一種熱軋薄規格花紋板板形控制方法

2023-05-10 00:16:51 2

專利名稱：一種熱軋薄規格花紋板板形控制方法
技術領域：
本發明屬於軋鋼技術領域，特別是涉及一種熱軋薄規格花紋板板形控制方法。
背景技術：
表面帶有花紋的鋼板美觀且能增加摩擦、強化性能、節約鋼材，在建築、造船、交通和機械製造行業中得到了廣泛的應用。花紋板是廣泛應用於建築、運輸、公共場所用的一種防滑的鋼板，在GB709-88中有多種規格，其厚度為1. 5mm 12. 7mm。熱連軋機軋制是生產花紋板的主要工序。建築和機械製造用薄規格的花紋板可以替代厚規格平板，而且可以大量節約鋼材。扁豆形花紋板的花紋屬開口形，是目前應用最廣泛的花紋板。其優點是美觀大方、防滑效果好、不存油水。 衡量熱軋花紋板產品最主要的質量指標為豆高和板形。熱軋薄規格花紋板主要的一個難點就是如何控制好板形質量。現有技術中關於花紋板生產的相關技術中主要是涉及生產方法、花紋輥設計與加工、花紋輥配輥、花紋輥機架壓下率及其壓下調節方法等，如專利申請號200710139417. 6的專利"花紋板軋制配輥方式及其花紋板軋制方法"，明確給出了最優花紋輥配輥範圍，創新點是在下輥採用末機架花紋輥，並通過優化花紋輥機架的壓下率控制花紋板質量。現有技術中沒有涉及到熱連軋軋機軋制薄規格花紋板板形控制方面的技術。國內一般的熱軋廠只是能軋制到最薄2. 5mm厚度規格的花紋板，而薄至2mm厚度規格的花紋板市場也很大。生產熱軋薄規格的花紋板，主要面臨的技術難題就是如何控制好花紋板的板形質量。

發明內容
本發明的目的在於提供一種改善熱連軋軋機軋制花紋板板形控制方法，主要解決的問題是 1)解決熱連軋機軋制薄規格花紋板出現浪形嚴重的板形問題； 2)改善花紋輥與配輥均採用平輥形軋制薄規格花紋板出現的跑偏和甩尾問題； 3)解決花紋板軋制寬度規格擴展問題； 4)改善薄規格花紋板邊部豆高質量。 本發明的技術解決方案是 本發明根據精軋機組末機架工作輥熱凸度建立過程特性和熱凸度數值的大小，上
工作輥採用花紋輥，下工作輥採用範圍在0. 05 0. 15mm的負凸度輥形，並與花紋輥配對使
用；下工作輥輥形曲線為二次拋物線方程R(x) = 1v^，式中，x為軋輥軸向坐標，坐標原點
位於輥身中點，單位mm;R為軋輥半徑相對偏差量，單位um。多項式中係數範圍b2 = 1. 5378622128*10—5 9. 2272203000*10—5。
花紋輥的輥形為平輥形；支持輥使用6次方多項式輥形； 該發明的思路是 根據熱連軋機軋制花紋板薄規格出現嚴重中間浪板形缺陷的問題，分析出現此板形問題的主要原因是由於在生產花紋板時，只是更換精軋機組末機架的花紋輥和配對用 的軋輥，其餘機架的工作輥並不更換，新上機的末機架工作輥由於在很短時間內即有很高 的溫升，導致軋輥熱凸度增大，使得軋制薄規格花紋板時出現中間浪形嚴重的問題。軋制完 其他軋制計劃後更換花紋輥進行花紋板軋制計劃軋制，精軋末機架支持輥還是使用原來和
cvc工作輥配對使用的cvc支持輥，由於cvc支持輥輥形與邊部倒角過渡存在尖點，存在著
應力集中導致花紋輥存在劃傷和剝落的問題，不僅不能軋制寬幅規格花紋板，而且還導致 花紋輥消化大。因此，根據精軋機組末機架工作輥熱凸度建立過程特性和熱凸度數值，對與 花紋輥配對使用的下工作輥輥形進行了輥形設計，上工作輥採用花紋輥，花紋輥的輥形為
平輥形；下工作輥採用範圍在0. 05 0. 15mm的負凸度輥形，並與花紋輥配對使用；下工作 輥輥形曲線為二次拋物線方程R(x) 二lv^，式中，x為軋輥軸向坐標，坐標原點位於輥身中 點，單位mm ;R為軋輥半徑相對偏差量，單位um。多項式中係數範圍
b2 = 1. 5378622128*10—5 9. 2272203000*10—5。 給定一個範圍在O. 05 0. 15mm的2次方的負凸度輥形，彌補軋輥熱輥形，保持工 作輥輥縫在正凸度範圍內，保持薄規格花紋板的板形，並有利於花紋板薄規格軋制的穩定 性，降低甩尾和跑偏發生的概率。 支持輥使用6次方多項式輥形、下工作輥採用2次方的負凸度輥形和平輥形的上 花紋輥進行配置，使得支持輥與工作輥接觸長度與所軋帶鋼寬度相適應，輥形配置如圖1 所示。 採用6次多項式曲線完成軋輥邊部與中部的光滑過渡，使得支持輥輥徑在邊部與
中部有0. 2mm lmm輥徑差；根據軋制負荷大小，確定具體所需要的0. 3mm 0. 7mm的輥徑
差，設計支持輥高次多項式輥形曲線； 支持輥輥形曲線方程 輥形曲線方程式如下，如圖3所示 R(x) = aJaiX+^^+asxS+ajVasxS+aeX6 ;式中，x為軋輥輥身軸向坐標，坐標原點為 輥身中點，單位:mm ;R為軋輥半徑相對偏差量，單位:um ;a6、 a5、 a4、 a3、 a2、 a!、 a。為多項式中 從6次到常數項的係數，範圍分別為a6 = -2. 7129705640*10—16 _1. 6556900092*10—16 ;
a5 = 1. 8469747028*10—24 1. 6776900092*10—17 ;
a4 = 7. 4565873947*10—11 1. 0249998557*10—10 ;
a3 = -1. 1103722104*10—11 _3. 0443517503*10—17 ;
a2 = -1. 1333660012*10—4 _3. 3075500441*10—5 ;
ai = 1. 2616796745*10—1CI 7. 2223467419*10—6 ;
a。-6. 3146187639*10—3 1. 2335634568*10—3。 給定支持輥和工作輥輥形曲線方程後，需要對支持輥和工作輥進行輥面的輥形磨 削工作。在磨床的輥形曲線方程錄入與管理系統中，按照以多項式方程的方式，進行上述支 持輥和工作輥輥形曲線的多項式係數錄入，核實曲線方程凸度大小與設計曲線是否吻合。 進行磨削程序編程，對所磨削的支持輥和工作輥的磨削程序中選擇所給定的輥形曲線方 程，並在磨削程序中進行固化，對支持輥和工作輥進行磨削。磨削後的輥形誤差要滿足上機 工作要求。支持輥上機前，需要進行輥面和輥形的檢查。
本發明的應用效果是 1)消除了平輥形工作輥與花紋輥配對使用時，由於軋輥熱凸度大導致所軋制薄規格花紋板出現嚴重中間浪板形缺陷的問題； 2)解決了 CVC支持輥輥形邊部倒角過渡不均導致花紋輥邊部劃傷，出現局部緩剝
問題，不能軋制寬規格花紋板的問題； 3)解決了所軋制花紋板邊部豆高不夠的問題。 本發明專利創新點 1)在平輥形工作輥軋制過程熱凸度建立過程及其對熱軋花紋板板形帶來的影響
分析的基礎上，給出新的工作輥輥形曲線，使之與平輥形花紋輥相配對使用，改善熱軋花紋
板由於軋輥熱凸度大導致軋制薄規格花紋板出現的嚴重中間浪板形缺陷的問題。 2)由於原CVC支持輥輥形與軋輥邊部倒角過渡不光滑，存在過渡尖峰，導致軋制
花紋板時花紋輥邊部相應位置出現花紋輥剝落等問題，採用新的支持輥輥形曲線與平輥形
花紋輥配對使用，解決軋輥邊部由於應力集中導致的剝落問題，同時擴大了花紋板軋制的
寬度規格，並改善了花紋板邊部豆高不夠的問題。 本發明的經濟意義和社會意義 本發明解決了軋制薄花紋板規格出現的板形缺陷嚴重的問題，大幅提升了生產花紋板的產品質量，擴大了市場份額，帶來了可觀的經濟效益。而且，輥形設計與優化，無需對設備進行投入，成本低，效果顯著，可以在熱連軋生產線上推廣應用。


圖1熱連軋軋制花紋板花紋輥機架輥形配置。 圖1中1 :支持輥；2 :花紋輥；3 :花紋板；4 :下工作輥。 圖2精軋機組末機架與花紋輥配對使用的工作輥輥形設計曲線。 圖3精軋機組末機架支持輥設計輥形曲線。 圖4採用新的輥形配置技術前所軋制的厚度規格為2. 2mm的花紋板板形。 圖5採用新的輥形配置技術前所軋制的厚度規格為2. 3mm的花紋板板形。 圖6採用新的輥形配置技術前所軋制的厚度規格為2. 4mm的花紋板板形。 圖7採用新的輥形配置技術前所軋制的厚度規格為2. 5mm的花紋板板形。 圖8CVC支持輥輥形 圖9採用新的輥形配置技術後生產厚度小於等於2. 5mm的花紋板板形 圖10末機架下工作輥採用平輥形與花紋輥配對使用時的下機磨損輥形 圖11末機架下工作輥採用負凸度輥形與花紋輥配對使用時的下機磨損輥形
具體實施例方式
首鋼遷鋼2160mm熱軋寬帶鋼生產線是於2006年年底投產，在2009年年初開始生
產熱軋花紋板，在花紋板生產的初期，存在的主要問題是 1)花紋板的薄規格在軋制過程中大多是中浪板形，而且浪形較大； 2)由於末機架支持輥採用的是CVC輥形，存在邊部倒角於輥身曲線過渡不良導致
花紋板的寬度規格不能大於1600mm。
對所軋制的厚度小於等於2. 5mm規格的花紋板的板形數據進行了統計，結果如圖 4、圖5、圖6和圖7所示。由於首鋼遷鋼2160mm熱軋生產線上平坦度檢測儀表中是採用帶 鋼兩側邊部(傳動側和操作側)的延伸率平均值減去帶鋼中心位置的延伸率的差值來記錄 所軋制帶鋼的板形質量，所以，圖中數據是負值時候表示帶鋼的浪形缺陷為中間浪，而正值 表示邊浪缺陷。從最大和最小平坦度數值看，所軋制的薄規格花紋板均存在著較大的中間 浪板形缺陷。如果按照最小值的絕對值超出IOOIU來統計的話，平坦度存在中浪板形的薄 規格花紋板所佔比例高達67%。所以絕大多數薄規格花紋板均存在中浪板形缺陷。而且， 從花紋板軋制單位中、後期，這種板形缺陷更加嚴重。
進行了導致此類板形問題的原因分析，得出如下結論 由於花紋板是在某一個軋制單位後，只是更換F6工作輥，在末機架更換成花紋輥 後進行軋制。其它機架的工作輥保持不換，這時候F6機架的工作輥是冷態的，而且在初期 均採用的是平輥形，在軋制30分鐘左右，熱凸度建立起來，軋輥熱凸度大，導致帶鋼中部延 伸大於邊部，出現了中浪板形。 為了解決軋輥熱膨脹導致板形出現浪形缺陷的問題，設計了負凸度輥形曲線，如 圖2所示，具有0. 08mm的負凸度，並應用於F6機架的下工作輥，與作為上工作輥的花紋輥 配對使用。 首鋼遷鋼2160mm熱連軋機組中Fl-F6機架均採用了 CVC輥形，其中包括支持輥也 均設計了CVC輥形與工作輥進行配置使用。其中一個主要的問題是，CVC支持輥輥形曲線 與邊部倒角存在一廢光滑過渡，導致一尖點存在，如圖8所示。在F6機架花紋輥更換上機 時，不進行支持輥更換，故導致此尖點位置的花紋輥發生劃傷和剝落，不能軋制寬於1600mm 的花紋板，還必須縮小花紋輥上花紋在輥身上的寬度範圍，來適應此CVC支持輥。為了擴大 合同範圍，故進行了 F6機架的支持輥輥形更換工作。採用6次方多項式支持輥輥形曲線， 如圖3所示。此輥形曲線，不存在邊部倒角過渡不光滑的問題，支持輥與工作輥輥間接觸長 度能適應所軋制帶鋼的寬度，可以減輕軋輥的擾曲變形和彈性壓扁量。也就是說，這種輥形 配置也同樣可以改善花紋板邊部豆高質量。 給定支持輥和工作輥輥形曲線方程後，需要對支持輥和工作輥進行輥面的輥形磨 削工作。在磨床的輥形曲線方程錄入與管理系統中，按照以多項式方程的方式，進行上述支 持輥和工作輥輥形曲線的多項式係數錄入，核實曲線方程凸度大小與設計曲線是否吻合。 進行磨削程序編程，對所磨削的支持輥和工作輥的磨削程序中選擇所給定的輥形曲線方 程，並在磨削程序中進行固化，對支持輥和工作輥進行磨削。 完成軋輥磨削準備工作後，需要在熱軋自動化控制系統中給出相應的支持輥與工 作輥輥形曲線方程。與磨削管理工作類似，軋鋼二級控制系統中需要錄入輥形曲線方程，使 得系統完成複合與板形控制設定計算。在二級系統中錄入方程之前，需要對上述兩個輥形 曲線進行單位變換處理。 1)對輥身坐標以輥身中部位置作為坐標原點進行正則化，也就是使得輥身坐標在 [-l，+l]間； 2)對輥形曲線方程的縱坐標單位進行變換，也就是軋輥半徑差數值的單位轉換成 二級模型中所使用輥形參數的單位； 3)對輥形方程進行重新擬合，得到新的函數，把多項式的各項係數對應的輸入到二級系統中新定義的輥形曲線編碼對應的各項係數。
更換軋輥時需要做的工作 1)當更換支持輥和工作輥時候，磨輥間操作人員在換輥通知單上著名軋輥輥形類型； 2)軋鋼操作人員在輸入軋輥編號、直徑等參數到控制系統中的HMI中時候，必須
在對應軋輥輥形所對應的軋輥輥形編號那欄選中提前規定好的輥形編號。 完成上述工作後，就可以用新的輥形和配置進行軋鋼了。 1)在軋鋼過程中設定花紋板目標凸度為40um，關掉凸度自學習模塊； 2)關掉板形長期自學習模塊。 軋制花紋板結束後，需要進行下列數據測量來評價改善效果 1)支持輥下機後的磨損輥形； 2)更換工作輥時候，觀察工作輥表面狀況； 3)工作輥下機後的磨損輥形； 4)對薄規格花紋板板形控制結果數據進行收集與分析； 5)根據上述數據結果進行綜合評價，給出新輥形及其配置的使用效果。 從2009年6月初開始進行此項輥形配置軋制熱軋花紋板，從板形控制效果上看，
改善很明顯，而且也不再收到寬度的限制，可以進行1600mm以上到2040mm的寬度規格的花
紋板的生產。從此項輥形配置技術投入使用後，所有軋制的厚度規格小於和等於2. 5mm的
板形數據看，中浪板形大於100IU的比例從原來的67%，降低到14%，板形改善效果非常明
顯，如圖9所示。 從工作輥磨損輥形的對比上也能看出採用負輥形工作輥和6次方多項式支持輥與花紋輥配對使用的輥形配置對板形控制質量的改善效果。從圖10和圖11的曲線比較可以看出沒有採用負輥形時候，下輥在軋制帶鋼的邊部磨損嚴重，中部熱凸度大，導致中浪板形。採用了負輥形後，軋輥的磨損輥形對稱並且磨損量也不大，而且使得軋輥保持負輥形，也就是輥縫形狀為凸形，增加了帶鋼的軋制穩定性，減輕了軋制薄規格花紋板所出現甩尾和跑偏的概率，並且改善了帶鋼的板形。 此輥形配置應用到花紋板軋制生產中，不僅可以改善薄規格花紋板的板形質量和拓寬所能軋制的寬度規格範圍，而且還可以改善花紋板邊部豆高的質量。
權利要求
一種熱軋薄規格花紋板板形控制方法，其特徵在於根據精軋機組末機架工作輥熱凸度建立過程特性和熱凸度數值的大小，上工作輥採用花紋輥，下工作輥採用範圍在0.05～0.15mm的負凸度輥形，並與花紋輥配對使用。
2. 根據權利要求1所述的一種熱軋薄規格花紋板板形控制方法，其特徵在於下工作 輥輥形曲線為二次拋物線方程R(x) 二lv^，式中，x為軋輥軸向坐標，坐標原點位於輥身中 點，單位mm ;R為軋輥半徑相對偏差量，單位um，多項式中係數範圍b2 = 1. 5378622128*10—5 9. 2272203000*10—5。
3. 根據權利要求1所述的一種熱軋薄規格花紋板板形控制方法，其特徵在於花紋輥 的輥形為平輥形。
4. 根據權利要求1所述的一種熱軋薄規格花紋板板形控制方法，其特徵在於支持輥使用6次方多項式輥形。
全文摘要
本發明一種熱軋薄規格花紋板板形控制方法，根據精軋機組末機架工作輥熱凸度建立過程特性和熱凸度數值的大小，上工作輥採用花紋輥，下工作輥採用範圍在0.05～0.15mm的負凸度輥形，並與花紋輥配對使用；花紋輥的輥形為平輥形；支持輥使用6次方多項式輥形；消除了平輥形工作輥與花紋輥配對使用時，由於軋輥熱凸度大導致所軋制薄規格花紋板出現嚴重中間浪板形缺陷的問題；解決了CVC支持輥輥形邊部倒角過渡不均導致花紋輥邊部劃傷，出現局部緩剝問題，不能軋制寬規格花紋板的問題；解決了所軋制花紋板邊部豆高不夠的問題。
文檔編號B21B27/02GK101716608SQ20091024437
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月30日 優先權日2009年12月30日
發明者餘威, 張寶輝, 朱國森, 李彬, 李明, 李本海, 李飛, 王曉東, 董佳彬, 馬耀峰 申請人:首鋼總公司;河北省首鋼遷安鋼鐵有限責任公司