[發明專利]基于多段輥形曲線擬合的熱軋平整機工作輥輥形設計方法

有效

• 申請號: 201510013237.8
• 申請日: 2015-01-09
• 公開（公告）號: CN104707870A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 孫文權;何安瑞;智建偉;邵健
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B21B37/30
• 分類號: B21B37/30
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

技術領域：

本發明涉及冶金機械、自動化及軋制技術，具體指一種通過多段曲線擬合和初始輥形相疊加，從而提高熱軋平整機工作輥軋制公里數和產品板形質量的工作輥輥形設計方法。

背景技術：

在熱軋平整機生產線上，帶鋼產品的板形主要與軋機承載輥縫形狀有關。影響軋機承載輥縫形狀的因素主要有兩個：一是軋輥輥形，二是軋輥的彈性變形。前者由軋輥的初始輥形、軋輥的磨損及軋輥的熱變形等決定，后者與軋機所承受的載荷有關。對于不同的軋機，它們對輥縫的影響程度是不同的，需要針對具體的軋機類型進行研究。

本文的研究對象是熱軋平整機。熱軋平整機在帶鋼生產的過程中所起的作用是給冷卻到室溫的熱軋帶鋼施以0.5％～3％左右的小變形，用于消除屈服平臺、改善力學性能，同時還可以改善板形。

然而，在實際生產中，由于熱軋帶鋼在平整過程中既沒有冷卻，也沒有潤滑，平整機工作輥會出現非常嚴重的不均勻磨損；另一方面平整機的軋制力比較小，引起軋輥的彈性變形也較小，因此，軋輥磨損對輥縫及其板形的影響更加突出，嚴重影響到平整機的板形調控效果和工作輥的軋制公里數。

目前關于熱軋帶鋼平整機軋輥磨損問題的研究比較少，需要對熱軋帶鋼平整機工作輥的磨損進行針對性的研究，以延長平整機工作輥的軋制公里數、降低輥耗和改善板形。

對平整機的工作過程進行分析：平整過程中，由于平整力較小，且平整速度低，工作輥與帶鋼之間摩擦系數低，所以中部區域的磨損量應該是很小的；由于熱軋帶鋼未經處理直接進行平整，且鋼卷熱軋生產過程中卷取后帶鋼各部位接觸空氣的程度是不同的，熱軋帶鋼的化學成分、軋制溫度、軋制后的冷卻速度以及卷取溫度也不同，這造成熱軋卷取后帶鋼表面上所生成的氧化鐵皮的結構、厚度和性質的不同，即同卷帶鋼在寬度范圍內和上下兩個表面的氧化物的成分、微觀組織結構的不同。圖1為現場熱軋帶鋼表面氧化鐵皮分布情況圖。帶鋼中部為褐色氧化鐵皮，主要是在帶鋼出精軋機組后經層流冷卻之后形成的氧化鐵皮，其成分主要為Fe₂O₃；而帶鋼邊部為藍黑色的氧化鐵皮，其是在高溫卷取后自然冷卻下形成的，由于鋼卷邊部比中心更能接觸到氧氣，所以邊部的氧化物成分比較復雜，其成分主要為Fe₂O₃和Fe₃O₄。由于Fe₃O₄的硬度是Fe₂O₃硬度的5-6倍，這種氧化物成分和結構的差異造成后續熱軋平整機組工作輥輥身方向與帶鋼邊部對應的區域磨損與中部區域不同。因此，帶鋼邊部位置處的磨損比中部區域磨損嚴重的多，最終造成平整機工作輥磨損呈“W”形分布，如圖2所示。這種工作輥嚴重不均勻磨損問題會導致平整機工作輥服役后期產生復雜浪形，影響產品的板形質量。在實際生產中，只能通過減少軋制公里數頻繁換輥解決。這種做法極大的降低了生產線的生產效率，同時噸鋼成本大幅度提高。

雖然目前在熱軋平整機工作輥磨損問題上有一些研究成果，但主要還是集中在通過調節軋機竄輥和彎輥力的大小等方法改善工作輥磨損的研究，如文獻1(熱軋帶鋼平整機工作輥的不均勻磨損及其降低措施，2011，中南大學學報(自然科學版))以2250mm熱軋帶鋼平整機為對象，對工作輥的不均勻磨損進行研究，利用模型計算分析不同竄輥策略時工作輥的磨損情況，針對原策略的不足提出新的竄輥策略；文獻2(武鋼2250熱軋平整機不均勻磨損及板形調控特性，2009，北京科技大學學報)提出使用工作輥由正彎輥向負彎輥逐漸變化的調節手段來增大軋機承載輥縫凸度,以補償平整過程中工作輥磨損和竄輥引起的承載輥縫凸度的減小,從而保證承載輥縫凸度的相對穩定；文獻3(熱軋帶鋼平整機工作輥磨損問題研究，2007，冶金設備)提出優化平整生產計劃和采取合理的竄輥策略改善工作輥的磨損情況等。這些研究都無法解決不具備竄輥功能的熱軋平整機由于軋輥不均勻磨損帶來的復雜浪形和工作輥軋制公里數過短的問題。目前，熱軋平整機工作輥不均勻磨損帶來的復雜浪形問題以及軋輥軋制公里數過短的生產問題還沒有相關的研究和很好的解決方案。

發明內容：

為了解決上述問題，本發明目的是提供一種建立在大量數據統計分析基礎上的采用多段函數分區域疊加的輥形設計方法，用于提高熱軋平整機工作輥軋制公里數，補償由于原料固有缺陷引起的軋輥嚴重不均勻磨損從而導致板形質量下降的問題，大幅度提高熱軋平整機工作輥的軋制公里數和產品的板形質量。

本發明技術方案具體包括以下步驟：