[发明专利]一种控制冷轧钢边降的工作辊技术

说明书

技术领域

本发明属于冶金机械及自动化、轧制技术。具体指一种能够减小冷轧钢边降的工作辊辊形技术。

背景技术

冷轧电工钢作为国家优先发展的高效节能、用量大的优秀软磁功能材料，是我国钢铁工业品种结构调整的重中之重。板形和板厚是决定电工钢片几何尺寸精度的两大指标。由于AGC系统的不断完善和使用，电工钢片的纵向厚差已经能控制在几微米的范围内，基本能满足用户的需要。相比之下，其板形精度仍难以满足市场日趋严苛的要求。板形包括横截面外形和平坦度2个内容，凸度、边降(边部减薄)和楔形是横截面外形主要参数。无论是普通产品还是电工钢产品都要求平坦度良好。当用电工钢做电器铁芯需叠层时，由单片微小所积累的厚差就有可能大到无法接受，所以电工钢对横截面外形特别是对边部降有明确要求。

边降是由辊系弯曲变形和工作辊压扁共同作用的结果。由于辊间有害接触区的存在，造成了工作辊两侧的额外弯曲，使得带钢边部减薄；同时，工作辊和带钢的接触部分由于轧制压力引起压扁，越靠近边部压扁急剧减小，也造成了带钢边部降。

目前解决冷轧带钢边降比较有效且应用较多的技术主要有：

1)中间辊窜动技术

其中以UCMW轧机为代表，如图1所示。UCMW轧机可以通过中间辊窜动来减少工作辊所受的有害弯矩；通过工作辊窜动来改变轧制力分布，进而改善带钢边部的受力状态和工作辊端部弹性压扁，两方面作用结合可有效减少边降。

2)T-WRS技术

在边降控制方法中，目前世界上应用广泛的是由日本川崎制铁开发的单锥度辊窜辊轧机T-WRS(Taper Work Roll Shifting Mill)，如图2所示。通过工作辊轴向窜动，控制带钢边部进入轧辊锥形段的距离，补偿工作辊弹性压扁引起的带钢边部金属变形，减少边降发生。

3)ASR技术

ASR技术在控制带钢边降的技术思想与T-WRS类似，但是对于锥段曲线形式进行了改进，采用高次平滑曲线代替T-WRS两段直线连接，如图3所示，改善辊间接触压力，提高边降控制能力。

4)EDC技术

德国SMS开发的边部控制辊(又称EDC辊)，如图4所示，是在圆柱形工作辊的两末端开环形的槽，工作辊沿轴向窜动以适应不同宽度的板带，EDC辊对带钢边部边降补偿依靠于板带和其上方EDC辊凹槽壳的重叠程度。EDC边部控制辊实质是通过开槽，人为改变轧辊端部的弹性模量，从而在轧制力不变的情况下增大轧辊端部弹性压扁和带钢宽度以外轧辊弹性变形，使之与轧辊中部弹性压扁量近似相等，从而达到减小边降控制目的。

从以上四种技术来看，UCMW技术和EDC技术分别通过降低有害弯曲和改变边部压扁量进行边降控制，而T-WRS技术和ASR技术则通过增大边部辊缝开口度实现控制边降。这些技术有一个共同的特点，即工作辊可以轴向窜动。对于工作辊无法窜动的轧机，如常规四辊轧机、UCM轧机等，无法解决因工作辊与带钢之间不均匀的接触压扁而导致边降大的问题。另外，单侧带辊形的技术存在工作辊传动侧与操作侧受力不均等问题。

发明内容

通过开发特殊高次曲线工作辊辊形技术，解决工作辊不能轴向窜动的轧机轧制电工钢时边降控制能力弱的缺陷。通过本发明，对于一个工作辊换辊周期内规格单一的轧机可以使用此工作辊技术进行边降控制，可以设计多套工作辊以适用于不同宽度的电工钢生产。

为了实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

高次曲线工作辊的设计关键为近似直线段长度和边部曲线段纵坐标，直线段长度的设计依据带钢宽度而定；边部曲线段纵坐标，亦即边降补偿能力大小，通过收集轧制工艺参数进行有限元分析得到。

本发明的一对工作辊不能轴向窜动，工作辊在带钢本体接触范围内表现为近似直线，在工作辊两端部表现为补偿轧制带钢边部降的急剧变化的曲线段，所述的工作辊配对使用且采用相同的辊形曲线。

本发明的另一个技术方案是上述的工作辊曲线，以工作辊轴线为横坐标，以半径辊形值为纵坐标，工作辊辊形曲线方程可描述为：

y(x)＝a₂x²+a₄x⁴+a₆x⁶

其中：

x：辊身的正则化坐标，x∈[-1，1]

y(x)：辊面曲线坐标半径值，mm，y∈[0，0.28]