Vol.28 No.8 鲁海涛等：冷连轧机带钢单锥度辊边降控制 ·775。 由图1可知，单锥度工作辊辊身全长为L0, 为轧辊窜辊量.当带钢来料宽度发生变化时，动 由长为L1的平辊段、投影长同为L2的两段辊形 态调节轧辊窜辊量S以适应新的带钢宽度， 曲线段以及长度变化的锥形段四个部分构成.锥 单锥度辊在线使用时上辊锥段在传动侧，正 形段不参加轧制过程，不进行磨削加工.其余各 窜是上辊向传动侧窜动，结果是可轧带钢宽度减 段磨削成形光滑连接. 小.实际生产中单锥度辊的窜辊策略，亦即窜辊 辊形磨削时需要保证的重要结构参数是：平 量与带钢宽度的关系如下：设液压窜辊系统的窜 辊段的长度L1:两曲线段的投影长L2:第一曲线 辊范围为S1~S2,对应带钢宽度范围为B1~B2, 段终点对平辊段的直径差2a和第二曲线段的终 那么当带钢来料的宽度为X时，窜辊量Y的计 点对平辊段的直径差2b. 算公式为： 在磨削中随着辊身的逐渐磨损，第二曲线段 S2-Y Y-S1 (2) 的投影长度L2会逐渐增加，曲线终点斜率逐步 B2-XX-BI 变小，因此全辊形在每次磨削前后都不相同，这与 (S2-S1)X,B2S1-B1S2 其他辊形相比很特别. Y= B2-B1 B2-B1 (3) 在辊形使用中，平辊段的长度结合窜辊量来 控制可轧带钢的宽度范围：反之，也可以根据需要 2单锥度工作辊辊形的板形控制特性 轧制的带钢宽度范围和设备窜辊范围来设计平辊 21边降板形控制特性 段的长度.对某种带钢在初始窜辊量为S情况 采用二维变厚度有限元方法？建立辊系有 下，可轧带钢宽度B为： 限元模型，对单锥度辊和常规凸度辊进行轧制仿 B=2L3+S0+S (1) 真研究，得到图2，其中配套支持辊均为30m常 式中，2L3是不进行窜辊时的平辊段重合宽度， 规凸度支持辊. S。是根据边降控制的要求计算的初始窜辊量，S 由图2可见，随着窜辊量的改变相对于常规 2 (a 6) 5 2 -4 10 6 +窜辊量-100 mm 。-窜辊量0mm -10 ◆-窜辊量0mm 一窜辊量100mm -12 。-窜棍量-100mm -25 -14 。帘辊量100mm 01 -364 -156 52 260 468 -76-416-156104364 624 带钢宽度mm 带钢宽度mm 图2不同工作辊辊形配置辊缝形状对比图.()单锥度辊窜辊：(b)常规凸度辊窜辊 Fig 2 Contrastive figures about rol gap profile with different collocations of work rolls 凸度辊而言，单锥度辊的辊缝发生明显变化.负 对比如图3. 窜使得可轧带钢宽度增大，辊缝凸度减小，高次浪 通过图3比较可见。相对而言单锥度辊的调 形控制能力略有增大：正窜使得可轧带钢宽度减 节域很小，说明单锥度辊的凸度和平坦度调控能 小，辊缝凸度也减小.同时由于曲线段的存在使 力很差其主要作用就是控制带钢边降.随着轧 边部辊缝迅速增大，直至2b辊径差的程度.轧制 制带钢宽度的增加，常规凸度工作辊和 时根据热轧来料的边部情况和带钢宽度等数据预 SmartCrown工作辊的辊缝凸度调节域都增大，而 设定窜辊量，使带钢边部进入边部辊缝的适当位 单锥度辊由于其特殊的辊形和窜辊控制技术使得 置，就可以有效的降低带钢边降. 其调节域反而略有减小.因此单锥度辊主要进 2.2单锥度工作辊辊形的板凸度控制特性 行带钢边降控制. 同时采用二维变厚度有限元方法建立辊 3单锥度工作辊的调试应用 系有限元模型，对单锥度辊、常规凸度辊和 SmartCrow n辊10进行轧制仿真，配套支持辊均 在前述1700mm冷连轧机带钢生产线上进 为30m常规凸度支持辊。以CW4表示四次辊缝 行边降控制对比实验，控制效果见图4： 凸度，CW2表示二次辊缝凸度得到各辊形调节域 图4中钢卷1,2和3采用了边降控制，钢卷由图 1 可知 , 单锥度工作辊辊身全长为 L0 , 由长为 L1 的平辊段 、投影长同为 L 2 的两段辊形 曲线段以及长度变化的锥形段四个部分构成.锥 形段不参加轧制过程 ,不进行磨削加工.其余各 段磨削成形,光滑连接. 辊形磨削时需要保证的重要结构参数是:平 辊段的长度 L1 ;两曲线段的投影长 L 2 ;第一曲线 段终点对平辊段的直径差 2a 和第二曲线段的终 点对平辊段的直径差 2b . 在磨削中随着辊身的逐渐磨损 ,第二曲线段 的投影长度 L 2 会逐渐增加 , 曲线终点斜率逐步 变小 ,因此全辊形在每次磨削前后都不相同, 这与 其他辊形相比很特别 . 在辊形使用中 ,平辊段的长度结合窜辊量来 控制可轧带钢的宽度范围 ;反之,也可以根据需要 轧制的带钢宽度范围和设备窜辊范围来设计平辊 段的长度.对某种带钢在初始窜辊量为 S 情况 下,可轧带钢宽度 B 为: B =2L 3+S 0 +S (1) 式中, 2 L3 是不进行窜辊时的平辊段重合宽度, S 0 是根据边降控制的要求计算的初始窜辊量, S 为轧辊窜辊量.当带钢来料宽度发生变化时, 动 态调节轧辊窜辊量 S 以适应新的带钢宽度 . 单锥度辊在线使用时上辊锥段在传动侧, 正 窜是上辊向传动侧窜动 ,结果是可轧带钢宽度减 小.实际生产中单锥度辊的窜辊策略 , 亦即窜辊 量与带钢宽度的关系如下 :设液压窜辊系统的窜 辊范围为 S 1 ～ S 2 ,对应带钢宽度范围为 B 1 ～ B2 , 那么当带钢来料的宽度为 X 时 ,窜辊量 Y 的计 算公式为 : S 2 -Y B 2 -X = Y -S 1 X -B 1 (2) Y = (S 2 -S 1)X B 2 -B1 + B 2 S 1 -B1 S 2 B 2 -B1 (3) 2 单锥度工作辊辊形的板形控制特性 2.1 边降板形控制特性 采用二维变厚度有限元方法 [ 9] 建立辊系有 限元模型, 对单锥度辊和常规凸度辊进行轧制仿 真研究 ,得到图 2 ,其中配套支持辊均为 30 μm 常 规凸度支持辊 . 由图 2 可见,随着窜辊量的改变,相对于常规 图 2 不同工作辊辊形配置辊缝形状对比图.(a)单锥度辊窜辊;(b)常规凸度辊窜辊 Fig.2 Contrastive figures about roll gap profile with different collocations of work rolls 凸度辊而言, 单锥度辊的辊缝发生明显变化 .负 窜使得可轧带钢宽度增大 ,辊缝凸度减小,高次浪 形控制能力略有增大 ;正窜使得可轧带钢宽度减 小, 辊缝凸度也减小.同时由于曲线段的存在使 边部辊缝迅速增大, 直至 2b 辊径差的程度 .轧制 时根据热轧来料的边部情况和带钢宽度等数据预 设定窜辊量 ,使带钢边部进入边部辊缝的适当位 置,就可以有效的降低带钢边降. 2.2 单锥度工作辊辊形的板凸度控制特性 同时采用二维变厚度有限元方法[ 9] 建立辊 系有限 元模 型, 对单 锥度辊 、常规 凸度 辊和 SmartCrow n 辊[ 10] 进行轧制仿真 , 配套支持辊均 为 30μm 常规凸度支持辊, 以CW4 表示四次辊缝 凸度 ,CW2 表示二次辊缝凸度得到各辊形调节域 对比如图 3 . 通过图 3 比较可见, 相对而言单锥度辊的调 节域很小, 说明单锥度辊的凸度和平坦度调控能 力很差, 其主要作用就是控制带钢边降.随着轧 制带 钢 宽 度 的 增 加, 常 规 凸 度 工 作 辊 和 SmartCrow n 工作辊的辊缝凸度调节域都增大 ,而 单锥度辊由于其特殊的辊形和窜辊控制技术使得 其调节域反而略有减小 .因此, 单锥度辊主要进 行带钢边降控制. 3 单锥度工作辊的调试应用 在前述 1 700 mm 冷连轧机带钢生产线上进 行边降控制对比实验 ,控制效果见图 4 : 图 4 中钢卷 1 , 2 和 3 采用了边降控制 , 钢卷 Vol.28 No.8 鲁海涛等:冷连轧机带钢单锥度辊边降控制 · 775 ·