[发明专利]连退机组炉子段炉辊辊型的设计方法

权利要求书

1.连退机组炉子段炉辊辊型设计方法，其特征在于：它包括以下由计算机执行的步骤：

(a)收集机组的关键设备与工艺参数，主要包括以下步骤：

（a1）收集炉辊辊形参数，主要包括：炉辊最大辊径D、炉辊辊身长度L、炉辊表面粗糙度Ra_r1；

（a2）收集此工艺段的工艺参数，主要包括：工艺段的设定张力σ、设定温度T，一般条件下的室内温度T_sw=25℃；

（a3）收集传热学相关参数，主要包括：炉辊与带钢换热系数a₁、炉辊与气体换热系数a₂、炉辊比热C_p、炉辊热膨胀系数β、炉辊导热系数K及炉辊密度ρ等；

（b）收集m个规格带钢样本的参数，主要包括：带钢钢种、带钢宽度B_i、带钢厚度h_i、带钢温度T_gi、带钢表面粗糙度Ra_r2i、带钢来料板形ε_i,j、带钢常温下弹性模量，其中i=1,2,…m，j板形测量第j个通道，也是炉辊或带钢横向第j个取样点；

（c）定义相关参数，包括辊型参数：炉辊凸台区长度S、炉辊凸度δ、凸台区曲线系数a、炉辊边部曲线次数k，炉辊凸台区长度优化范围S_min、S_max，炉辊凸度优化范围δ_min、δ_max，凸台区曲线系数优化范围a_min、a_max，炉辊边部曲线次数优化范围k_min、k_max，炉辊凸台区长度调整步长ΔS、调整参数t₁，炉辊凸度调整步长Δδ、调整参数t₂，凸台区曲线系数调整步长Δa、调整参数t₃，炉辊边部曲线次数调整步长Δk、调整参数t₄，带钢加热后弹性模量E_i、炉辊与带钢摩擦系数μ_i，其中i=1,2,…m，炉辊或带钢横向取样点个数2n+1，第j个样点距带钢中心距离x_j,炉辊实际辊型D_j，炉辊热凸度ΔD_j，其中j=1,2,…2n+1，第i种规格带钢张力分布值σ_j，其中j=1,2,…2n+1，及其最大值σ_max，带钢泊松比υ，带钢临界屈曲指数k_cr，摩擦系数影响指数a₀，跑偏因子ψ_i、瓢曲指数λ_i、临界跑偏因子ψ^*、临界瓢曲指数λ^*、稳定通板综合指标φ_i，加权系数A，m个规格带钢样本的平均稳定通板综合指标平均值m个规格带钢样本的平均稳定通板综合指标平均值的初始值

（d）相关参数赋初值，包括：炉辊凸台区长度优化范围S_min、S_max，炉辊凸度优化范围δ_min、δ_max，凸台区曲线系数优化范围a_min、a_max，炉辊边部曲线次数优化范围k_min、k_max，炉辊凸台区长度调整步长ΔS、调整参数t₁=0，炉辊凸度调整步长Δδ、调整参数t₂=0，凸台区曲线系数调整步长Δa、调整参数t₃=0，炉辊边部曲线次数调整步长Δk、调整参数t₄=0，临界跑偏因子ψ^*、临界瓢曲指数λ^*、m个规格带钢样本的平均稳定通板综合指标初始值加权系数A；

（e）令炉辊凸台区长度S=S_min+t₁×ΔS；

（f）令炉辊凸度δ=δ_min+t₂×Δδ；

（g）令炉辊凸台区曲线系数a=a_min+t₃×Δa；

（h）令炉辊边部曲线次数k=k_min+t₄×Δk；

（i）由于炉辊辊型应在同时考虑经常生产的m个规格的基础上进行优化，因此，计算m个规格带钢样本的平均稳定通板综合指标包括以下步骤：

（j）判断是否成立？若不等式成立，记录记录S、δ、a、k，令转入步骤（k）；若不等式不成立，转入步骤（k）；

（k）判断k<k_max是否成立？若不等式成立，令t₄=t₄+1，转入步骤（h）；若不等式不成立，转入步骤（1）；

（1）判断a<a_max是否成立？若不等式成立，令t₃=t₃+1，转入步骤（g）；若不等式不成立，转入步骤（m）；

（m）判断δ<δ_max是否成立？若不等式成立，令t₂=t₂+1，转入步骤（f）；若不等式不成立，转入步骤（n）；

（n）判断S<S_max是否成立？若不等式成立，令t₁=t₁+1，转入步骤（e）；若不等式不成立，转入步骤（o）；

（o）输出辊型参数S、δ、a、k；

（p）结束计算。

2.根据权利要求1所述的连退机组炉子段炉辊辊型设计方法，其特征在于：所述的步骤（i）包括以下步骤：

（i1）根据带钢钢种及其常温下的弹性模量，以及带钢表面粗糙度Ra_r2i和炉辊表面粗糙度Ra_r1，计算该工艺段温度下第i种规格带钢弹性模量E_i及与炉辊之间的摩擦系数μ_i，其中i=1,2,…m；

T_gi——第i种规格带钢温度；

（i2）由传热学相关参数，炉辊与带钢换热系数a₁、炉辊与气体换热系数a₂、炉辊比热C_p、炉辊热膨胀系数β、炉辊导热系数K及炉辊密度ρ、工艺段设定温度T、第i种规格带钢温度T_gi等，根据传热学原理，计算炉辊原始辊型与热凸度叠加后的实际辊型D_j，其中j=1,2,…2n+1；

Dj=D-a[1+cos(2πxjS)]+ΔDjD-2δ(2|xj|-SL-S)k+ΔDj]]>

ΔD_j——炉辊在j点的热凸度，其具体计算方法是：ΔD_j=Dβ(T-T_sw)/1.05

（i3）根据第i种规格带钢来料板形ε_i,j、实际辊型D_j、泊松比υ、弹性模量E_i、带钢与炉辊之间的摩擦系数μ_i、工艺段设定张力σ，因为带钢横向各条单元的伸长量不同，由相关力学理论，计算第i种规格带钢张力分布值σ_j，并求出其最大值σ_max，其中j=1,2,…2n+1；

（i4）根据带钢张力分布值σ_j及其最大值σ_max，计算第i种规格带钢跑偏因子ψ_i、瓢曲指数λ_i，其中i=1,2,…m；

ψi=|2(Σj=1nσjxj-Σj=n+22n+1σjxj)/σBiμia0+(Σj=1nσj-Σj=n+22n+1σj)/σμia0|]]>

a₀——摩擦系数影响指数，一般在0.4～0.6之间；

λi=12σmax(1+υ)Bi2kcrπ2Eihi2]]>

k_cr——带钢临界屈曲指数，一般在10³～10^3.4之间；

（i5）计算第i种规格带钢稳定通板综合指标φ_i，其中i=1,2,…m；

φ_i=Aψ_i/ψ^*+(1-A)λ_i/λ^*

(i6)计算m种规格带钢稳定通板综合指标平均值