组合型平整辊系的研究与应用

2022-08-03刘治宏常建勋

山西冶金 2022年3期

刘治宏，常建勋

（山西太钢不锈钢股份有限公司冷轧厂，山西太原 030002）

不锈冷轧带钢的平整，是不锈冷轧带钢生产的重要环节，平整可以消除屈服平台，并在一定程度改善板型。宝新、张浦、甬金等国内主流钢厂平整辊的辊型曲线主要使用正弦曲线。在品种单一、冷轧钢带规格范围较窄的时期，正弦曲线平整辊很好的解决了消除屈服平台、改善板型的问题。

随着应用领域的拓展，不锈钢品种从单一的304系奥氏体不锈钢和430 系铁素体不锈钢，已发展到品种包括奥氏体不锈钢、体素体不锈钢、马氏体不锈钢、双相不锈钢、沉淀硬化不锈钢五大类上百个钢种牌号，冷轧带钢规格也从最初的厚度0.5～3.0 mm，宽度1 000～1 219 mm，扩大到厚度0.3～8.0 mm，宽度940～2 000 mm。随着冷轧带钢变宽，平整辊增长，为了保证足够的延伸曲线，辊子道次有所增加，辊子中心点到两边部的延伸差变大。这就行成越宽的材料，压力越大，延伸越小的材料（薄料）辊子凸度越大。此时，正弦曲线平整辊对薄、宽料板型的改善能力有限的弊端就体现出来。针对薄、宽料的板型改善问题，需要设计新的辊型。

1 组合辊系

平整时为消除钢带边浪，增加平整辊凸度是有效方法[1-3]，但是正弦单一的辊型特点，平整辊工作面中间凸度太大会造成钢带中间新的大肚板缺陷，从而制约了凸度的增加。

综合考虑，只有改变辊型设计，采用组合辊型才能达到预想效果。根据钢带板凸度，平整辊中部适当减小凸度，缩小延伸差，平整辊边部适当位置增加凸度，扩大延伸差，使钢带消除边浪的同时不产生新的大肚板缺陷，达到理想的平整效果。这两种辊型相组合，平整辊整体凸度是减小的。由于平整辊中部凸度较为平缓，压力也更容易作用在边部[4]。最大满足边部延伸差的行成，平直的钢带有助于张力的建立，产生相互支持的作用，以达到满意的平整效果。

2 曲线组合型平整辊系的设计

平整时为消除钢带边浪，增加平整辊凸度是有效方法，但是正弦单一的辊型特点，平整辊工作面中间凸度太大会造成钢带中间新的大肚板缺陷，从而制约了凸度的增加。

根据钢带板凸度，平整辊中部适当减小凸度，缩小延伸差，平整辊边部适当位置增加凸度，扩大延伸差，使钢带消除边浪的同时不产生新的大肚板缺陷，达到理想的平整效果[5-6]。这两种辊型相组合，平整辊整体凸度是减小的。由于平整辊中部凸度较为平缓，压力也更容易作用在边部[7-8]。

以平整辊直径800 mm，辊面长度1 400 mm 的平整辊系为例来说，（图1 中横向为辊面长度，长度范围0～1 400 mm 之间，纵向为辊面实际高度，以辊面0/1 400 mm 处为纵坐标0 点）组合型辊系设计思路如图1 所示。

图1 组合型辊系设计思路（mm）

首先根据不同凸度建立两条独立的曲线，如图2所示。

图2 两条独立曲线

对两条曲线进行复合，如图3 所示。

图3 复合板型曲线示意图

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

平整辊工作面中间900 mm（250～1 150 mm）需要将25 道凸度曲线上移H 的距离进行曲线复合，H=a1+a2，（250 mm≤x≤250 mm）。

按上图两条曲线复合后，复合曲线如图4 所示。

图4 复合后的板型曲线

其中：a复合=A1sinx，（0～250 mm）；

a复合=H+A2sinx，（250～1 150 mm）；

a复合=A1sinx，（1 150～1 400 mm）。

式中：a复合为复合曲线的振幅，x 为辊面长度。

在实际应用过程中，两条曲线连接位置会出现“凸点”，需要用合理的方法进行处理，保证连接点平缓过渡。

不同凸度曲线连接后，平整辊工作面250 mm 和1 150 mm 位置有两个“凸点”，以250 mm 位置“凸点”为例说明优化方法：已“凸点”为中心，在200～300 mm区域内的11 个点进行曲线值求差值，会发现靠平整辊边部由于凸度大差值较大，靠中间由于凸度小差值较小，故在连接点出现“凸点”。

3 组合辊的磨削

平整作为轧钢工序里后部工序，对平整辊的要求极为苛刻，表面粗糙度Ra≤0.02 μm，不能有可见螺旋纹，振纹，花印等缺陷，更不能出现过渡段阴暗面，造成钢板表面亮度不一致。由于复合曲线是两根不同凸度形成的曲线，在曲线上有两次过渡。这样的曲线在磨床上磨削是比较困难的，因为砂轮的法线与轧辊曲线不垂直，造成磨削时砂轮两边部一边接触，产生螺旋纹与阴阳面。

针对以上问题，磨削试验时做了大量工作：首先，需要将砂轮修正成圆弧形，避免砂轮与辊面形成角接触；其次，在编制好的曲线中再叠加一条速度曲线，即磨削过程中的横移速度按照曲线设定好的百分数来执行，在辊型拐点处降低横移速度，这样可以减轻过渡段变化造成的阴阳面问题；最后就是不断进行磨削试验，优化磨削参数。通过不断磨削总结，数据分析与优化，最终辊面质量得以保证。