薛登峰

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司冷軋總廠，安徽馬鞍山 243000）

前言

六輥單機架可逆軋機主要軋制硅鋼產(chǎn)品，板形是無取向硅鋼非常關(guān)鍵的一項質(zhì)量指標(biāo)，而板形控制中重要的一項內(nèi)容是橫向同板差，橫向同板差控制水平的高低直接影響疊片的沖壓效率及轉(zhuǎn)子、定子的磁性能，對電機的電流損耗、工作效率等使用性能提高有重大影響。隨著高效節(jié)能產(chǎn)品需求以及電機產(chǎn)品高效化的發(fā)展趨勢，對硅鋼橫向同板差控制水平提出了更高的要求[1]，因此，需要對六輥單機架軋機軋制鋼卷尺寸精度進行優(yōu)化。

1 邊部減薄定義

邊部減?。‥dge Drop）可定義為在軋制過程中距離帶鋼邊部一定尺寸的區(qū)域內(nèi)，帶鋼在厚度方向上的減少量。邊部減薄又常被稱為邊緣降、邊降等。

帶鋼橫向斷面的形狀雖然不是規(guī)則的，但均可分為以下幾個區(qū)域：中心區(qū)、邊部減薄區(qū)、驟減區(qū)（圖1）。帶鋼橫斷面被劃分為上述三個區(qū)域后，可更清晰地分析出不同因素對帶鋼橫斷面三個區(qū)域形狀的影響。一般在距邊部約5～25 mm 處區(qū)域稱為驟減區(qū)，在距邊部約25～100 mm 處為邊部減薄區(qū)，約距一側(cè)邊部的100 mm 到另一側(cè)邊部的100 mm為中心區(qū)。

圖1 帶鋼橫向斷面形狀分區(qū)

邊降可分為三個類型：DS側(cè)邊降、WS側(cè)邊降和平均邊降。

DS側(cè)邊降定義為：

式中:hj′——DS側(cè)邊部減薄區(qū)的厚度；

hi′——DS側(cè)驟減區(qū)的厚度；

WS側(cè)邊降定義為：

式中：hj′′——WS側(cè)邊部減薄區(qū)的厚度；

hi′′——WS側(cè)驟減區(qū)的厚度。

平均邊降定義為：

軋制帶鋼兩側(cè)邊部減薄的差異，既與熱卷楔度有關(guān)，也與軋輥的不對稱分布有關(guān)，同時因輥縫傾斜導(dǎo)致兩側(cè)張力偏差也可能會產(chǎn)生兩側(cè)邊部減薄差異。邊部減薄缺陷對硅鋼的產(chǎn)品質(zhì)量有著極大影響，如使用邊部減薄的硅鋼帶鋼生產(chǎn)電機會因尺寸差異導(dǎo)致產(chǎn)品導(dǎo)磁性不均勻，從而降低電機的工作效能；帶有邊部減薄的冷軋板沖壓時會因尺寸差異導(dǎo)致材料成型性能減弱。因此，必須提高邊部減薄控制水平。

2 邊部減薄的主要影響因素

(1)由于工作輥在軋制過程中與軋件接觸時會發(fā)生彈性變形，根據(jù)受力分析，在軋件邊部區(qū)域工作輥受到壓應(yīng)力遠(yuǎn)大于中部區(qū)域，因此軋件在邊部區(qū)域產(chǎn)生變形更大，厚度更薄，產(chǎn)生了邊降，如圖2所示。

圖2 帶鋼軋制變形示意圖

(2)因為自由表面的影響，帶鋼不同區(qū)域的金屬流動規(guī)律不同。邊部金屬與內(nèi)部金屬相比因其一側(cè)無側(cè)向阻力，所以邊部金屬不僅在縱向產(chǎn)生流動，還在橫向上發(fā)生明顯流動，使帶鋼在邊部區(qū)域內(nèi)的軋制力降低，軋輥彈性變形增大，使金屬發(fā)生邊降。

(3)對于普通的軋機，在與帶鋼無接觸的區(qū)域，支撐輥和工作輥之間存在不良接觸區(qū)，使軋輥發(fā)生多余的彎曲，這也是導(dǎo)致軋件邊部減薄的原因。

(4)如果在生產(chǎn)過程中使用的原始輥形為凹輥形，則軋制中對應(yīng)的輥縫為凸輥縫，邊部金屬受到較大的壓應(yīng)力，導(dǎo)致軋件邊部厚度發(fā)生減薄。

3 邊部減薄改善措施

針對冷軋過程中帶鋼因邊部軋輥撓曲變形導(dǎo)致的帶鋼邊部減薄，為彌補帶鋼邊部產(chǎn)生邊降，采用凸度輥軋制帶鋼，設(shè)計MEVCG 工作輥輥型[2]：包含斜線段、曲線段、平直段、曲線段、斜線段，其中曲線段為輥型有效作用段。通過曲線段與帶鋼邊部接觸時，曲線部分軋輥直徑減小，帶鋼邊部受壓應(yīng)力減少，邊部變形量減少，邊降現(xiàn)象削弱,見圖3。

如圖3所示。系數(shù)B 為常數(shù)，數(shù)值取值0.1～0.5；Hb為工作輥總錐度，Ha為工作輥有效錐度，Lb為工作輥錐度開始作用點距軋輥邊部距離，La 為工作輥有效作用長度，Lc為平直長度；其中Ha及La分別被稱為輥型凸度及輥型插入量，此兩項依據(jù)邊降效果及軋制穩(wěn)定性進行調(diào)整。

圖3 輥形設(shè)計曲線

式中：M——帶鋼寬度；

S——軋輥輥身長度。

與傳統(tǒng)設(shè)計三角函數(shù)輥型對比，3 次函數(shù)輥型在輥型有效作用曲線段與平直段連接處切線連接（圖4），軋輥在磨削過程中砂輪過渡更加平滑，不易在連接處因輥徑變化出現(xiàn)刀花印等缺陷，極大降低了軋輥磨削難度且軋制過程中板形1/4 浪形減小，軋制更加平穩(wěn)。

圖4 不同輥形曲線有效作業(yè)區(qū)域?qū)Ρ?/p>

在某臺六輥單機架軋機上應(yīng)用設(shè)計輥型進行試驗，保持相同插入量，選取熱卷凸度相當(dāng)，鋼種規(guī)格相同鋼卷，對比不同輥型凸度下對帶鋼邊部減薄作用的影響，見表1。

從表1可以看到，隨著輥型凸度增大，軋制帶鋼同板差控制水平提高，凸度越大，對帶鋼邊部減薄抑制作用越明顯。

表1 相同插入量不同輥型凸度軋制同板差對比

繼續(xù)保持相同輥型凸度，選取熱卷凸度相當(dāng)，鋼種規(guī)格相同鋼卷，研究不同設(shè)計插入量對生產(chǎn)帶鋼同板差的影響，見表2。

從表2可以看到，隨著輥型插入量的增大，軋制帶鋼平均同板差控制水平先增加后基本保持不變，即插入量超出120 mm 后帶鋼軋制邊降控制水平基本相當(dāng)。

表2 相同輥型凸度不同插入量軋制同板差對比

4 結(jié)論

為減少軋制邊降，分段設(shè)計三次函數(shù)輥型，同時結(jié)合軋制實際找出最優(yōu)插入量及輥型有效凸度，提高帶鋼橫向同板差控制水平。對比未使用輥型軋制帶鋼，使用三次函數(shù)輥型軋制帶鋼平均同板差提高約4.5 μm，效果明顯。