杜风山等：精密轧机的辊型电磁调控工艺参数 ·1879· 示.∫为4000Hz时，不同加热时间辊型曲线如图15所 160 示.从图14中可以看出，不同∫获得的辊型曲线均为 量-60g 140 -180s 高次曲线，而且随着∫增大，辊型曲线的凸度越大.从 ★-3005 120 --600s 图15中可以看出，不同时刻的辊型曲线也为高次曲 线，随着时间增大，辊型曲线的凸度增大 160 -2000Hz 60 。-4000Hz 140 +-8000Hz 40 w一12以000H2 120 20 100 80 -150-100-50050100150 X/mm 60 图15不同时刻辊型曲线(f=4000Hz) 40 Fig.15 Roll profile curves under different time (f=4000 Hz) 20 表3所示.可以看出，当频率∫为400Hz时，随着J增 -150-100-50050100 10 大，凸度增长速率出现急剧降低时间减小：同样J为3 X/mm A·mm2时，随着∫增大，凸度增长速率出现急剧降低 图14不同频率f下辊型曲线(1=300s) 时间减小，且凸度增长速率波动强度增加.考虑电磁 Fig.14 Roll profile curves under different frequencies f (t=300 s) 棒出现局部高温区域为非承载区，同时超过500℃以 通过辊型调节板形时，辊凸度应该满足两个条件： 后，材料的导磁率明显下降导致加热效率逐渐降低， 其一为辊凸度调节速率较高：其二为辊凸度增长速率 故而局部温度不宜超过500℃.综合考虑后，为了避 与调控参数呈线性或近线性关系，这样才能更为方便 免电磁棒局部高温和方便控制辊凸度调节量，本文 利用调节辊型来实现板形调节.辊凸度调节速度较高 认为利用实验平台中所使用的电磁调控轧辊进行辊 是为了适应高速的板带轧制，而辊凸度增长速率与控 型调控过程中合理的工艺参数范围为：当频率∫为 制参数之间呈线性或近线性关系则更易控制辊凸度调 400Hz时，J的取值以5A·mm2左右为宜：当J为3 节量.为了获得合理的工艺参数，将上文分析结果中 A·mm2,f以2000~4000Hz为宜：如果需要快速调 的凸度增长速率进行整理，在0~400s加热时间内，不 整轧辊凸度，则可以短时间采用较高的等效电流密 同等效电流密度和频率下凸度增长速率具有特点如 度或频率 表3凸度增长速率的特点(0~400s) Table 3 Characteristics of the roll crown growth rate 频率，fHz 等效电流密度，J/(Amm2) 凸度增长速率/（μms1) 急剧降低时间/s 波动情况 400 低于0.01 尔 有弱波动 400 3 0.066-0.1 无 有弱波动 400 5 0~325s高于0.2，最大0.325 325 波动 400 7 0~165s高于0.2，最大0.676 87 强波动 2000 3 0~325s高于0.2，最大0.319 345 波动 4000 3 0~215s高于0.2，最大0.505 165 较强波动 8000 3 0~275s高于0.2，最大0.693 中 强波动 12000 3 0~250s高于0.2，最大0.790 70 强波动 4结论 的偏差，模型精度满足预测要求，为今后研究辊型电磁 调控技术提供一种更为优异的方法. (1)针对本课题组提出的电磁调控轧辊辊型技 (2)通过仿真分析，给出了不同等效电流密度和 术，自行设计并制备了中270mm×300mm辊型电磁调 频率下轧辊凸度和凸度增长速率随加热时间的变化规 控实验平台，并建立与之相应的轴对称电磁一热一力耦 律，分析了不同等效电流密度、频率和加热时间对轧辊 合模型.通过对比实验数据和有限元计算结果，发现 辊型曲线的影响，并确定了适合该电磁调控轧辊的工 实验和有限元计算的结果变化规律相同，且只有较小 艺参数范围为：当频率∫为400Hz时，J的取值以5A·杜凤山等: 精密轧机的辊型电磁调控工艺参数 示． f 为 4000 Hz 时，不同加热时间辊型曲线如图 15 所 示． 从图 14 中可以看出，不同 f 获得的辊型曲线均为 高次曲线，而且随着 f 增大，辊型曲线的凸度越大． 从 图 15 中可以看出，不同时刻的辊型曲线也为高次曲 线，随着时间增大，辊型曲线的凸度增大． 图 14 不同频率 f 下辊型曲线( t = 300 s) Fig． 14 Ｒoll profile curves under different frequencies f ( t = 300 s) 通过辊型调节板形时，辊凸度应该满足两个条件: 其一为辊凸度调节速率较高; 其二为辊凸度增长速率 与调控参数呈线性或近线性关系，这样才能更为方便 利用调节辊型来实现板形调节． 辊凸度调节速度较高 是为了适应高速的板带轧制，而辊凸度增长速率与控 制参数之间呈线性或近线性关系则更易控制辊凸度调 节量． 为了获得合理的工艺参数，将上文分析结果中 的凸度增长速率进行整理，在 0 ～ 400 s 加热时间内，不 同等效电流密度和频率下凸度增长速率具有特点如 图 15 不同时刻辊型曲线( f = 4000 Hz) Fig． 15 Ｒoll profile curves under different time ( f = 4000 Hz) 表 3 所示． 可以看出，当频率 f 为 400 Hz 时，随着 J 增 大，凸度增长速率出现急剧降低时间减小; 同样 J 为 3 A·mm － 2时，随着 f 增大，凸度增长速率出现急剧降低 时间减小，且凸度增长速率波动强度增加． 考虑电磁 棒出现局部高温区域为非承载区，同时超过 500 ℃ 以 后，材料的导磁率明显下降导致加热效率逐渐降低， 故而局部温度不宜超过 500 ℃ ． 综合考虑后，为了避 免电磁棒局部高温和方便控制辊凸度调节量，本文 认为利用实验平台中所使用的电磁调控轧辊进行辊 型调控过程中合 理 的 工 艺 参 数 范 围 为: 当 频 率 f 为 400 Hz 时，J 的取值以 5 A·mm － 2 左右为宜; 当 J 为 3 A·mm － 2，f 以 2000 ～ 4000 Hz 为宜; 如果需要快速调 整轧辊凸度，则可以短时间采用较高的等效电流密 度或频率． 表 3 凸度增长速率的特点( 0 ～ 400 s) Table 3 Characteristics of the roll crown growth rate 频率，f /Hz 等效电流密度，J /( A·mm － 2 ) 凸度增长速率/( μm·s － 1 ) 急剧降低时间/ s 波动情况 400 1 低于 0. 01 无 有弱波动 400 3 0. 066 ～ 0. 1 无 有弱波动 400 5 0 ～ 325 s 高于 0. 2，最大 0. 325 325 波动 400 7 0 ～ 165 s 高于 0. 2，最大 0. 676 87 强波动 2000 3 0 ～ 325 s 高于 0. 2，最大 0. 319 345 波动 4000 3 0 ～ 215 s 高于 0. 2，最大 0. 505 165 较强波动 8000 3 0 ～ 275 s 高于 0. 2，最大 0. 693 85 强波动 12000 3 0 ～ 250 s 高于 0. 2，最大 0. 790 70 强波动 4 结论 ( 1) 针对本课题组提出的电磁调控轧辊辊型技 术，自行设计并制备了 270 mm × 300 mm 辊型电磁调 控实验平台，并建立与之相应的轴对称电磁--热--力耦 合模型． 通过对比实验数据和有限元计算结果，发现 实验和有限元计算的结果变化规律相同，且只有较小 的偏差，模型精度满足预测要求，为今后研究辊型电磁 调控技术提供一种更为优异的方法． ( 2) 通过仿真分析，给出了不同等效电流密度和 频率下轧辊凸度和凸度增长速率随加热时间的变化规 律，分析了不同等效电流密度、频率和加热时间对轧辊 辊型曲线的影响，并确定了适合该电磁调控轧辊的工 艺参数范围为: 当频率 f 为 400 Hz 时，J 的取值以 5 A· · 9781 ·