[发明专利]一种混合润滑状态下的轧制力预报方法

权利要求书

1.一种混合润滑状态下的轧制力预报方法，其特征在于：其包括以下步骤：

S1、利用采利柯夫解得到线化后卡尔曼单位压力微分方程；

所述步骤S1中利用采利柯夫解得到线化后的卡尔曼单位压力微分方程的步骤具体为：

S11、确定单位压力微分方程：

单位压力基本微分方程初始为：

忽略在变性区中轧件的加工硬化、温度及变形速度的影响，则变形抗力K值近似为常数，将上式变为如下形式：

S12、根据采利柯夫的假定，以过变形区终点作垂线为y轴，以轧件中轴线为x轴，得到A点坐标为B点坐标为其中，x为横轴坐标的方向，y为纵轴坐标的方向，l是变形区接触弧长；H和h分别是轧件入口和出口厚度，则通过A与B两点的直线方程式为：

对上式进行微分计算，得到：

或

应用采利柯夫解，将卡尔曼单位压力微分方程中的用替换，得到线性化后的卡尔曼单位压力微分方程；

其中：p_x是轧辊对轧件的单位正压力，MPa；t_x是轧辊与轧件间的单位摩擦力，N；Δh是压下量；正号表示后滑区，负号表示前滑区；

S2、得到混合润滑状态下的非稳态润滑动态辊缝摩擦应力计算公式；

步骤S2所述的得到混合润滑状态下非稳态润滑动态辊缝摩擦应力的计算公式具体包括以下步骤：

S21、总摩擦应力的典型表达式为：

τ＝Aτ_a+(1-A)τ_b

其中，τ_a是边界润滑摩擦应力，τ_b是流体动力润滑摩擦应力，A是表面真实接触面积比；

假设粗糙接触表面边界润滑摩擦应力τ_a能够根据粘着摩擦理论计算：τ_a＝k，其中k是材料的剪切强度，由润滑油的剪切作用产生的流体动力润滑摩擦应力τ_b由下式计算：

其中，ε₀是润滑油粘度，u(x)是轧件速度，h_x是工作区任意位置的油膜厚度；

S22、基于步骤S21得到混合润滑状态下的总摩擦应力表达式：

式中，k是材料的剪切强度，ε₀是润滑油粘度，v是轧制速度，h₀是入口油膜厚度，u₁是轧件入口速度，ε是压下率，A是真实接触面积比，R是轧辊半径，H是轧件入口厚度；

S3、对混合润滑状态下的轧制力进行预报,确定预报模型，具体步骤为：

S31、确定变形区总轧制力P、后滑区单位压力p^-以及前滑区单位压力p⁺的表达式：

变形区总轧制力P的初始表达式为：

其中，p_x是单位压力，后滑区单位压力p^-的表达式为：

前滑区单位压力p⁺的表达式为：

S32、基于前后滑区单位压力的表达式，将变形区总轧制力P的表达式修正为：

式中，B是轧制过程中板带材的宽度，L是变形区弧长，x_n是中性面的横坐标，K是变形抗力，τ是总摩擦应力，H是轧件入口厚度，h是轧件出口厚度，Δh是压下量，q_H是轧件前张力，q_h是轧件后张力；

S33、在上式中代入步骤S2中得到的总摩擦应力表达式，并对于不能正常积分的项采用泰勒级数近似处理，得到最终的变形区总轧制力P的表达式：

式中：其中其中

上式即为混合润滑状态下的轧制力预报模型，其摩擦应力一部分是粗糙接触表面直接接触产生的边界润滑摩擦应力，另一部分是接触表面凹槽中压力润滑油产生的流体动力润滑摩擦应力；

S4、对预报模型的预测精度进行验证和分析。