辊缝基本凸度和边降

轧制铜板带承载辊缝凸度影响因素分析韩子东，刘晓波，袁光前（南昌航空大学航空制造工程学院，江西南昌330063）来稿日期：2018-09-07基金项目：江西省研究生创新专项资金项目（YC2016-S344）作者简介：韩子东，（1993-），男，湖北襄阳人，硕士研究生，主要研究方向：金属材料加工；刘晓波，（1963-），男，江西樟树人，博士研究生，教授，主要研究方向：金属材料加工1引言轧机各项板形控制技术的控制原理都是调控承载辊缝的形状。

在轧制过程中，除了铜板带宽度变动外，影响铜板带板形（或承载辊缝形状）的干扰因素都可以分类归纳为来自轧机方面的轧辊辊形变化或来自铜板带方面的轧制力波动。

为了轧出板形质量优良的铜板带，轧制过程必须始终满足板形平坦度良好条件[1-3]。

而为了始终满足板形平坦度良好条件，板带轧机的承载辊缝形状应该同时具有足够大的、可适应各个硬件变动的可调控范围和对轧制力与轧辊辊形变动干扰的抵抗能力。

轧制过程中，辊缝的形状实际决定了板形的形状，而板形控制其实质就是对轧机轧辊辊缝凸度的控制，所以辊缝凸度的设定就显得尤为重要。

辊缝形状调控域是指轧机各项板形控制技术共同对辊缝形状或铜板带板廓的各个描述指标一一凸度、楔形度、边部减薄量、局部突起量的最大可调控范围。

实际应用中，一般都通过多项式拟合得到辊缝形状曲线的二次凸度C 2和四次凸度C 4，并在C 2-C 4坐标系中建立辊缝凸度最大可调控范围，称之为辊缝凸度调控域。

金兹伯格在《高精度板带材轧制理论与实践》一书中介绍了一种基于三维有限元的ROLLFLEX 模型对辊缝凸度影响因素进行研究[4]，这种方法虽然结果直观，但计算工作量庞大而且复杂，加上边界条件很难确定，因此这种方法受到一定的限制。

则采用影响函数法，这种方法计算量小而精度高，能符合应生产实际的要求。

通过影响函数法，从轧制力、弯辊力、铜板带宽度等摘要：分析了轧制力、弯辊力对辊缝凸度的影响，结果显示：随着单位轧制力的增大，辊缝的负凸度也明显增加；弯辊力变化与辊缝凸度变化成反比。

轧辊正凸度轧辊正凸度，又称轧辊凸度，是指轧辊在运行过程中，因受到热膨胀、弯曲应力等因素的影响，导致其中部变形向外突出的现象。

轧辊正凸度对轧制加工起着重要的影响，它直接关系到轧制产品的质量和工艺效果。

轧辊正凸度与轧制过程中产生的辊压分布有密切关系。

在轧制过程中，轧辊需要对金属材料施加一定的压力，使其发生塑性变形。

而轧辊正凸度可以增加轧辊与金属材料间的接触面积，使轧制过程中的辊压分布更加均匀，从而得到均匀的塑性变形和较好的轧制效果。

轧辊正凸度还能够改变轧制过程中的应力分布情况。

在轧制过程中，金属材料会受到辊压和辊缝限制，产生应力分布。

而轧辊正凸度的存在可以改变辊缝的形状和大小，从而调节金属材料的应力分布情况。

通过合理调节轧辊正凸度，可以减少金属材料的局部应力集中，避免轧制缺陷的产生，提高轧制产品的质量。

轧辊正凸度还能够改善轧制过程中的温度分布。

轧制过程中，金属材料会因辊压的作用而产生热量。

而轧辊正凸度的存在可以改变轧制过程中金属材料的传热条件，调节金属材料的温度分布。

通过合理调节轧辊正凸度，可以减少金属材料的温度梯度，避免轧制过程中的温度差异而引起的问题，提高轧制产品的质量。

另外，轧辊正凸度还会影响轧辊的使用寿命和轧制设备的稳定性。

轧辊正凸度过大会增加轧辊的应力，容易导致轧辊的断裂和变形，从而减少轧辊的使用寿命。

轧辊正凸度过小，则会使轧辊与金属材料之间的接触面积不足，轧制效果不佳。

因此，合理控制轧辊的正凸度，可以延长轧辊的使用寿命，提高轧制设备的稳定性。

总的来说，轧辊正凸度对轧制加工有着重要的影响。

合理调节轧辊正凸度可以改善辊压分布、调节应力分布、改善温度分布，从而提高轧制产品的质量和工艺效果。

同时，合理控制轧辊正凸度还能够延长轧辊的使用寿命，提高轧制设备的稳定性。

因此，在轧制加工中，对轧辊正凸度的控制必须引起足够的重视，并采取相应措施进行调节。

冷轧过程控制数学模型的内容冷轧过程控制的数学模型包括:轧制力模型、前滑模型、速度模型、张力模型、机架刚度模型、带钢刚度模型、轧辊梭形计算模型、带钢温度模型、冷却液流量计算模型、辊缝模型、弯辊模型、轧辊温度和磨损模型。

(1)轧制力模型。

在冷轧生产过程中，过程计箅机使用的关于辊缝设定计算的轧制力模型大体有三种。

这三种压力模型是Bland-Ford模型、W.LRoberts简化的摩擦锥模型(称为Roberts模型）和M.D.Stone模型。

通过大量冷轧生产过程可以总结出，这些模型在带钢小压下量的情况下具有一定精度的近似性。

对于三个轧制力模型系数的假定和计算，可总结出以下几点：中国冶金行业网1)对每个模型采用同样的屈服强度计箅公式。

2)对各个模型推导的摩擦方程系数不一样，不同模型中的摩擦系数根据经验公式计算，公式中含有由采集的现场数据回归分析得到的常数，还包括带钢屈服强度、压下率、带钢张力、厚度和给定工作辊及速度等参数。

3)在不同的模型中采用了不同的工作辊压扁半径公式。

可发现，采用Hitchcock压扁半径公式的M.D.Stone模型，在带钢压下率大于3%且小于5%时能给出好的估算值，建议不要将它用于压下率小于3%的情况。

在Roberts模型中，需要根据情况选用不同的压扁半径公式，这取决于带钢的压下率和带钢的厚度。

当带钢厚度大于0.5_和压下率大于3%时，采用Hhchcock压扁半径公式；对于厚度小于0.5_的很薄的带钢和压下率小于3%的情况，建议采用Roberts压扁半径公式。

在带钢入口厚度不大于5.08mm且各机架压下率大于3%的情况下，建议使用Bland-Ford模型的Hill简化公式。

而大部分正在生产的冷连轧机，可满足Bland-Ford模型的Hill简化公式所要求的条件。

(2)前滑模型。

在轧制模型计算中，用前滑模型来描述带钢速度超过轧辊转速的比例。

前滑值可以用理论公式计算，也可以用经验公式计算，还可以取经验值。

轧辊的热凸度轧辊的热凸度，在轧制工艺中起着非常重要的作用。

热凸度是指轧辊工作温度下，轧辊经过大量的轧制工作后，其表面出现凸起或下凹的状态。

热凸度的大小和分布对轧制工艺的控制和产品质量的稳定性有着直接的影响。

轧辊的热凸度主要是由轧辊在工作温度下的热膨胀引起的。

在轧制过程中，轧辊表面受到了高温和高压的作用，表面温度会迅速升高，而内部温度则较低。

由于轧辊处于非均匀的温度分布下，产生了热应力，导致轧辊发生热弯曲，从而产生热凸度。

热凸度的存在对轧制工艺有着重要的意义。

首先，热凸度会导致轧件表面的变形不均匀，造成轧件的尺寸和形状的不稳定。

这对于要求较高尺寸精度的产品来说是一个严重的问题。

其次，热凸度还会导致轧件的厚度分布不均匀，从而影响轧件的质量和性能。

最重要的是，热凸度还会增加轧机的运行负荷，降低轧机的生产效率和寿命。

为了控制和减小轧辊的热凸度，需要从以下几个方面进行改进和优化。

首先，通过选择合适的轧辊材料和热处理工艺，提高轧辊的抗热变形能力。

其次，采用合理的轧机工艺参数，如轧辊的轧制压力、轧制速度和辊缝的调整等，来减小热凸度的产生。

同时，通过轧辊的温度控制和冷却方式的优化，来降低轧辊表面温度的差异性，从而减小热凸度的发生。

此外，轧辊的热凸度还可以通过定期的轧辊磨削和修复来进行控制。

磨削可以去除轧辊表面的凸起部分，使轧辊恢复到较好的工作状态，从而减小热凸度的影响。

定期的轧辊维护和保养也是保证轧辊热凸度控制有效的关键措施。

总的来说，轧辊的热凸度对于轧制工艺和产品质量的稳定性有着重要的影响。

通过选择合适的轧辊材料和热处理工艺，以及优化轧机工艺参数和冷却方式，可以控制和减小热凸度的产生。

定期的轧辊磨削和维护也是保证轧辊热凸度控制有效的重要手段。

只有在对轧辊热凸度有全面的认识和有效的控制下，才能实现轧机高效稳定的生产和优质产品的制造。

轧机辊缝调整原理
轧机辊缝调整原理是指在轧机生产过程中，通过调整辊缝的宽度和位置，实现对轧制金属板材的控制变形。

调整轧机辊缝的目的是为了获得所需的板材厚度，同时确保板材的均匀性和质量。

轧机辊缝的调整原理主要有以下几点：
1. 调整辊缝宽度：通过改变辊缝的宽度，可以控制轧制板材的厚度。

辊缝越小，轧制板材越薄，反之亦然。

调整辊缝宽度通常是通过机械手动或电动调节机构实现的，确保辊缝宽度的均匀变化。

2. 调整辊缝位置：辊缝位置的调整主要是为了保持板材的均匀性。

在轧机过程中，由于辊缝位置的不对称性，可能会导致板材出现边部过厚或过薄的问题。

调整辊缝位置可以通过调整辊子的相对位置来实现，以获得均匀的压力分布和变形。

3. 控制凸度：凸度是指辊子表面的弧度，通过调整凸度可以实现对板材的控制变形。

凸度的调整通常是通过调整辊子的弯曲方式来实现的，可以单独调整每个辊子的凸度，也可以同步调整多个辊子，以达到所需的变形效果。

轧机辊缝调整原理的核心是通过调整辊缝的宽度、位置和凸度，实现对轧制金属板材的控制变形。

这些调整可以通过机械手动或电动调节机构来实现，并且需要持续监控和调整，以确保板材的厚度和均匀性符合要求。

工作辊凸度工作辊凸度是指辊面上地表面凸起的高度。

对于印刷、涂布、复合和涂覆等工艺，控制工作辊的凸度是非常关键的。

辊面的凸度会直接影响到产品的质量和生产的效率。

控制工作辊的凸度是非常重要的。

1. 测量工作辊的凸度值在生产过程中，要定期测量工作辊的凸度，以确保其符合规定的标准。

一般来说，工作辊的凸度应该在一定的范围内，如果凸度过高或过低，都会对产品的质量和生产效率造成不良的影响。

2. 采用适当的辊材料辊材料的选择也会影响到工作辊的凸度。

如果采用弹性差异较大的辊材料，会使得工作辊的凸度难以控制。

要根据具体生产工艺、产品要求和工作环境等因素选择适当的辊材料。

3. 调整辊体温度在一些生产工艺中，通过调整辊体温度来控制工作辊的凸度也是比较常见的方法。

根据辊材料的特性和生产工艺的要求，通过调节辊体温度，可以使得辊材料的弹性系数发生变化，从而改变工作辊的凸度值。

4. 采用自适应控制方法随着计算机技术的不断发展，采用自适应控制方法来控制工作辊的凸度已经成为一种主流的方式。

通过采用传感器和自适应控制算法，可以实时地对工作辊的凸度进行监测和控制，以保证产品质量和生产效率。

工作辊凸度的控制是很重要的。

为了保证产品质量和生产效率，要选择适当的辊材料、采用适当的控制方法，并定期测量工作辊的凸度值，从而保证工作辊的凸度符合规定的标准。

除了上述的控制方法，还有一些其他的控制工作辊凸度的方法。

5. 辊面加工方法辊面加工方法是控制工作辊凸度的一种重要手段。

通过采用不同的加工方法，可以制造出不同的工作辊，从而控制工作辊的凸度。

常用的加工方法包括均热轧制、镦粗、降温处理等。

均热轧制是一种比较常用的辊面加工方法。

在制造工作辊的过程中，将辊材料加热到一定温度并保温一段时间，使得辊材料内部的晶粒长大，从而提高辊材料的强度和弹性模量。

通过这种方法可以制得辊面平整、强度和弹性系数均匀的工作辊，从而控制工作辊的凸度。

6. 辊道设计辊道是指用来定位和支撑工作辊的金属结构。

轧机辊缝形状与哪些因素有关?带钢的横向厚度差(即断面形状的变化)和板形的变化是由辊缝形状的变化引起的。

影响辊缝形状的因素有：(1)轧辊的弹性弯曲变形。

它使辊缝中部尺寸大于边部尺寸，带钢中部产生凸度，带钢边缘减薄。

轧制力越大，轧辊的弹性弯曲变形越大。

轧辊直径越大，刚性就越好，则轧辊的弹性弯曲变形越小。

(2)轧辊的热膨胀。

轧制时轧件变形而产生的热量、轧件与轧辊摩擦而产生的热量都会使轧辊受热。

冷却润滑液又会使轧辊冷却。

由于沿辊身长度上其受热和冷却不一致，在各种因素的影响下，轧辊中部比两端的热膨胀大，从而使轧辊产生热凸度，影响辊缝形状。

(3)轧辊的磨损。

工作辊与带钢之间、工作辊与支撑辊之间的摩擦会使轧辊磨损。

影响轧辊磨损的因素也是多方面的，例如，轧辊与带钢的材质、轧辊表面硬度和粗糙度、轧制力和轧制速度、前滑和后滑的大小以及支撑辊与工作辊之间的滑动速度等都会影响轧辊磨损的快慢。

另外，沿辊身长度方向轧辊磨损是不均匀的，这些都会影响辊缝的形状。

(4)轧辊的弹性压扁。

轧制时，由于轧制力的作用，带钢与工作辊之间、工作辊与支撑辊之间均会产生弹性压扁。

影响辊缝形状的不是轧辊弹性压扁的数值，而是压扁值沿辊身长度方向的大小。

对于工作辊来说，如果轧制力沿带钢宽度是均匀分布的，则工作辊的弹性压扁分布也是均匀的。

由于工作辊与支撑辊之间的接触长度大于带钢与工作辊的接触长度，因而接触长度上各点的压力是不相同的，这就使辊与辊之间弹性压扁值沿辊身长度方向也是不均匀的。

工作辊与支撑辊之间不均匀压扁引起了辊缝形状的变化。

(5)轧辊的原始辊形(凸形、凹形或圆柱形)。

轧辊原始辊形不同，就可以人为地使辊缝形状不同。

我们在生产中就用轧辊原始辊形这一因素来补偿上述因素对辊缝所造成的影响。

辊缝控制文章来源：钢铁E站通/dict/detail.php?id=389辊缝控制是冷轧板带加工的核心控制技术之一，近年来随着科学技术的不断进步，先进的辊缝控制技术不断涌现，并日臻完善，辊缝控制技术的发展，促进了冷轧板带工业的装备进步和产业升级，生产效率和效益大幅提升。

概念:辊缝直观来说是指板带材的翘曲度，其实质是板带材内部残余应力的分布。

只要板带材内部存在残余应力，即为辊缝不良。

如残余应力不足以引起板带翘曲，称为“潜在”的辊缝不良；如残余应力引起板带失稳，产生翘曲，则称为“表观”的辊缝不良。

缺陷及分析:常见的辊缝缺陷有边部波浪、中间波浪、单边波浪、二肋波浪和复合波浪等多种形式，主要是由于轧制过程中带材各部分延伸不均，产生了内部的应力所引起的。

为了得到高质量的轧制带材，必须随时调整轧辊的辊缝去适合来料的板凸度，并补偿各种因素对辊缝的影响。

对于不同宽度、厚度、合金的带材只有一种最佳的凸度，轧辊才能产生理想的目标辊缝。

因此，辊缝控制的实质就是对承载辊缝的控制，与厚度控制只需控制辊缝中点处的开口精度不同，辊缝控制必须对轧件宽度跨距内的全辊缝形状进行控制。

主要因素:影响辊缝的主要因素有以下几个方面∶(1)轧制力的变化；(2)来料板凸度的变化；(3)原始轧辊的凸度；(4)板宽度；(5)张力；(6)轧辊接触状态；(7)轧辊热凸度的变化。

先进技术:改善和提高辊缝控制水平，需要从两个方面入手，一是从设备配置方面，如采用先进的辊缝控制手段，增加轧机刚度等；二是从工艺配置方面，包括轧辊原始凸度的给定、变形量与道次分配等。

常规的辊缝控制手段主要有弯辊控制技术、倾辊控制技术和分段冷却控制技术等。

近年来，一些特殊的控制技术，如抽辊技术(HC轧机和UC系列轧机)、涨辊技术(VC轧机和IC轧机)、轧制力分布控制技术(DSR动态辊缝辊)和轧辊边部热喷淋技术等先进的辊缝控制技术，得到日益广泛的应用。

在此，分别就其中几种典型技术作以简单介绍。