專利名稱：工作輥大偏置板形控制的四輥輥系的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軋鋼生產(chǎn)領(lǐng)域，特別是一種板帶軋機(jī)工作輥大偏置板形控制的四輥輥系。
用于大生產(chǎn)的由四輥機(jī)架組成的現(xiàn)代板帶軋機(jī)在板帶縱向厚度控制方面已取得了很好的成績，其實(shí)現(xiàn)手段的硬件及軟件都已得到公認(rèn)。但在橫斷面板形及平直度控制方面，還處于百家爭鳴的局面，多種方法并存。目前基本上有以下四種形式第一，常規(guī)配輥，這是傳統(tǒng)的尚無板形調(diào)節(jié)手段時(shí)采用的方法，根據(jù)各種規(guī)格產(chǎn)品配置不同原始輥型的軋輥。因此要求有大量的軋輥庫存，占用大量資金及場地，而且還不能在線動態(tài)調(diào)節(jié)，優(yōu)點(diǎn)是基建投資少。
第二，正負(fù)彎輥，這是最早開發(fā)的板形調(diào)節(jié)手段，一般用于工作輥彎輥。正負(fù)彎輥又可分為普通彎輥和重型彎輥兩種。普通彎輥每側(cè)彎輥力為150噸以下，每側(cè)彎輥達(dá)到200～250噸的稱為重型彎輥，其典型代表為意大利Danieli聯(lián)合公司的彎輥裝置，每側(cè)正負(fù)彎輥力達(dá)到200噸，再加上橫移輥以補(bǔ)償軋輥磨損。采用彎輥技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是可以減少工作輥原始輥型組數(shù)，從而減少軋輥庫存；軋制過程保持了常規(guī)的鏡面對稱軋制，跑偏傾向低。缺點(diǎn)是工作輥軸承容量有限，過大的彎輥力會顯著降低軸承壽命。
第三，成對交叉輥加正、負(fù)彎輥，即所謂PC(Pair Cross)軋機(jī)，由日本三菱公司申請了專利。《Iron and Steel Engineer》1993，№2，32～37頁題為“Expansion of PairCross(PC)millapplica-tions to hot and coldrooling mills”的論文詳細(xì)介紹了這種軋機(jī)，其原理是利用交叉角θ來增加輥系凸度，原始輥型為一套凹輥，輥型增加值ΔC按下式計(jì)算ΔC=b22Dwθ2mm]]>式中，b——帶材寬度，mm；Dw——工作輥直徑，mm；θ——交叉角，弧度。
θ角范圍為0～1.5°，當(dāng)θ＝1.5°，b＝1500mm時(shí)，ΔC可達(dá)到1mm左右，調(diào)節(jié)范圍較大。
但是這種PC軋機(jī)有下列缺點(diǎn)1)軋制過程為軸對稱軋制，對稱軸為軋件縱向中心線，輥縫咬入弧區(qū)同一斷面內(nèi)上、下輥線速矢量不等，呈軸對稱布置。因此，軋件上、下表面變形不一致，造成軋件的扭曲變形。上、下輥線速度與軋件速度均有矢量差，軋輥磨損量大；2)上、下工作輥負(fù)荷分配不均時(shí)，軸對稱被破壞，軋件跑偏；3)PC軋機(jī)工作輥軸向力很大，達(dá)到軋制力的8～10％；4)軋輥成對交叉導(dǎo)致支持輥軸承在牌坊窗口內(nèi)偏離機(jī)架中心線，這可能導(dǎo)致軋輥傾斜；5)要選擇傳動機(jī)構(gòu)，如果采用十字軸式或其它類似接軸，則將因交叉角而導(dǎo)致上、下工作輥的不等速旋轉(zhuǎn)；6)PC軋機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資大。
第四，連續(xù)可變輥型，即所謂CVC軋機(jī)。這是德國SMS公司的專利技術(shù)，利用一對花瓶形的工作輥?zhàn)飨鄬Σ贾?，以工作輥的相對軸向移動獲得約0.5mm的輥型變化，再加上彎輥?zhàn)鳛閯討B(tài)調(diào)節(jié)。CVC軋機(jī)也有一系列不足之處1)在輥縫咬入弧區(qū)同一斷面處，上、下工作輥速度不等，也形成軸對稱軋制，但程度上比PC軋機(jī)小一些；2)上、下工作輥負(fù)荷分配不均時(shí)軸對稱也被破壞，軋件跑偏，但趨勢比PC??；3)工作輥軸向相對移動的目的是獲得所需輥型，與補(bǔ)償軋輥磨損不能兼顧；4)橫移工作輥時(shí)，帶材中心點(diǎn)有厚度變化，需要壓下補(bǔ)償。
PC軋機(jī)和CVC軋機(jī)的發(fā)展勢頭因上述原因受到抑制，其理論上的原因則是主要考慮到在結(jié)構(gòu)上如何獲得所需的橫向輥縫形狀，而沒有充分考慮軋件金屬變形及流動特點(diǎn)。
本發(fā)明的目的提供一種工作輥大偏置板形控制的四輥輥系，既要從結(jié)構(gòu)上獲得所需的輥縫形狀，又要照顧到金屬的合理變形及順利流動。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供工作輥大偏置板形控制的四輥輥系的工作輥偏置方法，根據(jù)對板材凸度的要求，將工作輥偏置在支持輥之前或支持輥之后。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供所述四輥輥系的大偏置量的計(jì)算方法。
按照本發(fā)明的工作輥大偏置板形控制的四輥輥系，具有下列特征1)根據(jù)對軋件橫斷面的凸度要求，將工作輥相對于支持輥?zhàn)鞔笃昧坎贾?，用軋制力的分力即切向彎輥力和常?guī)彎輥力的合力進(jìn)行彎輥。
2)通過調(diào)節(jié)偏置量e的大小來控制切向彎輥力的大小，并與常規(guī)彎輥調(diào)節(jié)相結(jié)合，對板材的板型進(jìn)行在線調(diào)節(jié)。
3)偏置量e不小于50mm。
4)進(jìn)行常規(guī)的鏡面對稱軋制，對稱面為通過軋件中心線的垂直平面，使軋件不產(chǎn)生扭曲變形。
5)若在調(diào)節(jié)過程中影響到板材中央的厚度，應(yīng)進(jìn)行壓下補(bǔ)償。
按照本發(fā)明的工作輥大偏置板形控制四輥輥系，其工作輥大偏置的方法是，當(dāng)要求減少軋件橫斷面凸度時(shí)，將工作輥布置在支持輥之后(按軋制方向)，使工作輥彎曲后的水平投影呈“(”形，將軋件中央部分金屬輾向兩邊，當(dāng)要求增加軋件橫斷面凸度時(shí)，將工作輥布置在支持輥之前(按軋制方向)，使工作輥彎曲后的水平投影呈“)”形，將軋件兩邊的金屬輾向中央。
按照本發(fā)明的工作輥大偏置板形控制四輥輥系，所述的大偏置量e，可用連續(xù)梁法或有限元法，按下述程序計(jì)算確定1)根據(jù)產(chǎn)品要求的凸度及平直度進(jìn)行逆向運(yùn)算，即確定最后機(jī)架(連軋機(jī))或最后道次(可逆式軋機(jī))的有載輥縫目標(biāo)值。
2)根據(jù)軋輥實(shí)際磨損及熱膨脹的凸度及用實(shí)測軋制力計(jì)算出的輥系變形，計(jì)算出所需的切向彎輥量目標(biāo)值。
3)由切向彎輥量目標(biāo)值計(jì)算出所需的切向彎輥力。
4)根據(jù)所需的切向彎輥力計(jì)算出所需的偏置量e的目標(biāo)值。
5)將計(jì)算出的偏置量e的目標(biāo)值和實(shí)際偏置量進(jìn)行比較，若不一致，就進(jìn)行調(diào)節(jié)。
6)根據(jù)平直度儀的檢測結(jié)果，再進(jìn)行動態(tài)反饋調(diào)節(jié)。
7)按上述1)～6)步進(jìn)行倒數(shù)第二機(jī)架或道次的偏置量計(jì)算和調(diào)節(jié)，依次類推，直到第一機(jī)架或第一道次的偏置量e的計(jì)算并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。
按照本發(fā)明的工作輥大偏置板形控制的四輥輥系，設(shè)備比較簡單，與常規(guī)彎輥調(diào)節(jié)相結(jié)合，可進(jìn)行軋機(jī)的動態(tài)在線調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)手段可采用液壓或電動機(jī)械式通過蝸輪蝸桿及絲杠絲母來實(shí)現(xiàn)，但液壓調(diào)節(jié)的動態(tài)響應(yīng)性能更好。
采用本發(fā)明的四輥輥系，保持了常規(guī)的鏡面對稱軋制，對稱面為通過軋件縱向中心線的垂直平面，因此軋件不會產(chǎn)生扭曲變形。
本發(fā)明的四輥輥系對單機(jī)架可逆式板帶軋機(jī)更為有效，可根據(jù)軋制方向及板形要求設(shè)置大偏置的布置及計(jì)算偏置量。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


圖1a為成對交叉輥PC軋機(jī)輥系示意圖。
圖1b為PC軋機(jī)工作輥在帶材表面上的線速度分布示意圖。
圖1c為PC軋制帶材斷面形狀示意圖。
圖2a為CVC工藝工作輥輥系示意圖。
圖2b為CVC工作輥在帶材表面上的線速度分布示意圖。
圖2c為用CVC工藝軋制的帶材斷面示意圖。
圖3a為正彎輥輥系示意圖。
圖3b為正彎輥輥系工作輥在帶材表面上的線速度分布示意圖。
圖3c為正彎輥輥系軋制的帶材斷面示意圖。
圖4為本發(fā)明的輥系示意圖。a)為后偏置示意圖；b)為前偏置示意圖，c)、d)為工作輥彎曲后的水平投影示意圖，f)、g)為帶材表面上線速度分布示意圖。
如圖1a所示的PC軋機(jī)輥系中，θ為交叉角。圖1b上的實(shí)線代表上工作輥在帶材上表面的線速度分布，虛線為下工作輥在帶材下表面的線速度分布示意圖。這些線速度在垂直于帶材運(yùn)動方向上的分量在帶材上、下表面上搓動帶材，形成如圖1c所示的帶材斷面。
如圖2a所示，CVC工作輥直徑是沿輥身長度而變化的，所以工作輥在軋材表面上的線速度分布也是不均勻的，如圖2b所示，實(shí)線為上工作輥在軋件上表面的線速度分布，虛線為下工作輥在軋件下表面上的線速度分布。因此，如圖2c所示，軋件上表面有向左偏轉(zhuǎn)的趨勢，下表面有向右偏轉(zhuǎn)的趨勢，因此帶材也有被扭曲的趨勢。
圖3a為正彎輥工作輥系示意圖。如圖3b所示，上、下軋輥的線速度都平行于帶材前進(jìn)方向，呈鏡面對稱。這種輥系不阻礙金屬的橫向流動，但也不幫助所需的金屬橫向流動，其軋件斷面如圖3c所示。
圖4a)、b)為本發(fā)明的工作輥大偏置板形控制四輥輥系的上工作輥、上支持輥示意圖。在需要減少帶材的凸度，希望金屬橫向從中央向兩邊流動時(shí)，采用如圖4a所示的布置，工作輥在支持輥之后(按軋制方向)作大偏置量e的布置，在切向彎輥力與常規(guī)彎輥力的合力作用下，軋輥彎曲后的水平投影呈“(”形(如圖4c所示)，在帶材表面上的線速度呈放散狀，如圖4f所示，有利于金屬從中央往兩邊流動，減少帶材的凸度。在需要增加帶材凸度，希望金屬從兩邊向中央流動時(shí)，采用如圖4b所示的布置，工作輥在支持輥之前(按軋制方向)作大偏置量e的布置，在切向彎輥力與常規(guī)彎輥力的合力作用下，工作輥彎曲后的水平投影呈“)”形(如圖4c所示)，工作輥在帶材表面上的線速度呈收縮狀，如圖4g所示，有利于金屬從兩邊向中央流動，增加帶材凸度，從而可以有效地控制板帶材的凸度。
權(quán)利要求
1.一種工作輥大偏置板形控制的四輥輥系，其特征在于1)根據(jù)對軋件橫斷面的凸度要求，將工作輥相對于支持輥?zhàn)鞔笃昧坎贾茫密堉屏Φ姆至辞邢驈澼伭统Ｒ?guī)彎輥力的合力進(jìn)行彎輥，2)通過調(diào)節(jié)偏置量e的大小來控制切向彎輥力的大小，并與常規(guī)彎輥調(diào)節(jié)相結(jié)合，對板材的板形進(jìn)行動態(tài)在線調(diào)節(jié)，3)偏置量e不小于50mm，4)進(jìn)行常規(guī)的鏡面對稱軋制，對稱面為通過軋件中心線的垂直平面，使軋件不產(chǎn)生扭曲變形，5)若在調(diào)節(jié)過程中影響到板材中央的厚度，就進(jìn)行壓下補(bǔ)償。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的工作輥大偏置板形控制四輥輥系，其特征在于當(dāng)要求減少軋件橫斷面凸度時(shí)，將工作輥布置在支持輥之后(按軋制方面)，使工作輥彎曲后的水平投影呈“(”形，將軋件中央部分金屬輾向兩邊，當(dāng)要求增加軋件橫斷面凸度時(shí)，將工作輥布置在支持輥之前(按軋制方向)，使工作輥彎曲后的水平投影呈“)”形，將軋件兩邊的金屬輾向中央。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的工作輥大偏置板形控制四輥輥系，其特征在于所述的偏置量e用連續(xù)梁法或有限元法按下述程序確定1)根據(jù)產(chǎn)品要求的凸度及平直度進(jìn)行逆向運(yùn)算，即確定最后機(jī)架或最后道次的有載輥縫目標(biāo)值，2)根據(jù)軋輥實(shí)際磨損及熱膨脹的凸度及用實(shí)測軋制力計(jì)算出的輥系變形，計(jì)算出所需的切向彎輥量目標(biāo)值，3)由切向彎輥量目標(biāo)值計(jì)算出所需的切向彎輥力，4)根據(jù)所需的切向彎輥力計(jì)算出所需的偏置量e的目標(biāo)值，5)將計(jì)算出的偏置量e的目標(biāo)值和實(shí)際偏置量進(jìn)行比較，若不一致，就進(jìn)行調(diào)節(jié)，6)根據(jù)平直度儀的檢測結(jié)果，再進(jìn)行動態(tài)反饋調(diào)節(jié)，7)按上述1)～6)步進(jìn)行倒數(shù)第二機(jī)架或道次的偏置量計(jì)算和調(diào)節(jié)，依次類推，直到第一機(jī)架或第一道次的偏置量e的計(jì)算并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種工作輥大偏置板形控制四輥輥系,適用于冷、熱軋板帶材連軋機(jī)和單機(jī)架可逆式軋機(jī),通過調(diào)節(jié)工作輥相對于支持輥的偏置量e(不小于50mm)來控制切向彎輥力的大小,并與常規(guī)彎輥系統(tǒng)相結(jié)合,對板帶材的板形進(jìn)行動態(tài)在線調(diào)節(jié)。在要求減少軋件凸度時(shí)作后偏置,在需要增加軋件凸度時(shí),作前偏置。提供了計(jì)算偏置量e的程序。本發(fā)明的輥系,設(shè)備簡單,可對軋機(jī)進(jìn)行動態(tài)在線調(diào)節(jié),保持鏡面對稱軋制?？刂瓢逍涡Ч谩?br> 文檔編號B21B13/00GK1169342SQ9611539
公開日1998年1月7日 申請日期1996年6月21日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月21日
發(fā)明者朱寶理, 朱文剛, 張大力 申請人:朱寶理