六辊UCM轧机的二次冷轧板形控制方法

479 编辑：中冶有色技术网来源：宝山钢铁股份有限公司

2024-05-27 15:02:31

权利要求书： 1.一种六辊UCM轧机的二次冷轧板形控制方法，用以解决极薄带钢在二次冷轧轧制过程中的边浪+宽中浪板形缺陷，其特征在于，所述的控制方法包括如下步骤：(1)对六辊UCM轧机的上中间辊的一端以及下中间辊与其相对的一端的端部辊型进行优化设计，所述端部辊型的辊型曲线为：

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f(x)＝a0+a1x+a2x+a3x(0≤x≤1)式中：x为归一化后的上中间辊的一端以及下中间辊与其相对的一端的端部辊型长度；

a1，a2，a3为多项式系数，f(x)为中间辊的端部辊型值；

(2)根据带钢宽度信息，确定中间辊沿轴向的窜动量；

(3)通过中间辊窜辊量以及弯辊技术的配合，控制二次冷轧板的边浪和宽中浪。

2.根据权利要求1所述的板形控制方法，其特征在于，步骤(1)中，端部辊型进行优化设计的方法为：

(1?1)根据实际生产中存在的问题，确定辊型设计原则；

(1?2)根据步骤(1?1)的辊型设计原则，确定端部辊型曲线的目标函数与约束条件；

(1?3)根据目标函数与约束条件，优化计算辊型系数，得到辊型系数最优值，输出优化后的辊型曲线。

3.根据权利要求1所述的板形控制方法，其特征在于，步骤(2)中，中间辊沿轴向的窜动量为：

S＝B/2?300+δ

其中，S为中间辊沿轴向的窜动量；δ为中间辊窜动位置修正值，即相对窜辊量；B为带钢宽度，mm。

4.根据权利要求2所述的板形控制方法，其特征在于，所述的目标函数为：其中，n——来料中不同带钢宽度的数量；

di——第i种带钢宽度的带钢卷数所占总的带钢卷数的比例；

β(i)为第i种带钢宽度下的辊间接触压力分布不均匀度；

Kq(i)为第i种带钢宽度下的辊缝横刚度，kN/mm/μm；

KBF2(i)为第i种带钢宽度下的弯辊力二次调控功效，μm/kN；

w1，w2，w3为加权系数。

5.根据权利要求2所述的板形控制方法，其特征在于，所述约束条件为：其中，CBUR为支撑辊凸度；

CW为工作辊凸度；

L为辊型曲线宽度范围。

6.根据权利要求1所述的板形控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中，对上中间辊传动侧的端部辊型和下中间辊工作侧的端部辊型进行辊型优化设计。

7.根据权利要求1所述的板形控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中，对上中间辊工作侧的端部辊型和下中间辊传动侧的端部辊型进行辊型优化设计。

说明书：一种六辊UCM轧机的二次冷轧板形控制方法技术领域[0001] 本发明涉及冷轧带钢板形控制技术领域，特别是一种六辊UCM轧机的二次冷轧板形控制方法。

背景技术[0002] 冷轧板带钢是钢铁工业的主干产品，其生产技术水平和质量精度水平标志着一个国家的钢铁工业的技术发展水平，板形质量是衡量冷轧板带质量的重要指标。随着市场竞

争的日趋激烈以及用户印涂设备的改进，用户对二次冷轧DR材板形要求越来越高，如何确

保极薄DR材的板形质量成为制约市场进一步拓展的关键。

[0003] 某厂1220DCR机组为两UCM轧机，均配置平辊进行生产，1#机架负责轧制作用，2#机架负责平整作用，此时，这两种不同工序之间存在差异，主要表现在：轧制工艺方面：1#机架

起轧制作用，承担带钢主要压下变形量，2#机架起平整作用，压下量小，轧制力小于1#机架；

DCR机组主要生产极薄规格DR材产品，产品最薄规格达到0.1mm，对板形控制精度要求高，通

过二次轧制压下过程将带钢进一步减薄，提高了材料的强度，在制罐等行业具有广泛的应

用，因此具有非常广阔的市场前景。但是在实际生产过程中，该机组经常出现复杂板形缺

陷，主要表现为边浪+宽中浪，实际生产过程中，尽管2#机架自动板形控制系统目标曲线设

定为微中浪模式，但往往实物板形仍存在边浪情况，因此要想获得良好的板形，必须通过合

理的工艺参数调整来达到目的。

发明内容[0004] 本发明的目的是提供一种六辊UCM轧机的二次冷轧板形控制方法，本发明通过设计中间辊的端部辊型，结合中间辊的窜辊调节策略和弯辊技术，控制带钢板形，用以解决极

薄带钢轧制过程中的边浪+宽中浪板形缺陷的问题。

[0005] 为实现上述目的，本发明的方案是：一种六辊UCM轧机的二次冷轧板形控制方法，其特征在于，所述的控制方法包括如下步骤：

[0006] (1)对六辊UCM轧机的上中间辊的一端以及下中间辊与其相对的一端的端部辊型进行优化设计，所述端部辊型的辊型曲线为：

[0007] f(x)＝a0+a1x2+a2x4+a3x6(0≤x≤1)[0008] 式中：x为归一化后的端部辊型长度；a1，a2，a3为多项式系数，f(x)为中间辊的端部辊型值；

[0009] (2)根据带钢宽度信息，确定中间辊沿轴向的窜动量；[0010] (3)通过中间辊窜辊量以及弯辊技术的配合，控制二次冷轧板的边浪和宽中浪。[0011] 进一步地，步骤(1)中，端部辊型进行优化设计的方法为：[0012] (1?1)根据实际生产中存在的问题，确定辊型设计原则；[0013] (1?2)根据步骤(1?1)的辊型设计原则，确定端部辊型曲线的目标函数与约束条件；

[0014] (1?3)根据目标函数与约束条件，优化计算辊型系数，得到辊型系数最优值，输出优化后的辊型曲线。

[0015] 进一步地，步骤(1)中步骤(2)中，中间辊沿轴向的窜动量为：[0016] S＝B/2?300+δ[0017] 其中，S为中间辊沿轴向的窜动量；δ为中间辊窜动位置修正值，即相对窜辊量；B为带钢宽度，mm。

[0018] 进一步地，步骤(1)中所述的目标函数为：[0019][0020] 其中，n——来料中不同带钢宽度的数量；[0021] di——第i种带钢宽度的带钢卷数所占总的带钢卷数的比例；[0022] β(i)为第i种带钢宽度下的辊间接触压力分布不均匀度；[0023] Kq(i)为第i种带钢宽度下的辊缝横刚度，kN/mm/μm；[0024] KBF2(i)为第i种带钢宽度下的弯辊力二次调控功效，μm/kN；[0025] w1，w2，w3为加权系数。[0026] 进一步地，步骤(1)中，所述约束条件为：[0027][0028] 其中，CBUR为支撑辊凸度；[0029] CW为工作辊凸度；[0030] L为辊型曲线宽度范围。[0031] 进一步地，所述步骤(1)中，对上中间辊传动侧的端部辊型和下中间辊工作侧的端部辊型进行辊型优化设计。

[0032] 进一步地，所述步骤(1)中，对上中间辊工作侧的端部辊型和下中间辊传动侧的端部辊型进行辊型优化设计。

[0033] 本发明达到的有益效果：本发明通过设置中间辊辊型曲线，结合中间辊的窜辊调节策略和弯辊技术，有效改善了轧制条件，提高了轧机板形调控性能，更加有利于对边浪和

宽中浪等板形缺陷的控制，使得二次冷轧极薄DR材的板形质量合格率大幅度增高，板形实

物质量得到明显提升。

附图说明[0034] 图1是中间辊端部辊型曲线；[0035] 图2是中间辊辊型布置方式示意图。具体实施方式[0036] 下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步详细的说明。[0037] 本发明通过设计上下中间辊端部辊型，弱化带钢边部厚度减薄的趋势，进而对带钢边浪进行有效控制，同时根据板形的实际情况配合一定的窜辊量，配合弯辊技术，包括中

间辊弯辊和中间辊弯辊，对板形缺陷进行控制。

[0038] 如图1，对六辊UCM轧机上中间辊传动侧(工作侧)以及下中间辊工作侧(传动侧)的端部辊型进行设计，上中间辊沿其轴向方向从传动侧(工作侧)向工作侧(传动侧)窜动，下

中间辊沿其轴向方向从工作侧(传动侧)向传动侧(工作侧)窜动。

[0039] 本发明的板形控制方法具体如下：[0040] (1)设定1#机架中间辊端部辊型[0041] 中间辊端部辊型采用多项式曲线，布置在1#机架的可轴向移动的中间辊端部辊型如下：

[0042] f(x)＝a0+a1x2+a2x4+a3x6(0≤x≤1)[0043] 式中：x为归一化后的端部辊型长度，将辊型长度归一处理，方便后续改变辊型长度迭代计算寻优；

[0044] a1，a2，a3为多项式系数；[0045] f(x)为端部辊型值。[0046] 六辊轧机中间辊横移位置与当前轧制的轧件宽度和单侧辊型曲线长度密切相关，根据现场实际情况，设定中间辊窜动量S范围为0～300mm，轧制带钢宽度B范围为700～

1050mm，确定端部辊型长度L为150～250mm，根据轧机的稳定性等确定最大f(x)值，范围为

300～800μm。

[0047] 通过对中间辊端部辊型曲线求最优解，得到端部辊型曲线。[0048] (2)1#机架中间辊窜辊量的控制[0049] 中间辊窜动是六辊轧机板形控制的突出优点，其基本原理是将工作辊与支撑辊间的接触长度调整到与轧件的接触长度相等，消除辊间的有害接触部分，从而可以扩大辊型

调整的范围，增加弯辊装置的效能，并且能使1#机架与2#机架由于工序不同导致的辊缝形

状差缩小，降低轧机的比例凸度差，达到带钢板形控制稳定性好，显著提高带钢平直度的目

的。

[0050] 在一次轧制过程中带钢宽度保持不变，带钢宽度B信息从轧机的生产信息中获取，当带钢宽度改变时，通过计算DCR机组板形控制的中间辊窜动实际值S，以适应带钢宽度的

变化，可以达到对不同宽度带钢的板形缺陷进行控制的目的，中间辊窜动实际值S的具体计

算过程如下：

[0051] S＝B/2?300+δ[0052] 其中：δ为中间辊窜动位置修正值，即相对窜辊量，设定范围为10～80mm；B为带钢宽度，mm。

[0053] 生产应用中，首先确定中间辊相对窜辊量δ，然后根据上式计算中间辊绝对窜辊量S。图2所示为中间辊辊型布置方式示意图，中间辊距离端部70mm处，与带钢边缘对齐时，相

对窜辊量δ为0；中间辊边部70mm处进入带钢内部相对窜辊量为负；中间辊边部70mm处伸出

带钢边缘时，相对窜辊量δ为正。

[0054] 本发明通过设计上下中间辊端部辊型，弱化带钢边部厚度减薄的趋势，进而对带钢边浪进行有效控制，同时根据板形的实际情况配合一定的窜辊量，配合弯辊技术，包括中

间辊弯辊和中间辊弯辊，对板形缺陷进行控制。

[0055] 中间辊端部辊型采用多项式曲线的求解过程如下：[0056] 上下中间辊端部辊型曲线的确定，主要是确定系数a0～a6，确定系数即确定优化辊型曲线的步骤如下：

[0057] 1)辊型曲线设计原则：[0058] ①改善机组边浪和宽中浪问题，提高板形质量。[0059] ②新辊型在改善板形质量时，保证辊间接触压力峰值和辊间接触应力不均匀度较低，不降低弯辊力的调节效率。

[0060] 2)确定目标函数与约束条件[0061] 生产现场来料带钢宽度规格的种类很多，本发明的控制方法使设计的辊型能够尽量兼顾各种带钢宽度下的带钢板形控制；每次轧制过程中，带钢的宽度是一定的，不同的带

钢宽度对应于不同的轧制工况，同一带钢宽度的带钢卷数有很多卷。

[0062] 目标函数如下：[0063][0064] 式中：n——来料中不同带钢宽度的数量；[0065] di——第i种带钢宽度的带钢卷数所占总的带钢卷数的比例；[0066] β(i)——第i种带钢宽度下的辊间接触压力分布不均匀度；[0067] Kq(i)——第i种带钢宽度下的辊缝横刚度，kN/mm/μm；[0068] KBF2(i)——第i种带钢宽度下的弯辊力二次调控功效，μm/kN；[0069] w1，w2，w3为加权系数。[0070] 约束条件如下：[0071][0072] CBUR为支撑辊凸度，CW为工作辊凸度，L为辊型曲线宽度范围。为保证辊型曲线的光滑且单调增加，要求f(x)的二阶导数f″(x)＞0。

[0073] 3)辊型曲线参数的确定：[0074] 通过约束条件与目标函数搜索出符合条件的辊型曲线。辊型系数ai通过有限元软件计算获得，其具体步骤为：

[0075] ①使用优化算法进行筛选，优化计算的设计变量是辊型系数ai，优化计算的目标函数与约束条件是辊缝横刚度最大；辊间接触压力分布最均匀；中间辊弯辊调控功效最强；

端部辊型曲线f(x)的二阶倒数值大于零，即f″(x)＞0；辊型长度L在150mm～250mm之间；f

(x)最大值范围在300um～800um之间。

[0076] ②在优化计算迭代中，通过改变曲线变量的值，得到不同的辊型曲线，利用有限元模型，计算当前辊型曲线下轧机辊缝横刚度、弯辊力二次调控功效，辊间接触压力不均匀

度，然后利用目标函数对每个辊型曲线进行评价，并从中找出最优值，从而输出优化后的辊

型曲线。

[0077] 确定辊型长度L为200mm，最大辊径差为500μm。[0078] 辊型曲线多项式表达：[0079] f(x)＝137.3333x2+362.6667x6(0≤x≤1)[0080] 式中：x为归一化后的端部辊型长度；f(x)为端部辊型值，μm。辊型曲线如图1所示。[0081] 实施例1[0082] 在某厂1220DCR机组进行工业试验，采用小辊生产模式连续生产钢种为MRDR?8CA，宽度B为934mm，厚度H为0.200mm的带钢15卷，生产过程中，1#机架δ设定为25mm，2#机架δ设

定为10mm，根据式(1)确定中间辊绝对窜辊量为1#机架S＝192mm，2#机架S＝177mm。

[0083] 实施例2[0084] 在某厂1220DCR机组进行工业试验，采用小辊生产模式连续生产钢种为TH580，宽度B为893mm，厚度H为0.201mm的带钢12卷，生产过程中，1#机架δ设定为25mm，2#机架δ设定

为10mm，根据式(1)确定中间辊绝对窜辊量为1#机架S＝171.5mm，2#机架S＝156.5mm。

[0085] 采用本专利板形控制方法与装置，二次冷轧机组通过中间辊设有单侧中间辊辊型曲线，结合中间辊的窜辊调节策略和工作辊和中间辊弯辊技术，有效改善了轧制条件，提高

了轧机板形调控性能，更加有利于对边浪和宽中浪等板形缺陷的控制，使得二次冷轧极薄

DR材的板形质量合格率大幅度增高，板形实物质量得到明显提升。