,1342. 北京科技大学学报 第32卷 (a) (b) 年 图2UCM轧机轧件一体的有限元模型.(a)模型整体图；(b)局部放大图 Fig 2 UCM mlls strip coupled FEM model (a)overall plan of the mode!(b)local enlargement 和50mm),分析计算中间辊窜辊对辊缝形状的影响 2边降控制性能分析 如图3所示.这里对中间辊窜辊位置$作如下规 冷轧带钢边降形成影响因素和形成过程研究是 定：中间辊端部辊形起始点与带钢边缘平齐时$为 边降控制理论研究的重点和难点，其困难之处在于 0mm,中间辊端部辊形起始点伸出带钢边缘时S为 冷轧薄板带钢边降区较小，但在该区域之内带钢的 正，进入带钢边缘时$为负，如图1所示， 厚度和变形相对非边降区变化却很大，因此无论采 用解析方式还是数值方法求解带钢边降都较困 难[o-).本文采用ANSYS4软件建立UCM轧机与轧 件一体的有限元分析模型，根据轧机实际尺寸参数 +-S=50mm 进行相应性能指标的数值模拟仿真计算，并辅助U -40 --S=20mm S=0 mm EDC辊形设计，根据六辊轧机辊系结构的反对称 ◆-Sa-20mm 性，并考虑辊系稳定性，对辊系的12建立模型，如 750 -500 -2500250500750 图2所示，采用马钢1720mm轧机实际轧制参数分 带钢宽度mm 析中间辊窜辊及U一EDC辊形边降控制性能，为轧 图3不同中间辊窜辊位置的辊缝形状对比 制工艺参数的优化和辊形方案的设计及应用提供了 Fig3 Canparison of roll gap profiles with different in temediate oll 可靠的依据. sh ift positions 将带钢断面分为中心区和边部减薄区，用中间 凸度C表示中心区断面形状，用边降ED表示边部 由图3可见，随着中间辊窜辊量的减小，辊缝凸 度减小，边降也随之减小.当窜辊位置S由50mm 减薄区断面形状，定义如下： 变为一20mm时，对应距带钢边部100mm的中间凸 Ce=h一ho (4) 度C.由24m降到18m,边降ED.由12m降到 ED.=hio一h5 (5) 式中，h,为带钢中心厚度，hmoo为距带钢边部100mm 8凸m根据带钢断面等比例凸度变化关系，若四个 处的厚度，hs为距带钢边部l5mm处的厚度 机架窜辊位置都由50mm窜到一20mm,边降将进一 步减小.采用中间辊窜辊的方法在减小带钢边降的 2.1中间辊窜辊边降控制性能分析 同时带钢凸度也同时减小，但是过小的中间辊窜辊 采用图2建立的有限元仿真模型计算中间辊窜 位置对带钢平坦度控制是不利的1-) 辊的边降控制性能.模型参数为：工作辊中395mm ×1720mm中间辊中460mm×2320mm,支持辊 2.2U一EDC单锥度工作辊边降控制性能分析 中1200mm×1720mm,采用马钢1720mm酸轧机组 采用U一EDC单锥度工作辊，同样以2.1节中 第1机架实际轧制参数进行仿真计算.其中，入口 工况分别计算中间辊窜辊位置为S=20mm时常规 厚度2.0mm,出口厚度1.36mm,中间辊弯辊力为 凸度工作辊和U~EDC辊形对带钢边降控制的影 36kN,工作辊弯辊力为28kW单位轧制压力为8.5 响，如图4所示，图中U-EDC2辊形锥度略大于U- kNmm.中间辊窜辊位置S的四种工况S、S、S EDC1.使用U-EDC1辊形，对应距带钢边部100mm 和S,分别表示中间辊窜辊的四个位置（一20020 的中间凸度C.由21m降到15m边降ED.由10北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 图 2 ＵＣＭ轧机轧件一体的有限元模型．（ａ） 模型整体图；（ｂ）局部放大图 Ｆｉｇ．2 ＵＣＭｒｏｌｌｓ-ｓｔｒｉｐｃｏｕｐｌｅｄＦＥＭｍｏｄｅｌ：（ａ） ｏｖｅｒａｌｌｐｌａｎｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌ；（ｂ） ｌｏｃａｌｅｎｌａｒｇｅｍｅｎｔ 2 边降控制性能分析 冷轧带钢边降形成影响因素和形成过程研究是 边降控制理论研究的重点和难点‚其困难之处在于 冷轧薄板带钢边降区较小‚但在该区域之内带钢的 厚度和变形相对非边降区变化却很大‚因此无论采 用解析方式还是数值方法求解带钢边降都较困 难 ［10--12］．本文采用 ＡＮＳＹＳ软件建立 ＵＣＭ轧机与轧 件一体的有限元分析模型‚根据轧机实际尺寸参数 进行相应性能指标的数值模拟仿真计算‚并辅助 Ｕ-- ＥＤＣ辊形设计．根据六辊轧机辊系结构的反对称 性‚并考虑辊系稳定性‚对辊系的 1／2建立模型‚如 图 2所示‚采用马钢 1720ｍｍ轧机实际轧制参数分 析中间辊窜辊及 Ｕ--ＥＤＣ辊形边降控制性能‚为轧 制工艺参数的优化和辊形方案的设计及应用提供了 可靠的依据． 将带钢断面分为中心区和边部减薄区‚用中间 凸度 Ｃｃ表示中心区断面形状‚用边降 ＥＤｅ表示边部 减薄区断面形状‚定义如下： Ｃｃ＝ｈｃ—ｈ100 （4） ＥＤｅ＝ｈ100—ｈ15 （5） 式中‚ｈｃ为带钢中心厚度‚ｈ100为距带钢边部 100ｍｍ 处的厚度‚ｈ15为距带钢边部 15ｍｍ处的厚度． 2∙1 中间辊窜辊边降控制性能分析 采用图 2建立的有限元仿真模型计算中间辊窜 辊的边降控制性能．模型参数为：工作辊 ●395ｍｍ ×1720ｍｍ‚中间辊 ●460ｍｍ×2320ｍｍ‚支持辊 ●1200ｍｍ×1720ｍｍ．采用马钢1720ｍｍ酸轧机组 第 1机架实际轧制参数进行仿真计算．其中‚入口 厚度 2∙0ｍｍ‚出口厚度 1∙36ｍｍ‚中间辊弯辊力为 36ｋＮ‚工作辊弯辊力为 28ｋＮ‚单位轧制压力为 8∙5 ｋＮ·ｍｍ —1．中间辊窜辊位置 Ｓ的四种工况 Ｓ1、Ｓ2、Ｓ3 和 Ｓ4‚分别表示中间辊窜辊的四个位置 （—20、0、20 和 50ｍｍ）‚分析计算中间辊窜辊对辊缝形状的影响 如图 3所示．这里对中间辊窜辊位置 Ｓ作如下规 定：中间辊端部辊形起始点与带钢边缘平齐时 Ｓ为 0ｍｍ‚中间辊端部辊形起始点伸出带钢边缘时 Ｓ为 正‚进入带钢边缘时 Ｓ为负‚如图 1所示． 图 3 不同中间辊窜辊位置的辊缝形状对比 Ｆｉｇ．3 Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｒｏｌｌｇａｐｐｒｏｆｉｌｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｍｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｒｏｌｌ ｓｈｉｆｔｐｏｓｉｔｉｏｎｓ 由图3可见‚随着中间辊窜辊量的减小‚辊缝凸 度减小‚边降也随之减小．当窜辊位置 Ｓ由 50ｍｍ 变为 —20ｍｍ时‚对应距带钢边部 100ｍｍ的中间凸 度 Ｃｃ由 24μｍ降到 18μｍ‚边降 ＥＤｅ由 12μｍ降到 8μｍ．根据带钢断面等比例凸度变化关系‚若四个 机架窜辊位置都由50ｍｍ窜到 —20ｍｍ‚边降将进一 步减小．采用中间辊窜辊的方法在减小带钢边降的 同时带钢凸度也同时减小‚但是过小的中间辊窜辊 位置对带钢平坦度控制是不利的 ［11--12］． 2∙2 Ｕ－ＥＤＣ单锥度工作辊边降控制性能分析 采用 Ｕ--ＥＤＣ单锥度工作辊‚同样以 2∙1节中 工况分别计算中间辊窜辊位置为 Ｓ＝20ｍｍ时常规 凸度工作辊和 Ｕ--ＥＤＣ辊形对带钢边降控制的影 响‚如图 4所示‚图中 Ｕ--ＥＤＣ2辊形锥度略大于 Ｕ-- ＥＤＣ1．使用 Ｕ--ＥＤＣ1辊形‚对应距带钢边部100ｍｍ 的中间凸度 Ｃｃ由 21μｍ降到 15μｍ‚边降 ＥＤｅ由 10 ·1342·