組合型平整輥系的研究與應(yīng)用

劉治宏， 常建勛

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司冷軋廠， 山西 太原 030002）

不銹冷軋帶鋼的平整，是不銹冷軋帶鋼生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，平整可以消除屈服平臺(tái)，并在一定程度改善板型。寶新、張浦、甬金等國(guó)內(nèi)主流鋼廠平整輥的輥型曲線主要使用正弦曲線。在品種單一、冷軋鋼帶規(guī)格范圍較窄的時(shí)期，正弦曲線平整輥很好的解決了消除屈服平臺(tái)、改善板型的問(wèn)題。

隨著應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，不銹鋼品種從單一的304系奧氏體不銹鋼和430 系鐵素體不銹鋼，已發(fā)展到品種包括奧氏體不銹鋼、體素體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、雙相不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼五大類(lèi)上百個(gè)鋼種牌號(hào)，冷軋帶鋼規(guī)格也從最初的厚度0.5～3.0 mm，寬度1 000～1 219 mm，擴(kuò)大到厚度0.3～8.0 mm，寬度940～2 000 mm。隨著冷軋帶鋼變寬，平整輥增長(zhǎng)，為了保證足夠的延伸曲線，輥?zhàn)拥来斡兴黾?，輥?zhàn)又行狞c(diǎn)到兩邊部的延伸差變大。這就行成越寬的材料，壓力越大，延伸越小的材料（薄料）輥?zhàn)油苟仍酱?。此時(shí)，正弦曲線平整輥對(duì)薄、寬料板型的改善能力有限的弊端就體現(xiàn)出來(lái)。針對(duì)薄、寬料的板型改善問(wèn)題，需要設(shè)計(jì)新的輥型。

1 組合輥系

平整時(shí)為消除鋼帶邊浪，增加平整輥凸度是有效方法[1-3]，但是正弦單一的輥型特點(diǎn)，平整輥工作面中間凸度太大會(huì)造成鋼帶中間新的大肚板缺陷，從而制約了凸度的增加。

綜合考慮，只有改變輥型設(shè)計(jì)，采用組合輥型才能達(dá)到預(yù)想效果。根據(jù)鋼帶板凸度，平整輥中部適當(dāng)減小凸度，縮小延伸差，平整輥邊部適當(dāng)位置增加凸度，擴(kuò)大延伸差，使鋼帶消除邊浪的同時(shí)不產(chǎn)生新的大肚板缺陷，達(dá)到理想的平整效果。這兩種輥型相組合，平整輥整體凸度是減小的。由于平整輥中部凸度較為平緩，壓力也更容易作用在邊部[4]。最大滿足邊部延伸差的行成，平直的鋼帶有助于張力的建立，產(chǎn)生相互支持的作用，以達(dá)到滿意的平整效果。

2 曲線組合型平整輥系的設(shè)計(jì)

平整時(shí)為消除鋼帶邊浪，增加平整輥凸度是有效方法，但是正弦單一的輥型特點(diǎn)，平整輥工作面中間凸度太大會(huì)造成鋼帶中間新的大肚板缺陷，從而制約了凸度的增加。

根據(jù)鋼帶板凸度，平整輥中部適當(dāng)減小凸度，縮小延伸差，平整輥邊部適當(dāng)位置增加凸度，擴(kuò)大延伸差，使鋼帶消除邊浪的同時(shí)不產(chǎn)生新的大肚板缺陷，達(dá)到理想的平整效果[5-6]。這兩種輥型相組合，平整輥整體凸度是減小的。由于平整輥中部凸度較為平緩，壓力也更容易作用在邊部[7-8]。

以平整輥直徑800 mm，輥面長(zhǎng)度1 400 mm 的平整輥系為例來(lái)說(shuō)，（圖1 中橫向?yàn)檩伱骈L(zhǎng)度，長(zhǎng)度范圍0～1 400 mm 之間，縱向?yàn)檩伱鎸?shí)際高度，以輥面0/1 400 mm 處為縱坐標(biāo)0 點(diǎn)）組合型輥系設(shè)計(jì)思路如圖1 所示。

圖1 組合型輥系設(shè)計(jì)思路（mm）

首先根據(jù)不同凸度建立兩條獨(dú)立的曲線，如圖2所示。

圖2 兩條獨(dú)立曲線

對(duì)兩條曲線進(jìn)行復(fù)合，如圖3 所示。

圖3 復(fù)合板型曲線示意圖

60 道曲線（0～250 mm）+25 道曲線（250～1 150 mm）+60 道曲線（1 150～1 400 mm）。

平整輥工作面中間900 mm（250～1 150 mm）需要將25 道凸度曲線上移H 的距離進(jìn)行曲線復(fù)合，H=a1+a2，（250 mm≤x≤250 mm）。

按上圖兩條曲線復(fù)合后，復(fù)合曲線如圖4 所示。

圖4 復(fù)合后的板型曲線

其中：a復(fù)合=A1sinx，（0～250 mm）；

a復(fù)合=H+A2sinx，（250～1 150 mm）；

a復(fù)合=A1sinx，（1 150～1 400 mm）。

式中：a復(fù)合為復(fù)合曲線的振幅，x 為輥面長(zhǎng)度。

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，兩條曲線連接位置會(huì)出現(xiàn)“凸點(diǎn)”，需要用合理的方法進(jìn)行處理，保證連接點(diǎn)平緩過(guò)渡。

不同凸度曲線連接后，平整輥工作面250 mm 和1 150 mm 位置有兩個(gè)“凸點(diǎn)”，以250 mm 位置“凸點(diǎn)”為例說(shuō)明優(yōu)化方法：已“凸點(diǎn)”為中心，在200～300 mm區(qū)域內(nèi)的11 個(gè)點(diǎn)進(jìn)行曲線值求差值，會(huì)發(fā)現(xiàn)靠平整輥邊部由于凸度大差值較大，靠中間由于凸度小差值較小，故在連接點(diǎn)出現(xiàn)“凸點(diǎn)”。

3 組合輥的磨削

平整作為軋鋼工序里后部工序，對(duì)平整輥的要求極為苛刻，表面粗糙度Ra≤0.02 μm，不能有可見(jiàn)螺旋紋，振紋，花印等缺陷，更不能出現(xiàn)過(guò)渡段陰暗面，造成鋼板表面亮度不一致。由于復(fù)合曲線是兩根不同凸度形成的曲線，在曲線上有兩次過(guò)渡。這樣的曲線在磨床上磨削是比較困難的，因?yàn)樯拜喌姆ň€與軋輥曲線不垂直，造成磨削時(shí)砂輪兩邊部一邊接觸，產(chǎn)生螺旋紋與陰陽(yáng)面。

針對(duì)以上問(wèn)題，磨削試驗(yàn)時(shí)做了大量工作：首先，需要將砂輪修正成圓弧形，避免砂輪與輥面形成角接觸；其次，在編制好的曲線中再疊加一條速度曲線，即磨削過(guò)程中的橫移速度按照曲線設(shè)定好的百分?jǐn)?shù)來(lái)執(zhí)行，在輥型拐點(diǎn)處降低橫移速度，這樣可以減輕過(guò)渡段變化造成的陰陽(yáng)面問(wèn)題；最后就是不斷進(jìn)行磨削試驗(yàn)，優(yōu)化磨削參數(shù)。通過(guò)不斷磨削總結(jié)，數(shù)據(jù)分析與優(yōu)化，最終輥面質(zhì)量得以保證。

4 應(yīng)用情況

太鋼不銹鋼可生產(chǎn)規(guī)格全世界范圍內(nèi)最廣，在特色極薄、超寬不銹鋼帶的板型改善方面，單一正弦輥型重平率高達(dá)15.0%，采用不同凸度復(fù)合輥型系后，重平率降低至0.35%，組合輥型很好地解決了正弦曲線輥系不易處理的薄、極寬、極窄的冷軋鋼帶的板型問(wèn)題。

5 結(jié)論

組合型正弦輥型在改善薄規(guī)格、極大極小寬度不銹鋼帶板型時(shí)，減小帶鋼中部和邊部延伸率差異，避免了鋼帶板型存在縱向折印和肋骨印缺陷問(wèn)題，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中并且已取得了非常好的效果。

平整輥復(fù)合輥型為平整板型控制增加了最靈活有效的手段，可以促進(jìn)冷軋不銹帶鋼向更寬更薄的領(lǐng)域發(fā)展。