[发明专利]一种控制边部减薄的优化方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料加工领域，涉及过程控制中控制边部减薄的优化方法。

背景技术

对于一定宽度的冷轧或热轧带钢，在距两边一定位置处，板带厚度发生急剧减小的现象称之为边部减薄，边部减薄是板带轧制过程中辊系弹性变形和带钢金属发生三维变形的结果。为了减少轧后带钢的切边量，提高产品的成材率，必须针对有效的控制手段对边部减薄进行研究和控制。

最初采用比工作辊短的支撑辊，通过减少支撑辊对工作辊的有害弯矩达到减少边部减薄的目的。之后，人们采用工作辊弯辊方法通过改变带钢凸度以控制边部减薄。目前，许多先进的边部减薄控制方法被开发出来。西门子公司研究出边部减薄的控制冷却系统，还开发出控制边部减薄的柔性辊。国外开发出在森吉米尔轧机上利用小直径的工作辊和锥形中间辊横移的方法控制带钢横断面厚度以减少边部减薄。日立公司开发出中间辊横移、工作辊弯辊的六辊HC轧机，在此基础上开发出带有中间辊弯辊的UC轧机。该轧机可以通过中间辊横移改善辊系变形，减少工作辊所受的有害弯矩，减少边部减薄，控制板形质量。西门子公司在铝带轧制生产中利用变凸度支撑辊对边部减薄进行补偿以提高轧制过程中板形质量。宝钢2030冷连轧机组采用变接触长度的支撑辊，通过减少辊系变形的有害弯矩达到减少边部减薄，改善板形的目的。日本川崎制铁开发出来的锥形工作辊横移轧机T-WRS(Taper Work Roll Shifting Mill)，通过带钢在锥形区有效工作辊长度来控制金属边部的横向流动，补偿工作辊压扁引起的边部金属变形，减少边部减薄的发生。6H3C轧机是通过长工作横移来控制边部减薄的。

发明内容

本发明目的是要优化工作辊横移控制手段，解决边部减薄问题。

影响边部减薄的最主要因素就是

(1)轧制压力导致轧辊压扁变形的不均匀分布。轧辊在轧件边部的压扁量明显小于中部的压扁量，相应地边部轧件的厚度较小。

(2)对于普通四辊冷轧机，带钢边部支撑辊对工作辊产生一个有害的弯矩，造成了轧件在边部出现减薄现象

(3)边部金属和内部金属的流动规律明显不同。边部金属所受到的横向阻力比内部要小得多，在最外点，横向阻力为零。这样在带钢的边部区域，金属除了纵向流动外，还明显发生横向流动，进一步降低了边部区域的轧制压力以及轧辊压扁量，使金属发生边部减薄现象。

工作辊横移是有效控制带钢边部减薄的手段。工作辊的轴向移动，改变了辊系的接触状态，消除了有害的接触应力，大大的缓解了支撑辊在带钢边部给工作辊带来的有害弯矩，减小了工作辊的弯曲变形，因此改善了边部减薄的现象，进而完成了对于冷轧板带的边部减薄控制。因此优化设定工作辊横移成为控制边部减薄的最主要因素。

一种控制边部减薄的优化方法，其特征是针对典型产品，采用迭代方法进行计算，流程图如图1所示。首先给定初始横移量S₀，考虑到辊系弹性变形，确定轧制时的实际辊缝形状，由此辊缝形状即可确定轧后的实际轧件横向厚度分布，然后通过调整工作辊横移量重新计算，当板带比例凸度小于1％，而且边部减薄为最小的时候，确定工作辊的横移位置。计算后工作辊横移设定值，如表1所示。

轧辊弹性变形程序是以影响函数法为思想，建立轧辊辊系弹性变形矩阵基本方程。轧辊辊系弹性变形矩阵基本方程包括6个力-变形关系方程，4个平衡方程，3个变形协调关系方程；影响函数计算包括工作辊弹性弯曲影响函数，中间辊弹性弯曲影响函数，支撑辊弹性弯曲影响函数，工作辊弯辊力影响函数和中间辊弯辊力影响函数；压扁影响函数包括辊间压扁影响函数理论模型和轧制力引起的工作辊弹性压扁影响函数。

一轧辊辊系弹性变形矩阵基本方程

用矩阵方法计算辊系弹性变形，共13个方程，其中6个力-变形关系方程，4个平衡方程，3个变形协调关系方程。

6个力-变形关系方程

(1)工作辊弹性弯曲方程