D0I:10.13374/i.issm1001-053x.2005.02.056 第27卷第2期 北京科技大学学报 Vol.27 No.2 2005年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2005 冷轧带钢板形和表面粗糙度协同控制 张清东”王文广”吴越》王慧) 1)北京科技大学机械工程学院，北京1000832)中国人民公安大学，北京102614 摘要为了解决某冷连轧机组在生产实践中对板形和表面粗糙度协同控制的问题，在大 量现场实测与实验的基础上，通过研究板形生成规律及带钢表面粗糙度形成规律，揭示了板 形与表面粗糙度控制中产生矛盾的根源及本质，提出了合理的解决方案，取得了良好的现场 应用效果 关键词冷轧带钢：板形：表面粗糙度：协同控制 分类号TG335.11 在带钢冷连轧生产中，轧后要进行罩式退火 钢表面粗糙度， 的板带材对板形和表面粗糙度都有严格要求，并 轧制力和支持辊初始辊形是决定承载辊缝 且对二者的控制均由末架冷轧机完成。根据某 形状的主要因素.当轧制力增大时，轧辊挠度增 2030冷连轧机的生产实践，在原有工艺条件下降 大，带钢易产生边浪板形：增大支持辊初始凸度， 低第五架轧制力可以明显减少边浪，是改善板形 可以减小辊系的挠度，抑制边浪的产生，特别是 最有效的手段，但是，降低第五机架轧制力会导 采用变接触支持辊辊形技术，可以降低承载辊缝 致带钢表面粗糙度改善效果不明显，并且会引起 的基本凸度并显著提高承载辊缝的横向刚度，大 罩式退火工艺中钢卷粘结发生量的大幅度增加. 大减弱轧制力对板形的干扰，明显增加弯辊力的 如果要保证带钢表面粗糙度满足要求，在现有轧 调控功效，提高轧机的板形控制能力. 辊表面毛化技术水平和不增加辊耗的前提下只 因此，板形和表面粗糙度控制对立于二者不 能增大第五机架轧制力，因此，在末机架同时控 同的轧制力需求，却可统一于合理的轧制规范和 制表面粗糙度和板形存在矛盾，需研究有效技术 辊形凸度配置.在已知轧辊表面粗糙度及其变化 措施，保证使用较大轧制力也能实现板形与表面 规律的前提下，可以协同优化确定轧制力和运用 粗糙度的共同达标四. 变接触辊形设计思想确定支持辊初始辊形. 1板形与表面粗糙度的控制矛盾 2轧制力的影响 依据轧制过程中带钢表面粗糙度传递原理， 为了确定轧制力及其他因素对带钢表面粗 轧制力是将轧辊表面粗糙度传递到带钢上的动 糙度的影响，需要建立轧辊和带钢表面粗糙度预 力，对带钢表面粗糙度的形成起到至关重要的作 测模型.笔者曾在某2030连轧机的生产中进行了 用.在轧制过程中，只要轧辊表面粗糙度没有衰 大量轧辊和带钢表面粗糙度的跟踪实测，并选择 减到所允许的最低值，且压下量足以使得轧辊表 数理统计中的逐步回归分析法建立了关系模型 面微观形状压入带钢，带钢就能获得满意的表面 函数 粗糙度.轧制力越大，越容易使得毛化后得到硬 带钢表面粗糙度变化规律的数学模型为： 化的轧辊表面粗糙度尖峰扎入带钢表面，形成带 Rs=R,(0.213+0.0586-27.93△- 收稿日期：20040430修回日期：2004-07-12 0.023ln(L+1)+2.478△+0.061g张(1) 基金项目：国家自然科学基金资助项目N0.59835170) 式中，Rs为带钢表面粗糙度预测值，R为轧 作者简介：张清东(1965一)，男，研究员，博士 辊初始粗糙度，6为第五机架出口带钢厚度，L为第 2 7 卷 第 2 期 2 0 0 5 年 4 月 北 京 科 技 大 学 学 报 JO u r n a l o f Un vi e r s tiy o f S e i e n c e a n d Te e h n o fo gy B e ji in g M〕 1.2 7 N .o 2 A P r. 2 0 0 5 冷轧带钢板形和表面粗糙度协 同控制 张 清 东” 王 文 广 ” 吴 越 ` , 王 慧 2 , l ) 北京 科技 大学机 械工 程学 院 , 北京 10 0 0 8 3 2) 中国人 民公 安大 学 , 北京 10 2 6 14 摘 要 为 了解 决某 冷连 轧机 组在 生产 实 践 中对 板 形和 表面 粗 糙度 协 同控制 的问题 , 在 大 量现 场实 测 与实验 的基 础上 , 通 过研 究板 形 生成规 律及 带钢 表面 粗糙 度 形成 规律 , 揭 示 了板 形与 表面 粗糙 度控 制 中产 生矛盾 的根 源及 本质 , 提 出 了合理 的解 决方 案 , 取得 了 良好 的现 场 应用 效果 . 关键 词 冷 轧带钢 ; 板 形 ; 表 面粗 糙 度 ; 协 同控 制 分类 号 T G 3 3 5 . 1 1 在带 钢冷 连 轧 生产 中 , 轧后 要 进行 罩 式 退火 的板 带材 对板 形和 表 面粗 糙度 都 有严 格要 求 , 并 且 对 二者 的控 制均 由 末 架 冷 轧机 完成 . 根 据 某 2 0 3 0 冷连 轧机 的生产 实 践 , 在 原 有工 艺条 件 下降 低 第 五架 轧制 力 可 以明显 减少 边 浪 , 是 改善板 形 最 有 效 的手 段 . 但 是 , 降低 第 五机 架 轧制 力 会 导 致带 钢表 面粗 糙度 改 善效 果不 明显 , 并且 会 引起 罩式 退火 工艺 中钢 卷粘 结 发生 量 的大 幅度 增加 . 如 果 要保 证带 钢表 面粗 糙度 满 足要 求 , 在现 有 轧 辊 表 面 毛 化 技 术水 平 和 不 增 加 辊 耗 的前 提 下 只 能增 大第 五 机架 轧 制 力 . 因此 , 在 末 机 架 同 时控 制 表 面粗糙 度 和板 形存 在 矛盾 , 需 研 究有效 技 术 措 施 , 保 证使 用较 大 轧制 力也 能 实现板 形 与表 面 粗 糙 度 的共 同达 标 `1 . 钢 表 面 粗 糙度 . 轧制 力 和 支 持 辊 初 始辊 形 是 决 定 承 载 辊 缝 形 状 的 主要 因素 . 当轧 制 力增 大 时 , 轧辊 挠度 增 大 , 带钢 易产 生边 浪 板形 ; 增 大 支持 辊初 始 凸 度 , 可 以减 小辊 系 的挠 度 , 抑 制边 浪 的产 生 . 特 别 是 采 用变 接 触支 持辊 辊 形技 术 , 可 以降低 承载 辊缝 的基本 凸度 并显 著提 高承 载 辊缝 的横 向刚度 , 大 大 减弱 轧 制力 对板 形 的干 扰 , 明显增 加 弯辊 力 的 调 控 功 效 , 提 高轧 机 的板 形控 制 能 力`, 2] . 因此 , 板 形和 表 面 粗糙 度 控 制对 立 于二 者 不 同的轧 制 力需 求 , 却 可统 一 于合 理 的轧 制规 范和 辊 形 凸 度配 置 . 在 已 知轧 辊表 面 粗糙 度及 其 变化 规 律 的前 提下 , 可 以协 同优化 确 定 轧制 力和 运用 变 接触 辊 形 设计 思 想 确 定支 持 辊初 始 辊 形 . 1 板 形 与表面 粗 糙 度 的控制 矛 盾 依据 轧 制 过程 中带钢 表 面粗 糙度 传递 原 理 , 轧 制 力 是将 轧辊 表 面 粗 糙度 传 递 到 带 钢 上 的动 力 , 对 带钢 表 面粗 糙度 的形 成起 到 至关 重要 的作 用 . 在轧 制 过程 中 , 只 要 轧 辊表 面 粗糙 度 没 有衰 减 到所 允许 的最 低值 , 且压 下量 足 以使得 轧 辊表 面 微观 形状 压入 带钢 , 带钢 就 能获 得满 意的表面 粗 糙度 . 轧 制 力越 大 , 越 容 易使 得 毛化 后 得 到硬 化 的轧 辊表 面粗 糙度 尖 峰扎 入带 钢表 面 , 形 成带 收稿 日期 : 2 0 0 4一4 3 0 修 回 日 期 : 2 0 0 4刁 -7 1 2 基金 项 目 : 国家 自然 科学 基金 资助 项 目《N O .5 9 8 3 5 17 0) 作者 简介 : 张 清东 ( 19 6 5一) , 男 , 研 究 员 , 博 士 2 轧 制 力 的 影 响 为 了确 定 轧 制 力 及 其 他 因素 对 带 钢 表 面 粗 糙度 的影 响 , 需要建 立 轧 辊和 带钢 表 面粗 糙度 预 测 模型 . 笔者 曾在 某 2 0 3 0 连轧 机 的生 产 中进行 了 大 量轧 辊和 带钢 表 面粗糙度 的跟踪 实 测 , 并选 择 数 理统 计 中 的逐 步 回 归 分 析 法 建立 了关 系 模型 函 数 . 带钢 表 面粗 糙 度 变化 规 律的数 学模型 为 : R 。 : = R a R ( 0 . 2 1 3+ 0 . 0 5 8咨一 2 7 . 93 A子一 0 . 0 23 I n (L + 1) + 2 4 7她占+ 0 . 0 6 l q孟 ( 1) 式 中 , aR s 为 带 钢 表 面 粗 糙度 预测 值 , aR R 为 轧 辊 初 始 粗 糙 度 , 占为第 五 机 架 出 口 带钢 厚 度 , L 为 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2005. 02. 056