輥或中間輥與工作輥之間存在有害接觸區(qū)，使工作輥發(fā)生多余的彎曲；4)冷軋原料帶鋼本 身就帶有較大的邊降。
[0006] 近年來隨著板形控制技術的發(fā)展，邊降的控制手段多樣化，相繼涌現(xiàn)出單錐度工 作輥、EDC冷卻技術、EDC工作輥、工作輥竄輥和交叉等多種控制技術。在輥形方面，主要集 中在錐度輥的研究，雖已取得一定效果，但是已有成果中各輥形曲線的可調(diào)參數(shù)較少，對帶 鋼邊降的多樣性適應程度較小，并且設計出的輥形沒有考慮軋輥下機后的磨削問題，尤其 對于寬規(guī)格軋機軋制窄規(guī)格電工鋼時軋輥的錐度段較長，乳輥的磨削精度和效率低等問題 更加突出。
[0007] 由于邊降控制作用段為錐形，隨著錐形曲線磨削的進行，砂輪外緣不再是平行軋 輥輥面方向而是有一定的角度，然而磨床控制系統(tǒng)對砂輪外緣形狀變化造成的軋輥磨削精 度下降沒有補償措施，最終輥形曲線的磨削精度受到嚴重影響。另一方面，為保證輥形曲線 的磨削精度，磨床會對輥形進行在線監(jiān)控，當磨削后的輥形與目標輥形偏差超過允許值時， 磨床會對工作輥再次磨削，直至輥形曲線達到目標輥形所允許的偏差范圍內(nèi)，因此，輥形曲 線磨削精度的下降又導致工作輥磨削時間和磨削量增加，磨削效率降低。綜上，常規(guī)邊降控 制輥輥形曲線在磨削時，輥形精度和磨削效率都比較低，嚴重影響冷軋的產(chǎn)品質量和連續(xù) 化生產(chǎn)，同時增加了生產(chǎn)成本。
[0008] 文獻1 (寬帶鋼冷連軋機邊降控制支持輥輥形研究，2008,中南大學學報）研究了 工作輥/變接觸支持輥輥形一體化模型，研究整個輥系對邊降的影響，沒有涉及邊降控制 方法；文獻2 (UCM冷連軋機硅鋼邊降控制技術，北京科技大學學報）在輥形端部采用六次 曲線形成錐度輥以解決帶鋼邊降；文獻3 (UCMW軋機正弦函數(shù)形單錐度工作輥邊降控制， 2009,北京科技大學學報）在輥形端部采用正弦曲線以解決帶鋼邊降，但文獻3中設計的輥 形曲線所含參數(shù)較少，不足以應對實際生產(chǎn)中邊降的位置及程度在較大范圍內(nèi)的變化時輥 形曲線設計的靈活性要求，以上技術都沒有考慮邊降控制工作輥輥形磨削精度和效率等與 生產(chǎn)息息相關的關鍵問題。
[0009] 從檢索到的文獻看，尚未檢索到在冷軋中采用工作輥輥形技術兼顧工作輥磨削精 度和效率的同時有效控制冷軋電工鋼邊降的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]目前冷軋電工鋼生產(chǎn)載體多為六輥軋機，工作輥輥形多為平輥，除少數(shù)的UCMW機 組外多不具備邊降控制能力。電工鋼生產(chǎn)過程中，一個換輥周期內(nèi)軋制的品種和規(guī)格較為 單一，為通過輥形技術控制邊降問題提供了解決的契機。本發(fā)明旨在開發(fā)一種特殊的工作 輥輥形技術，其目的是兼顧工作輥磨削精度和效率的同時進行冷軋電工鋼邊降控制，補償 由于設備和原料固有問題帶來的板形不良，豐富冷軋電工鋼板形控制手段，提高冷軋電工 鋼產(chǎn)品質量的同時降低生產(chǎn)成本。
[0011] 帶鋼邊降如圖2所示，帶鋼厚度在距離邊部IOOmm處開始出現(xiàn)減薄，25_處出現(xiàn)驟 減量。采用輥形的作用機理主要是通過輥形補償輥系變形和軋輥壓扁造成的帶鋼邊部局部 壓下量過大，同時減小工作輥與中間輥或支承輥的有害接觸區(qū)。帶鋼邊降可以通過彎輥、竄 輥、輥形加以改善，但是彎輥和竄輥主要作用是控制帶鋼整個寬度上的板形，其對邊降控制 的作用非常有限，因此輥形是最為直接和有效的手段。實際生產(chǎn)中多采用帶錐度的工作輥 進行邊降控制。
[0012] 帶邊降控制的工作輥磨削過程中，當磨床的砂輪磨削到錐度區(qū)域時，砂輪的形狀 也會隨著錐度段發(fā)生變化而出現(xiàn)偏磨損，導致砂輪外緣形狀異常，最終會降低磨削后輥形 曲線精度和磨削效率，這是錐度輥磨削過程中不可避免的問題。尤其對于軋輥輥面長度比 帶鋼寬度大較多時，錐形段長度更長，輥徑差更大，砂輪的偏磨損導致的輥形磨削精度和磨 削效率更加低下，嚴重時磨床不得不采用重復磨削保證輥形磨削質量。
[0013] 本發(fā)明中第一平輥段是帶鋼中部與軋輥接觸段，指數(shù)曲線輥形段的作用機理主要 是控制帶鋼的邊降；一次直線段的作用在于防止在彎輥力作用下工作輥和中間輥在指數(shù)曲 線段末端接觸造成軋輥輥面的接觸應力集中而損傷輥面；第二平輥段的作用在于簡化工作 輥磨削過程，提高工作輥磨削精度和效率。
[0014] 本發(fā)明中第一平輥段為平輥，其輥形高度為輥形的基準，輥形方程表示如下：
[0015] y0(x) = a1;
[0016] 由于第一平輥段是整個輥形的基準，一般可取a1= 0。
[0017] 邊降控制段采用指數(shù)函數(shù)曲線，輥形曲線方程如下：
[0018]
【主權項】
1. 一種兼顧磨削精度及冷軋電工鋼邊降控制的工作輥輥形技術，其特征在于，所述工 作輥輥形采用分段函數(shù)表示，所述工作輥自軋輥的一端至另一端方向包括第一平輥段、指 數(shù)函數(shù)曲線段、一次直線段及第二平輥段。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種兼顧磨削精度及冷軋電工鋼邊降控制的工作輥輥形技 術，其特征在于，自工作輥的一端至另一端方向的輥形以分段函數(shù)表示如下：
x為以工作輥中心點為原點的工作輥橫向坐標，y(x)為工作輥的高度縱向坐標，XQ-Xi為第一平輥段，XfX2為指數(shù)函數(shù)曲線段，X2-X3S-次直線段，X 3-X4為第二平輥段，其中 為工作輥輥面左端點坐標，&為工作輥第一平輥段與指數(shù)曲線段交點橫坐標，乂 2為指數(shù)曲 線段與一次直線段交點橫坐標，X3為一次直線段末端橫坐標，X4為工作輥輥面右端點橫坐 ，所述bi、ba、bg、bpCi、￡12為參數(shù)，1 0 ; 其中系數(shù)bi?b4需滿足如下方程組：
a:為第一平輥段的輥形高度，H。為指數(shù)曲線段高度，35ym彡H。彡55ym;L。為工作輥 輥面長度，由設備尺寸決定，U為帶鋼邊降控制區(qū)范圍，80_彡110mm，L2為一次直線 段在x軸上投影長度，L3S第二平輥段在x軸上投影長度，L3=L"2-1^-!^;
3. 根據(jù)權利要求2所述的一種兼顧磨削精度及冷軋電工鋼邊降控制的工作輥輥形技 術，其特征在于，第一平輥段、指數(shù)曲線段、一次直線段每次軋輥下機后都要進行磨削，第二 平輥段只有當一次直線段和平輥段二在X3點處輥徑差小于最小允許值時才進行一次磨削，
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種兼顧磨削精度和效率的冷軋電工鋼高精度邊降控制工作輥輥形技術，本發(fā)明采用分段輥形函數(shù)方法，形成特殊的冷軋工作輥輥形曲線，輥形曲線中指數(shù)函數(shù)曲線的系數(shù)根據(jù)帶鋼邊降的情況進行設計；一次直線為指數(shù)曲線段外平滑過渡段，防止彎輥力作用下工作輥和中間輥在指數(shù)曲線段外側接觸造成的輥間應力集中；平輥段有兩處，第一平輥段為工作輥輥面與帶鋼主體部分接觸段，第二平輥段在工作輥輥面端部，目的為提高工作輥磨削精度與效率。各段曲線函數(shù)確定后進行分段表示。通過本發(fā)明提及的工作輥輥形技術，可以有效的提高冷軋帶鋼邊降控制水平，提升軋輥磨削精度和效率的同時降低輥耗，降低冷軋電工鋼生產(chǎn)成本。
【IPC分類】B21B27-02
【公開號】CN104607468
【申請?zhí)枴緾N201510020629
【發(fā)明人】孫文權, 何安瑞, 郝溥俊, 邵健
【申請人】北京科技大學
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月15日