[发明专利]冷连轧机组极薄带轧制中基于热凸度的原始辊缝设定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷连轧机组极薄带轧制过程中原始辊缝设定方法。

背景技术

采用四辊轧机的前三个机架和采用六辊轧机的后两个机架组成的五机架冷连轧机组(以下简称3+2型五机架冷轧机组)，与全部是六辊轧机的机组相比，3+2型五机架冷轧机组节约了投资成本，比较经济，而与全部是4辊轧机的机组相比，3+2型五机架冷轧机组的板形控制能力更加强大，轧薄能力也更为突出。然而，随着带钢厚度不断变小，对机组板形板厚控制精度的要求也逐渐提高。在板形板厚控制过程中，除了需要精确计算出辊系的弹性变形之外，轧辊的热凸度对板形板厚的控制精度也起着决定性的作用。一方面，在带钢和冷却介质的综合作用下，轧辊沿辊身方向产生不均匀热膨胀，改变了原始设定的辊缝形状，直接影响出口带钢的板形板厚控制；另一方面，轧辊的不均匀变形又能补偿轧制过程中辊系弹性变形和轧辊磨损的影响。此外，工作辊的热凸度变化除了对该机架带材的板形板厚产生影响外，还会直接影响到后续轧机相关参数的设定，如果前面机架由于热凸度的变化，导致板形与板凸度的偏差超出了后续机架辊系参数对板形与板凸度的调控能力，则机组很难生产出合格的产品，这就需要现场对所有机架热凸度的影响进行综合防治。这样，在极薄带钢轧制过程中，如何精确回归出各机架工作辊热凸度的变化情况，实现对原始辊缝的准确设定，提高成品带钢的板形板厚控制精度就成为现场技术攻关的焦点。

发明内容

本发明的目的是提供一种冷连轧机组极薄带轧制中基于热凸度的原始辊缝设定方法,可有效实现原始辊缝的设定，以提高出口带材板形板厚控制精度。

本发明的冷连轧机组极薄带轧制中基于热凸度的原始辊缝设定方法，包括：首先采用有限差分法建立轧辊二维温度场计算模型；再利用弹塑性力学的方法求解出轧辊热凸度的动态变化；最后实现原始辊缝的设定。

其中，建立轧辊二维温度场计算模型包括获取相关参数、参数赋初值。

求解出轧辊热凸度的动态变化包括确定各机架工作辊热凸度。

其中，获取相关参数包括：收集3+2型五机架冷连轧机组的主要设备与工艺参数、定义热凸度计算过程中所涉及的相关过程参数；

其中，收集3+2型五机架冷连轧机组的主要设备与工艺参数包括：收集相关辊系参数、给定待生产带钢的规格特征与工艺参数、收集主要工艺润滑制度参数、收集热传导计算过程中涉及到的相关参数；

其中，定义热凸度计算过程中所涉及的相关过程参数包括：带钢轧制时间t、轧辊沿辊身方向分段数M、轧辊沿辊径方向分段数N、过程变量m＝1,2,…M,n＝1,2,…N、第i机架工作辊稳定轧制时的热凸度分布第i机架工作辊温度分布初始值t时刻第i机架工作辊温度分布第i机架工作辊达到稳定状态时的温度分布时间搜索步长Δt、过程变量j、第i机架的摩擦系数μ_i、第i机架的变形热第i机架的摩擦热第i机架带钢在变形区的温度工作辊热膨胀系数β_t、工作辊材料的泊松比ν、各机架原始辊缝设定值H_i、各机架最佳原始辊缝设定值

参数赋初值为对各机架原始辊缝的设定值H_i赋初值。

其中，确定各机架工作辊热凸度包括：

(d)令代表机架号的过程变量i＝1；

(e)取各机架工作辊的模型进行单元划分，建立径向与轴向的二维单元模型，沿辊身方向各等分段宽度沿辊径方向各等分段宽度

(f)给定时间搜索步长Δt、轧辊初始温度过程变量j＝0，其中根据二维不稳定导热的限制条件时间搜索步长Δt应满足不等式

(g)运用有限差分法计算第i机架工作辊温度分布

运用有限差分法计算第i机架工作辊温度分布包括以下由计算机执行的步骤：

g1)令带钢轧制时间t＝jΔt；

g2)以带材的初始强度σ_s0、加工硬化系数k_s、带材的宽度B、入口厚度为h_i-1、出口厚度为h_i、入口张力为T_i-1、出口张力为T_i、出口速度为v_i、乳化液浓度C、乳化液初始温度设定值T_B、第i机架乳化液流量设定值W_i为初始条件，计算出当前工况下，第i机架的摩擦系数μ_i、轧制过程中因抵抗变形而产生的变形热由于带钢与轧辊的相对滑动而产生的摩擦热