一种六辊冷轧机的调整方法和六辊冷轧机

摘要

本发明实施例公开了一种六辊冷轧机的调整方法和六辊冷轧机，由于利用了一套六辊冷轧机的两套中间辊的调整方案，在轧制较窄的带钢时，中间辊采用了非对称阶梯辊的辊形，既保证了六辊冷轧机的辊缝刚度，又消除了“有害接触区”；在轧制较宽的带钢时，中间辊采用五次多项式形式的变凸度辊形，保证了六辊冷轧机在轧制宽幅带钢时具有较大的凸度调节域，满足了对宽幅带钢的凸度控制要求。

说明书

技术领域

本发明涉及冶金领域，尤其涉及一种六辊冷轧机的调整方法和六辊冷轧 机。

背景技术

六辊冷轧机主要包括CVC(Continuouslyvariablecrown，连续可变凸度) 冷轧机和UCM(UniversalCrownMiddle，万向凸度控制)冷轧机，由于能够 迅速调整压辊的凸度，改变轧辊间接触压力分布，消除轧辊间的有害接触区， 所以在冶金领域受到越来越多的关注。

请参考图1A-图1C，图1A-图1C为现有技术中六辊CVC冷轧机的中间辊 变凸度原理图，图1A为CVC冷轧机表现为常规凸度的示意图，如图1A所示， 中间辊的窜辊量为0时，CVC冷轧机控制凸度为常规凸度；图1B为CVC冷 轧机表现为正凸度的示意图，如图1B所示，中间辊的窜辊量为正时，辊缝变 小，CVC冷轧机控制凸度为正凸度，实现对带钢的负凸度控制；图1C为CVC 冷轧机表现为负凸度的示意图，如图1C所示，中间辊的窜辊量为负时，辊缝 变大，CVC冷轧机控制凸度为负凸度，实现对带钢的正凸度控制。请继续参考 图2，图2为现有技术中六辊CVC冷轧机的中间辊的窜辊示意图，如图2所示， 六辊CVC冷轧机的中间辊的长度大于工作辊的长度，中间辊和工作辊之间的 关系式如下：l_im＝l_w+2s_m，其中，l_im为中间辊的辊身长度，l_w为工作辊 辊身长度，s_m为中间辊窜辊极限值。可以看出，由于在中间辊的窜辊过程中， 无论中间辊处于什么位置，工作辊与中间辊之间均为全接触，“有害接触区” 及其产生的挠曲一直存在，并且，CVC的凸度调节范围随着带钢的宽度减小， 呈二次方下降，所以6辊CVC冷轧机在轧制较窄带钢时，会表现出凸度控制 能力不足的缺陷。

请参考图3，图3为现有技术中六辊UCM冷轧机的工作示意图，如图3 所示，六辊UCM冷轧机的中间辊的长度与工作辊的长度相同，通过中间辊的 横向移动来减小甚至消除“有害接触区”，增加辊缝刚度。请继续参考图4，图 4为现有技术中六辊UCM冷轧机的中间辊的窜辊示意图，如图4所示，六辊 UCM冷轧机所轧制的带钢宽度与窜辊量之间的关系式为：或者 B＝l_m-2(s-δ)，其中，B为带钢宽度，S为轧制宽度为B的带钢时中间辊窜辊 位置，δ为当前带钢边部与中间辊有效工作段端部的相对位置。在六辊UCM 冷轧机轧制过程中，为了尽可能的消除“有害接触区”，通常要求δ＝0，此时 有：B＝l_m-2s；在中间辊窜辊量为极限值s_m时，得到可轧制最窄带钢宽度 为B_min＝l_m-2s_m，在当中间辊窜辊量为0时，得到可轧制的最宽带钢宽度为 B_max＝l_m。因此，受到六辊UCM冷轧机的中间辊的窜辊行程的限制，UCM 冷轧机的可轧制宽度范围为2s_m，不足以覆盖宽度跨度较大的带钢。

因此，现有技术中六辊CVC冷轧机在轧制较窄带钢时存在凸度控制能力 不足的技术问题，以及六辊UCM冷轧机的可轧制宽度范围较窄的技术问题。

发明内容

本发明实施例通过提供一种六辊冷轧机的调整方法和六辊冷轧机，用以解 决现有技术中存在的六辊CVC冷轧机在轧制较窄带钢时存在凸度控制能力不 足的技术问题，以及六辊UCM冷轧机的可轧制宽度范围较窄的技术问题。

本发明实施例第一方面提供了一种六辊冷轧机的调整方法，所述六辊冷轧 机包括两根支承辊、两根中间辊和两根工作辊，其中，所述两根中间辊设置于 所述两个支承辊之间，所述两根工作辊设置于所述两根中间辊之间；

所述支承辊的辊形的调整公式为

$y_b\left(x_1\right)=\left(\begin{array}{cc}{R}_b+\sqrt{{\left(\frac{{l_b}^2+{h_b}^2}{2h_b}\right)}^2-{(x_1-l_b)}^2}-\frac{{l_b}^2+{h_b}^2}{2h_b}& 0\le x_1\le l_b\\ R_b& l_b\le x_1\le L_b-l_b\\ R_b+\sqrt{{\left(\frac{{l_b}^2+{h_b}^2}{2h_b}\right)}^2-{(x_1-L_b+l_b)}^2}-\frac{{l_b}^2+{h_b}^2}{2h_b}& L_b-l_b<x_1\le L_b\end{array}\right),$

其中，y_b(x₁)为所述支承辊的辊型半径，x₁为所述支承辊的辊身坐标，R_b为所述支承辊的初始半径，L_b为所述支承辊的辊身长度，l_b为所述支承辊的 倒角长度，h_b为所述支承辊的倒角深度；

所述工作辊的辊形的调整公式为

$y_w\left(x_2\right)=R_w+\frac{C_w}{2}{(1-sin(\frac{\pi }{2}-\alpha \left)\right)}^{-1}sin\left(\right(\frac{\pi }{2}-\alpha )-2\alpha \frac{x_2}{l_w}),$

其中，y_w(x)为所述工作辊的辊型曲线，x₂为所述工作辊的辊身坐标，R_w为所述工作辊的初始半径，l_w为所述工作辊的辊身长度，C_w为所述工作辊的 凸度，α为所述工作辊的展角；

在轧制板带宽度小于B_min+4s_m时，其中，B_min为当前可轧制最小板宽，s_m为所述中间辊的窜辊极限距离，所述中间辊的辊形的调整公式为：

$y_{im1}\left(x_3\right)=\left(\begin{array}{cc}{r}_{im1}& 0\le x_3\le l_{im1}\\ R_{im}& l_{im1}<x_3<l_{im1}+l_{im2}\\ r_{im2}& l_{im1}+l_{im2}<x_3\le l_{im}\end{array}\right)$和 $\left(\begin{array}{c}{l}_{im}=l_{im1}+l_{im2}+l_{im3}\\ l_{im2}=B_{\min }+4s_{im}\\ s_{im}=\frac{l_{im3}-l_{im1}}{2}\end{array}\right),$

其中，y_im1(x)为所述中间辊的辊型半径，x3为所述中间辊的辊身坐标， R_im为所述中间辊的有效工作段半径，r_im1为所述中间辊的窜动负方向侧阶梯 段半径，r_im2为所述中间辊的窜动正方向测阶梯段半径，l_im1为所述中间辊的 窜动负方向侧阶梯段长度，l_im2为所述中间辊的有效工作长度，l_im3为所述中 间辊的窜动正方向侧阶梯段长度，B_min为所述六辊冷轧机的最小轧制板宽，s_im为所述中间辊的正、负窜辊极限位置；

在所述轧制板带宽度大于或等于B_min+4s_m时，所述中间辊的辊形的调整 公式为：

y_im1(x₄)＝R_im+a₁x₄+a₂x₄²+a₃x₄³+a₄x₄⁴+a₅x₄⁵0≤x≤l_im，其中， y_im1(x)为所述中间辊的辊型半径，x4为所述中间辊的辊身坐标，R_im为所述 中间辊的初始半径，l_im为所述中间辊的辊身长度，a₁为所述中间辊的辊形系 数，a₂为所述中间辊的辊形系数，a₃为所述中间辊的辊形系数，a₄为所述中 间辊的辊形系数，a₅为所述中间辊的辊形系数。

可选地，在所述轧制板带宽度小于B_min+4s_m时，所述中间辊的窜辊位置 S与所述轧制板的宽度B之间的关系式为：

其中，S为所述中间辊的窜辊位置，B为所述轧 制板的宽度，δ为当前带钢边部与中间辊有效工作段端部的相对位置。

本发明实施例第二方面还提供了一种六辊冷轧机，所述六辊冷轧机的支承 辊、中间辊和工作辊按所述第一方面介绍的调整方法进行调整而获得。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优 点：

由于利用了一套六辊冷轧机的两套中间辊的调整方案，在轧制较窄的带钢 时，中间辊采用了非对称阶梯辊的辊形，既保证了六辊冷轧机的辊缝刚度，又 消除了“有害接触区”；在轧制较宽的带钢时，中间辊采用五次多项式形式的 变凸度辊形，保证了六辊冷轧机在轧制宽幅带钢时具有较大的凸度调节域，满 足了对宽幅带钢的凸度控制要求。

附图说明

图1A-图1C为现有技术中六辊CVC冷轧机的中间辊变凸度原理图；

图2为现有技术中六辊CVC冷轧机的中间辊的窜辊示意图；

图3为现有技术中六辊UCM冷轧机的工作示意图；

图4为现有技术中六辊UCM冷轧机的中间辊的窜辊示意图；

图5为本发明实施例提供的六辊冷轧机的中间辊的辊形示意图；

图6为本发明实施例提供的六辊冷轧机的第一种工作示意图；

图7为本发明实施例提供的六辊冷轧机的第二种工作示意图；

图8为本发明实施例提供的六辊冷轧机的第三种工作示意图；

图9为本发明实施例提供的中间辊的辊形曲线示意图。

具体实施方式

本发明实施例通过提供一种六辊冷轧机的调整方法和六辊冷轧机，用以解 决现有技术中存在的六辊CVC冷轧机在轧制较窄带钢时存在凸度控制能力不 足的技术问题，以及六辊UCM冷轧机的可轧制宽度范围较窄的技术问题。

本发明实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

本发明实施例提供一种六辊冷轧机的调整方法，该六辊冷轧机包括两根支 承辊、两根中间辊和两根工作辊，其中，两根中间辊设置于两个支承辊之间， 两根工作辊设置于两根中间辊之间；

其中，支承辊的辊形的调整公式为

$y_b\left(x_1\right)=\left(\begin{array}{cc}{R}_b+\sqrt{{\left(\frac{{l_b}^2+{h_b}^2}{2h_b}\right)}^2-{(x_1-l_b)}^2}-\frac{{l_b}^2+{h_b}^2}{2h_b}& 0\le x_1\le l_b\\ R_b& l_b\le x_1\le L_b-l_b\\ R_b+\sqrt{{\left(\frac{{l_b}^2+{h_b}^2}{2h_b}\right)}^2-{(x_1-L_b+l_b)}^2}-\frac{{l_b}^2+{h_b}^2}{2h_b}& L_b-l_b<x_1\le L_b\end{array}\right),$

其中，y_b(x)为支承辊的辊型半径，x₁为支承辊的辊身坐标，R_b为支承 辊的初始半径，L_b为支承辊的辊身长度，l_b为支承辊的倒角长度，h_b为支承 辊的倒角深度；

工作辊的辊形的调整公式为

$y_w\left(x_2\right)=R_w+\frac{C_w}{2}{(1-sin(\frac{\pi }{2}-\alpha \left)\right)}^{-1}sin\left(\right(\frac{\pi }{2}-\alpha )-2\alpha \frac{x_2}{l_w}),$

其中，y_w(x)为工作辊的辊型曲线，x₂为工作辊的辊身坐标，R_w为工作 辊的初始半径，l_w为工作辊的辊身长度，C_w为工作辊的凸度，α为工作辊的 展角；

在轧制板带宽度小于B_min+4s_m时，其中，B_min为六辊冷轧机的最小轧制 板宽，s_im为中间辊的正、负窜辊极限位置，中间辊的辊形的调整公式为：

$y_{im1}\left(x_3\right)=\left(\begin{array}{cc}{r}_{im1}& 0\le x_3\le l_{im1}\\ R_{im}& l_{im1}<x_3<l_{im1}+l_{im2}\\ r_{im2}& l_{im1}+l_{im2}<x_3\le l_{im}\end{array}\right)$和 $\left(\begin{array}{c}{l}_{im}=l_{im1}+l_{im2}+l_{im3}\\ l_{im2}=B_{\min }+4s_{im}\\ s_{im}=\frac{l_{im3}-l_{im1}}{2}\end{array}\right),$

其中，y_im1(x)为中间辊的辊型半径，x₃为中间辊的辊身坐标，R_im为 中间辊的有效工作段半径，r_im1为中间辊的窜动负方向侧阶梯段半径，r_im2为 中间辊的窜动正方向测阶梯段半径，l_im1为中间辊的窜动负方向侧阶梯段长度， l_im2为中间辊的有效工作长度，l_im3为中间辊的窜动正方向侧阶梯段长度；

在轧制板带宽度大于或等于B_min+4s_m时，中间辊的辊形的调整公式为：

y_im1(x₄)＝R_im+a₁x₄+a₂x₄²+a₃x₄³+a₄x₄⁴+a₅x₄⁵0≤x₄≤l_im， 其中，y_im1(x)为中间辊的辊型半径，x₄为中间辊的辊身坐标，R_im为中间辊 的初始半径，l_im为中间辊的辊身长度，a₁为中间辊的辊形系数，a₂为中间辊 的辊形系数，a₃为中间辊的辊形系数，a₄为中间辊的辊形系数，a₅为中间辊 的辊形系数。

通过上述部分可以看出，由于利用了一套六辊冷轧机的两套中间辊的调整 方案，在轧制较窄的带钢时，中间辊采用了非对称阶梯辊的辊形，既保证了六 辊冷轧机的辊缝刚度，又消除了“有害接触区”；在轧制较宽的带钢时，中间 辊采用五次多项式形式的变凸度辊形，保证了六辊冷轧机在轧制宽幅带钢时具 有较大的凸度调节域，满足了对宽幅带钢的凸度控制要求。

在接下来的部分中，将结合说明书附图，来详细介绍上述技术方案。

设定某六辊冷轧机的支承辊辊身长度L_b＝2140mm，支承辊直径 R_b＝1450mm，中间辊辊身长度l_im＝2580mm，中间辊直径R_im＝650mm， 工作辊辊身长度l_w＝2190mm，工作辊直径R_w＝560mm，中间辊窜辊范围 为[-200mm,200mm]，轧机可轧制的带钢宽度范围为[900mm,2100mm]。

在接下来的部分中，将介绍如何对该六辊冷轧机的支承辊、中间辊和工作 辊进行调整，使得其在轧制较窄的带钢时，既保证了六辊冷轧机的辊缝刚度， 又消除了“有害接触区”，并且在轧制较宽的带钢时，保证了六辊冷轧机在轧 制宽幅带钢时具有较大的凸度调节域，满足了对宽幅带钢的凸度控制要求。需 要说明的是，在接下来的部分中，数据的单位可以根据实际情况进行设置，在 此不做限制。

在本实施例中，支承辊的辊形为平辊带圆弧倒角，可以有效均匀辊间接触 压力,提高压辊的稳定性。

在实际应用中，支承辊的倒角的长度l_b和深度h_b可以根据实际情况进行设 置，以满足实际情况的需要，本实施例不做限制。则，支承辊的棍型半径y_b(x₁) 可以根据调整公式 $y_b\left(x_1\right)=\left(\begin{array}{cc}{R}_b+\sqrt{{\left(\frac{{l_b}^2+{h_b}^2}{2h_b}\right)}^2-{(x_1-l_b)}^2}-\frac{{l_b}^2+{h_b}^2}{2h_b}& 0\le x_1\le l_b\\ R_b& l_b\le x_1\le L_b-l_b\\ R_b+\sqrt{{\left(\frac{{l_b}^2+{h_b}^2}{2h_b}\right)}^2-{(x_1-L_b+l_b)}^2}-\frac{{l_b}^2+{h_b}^2}{2h_b}& L_b-l_b<x_1\le L_b\end{array}\right),$进行计 算，如前述部分所介绍的，支承辊的初始半径R_b、支承辊的倒角长度l_b、为 支承辊的倒角深度h_b和支承辊的辊身长度L_b为已知，所以可以计算出y_b(x₁) 的具体辊形曲线，在此就不再赘述了。

在计算出支承辊的辊形曲线后，可以根据 $y_w\left(x_2\right)=R_w+\frac{C_w}{2}{(1-sin(\frac{\pi }{2}-\alpha \left)\right)}^{-1}sin\left(\right(\frac{\pi }{2}-\alpha )-2\alpha \frac{x_2}{l_w}),$计算出 工作辊的辊形曲线，在本实施例中，工作辊的凸度C_w和工作辊的展角α可以 实际测量而获知的，在其他实施例中，工作辊的凸度C_w和工作辊的展角α可 以根据实际情况进行设置，以满足实际情况的需要，在此不做限制。

因此，如前述部分的，在工作辊的初始半径R_w和工作辊的辊身长度l_w、 工作辊的凸度C_w和工作辊的展角α均为已知的情况下，工作辊的辊形曲线 y_w(x)可以计算得知，在此就不再赘述了。

在通过上述部分获得支承辊和工作辊的辊形曲线后，在接下来的部分中， 将介绍获得中间辊的辊形曲线的具体过程。

将六辊冷轧机的最小可轧制的带钢宽度B_min＝900mm和极限窜辊位置 s_im＝200mm代入公式中可以计算得知：l_im1＝240、 l_im2＝1700、l_im3＝640。

同时，设定r_im1＝r_im2＝510mm，则在六辊冷轧机的轧制板带宽度小于 B_min+4s_m也即1700mm时，可以通过 $y_{im1}\left(x_3\right)=\left(\begin{array}{cc}{r}_{im1}& 0\le x_3\le l_{im1}\\ R_{im}& l_{im1}<x_3<l_{im1}+l_{im2}\\ r_{im2}& l_{im1}+l_{im2}<x_3\le l_{im}\end{array}\right)$和$\left(\begin{array}{c}{l}_{im}=l_{im1}+l_{im2}+l_{im3}\\ l_{im2}=B_{\min }+4s_{im}\\ s_{im}=\frac{l_{im3}-l_{im1}}{2}\end{array}\right)$计算 中间辊的辊形曲线，具体地，将前述已知l_im1＝240、l_im2＝1700、l_im3＝640代 入这两个公式中，则可以计算得知，中间辊的辊形曲线为：l_im1＝240、 l_im2＝1700、l_im3＝640，r_im1＝r_im2＝510mm，R_im＝650mm，

请参考图5，图5为本发明实施例提供的六辊冷轧机的中间辊的辊形示意图。

为了尽可能的消除“有害接触区”，通常要求δ＝0，所以板带宽度与中间 辊窜辊位置之间的关系为：即B＝1300-2s。

由于中间辊的窜辊范围为[-200mm,200mm]，所以当s＝s_im＝200mm时， 请参考图6，图6为本发明实施例提供的六辊冷轧机的第一种工作示意图，如 图6所示，六辊冷轧机的最大可轧制宽度为900mm；当s＝0mm时，请参考 图7，图7为本发明实施例提供的六辊冷轧机的第二种工作示意图，如图所示， 六辊冷轧机的最大可轧制宽度为1300mm；当s＝-s_im＝-200mm时，请参考图 8，图8为本发明实施例提供的六辊冷轧机的第三种工作示意图，如图8所示， 六辊冷轧机的最大可轧制宽度为1700mm。

可以看出，在通过上述方法对六辊冷轧机的支承辊、中间辊和工作辊进行 调整后，即能够六辊冷轧机的辊缝刚度，又消除了“有害接触区”，提高了六 辊冷轧机的性能。

在轧制板的宽度大于等于B_min+4s_m也即1700mm时，此时需要用变凸度 中间辊来进行轧制，中间辊的辊形曲线可以根据如下公式得知： y_im1(x₄)＝R_im+a₁x₄+a₂x₄²+a₃x₄³+a₄x₄⁴+a₅x₄⁵0≤x₄≤l_im。

在本实施例中，a₁＝1.393156*10^-3、无量纲，a₂＝-5.453961*10^-7、 单位为m^-1，a₃＝-4.359281*10^-10、单位为m^-2，a₄＝3.105558*10^-13、单位 为m^-3，a₅＝-4.814818*10^-17、单位为m^-4。当然，在其他实施例中，a₁、a₂、 a₃、a₄、a₅还可以根据实际情况被设置为其他合适的数值，在此不做限制。

则将前述已知的代入 y_im1(x₄)＝R_im+a₁x₄+a₂x₄²+a₃x₄³+a₄x₄⁴+a₅x₄⁵0≤x₄≤l_im这一 公式中，可以求得中间辊的辊形曲线，请参考图9，图9是本发明实施例提供 的中间辊的辊形曲线示意图。

此时，中间辊所轧制的带钢宽度范围为[1700mm,2100mm]，属于超宽带 钢。在变凸度中间辊的窜动机制下，轧机可以获得较大的凸度调节范围。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种六辊冷轧机，该六辊冷轧机 的支承辊、中间辊和工作辊按前述实施例中介绍的调整方法进行调整而获得 的，在此就不再赘述了。

上述本发明实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

由于利用了一套六辊冷轧机的两套中间辊的调整方案，在轧制较窄的带钢 时，中间辊采用了非对称阶梯辊的辊形，既保证了六辊冷轧机的辊缝刚度，又 消除了“有害接触区”；在轧制较宽的带钢时，中间辊采用五次多项式形式的 变凸度辊形，保证了六辊冷轧机在轧制宽幅带钢时具有较大的凸度调节域，满 足了对宽幅带钢的凸度控制要求。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发 明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及 其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。