第10期 孙文权等：UCM冷连轧机硅钢边降控制技术 ,1341. 议大幅度降低，为企业带来巨大经济效益的同时提 高了产品的市场竞争力 上中阿辊 1UCM机组边降控制技术 上工作辊L 一定宽度的冷轧或热轧带钢在轧制过程中，两 下工作银L 边厚度发生急剧减小的现象称为边降，边降产生原 因包括以下几种：①轧制过程中工作辊发生弹性压 下中问银 扁，轧辊在轧件边部的压扁量明显小于在中部的压 扁量，使带钢产生边降；②由于自由表面的影响，带 图1U-DC单锥度工作辊辊形 钢边部金属除纵向流动外，还发生明显的横向流动， Fig 1 Roll contours of UEDC taper work rolls 这会进一步降低带钢边部区域的轧制压力以及轧辊 压扁量，使带钢发生边降；③对于六辊冷轧机，在带 止工作辊边降控制段与中间辊锥度段在轧制过程中 接触，工作辊锥度与中间辊锥度采用反对称布置. 钢边部中间辊对工作辊产生的有害弯矩也是造成轧 件边降的原因6-8]， 在轧制过程中平辊段和边降控制段直接与带钢 带钢边部金属流动是很难改变的，只能通过减 接触，工作辊位置不带窜动，设计合理的辊形结构参 数，适用于所有规格硅钢的生产是技术方案成败的 小带钢边部中间辊和工作辊之间的有害弯矩和补偿 工作辊弹性压扁两种手段控制边降. 关键.其中，平辊段长度1山、边降控制段长度z及其 1.1UCM轧机中间辊窜辊控制边降 曲线形式是关键设计参数 平辊段长度L由带钢宽度B和边降控制段进 对于UCM冷轧机，改变轧制压力、中间辊和工 入带钢长度L决定： 作辊弯辊都能起到减小带钢边降的作用，但是，轧 制压力是保证带钢纵向厚差的主要控制手段，弯辊 -8L (1) 力是保证带钢平坦度的主要控制手段，可见，通过 边降控制段采用下式所示的六次曲线： 这三种手段控制带钢边降是以牺牲带钢的厚度精度 f(x)=m十ax十e2十B十a4X十西X十X, 和平坦度精度为代价的 改变中间辊窜辊位置从而减小中间辊和工作辊 -（仙+≤告 2 -L2 (2) 之间的有害弯矩对带钢边降有一定的影响，可以通 锥度补偿段采用直线，且必须保证与边降控制段的 过对中间辊窜辊位置的优化，达到降低带钢凸度和 平滑过渡： 边降的目的 1.2UEDC工作辊辊形设计 9(=-xtb之-1≤<-1 边降控制通常利用特殊设计的工作辊辊形，弱 (3) 化带钢边部厚度减薄的趋势，从而对带钢边降进行 式中，(x)为边降控制段沿辊径方向的纵坐标；x为 有效补偿.马钢1720mm四机架酸轧机组采用 沿辊身长度方向横坐标，∈[一L2十L2]:m UCM机型，工作辊不可窜动，生产的硅钢产品宽度 为边降控制段六次方曲线系数：b为边降控制段 为1230mm和1200mm两个规格；这些因素给辊形 曲线(x)在x=L2一Le处纵坐标值；P(x)为锥度 设计和磨削增加了困难，根据该机组的硅钢生产特 补偿段沿辊径方向的纵坐标；f(L)为代x)在x=Le 点，设计了上下工作辊反对称的U-EDC单锥度工 的导数；为了保证边降控制段与平辊段的平滑过渡， 作辊辊形，如图1所示 =Q.边降控制段是U一EDC辊形进行边降控制的 U一EDC单锥度工作辊辊身全长L,分为三个 功能段，采用六次曲线辊形设计更加灵活，能够更好 部分：平辊段L山、边降控制段L2和锥度补偿段L 地适应UCM轧机工作辊不能窜动的特点，使辊间接 平辊段和边降控制段属于工作段；由于马钢酸轧机 触压力分布更加均匀，在U-EDC辊形的设计过程 组生产硅钢为1200mm和1230mm两个宽度规格， 中，首先根据机组生产硅钢带材的实际原料断面情 且工作辊不能窜动，故需要设计锥度补偿段以适应 况，采用式(1)~(3)进行初步辊形设计，并通过图 1720mm轧辊生产窄规格硅钢时过大的辊身长度， 2所示的有限元模型，对所设计辊形的边降控制能 在轧制过程中锥度补偿段在轧制力作用下与中间辊 力和辊间接触压力进行计算，根据计算结果对辊形 存在接触，三段曲线必须平滑过渡；另外，为了防 进行优化，直到满足控制需要且辊间接触压力均匀，第 10期 孙文权等： ＵＣＭ 冷连轧机硅钢边降控制技术 议大幅度降低‚为企业带来巨大经济效益的同时提 高了产品的市场竞争力． 1 ＵＣＭ 机组边降控制技术 一定宽度的冷轧或热轧带钢在轧制过程中‚两 边厚度发生急剧减小的现象称为边降．边降产生原 因包括以下几种：①轧制过程中工作辊发生弹性压 扁‚轧辊在轧件边部的压扁量明显小于在中部的压 扁量‚使带钢产生边降；②由于自由表面的影响‚带 钢边部金属除纵向流动外‚还发生明显的横向流动‚ 这会进一步降低带钢边部区域的轧制压力以及轧辊 压扁量‚使带钢发生边降；③对于六辊冷轧机‚在带 钢边部中间辊对工作辊产生的有害弯矩也是造成轧 件边降的原因 ［6--8］． 带钢边部金属流动是很难改变的‚只能通过减 小带钢边部中间辊和工作辊之间的有害弯矩和补偿 工作辊弹性压扁两种手段控制边降． 1∙1 ＵＣＭ 轧机中间辊窜辊控制边降 对于 ＵＣＭ冷轧机‚改变轧制压力、中间辊和工 作辊弯辊都能起到减小带钢边降的作用．但是‚轧 制压力是保证带钢纵向厚差的主要控制手段‚弯辊 力是保证带钢平坦度的主要控制手段．可见‚通过 这三种手段控制带钢边降是以牺牲带钢的厚度精度 和平坦度精度为代价的． 改变中间辊窜辊位置从而减小中间辊和工作辊 之间的有害弯矩对带钢边降有一定的影响‚可以通 过对中间辊窜辊位置的优化‚达到降低带钢凸度和 边降的目的． 1∙2 Ｕ--ＥＤＣ工作辊辊形设计 边降控制通常利用特殊设计的工作辊辊形‚弱 化带钢边部厚度减薄的趋势‚从而对带钢边降进行 有效补偿．马钢 1720ｍｍ四机架酸轧机组采用 ＵＣＭ机型‚工作辊不可窜动‚生产的硅钢产品宽度 为 1230ｍｍ和 1200ｍｍ两个规格；这些因素给辊形 设计和磨削增加了困难．根据该机组的硅钢生产特 点‚设计了上下工作辊反对称的 Ｕ--ＥＤＣ单锥度工 作辊辊形‚如图 1所示． Ｕ--ＥＤＣ单锥度工作辊辊身全长 Ｌｗ‚分为三个 部分：平辊段 Ｌ1、边降控制段 Ｌ2和锥度补偿段 Ｌ3． 平辊段和边降控制段属于工作段；由于马钢酸轧机 组生产硅钢为 1200ｍｍ和 1230ｍｍ两个宽度规格‚ 且工作辊不能窜动‚故需要设计锥度补偿段以适应 1720ｍｍ轧辊生产窄规格硅钢时过大的辊身长度． 在轧制过程中锥度补偿段在轧制力作用下与中间辊 存在接触‚三段曲线必须平滑过渡 ［9］；另外‚为了防 图 1 Ｕ--ＥＤＣ单锥度工作辊辊形 Ｆｉｇ．1 ＲｏｌｌｃｏｎｔｏｕｒｓｏｆＵ-ＥＤＣｔａｐｅｒｗｏｒｋｒｏｌｌｓ 止工作辊边降控制段与中间辊锥度段在轧制过程中 接触‚工作辊锥度与中间辊锥度采用反对称布置． 在轧制过程中平辊段和边降控制段直接与带钢 接触‚工作辊位置不带窜动‚设计合理的辊形结构参 数‚适用于所有规格硅钢的生产是技术方案成败的 关键．其中‚平辊段长度 Ｌ1、边降控制段长度 Ｌ2及其 曲线形式是关键设计参数． 平辊段长度 Ｌ1由带钢宽度 Ｂ和边降控制段进 入带钢长度 δＬ决定： Ｌ1＝ Ｌｗ 2 ＋ Ｂ 2 —δＬ （1） 边降控制段采用下式所示的六次曲线： ｆ（ｘ）＝ａ0＋ａ1ｘ＋ａ2ｘ 2＋ａ3ｘ 3＋ａ4ｘ 4＋ａ5ｘ 5＋ａ6ｘ 6‚ Ｌｗ 2 —（Ｌ2＋Ｌ3）≤ｘ≤ Ｌｗ 2 —Ｌ2 （2） 锥度补偿段采用直线‚且必须保证与边降控制段的 平滑过渡： φ（ｘ）＝ｆ′ Ｌｗ 2 —Ｌ2 ｘ＋ｂ‚ Ｌｗ 2 —Ｌ2≤ ｘ≤ Ｌｗ 2 —Ｌ3 （3） 式中‚ｆ（ｘ）为边降控制段沿辊径方向的纵坐标；ｘ为 沿辊身长度方向横坐标‚ｘ∈ ［ —Ｌｗ／2‚＋Ｌｗ／2］；ａ0～ ａ6为边降控制段六次方曲线系数；ｂ为边降控制段 曲线 ｆ（ｘ）在 ｘ＝Ｌｗ／2—Ｌ2处纵坐标值；φ（ｘ）为锥度 补偿段沿辊径方向的纵坐标；ｆ′（Ｌ2）为 ｆ（ｘ）在 ｘ＝Ｌ2 的导数；为了保证边降控制段与平辊段的平滑过渡‚ ａ0＝0．边降控制段是 Ｕ--ＥＤＣ辊形进行边降控制的 功能段‚采用六次曲线辊形设计更加灵活‚能够更好 地适应 ＵＣＭ轧机工作辊不能窜动的特点‚使辊间接 触压力分布更加均匀．在 Ｕ--ＥＤＣ辊形的设计过程 中‚首先根据机组生产硅钢带材的实际原料断面情 况‚采用式 （1）～（3）进行初步辊形设计‚并通过图 2所示的有限元模型‚对所设计辊形的边降控制能 力和辊间接触压力进行计算‚根据计算结果对辊形 进行优化‚直到满足控制需要且辊间接触压力均匀． ·1341·