冷轧用工作辊辊形设计方法及超薄铝箔冷轧板形控制方法技术

本发明专利技术公开了冷轧用工作辊辊形设计方法及超薄铝箔冷轧板形控制方法，工作辊辊形设计方法根据正弦函数和幂函数为基础函数构造复合函数构造工作辊辊形函数模型，从而减少轧辊磨损，降低辊耗，有效避免辊面剥落等缺陷，延长换辊周期、提高生产效率；超薄铝箔冷轧板形控制方法引入了辊面粗糙度协同策略及工作辊磨削工艺优化，进一步增强了高阶浪形的控制能力，实现了不同道次高次浪形的靶向调控。实现了不同道次高次浪形的靶向调控。实现了不同道次高次浪形的靶向调控。

【技术实现步骤摘要】
冷轧用工作辊辊形设计方法及超薄铝箔冷轧板形控制方法


[0001]本专利技术冷轧工艺过程板形控制
，具体涉及一种超薄铝箔冷轧工艺高精度板形控制方法

技术介绍

[0002]随着锂电技术的迅猛发展，人们对超薄、超轻锂电池用铝箔的迫切需求日益显著。但是，厚度规格的大幅降低、大宽幅等特点给铝箔冷轧工艺过程带来了严峻挑战，超薄、宽规格铝带冷轧工艺过程轧制力不均匀性波动较大，对轧制状态的稳定性及板形控制影响突出；同时，宽幅铝带横向不均匀变形的敏感性大，板形控制难度高，而高次浪形缺陷成为高品质铝带板形控制的难点。如何保证大批量超薄铝箔冷轧工艺过程的高速稳定生产、高精度板形控制、及高表面质量控制等关键技术成为亟待解决的行业难题。良好的冷轧板形质量将直接影响铝箔成品的综合质量，而辊形设计是冷轧板形控制最直接、最有效的手段，优越的辊形设计不仅可以缓解辊间接触压力的不均匀分布，减少轧制过程中的磨损不均，还能够改善轧机的受力状态，从而提高板形控制能力。一些研究者通过实验、解析及数值模拟等方法在钢铁材料冷轧过程的工作辊辊形设计方面已经开展了较多有价值的工作，开发出系列板形控制技术及方法，但对于铝箔冷轧工艺过程的工作辊辊形研究甚少，例如：“一种六辊冷轧机的调整方法和六辊冷轧机”(中国专利：CN105032927B)提出了采用非对称阶梯工作辊辊形轧制窄带钢，保证六辊冷轧机的辊缝刚度，采用五次多项式形式的变凸度工作辊辊形轧制宽带钢，提高凸度调节域；“一种冷轧工作辊”(中国专利：CN208960621U)采用分段倒角的方法提升CVC辊形的板形控制能力，但高阶浪形控制力较弱。
[0003]然而，上述基于宏观板形缺陷机理的工作辊辊形设计及改进方法对超薄铝箔冷轧工艺过程高次板形缺陷控制效果并不理想，超薄铝箔冷轧过程产生的各类高次浪形问题的微观基础源于潜在板形缺陷的发展及演变，对于板形缺陷发展过程中残余应力场变化、应力波演变及对残余应力场的影响机制研究，才是解决此科学难题的根本。超薄、超宽铝箔高速冷轧工艺过程中频繁发生的共轴冲击，热冲击，高速打滑过程引起的剧烈冲击，机架间张力加载、卸载过程及变张力调节过程等都会影响铝箔中应力波的传播行为，进而影响铝箔残余应力场的变化，进一步诱导潜在板形缺陷的发展及演变，最终导致宏观上的高次板形问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在解决目前工作辊辊形设计及改进方法对超薄铝箔冷轧工艺过程高次板形缺陷控制效果并不理想的技术问题，以及超薄铝箔冷轧过程产生的各类高次浪形问题，提供冷轧用工作辊辊形设计方法及超薄铝箔冷轧板形控制方法。
[0005]为实现上述技术目的，本专利技术采用以下技术方案。
[0006]第一方面，本专利技术提供冷轧用工作辊辊形设计方法，包括：
[0007]根据正弦函数和幂函数为基础函数构造复合函数构造工作辊辊形函数模型；
[0008]利用预先构建的应力波影响数学模型求解铝卷各规格系列对应冷轧工艺过程中的应力波诱导潜在板形缺陷演变影响的各特定参数值；
[0009]将各特定参数值代入所述工作辊辊形函数模型确定铝卷各规格系列对应的工作辊辊形函数模型形式；
[0010]根据选定铝卷规格系列对应的工作辊辊形函数模型形式设计该铝卷规格系列冷轧用工作辊辊形。
[0011]进一步地，所述工作辊辊形函数模型的表达式如下：
[0012][0013]其中Q
w
(x)表示工作辊辊形曲线上x位置处的辊形值，ψ
w
表示工作辊辊形模型几何幅度，表示工作辊辊形模型弦角，表示工作辊凸度计算有效长度，表示工作辊辊形模型一阶幂化系数，τ
w
表示工作辊辊形模型高阶幂化系数。
[0014]进一步地，铝卷各规格系列划分为：S1系列、S2系列、S3系列、S4系列和S5系列，所述S1系列为B＜1050mm的超窄规格类铝卷；S2系列为1050mm≤B＜1250mm的窄规格类铝卷；S3系列为1250mm≤B＜1450mm的中宽规格类铝卷；S4系列为1450mm≤B＜1880mm的宽规格类铝卷；S5系列为B≥1880mm的特宽规格类铝卷；其中：B表示铝卷成品的宽度，mm。
[0015]进一步地，所述应力波影响数学模型表达式如下：
[0016][0017][0018][0019][0020][0021][0022]其中表示铝卷品种为Ss系列时各道次轧制过程中，工作辊辊形对应力波诱导潜在板形缺陷演变的平均影响因子；表示铝卷品种为规格系列s时第i道次轧制过程中，工作辊辊形对应力波诱导潜在板形缺陷演变的影响因子；
[0023]表示铝卷品种为Ss系列时各道次轧制过程中，工作辊辊形对应力波诱导潜在板形缺陷演变影响的均方值；
[0024]表示铝卷品种为Ss系列时各道次轧制过程中，工作辊辊形对应力波诱导潜在板形缺陷演变影响的方根值；
[0025]表示铝卷品种为Ss系列时应力波诱导潜在板形缺陷演变临界态几何特征值；n为冷轧工艺道次总数，n≥4。
[0026]表示铝卷品种为Ss系列时应力波诱导潜在板形缺陷演变临界态物理场特征值。
[0027]进一步地，对应铝卷品种为Ss系列时工作辊辊形模型弦角的计算方法如下：
[0028][0029]表示铝卷品种为Ss系列时第i道次工作辊辊形模型当量弦角，为工作辊辊形曲线基准弦角，h表示铝卷产品第i道次出口厚度，mm，h≥1.0mm，s＝1,2,
…
,N，N为规格系列的数量，i＝1,2
…
,n,对应铝卷品种为Ss系列时工作辊辊形模型几何幅度ψ
w
的计算方法如下：
[0030]表示铝卷品种为Ss系列时第i道次工作辊辊形模型当量几何幅度，
[0031]为工作辊辊形曲线基准几何幅度；
[0032]对应铝卷品种为Ss系列时工作辊辊形模型一阶幂化系数的计算方法如下：
[0033][0034]其中表示铝卷品种为Ss系列时第i道次工作辊辊形模型一阶当量幂化系数，无量纲；为工作辊辊形曲线基准一阶幂化系数，无量纲；
[0035]对应铝卷品种为Ss系列时工作辊辊形模型高阶幂化系数τ
w
的计算方法如下：
[0036]表示铝卷品种为Ss系列时各道次工作辊辊形模型高阶当量幂化系数，无量纲；为工作辊辊形曲线基准高阶幂化系数，无量纲。
[0037]第二方面，本专利技术还提供了超薄铝箔冷轧板形控制方法，包括：采用如以上技术方案任意一种可能的实施方式所提供的的冷轧用工作辊辊形设计方法设计冷轧用工作辊辊形；
[0038]利用预先建立的工作辊磨削后的辊径函数对所述工作辊进行磨削；所述工作辊磨削后的辊径函数表示如下：
[0039][0040]其中表示工作辊磨削后辊形曲线上x
nod
位置处的辊径，mm；D
w
表示工作辊磨削前原始辊径，δ
wnod
(x)表示工作辊辊形曲线上x
nod
位置处的绝对磨削量，mm，...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.冷轧用工作辊辊形设计方法，其特征在于，包括：根据正弦函数和幂函数为基础函数构造复合函数构造工作辊辊形函数模型；利用预先构建的应力波影响数学模型求解铝卷各规格系列对应冷轧工艺过程中的应力波诱导潜在板形缺陷演变影响的各特定参数值；将各特定参数值代入所述工作辊辊形函数模型确定铝卷各规格系列对应的工作辊辊形函数模型形式；根据选定铝卷规格系列对应的工作辊辊形函数模型形式设计该铝卷规格系列冷轧用工作辊辊形。2.根据权利要求1所述的冷轧用工作辊辊形设计方法，其特征在于，所述工作辊辊形函数模型的表达式如下：其中Q
w
(x)表示工作辊辊形曲线上x位置处的辊形值，ψ
w
表示工作辊辊形模型几何幅度，表示工作辊辊形模型弦角，表示工作辊凸度计算有效长度，表示工作辊辊形模型一阶幂化系数，τ
w
表示工作辊辊形模型高阶幂化系数。3.根据权利要求1所述的冷轧用工作辊辊形设计方法，其特征在于，铝卷各规格系列划分为：S1系列、S2系列、S3系列、S4系列和S5系列，所述S1系列为B＜1050mm的超窄规格类铝卷；S2系列为1050mm≤B＜1250mm的窄规格类铝卷；S3系列为1250mm≤B＜1450mm的中宽规格类铝卷；S4系列为1450mm≤B＜1880mm的宽规格类铝卷；S5系列为B≥1880mm的特宽规格类铝卷；其中：B表示铝卷成品的宽度，mm。4.根据权利要求2所述的冷轧用工作辊辊形设计方法，其特征在于，所述应力波影响数学模型表达式如下：学模型表达式如下：学模型表达式如下：
其中表示铝卷品种为Ss系列时各道次轧制过程中，工作辊辊形对应力波诱导潜在板形缺陷演变的平均影响因子；表示铝卷品种为规格系列s时第i道次轧制过程中，工作辊辊形对应力波诱导潜在板形缺陷演变的影响因子；表示铝卷品种为Ss系列时各道次轧制过程中，工作辊辊形对应力波诱导潜在板形缺陷演变影响的均方值；表示铝卷品种为Ss系列时各道次轧制过程中，工作辊辊形对应力波诱导潜在板形缺陷演变影响的方根值；表示铝卷品种为Ss系列时应力波诱导潜在板形缺陷演变临界态几何特征值；n为冷轧工艺道次总数，n≥4。表示铝卷品种为Ss系列时应力波诱导潜在板形缺陷演变临界态物理场特征值。5.根据权利要求4所述的冷轧用工作辊辊形设计方法，其特征在于，对应铝卷品种为Ss系列时工作辊辊形模型弦角的计算方法如下：的计算方法如下：表示铝卷品种为Ss系列时第i道次工作辊辊形模型当量弦角，为工作辊辊形曲线基准弦角，h表示铝卷产品第i道次出口厚度，mm，h≥1.0mm，s＝1,2,
…
,N，N为规格系列的数量，i＝1,2
…
,n,
对应铝卷品种为Ss系列时工作辊辊形模型几何幅度ψ
w
的计算方法如下：的计算方法如下：表示铝卷品种为Ss系列时第i道次工作辊辊形模型当量几何幅度，为工作辊辊形曲线基准几何幅度；对应铝卷品种为Ss系列时工作辊辊形模型一阶幂化系数的计算方法如下：其中表示铝卷品种为Ss系列时第i道次工作辊辊形模型一阶当量幂化系数，无量纲；为工作辊辊形曲线基准一阶幂化系数，无量纲；对应铝卷品种为Ss系列时工作辊辊形模型高阶幂化系数τ
w
的计算方法如下：的计算方法如下：表示铝卷品种为Ss系列时各道次工作辊辊形模型高阶当量幂化系数，无量纲；为工作辊辊形曲线基准高阶幂化系数，无量纲。6.超薄铝箔冷轧板形控制方法，其特征在于，包括：采用如权利要求1～5任意一项权利要求所述的冷轧用工作辊辊形设计方法设计冷轧用工作辊辊形；利用预先建立的工作辊磨削后的辊径函数对所述工作辊进行磨削；所述工作辊磨削后的辊径函数表示如下：其中表示工作辊磨削后辊形曲线上x
nod
位置处的辊径，mm；D
w
表示工作辊磨削前原始辊径，δ
wnod
(x)表示工作辊辊形曲线上x
nod
位置处的绝对磨削量，mm，Q
wnod
(x)
min
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈金山，王章忠，陶学伟，熊桑，毛向阳，张保森，巴志新，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：