一种用于重卷机组的压毛刺机辊型优化方法与流程

本发明属于冷轧领域，尤其涉及一种适用于重卷机组的压毛刺机辊型优化方法。

背景技术：

带钢在重卷机组进行切边后，由于圆盘剪的重叠量与间隙量的设置不同，会产生不同程度的毛刺缺陷。

一般而言，机组会在圆盘剪装置的后面，设置压毛刺装置，有的机组会采用压毛辊，有的机组会配套压毛刺机。

但对于压毛刺机、压毛辊的辊型尚未有人提出优化设计方法。

事实上，大多数机组配套的压毛辊、压毛刺机的辊型多为平直辊或者圆弧状辊型，图1和图2中给出了平直辊和圆弧状辊型的结构形式示意图。

平直的压毛辊型，与带钢的接触面积大，容易造成压痕，同时使压毛辊的压力分散，对毛刺的压下效果不明显，此外如发生带钢在重卷过程中的窜动，会造成带钢的划伤缺陷。

圆弧段的辊型属于对立于平直辊型的另外一个极端，圆弧段的辊型可以避免带钢重卷过程中窜动带来的划伤，同时很好地保证了压毛刺力的集中，但是类圆弧的辊型要求在带钢宽度方向圆弧段的最高点必须与毛刺处准确定位，由于在实际生产中，带钢宽度的变化，这给机组的电气设备控制带来一定的压力，如发生不能准确定位的现象，即会造成压毛效果不佳的现象。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于重卷机组的压毛刺机辊型优化方法，其针对现有压毛辊、压毛刺机辊型存在的缺陷，同时结合带钢重卷过程中设备与工艺特点，既可避免压毛过程中带钢压痕的产生，又可以保证压毛刺力的集中，保证了压毛刺效果，同时可以良好地给与压毛辊在带钢宽度方向的定位裕值，降低了机组对于电气控制的苛刻要求，有效地避免了毛刺缺陷的发生。

本发明的技术方案是：提供一种用于重卷机组的压毛刺机辊型优化方法，其特征在于：

所述的压毛刺机辊型优化方法，包括对压毛辊的辊型设计和对压毛辊压毛刺段参数的确定；

所述的压毛辊的辊型设计，在现有平直辊结构的基础上，将压毛辊的辊型设计为平直的压毛刺段和弧形的过渡段两部分，所述压毛轮中间位置的平直部分为压毛刺段，其宽度为S；所述压毛刺段的两端为半径为R的弧形过渡段；

当重卷机组工作时，通过所述压毛轮中间位置压毛刺段的平直部分与带钢边部的接触、挤压，完成带钢边部毛刺的压除功能；

通过在所述压毛辊的压毛刺段两侧设置弧形的过渡段部分，充分保证压毛刺力的集中，实现压毛刺效果的提升；

所述的压毛刺机辊型优化方法，既可避免压毛过程中带钢压痕的产生，又可以保证压毛刺力的集中，保证了压毛刺效果，同时可以良好地给与压毛辊在带钢宽度方向的定位裕值，有效地避免带钢边部毛刺缺陷的发生，降低重卷机组运行时对于电气控制的苛刻要求。

其所述的对压毛辊压毛刺段参数的确定包括下列步骤：

(1)收集现场设备参数，原压毛刺辊设计半径R_y，原压毛刺辊设计宽度S_y，压毛刺辊液压缸工作压力F；

(2)收集现场经常生产的n种带钢的工艺参数，定义钢种规格参数i，0＜i≤n，并初始化i＝1；

(3)收集钢种规格工艺参数，第i种带钢毛刺高度h_mi，毛刺宽度s_mi，带钢屈服强度σ_s，生产第i种带钢时出现带钢跑偏的风险系数β_i，生产第i种带钢时出现的最大跑偏量s_pi，第i种带钢在日常生产中所占比率α_i；

(4)计算带钢毛刺与压毛辊接触弧度α

$\mathrm{\α}=\sqrt{\frac{h_{mi}}{R_y}}---\left(1\right)$

(5)计算带钢与压毛辊的必要接触面积A_b

$A_b=\frac{1}{2}\mathrm{\α}\·R_y\·s_{mi}---\left(2\right)$

(6)计算压除带钢毛刺所需必要压力F_zi

F_zi＝f_f·A_b·σ_s (3)

式中f_f未考虑现场压力损失的修正系数，一般取1.2～1.5

(7)计算压除毛刺单位宽度必要压力F_di

$F_{di}=\frac{F_{zi}}{s_{mi}}---\left(4\right)$

(8)计算压毛刺段长度上限s_si

$s_{si}=\frac{F}{F_{di}}---\left(5\right)$

(9)计算压毛段裕值系数ε_yi，

${\mathrm{\ϵ}}_{yi}=\frac{s_{pi}}{s_{mi}}\·{\mathrm{\γ}}_s---\left(6\right)$

式中γ_s为考虑现场带钢窜动的加权系数，一般取1.2～2；

(10)计算压毛刺段下限s_xi

s_xi＝β_i·ε_yi·s_mi (7)

(11)计算适用于第i种带钢规格的压毛段宽度s_i

式中为下限加权参数，由现场实际确定，

(12)判断式i≤n是否成立，如不成立则转入步骤(13)；如成立，则i＝i+1转入步骤(3)；

(13)计算合理的压毛刺机辊型压毛段宽度S

$S=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{s}_i\·{\mathrm{\α}}_i\·{\mathrm{\β}}_i---\left(9\right)$

(14)计算合理的压毛刺机辊型过渡段半径R

$R=\sqrt{R_y^2+{(S_y-\frac{s}{2})}^2}---\left(10\right)$

(15)根据所优化结果，磨辊加工并安装。

具体的，所述的生产第i种带钢时出现带钢跑偏的风险系数β_i，为特定规格带钢生产出现跑偏的概率与机组生产总跑偏概率之比。

具体的，当所述的重卷机组工作时，所述压毛辊的过渡段不与带钢发生接触。

在本技术方案所述的压毛刺机辊型优化方法中，所述的对压毛辊压毛刺段参数的确定，给予了重卷机机组的电气控制定位系统的准确度一定的裕值。

本技术方案所述的压毛刺机辊型优化方法，避免了压毛过程中带钢压痕的产 生，保证了压毛刺力的集中，进而保证了压毛刺效果，同时良好地给与压毛辊在带钢宽度方向的定位裕值，降低了机组对于电气控制的苛刻要求，有效地去除了切边后的毛刺缺陷。

与现有技术比较，本发明的优点是：

通过对压毛辊的辊型设计和对压毛辊压毛刺段参数的确定，避免了压毛过程中带钢压痕的产生，保证了压毛刺力的集中，进而保证了压毛刺效果，同时良好地给与压毛辊在带钢宽度方向的定位裕值，降低了机组对于电气控制的苛刻要求，有效地去除了切边后的毛刺缺陷。

附图说明

图1是平直辊型压毛辊的结构形式示意图；

图2是弧形辊型压毛辊的结构形式示意图；

图3是本发明压毛辊辊型优化结构的示意图；

图4是本发明确定压毛辊压毛段宽度的方法步骤方框图。

具体实施方式

为了进一步说明本发明技术的应用过程，以某重卷机组为例，详细地介绍该重卷机组压毛刺机的辊型优化过程和优化后的工作效果。

本发明技术方案所述的压毛刺机辊型优化方法，包括对压毛辊的辊型设计和对压毛辊压毛刺段参数的确定；

如图3中所示，所述的压毛辊的辊型设计，在现有平直辊结构的基础上，将压毛辊的辊型设计为平直的压毛刺段和弧形的过渡段两部分，所述压毛轮中间位置的平直部分为压毛刺段，其宽度为S；所述压毛刺段的两端为半径为R的弧形过渡段。

换句话说，改进后压毛辊的外轮廓线，在现有平直辊结构的基础上，由中间的平直的压毛刺段和位于压毛刺段两端的弧形的过渡段两部分构成，弧形过渡段的半径为R。

当重卷机组工作时，通过所述压毛轮中间位置压毛刺段的平直部分与带钢边部的接触、挤压，完成带钢边部毛刺的压除功能。

通过在所述压毛辊的压毛刺段两侧设置弧形的过渡段部分，充分保证压毛刺力的集中，实现压毛刺效果的提升。

所述的压毛刺机辊型优化方法，既可避免压毛过程中带钢压痕的产生，又可以保证压毛刺力的集中，保证了压毛刺效果，同时可以良好地给与压毛辊在带钢宽度方向的定位裕值，有效地避免带钢边部毛刺缺陷的发生，降低重卷机组运行时对于电气控制的苛刻要求。

其所述的对压毛辊压毛刺段参数的确定包括下列步骤：

(1)收集现场设备参数，原压毛刺辊(平直辊)设计半径R_y＝180mm，原压毛刺辊设计宽度S_y＝60mm，压毛刺辊液压缸工作压力F＝1500N；

(2)收集现场经常生产的n种带钢的工艺参数，定义钢种规格参数i(0＜i≤n)，并初始化i＝1；

(3)收集钢种规格工艺参数，第i种带钢毛刺高度h_mi＝25μm，毛刺宽度s_mi＝10μm，带钢屈服强度σ_s＝200MPa，生产第i种带钢时出现带钢跑偏的风险系数(特定规格带钢生产出现跑偏的概率与机组生产总跑偏概率之比)β_i＝1.1，生产第i种带钢时出现的最大跑偏量s_pi＝3mm，第i种带钢在日常生产中所占比率α_i＝0.2；

(4)计算带钢毛刺与压毛辊接触弧度α

$\mathrm{\α}=\sqrt{\frac{h_{mi}}{R_y}}=0.011785$

(5)计算带钢与压毛辊的必要接触面积A_b

$A_b=\frac{1}{2}\mathrm{\α}\·R_y\·s_{mi}=0.010606{\mathrm{mm}}^2$

(6)取f_f＝1.3，计算压除带钢毛刺所需必要压力F_zi

F_zi＝f_f·A_b·σ_s＝2.757716N

(7)计算压除毛刺单位宽度必要压力F_di

$F_{di}=\frac{F_{zi}}{s_{mi}}=275.7716N/mm$

(8)计算压毛刺段长度上限

$s_{si}=\frac{F}{F_{di}}=5.44mm$

(9)计算压毛段裕值系数ε_yi，

${\mathrm{\ϵ}}_{yi}=\frac{s_{pi}}{s_{mi}}\·{\mathrm{\γ}}_s=0.36$

(10)计算压毛刺段下限

s_xi＝β_i·ε_yi·s_mi＝3.96mm

(11)计算适用于第i种带钢规格的压毛段长度s_i

(12)判断式i≤n是否成立，成立，则i＝i+1转入步骤(2)，依此循环，直至转入步骤(13)；

(13)计算合理的压毛刺机辊型压毛段宽度S

$S=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{s}_i\·{\mathrm{\α}}_i\·{\mathrm{\β}}_i=5mm$

(14)计算合理的压毛刺机辊型过渡段半径R

$R=\sqrt{R_y^2+{(S_y-\frac{s}{2})}^2}=189mm$

(15)根据所优化结果，磨辊加工并安装。

本辊型优化技术在现场应用后，避免了压毛过程中带钢压痕的产生，保证了压毛刺力的集中，进而保证了压毛刺效果，同时良好地给与压毛辊在带钢宽度方向的定位裕值，降低了机组对于电气控制的苛刻要求，有效地去除了切边后的毛刺缺陷。

本技术方案的关键在于选择合适的压毛刺机辊型压毛段宽度S，如果压毛刺机辊型压毛段宽度S设置的过大，会使带钢和压毛刺辊的接触面积增大，压毛刺力不能集中；同时生产现场带钢的窜动，还可能造成带钢的划伤。若压毛刺机辊型压毛段宽度S设置的过小，会增大机组压毛刺辊的定位难度，如定位裕值过小，不能准确定位，同样会影响压毛刺的效果。

由于本发明针对现有压毛辊、压毛刺机辊型存在的缺陷，结合带钢重卷过程中设备与工艺特点，通过对压毛辊的辊型设计改进和对压毛辊压毛刺段参数的合理确定，既可避免压毛过程中带钢压痕的产生，又可以保证压毛刺力的集中，保证了压毛刺效果，同时可以良好地给与压毛辊在带钢宽度方向的定位裕值，降低了机组对于电气控制的苛刻要求，有效地避免了毛刺缺陷的发生。

本发明可广泛用于带钢轧制生产线的压毛刺机辊型优化领域。