組合型平整輥系的研究與應用

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的重要環節，平整可以消除屈服平臺，并在一定程度改善板型。寶新、張浦、甬金等國內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、冷軋鋼帶規格范圍較窄的時期，正弦曲線平整輥很好的解決了消除屈服平臺、改善板型的問題。

隨著應用領域的拓展，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上百個鋼種牌號，冷軋帶鋼規格也從最初的厚度0.5～3.0 mm，寬度1 000～1 219 mm，擴大到厚度0.3～8.0 mm，寬度940～2 000 mm。隨著冷軋帶鋼變寬，平整輥增長，為了保證足夠的延伸曲線，輥子道次有所增加，輥子中心點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）輥子凸度越大。此時，正弦曲線平整輥對薄、寬料板型的改善能力有限的弊端就體現出來。針對薄、寬料的板型改善問題，需要設計新的輥型。

1 組合輥系

平整時為消除鋼帶邊浪，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，平整輥工作面中間凸度太大會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，只有改變輥型設計，采用組合輥型才能達到預想效果。根據鋼帶板凸度，平整輥中部適當減小凸度，縮小延伸差，平整輥邊部適當位置增加凸度，擴大延伸差，使鋼帶消除邊浪的同時不產生新的大肚板缺陷，達到理想的平整效果。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，產生相互支持的作用，以達到滿意的平整效果。

2 曲線組合型平整輥系的設計

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

根據鋼帶板凸度，平整輥中部適當減小凸度，縮小延伸差，平整輥邊部適當位置增加凸度，擴大延伸差，使鋼帶消除邊浪的同時不產生新的大肚板缺陷，達到理想的平整效果[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，輥面長度1 400 mm 的平整輥系為例來說，（圖1 中橫向為輥面長度，長度范圍0～1 400 mm 之間，縱向為輥面實際高度，以輥面0/1 400 mm 處為縱坐標0 點）組合型輥系設計思路如圖1 所示。

圖1 組合型輥系設計思路（mm）

首先根據不同凸度建立兩條獨立的曲線，如圖2所示。

圖2 兩條獨立曲線

對兩條曲線進行復合，如圖3 所示。

圖3 復合板型曲線示意圖

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 的距離進行曲線復合，H=a1+a2，（250 mm≤x≤250 mm）。

按上圖兩條曲線復合后，復合曲線如圖4 所示。

圖4 復合后的板型曲線

其中：a復合=A1sinx，（0～250 mm）；

a復合=H+A2sinx，（250～1 150 mm）；

a復合=A1sinx，（1 150～1 400 mm）。

式中：a復合為復合曲線的振幅，x 為輥面長度。

在實際應用過程中，兩條曲線連接位置會出現“凸點”，需要用合理的方法進行處理，保證連接點平緩過渡。

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“凸點”，以250 mm 位置“凸點”為例說明優化方法：已“凸點”為中心，在200～300 mm區域內的11 個點進行曲線值求差值，會發現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，故在連接點出現“凸點”。

3 組合輥的磨削

平整作為軋鋼工序里后部工序，對平整輥的要求極為苛刻，表面粗糙度Ra≤0.02 μm，不能有可見螺旋紋，振紋，花印等缺陷，更不能出現過渡段陰暗面，造成鋼板表面亮度不一致。由于復合曲線是兩根不同凸度形成的曲線，在曲線上有兩次過渡。這樣的曲線在磨床上磨削是比較困難的，因為砂輪的法線與軋輥曲線不垂直，造成磨削時砂輪兩邊部一邊接觸，產生螺旋紋與陰陽面。

針對以上問題，磨削試驗時做了大量工作：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，即磨削過程中的橫移速度按照曲線設定好的百分數來執行，在輥型拐點處降低橫移速度，這樣可以減輕過渡段變化造成的陰陽面問題；最后就是不斷進行磨削試驗，優化磨削參數。通過不斷磨削總結，數據分析與優化，最終輥面質量得以保證。

4 應用情況

太鋼不銹鋼可生產規格全世界范圍內最廣，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15.0%，采用不同凸度復合輥型系后，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題。

5 結論

組合型正弦輥型在改善薄規格、極大極小寬度不銹鋼帶板型時，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題，在實際生產過程中并且已取得了非常好的效果。

平整輥復合輥型為平整板型控制增加了最靈活有效的手段，可以促進冷軋不銹帶鋼向更寬更薄的領域發展。