[发明专利]一种冷轧过程毛化工作辊表面粗糙度的预测方法

权利要求书

1.一种冷轧过程毛化工作辊表面粗糙度的预测方法，其特征在于，所述方法在确定了冷轧过程毛化工作辊表面粗糙度的预测方法的数学模型表达式，跟踪测试工业生产现场数据的基础上，通过在不同试样初始粗糙度、试验力、试验里程数条件下进行的模拟冷轧过程的实验室试验，并利用SPSS软件的回归分析模块对试验数据进行回归得到模型参数，进而得到冷轧过程毛化工作辊表面粗糙度的预测模型,所述方法包括以下步骤：

1)：在工业生产现场获得生产过程中的15个实测数据，包括轧辊上机时的初始粗糙度R_a0，单位μm；总轧制力F_h，单位N；带钢平均宽度W，单位mm；带钢入口厚度h₀，单位mm；压下率ε，无量纲；带钢的泊松比ν，无量纲；带钢的弹性模量E，单位MPa；带钢的屈服极限σ_s，单位MPa；带钢的平均变形抗力k_m，单位MPa；出口前张应力σ₀，单位MPa；入口后张应力σ₁，单位MPa；工作辊半径R，单位mm；前滑率S_h，无量纲；轧制里程数L_h，单位m；纵向摩擦系数μ，无量纲；

2)：利用步骤1)中15个实测数据计算试验力；

3)：利用步骤1)中15个实测数据计算试验里程数；

4)：用如下的数学模型进行预测：

式(1)中，R_a为轧辊服役过程中的粗糙度预测值，单位μm；F为试验力，单位N；L为试验里程数，单位m；参数a₁，a₂，a₃，a₄，a₅，a₆是通过实验室试验并利用SPSS软件回归得到。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中试验力的计算方法如下：

按照工作辊与带钢弹性区的单位压力对应计算试验力F，根据Bland-Ford轧制力计算公式：

F_h＝F^P+F^e (2)

F^P＝Q_F(k_m-ξ)Wl (3)

式(2)～(4)中，F^P为塑性区轧制力，单位N；F^e为弹性区轧制力，单位N；Q_F为轧制力外摩擦影响系数，由公式(5)计算得到，无量纲；ξ为张力影响系数，由公式(7)计算得到，无量纲，

式(5)中，h₁为带钢出口厚度，单位mm，由公式(6)计算得到，

h₁＝(1-ε)h₀ (6)

Bland-Ford轧制力计算公式分别给出了塑性区和弹性区的轧制力计算式，因此在已知总轧制力F_h的条件下，可由公式(2)～(7)求得弹性区轧制力F^e；再由入口弹性区长度计算公式(8)～(12)迭代计算求得入口弹性区长度Δx₁，单位mm；由出口弹性区长度计算公式(13)～(17)迭代计算求得出口弹性区长度Δx₀，单位mm；进而由公式(18)计算得到工作辊与带钢之间弹性区的单位压力数值p₀，单位MPa，

式(8)中，l为轧制变形区接触弧长的水平投影，由公式(9)计算得到，单位mm；ξ₀、ψ₀为中间变量，无量纲，其计算公式如公式(10)～(11)所示，

式(9)～(10)中，k₀为带钢的屈服极限σ_s的1.15倍，即k₀＝1.15σ_s，其单位为MPa；

式(11)中，B₀为中间变量，由公式(12)计算得到，无量纲，

式(12)～(13)中，ξ₁、ν₁、ψ为中间变量，无量纲，其计算公式如公式(14)～(16)所示，

式(14)中，k₁为带钢的屈服极限σ_s的1.15倍，即k₁＝1.15σ_s，其单位为MPa；

式(15)～(16)中，B为中间变量，由公式(17)计算得到，无量纲，

对应试验中，环套试样模拟工作辊，方块试样模拟带钢，两者接触区单位压力可按照赫兹接触公式计算，因此可推导出试验力F的计算公式：

式(19)中，r为环套半径，单位mm；b为环块摩擦副的接触宽度，单位mm。