[发明专利]一种板带轧制前滑值计算方法及装置

说明书

本发明公开了一种板带轧制前滑值计算方法，包括：将辊缝变形区依次分为后滑区和前滑区，建立各区域的单位轧制压力微分方程及平均水平应力模型；判断后滑区和前滑区满足的摩擦条件，计算相应摩擦条件下的各区域单位轧制压力分布；计算出轧辊弹性压扁量分布，并建立变形轧辊轮廓曲线模型及辊缝厚度分布模型；反复迭代计算得到辊缝厚度分布曲线；从辊缝厚度分布曲线上获取中性面处的轧件厚度及曲线斜率，由此计算得到前滑值。本发明还提供了一种板带轧制前滑值计算装置。本发明的有益效果为：本发明原理清晰明确，假设和简化条件少，能够更加准确地模拟辊缝变形行为，计算精度高，其计算结果可以作为制定轧制规程、选择主电机容量和校核电机负荷的依据。

技术领域

本发明属于轧制技术领域，具体涉及一种板带轧制前滑值计算方法及装置。

背景技术

在轧制变形过程中轧件金属质点向入口侧流动形成后滑，向出口侧流动形成前滑，因此辊缝中各处的轧件速度与轧辊线速度的水平分量并不相等(中性面除外)，而是存在一定差距。这种特性用前滑值f来表示，其定义为：式中v_h为轧件出口速度，v_r为轧辊线速度。

前滑值是轧制工艺最重要的参数之一，一方面在制定轧制规程时需要在已知轧辊线速度的条件下准确确定轧件出口速度，为自动化控制系统提供合理的轧制速度设定值，以保证快速达到稳定生产；另一方面在轧机主电机设备选型及负荷校核时需要在已知轧制速度的条件下准确确定轧辊线速度，以获得合理的主电机参数。

目前一般采用Fink前滑公式或Ekelund前滑公式计算前滑值，这两个公式都属于解析法模型公式，在推导过程中均采用了大量假设和简化条件，计算精度较低，计算误差达到30％以上。随着轧制速度的不断提高，这两个公式已无法满足工程计算精度要求。因此需要进一步开发高精度前滑值计算模型。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种板带轧制前滑值计算方法及计算装置，以解决现有前滑值模型计算精度低、无法满足工程计算精度要求的问题。

本发明采用的技术方案为：一种板带轧制前滑值计算方法，包括以下步骤：

步骤一、从轧制入口到出口将辊缝变形区依次分为后滑区和前滑区，并建立各区域的单位轧制压力微分方程及平均水平应力模型；

步骤二、判断后滑区和前滑区满足的摩擦条件，并计算相应摩擦条件下的各区域单位轧制压力分布；

步骤三、根据单位轧制压力分布计算出轧辊弹性压扁量分布，并建立变形轧辊轮廓曲线模型及辊缝厚度分布模型；

步骤四、由单位轧制压力分布模型和变形轧辊轮廓曲线模型反复迭代计算得到辊缝厚度分布曲线；

步骤五、从辊缝厚度分布曲线上获取中性面处的轧件厚度及曲线斜率，由此计算得到前滑值。

按上述方案，所述各区域的单位轧制压力微分方程为

所述平均水平应力模型为

其中，正号“+”表示后滑区，负号“-”表示前滑区；p_x-横坐标为x处的单位轧制压力，MPa；t_x为横坐标为x处的轧件与工作辊之间的摩擦应力，MPa；σ_x为横坐标为x处的平均水平应力，MPa；K为轧件变形抗力，K＝1.15σ_s，σ_s为屈服强度，MPa；h_x为横坐标为x处的轧件厚度，mm；

在步骤三中，所述轧辊弹性压扁量分布模型为

所述变形轧辊轮廓曲线模型为