[发明专利]一种普通热轧棒材的轧制力能校核计算方法

权利要求书

1.一种普通热轧棒材的轧制力能校核计算方法，其特征在于：所述的方法包括：

1)计算基本参数；

2)计算轧件温度；

3)计算轧制力能参数；

其中，1)计算基本参数的步骤包括：

11)从终轧轧机到粗轧第一架轧机，反向计算道次延伸率，第n机架延伸率μ_n的计算公式为：

其中，

S_n为第n#机架出口的轧件断面面积，单位为mm²；S_n-1为第n-1#机架出口的轧件断面面积，单位为mm²；

12)根据各道次的延伸率，计算各道次轧后的轧件长度，第n机架轧后的轧件长度L_n，单位为mm，计算公式为：

L_n＝μ_nL_n-1

13)根据平均高度法，获得每道次轧后轧件的平均高度和平均宽度，第n机架轧后的轧件平均高度和平均宽度的计算公式为，单位为mm：

其中，b_n为第n#机架出口的轧件宽度，单位为mm；

h_n为第n#机架出口的轧件高度，单位为mm；

14)利用轧前和轧后的平均高度，计算每道次的平均压下量单位为mm，计算公式为：

式中，H_n为第n#机架入口的轧件轧前高度，单位为mm；

其中，对于水平轧机和立轧机交替布置的机列：

141)第1#轧机的轧前高度为坯料高度；

142)后续第n#轧机的轧前高度H_n为第n-1#轧机的轧后平均宽度

143)第n#轧机的轧后高度h_n为本道次轧件的轧后平均高度

对于在精轧机组以切分轧制的方式生产的机列：

144)从预切分机架到终轧机架，都是水平轧机；

145)切分机架出口轧件的轧前高度为预切分机架出口轧件的轧后平均高度；

146)倒数第二机架出口轧件的轧前高度为切分机架的轧件轧后平均高度；

147)终轧机架出口轧件的轧前高度为倒数第二机架的轧件轧后平均宽度除以切分数；

148)轧后高度的计算方法不变，第n#轧机出口轧件的轧后高度仍为本道次轧件的轧后平均高度；

15)根据轧件在每一个机架的秒流量相等的原则，从终轧轧机到第一架轧机，反向计算各道次的轧制速度ν_n，单位为m/s：

其中ν₀为坯料在1#轧机的入口速度，单位为m/s；S₀为坯料的横截面积，单位为mm²；

16)计算各道次工作辊径D_k(n)的大小，单位为mm，计算公式为：

无孔型轧制：D_k(n)＝D_n

孔型轧制：D_k(n)＝D_n-s_n

式中，D_n为无孔型轧制第n#机架的轧辊直径，单位为mm；s_n为第n#机架的辊缝，单位为mm；

17)轧辊转速V_n的大小，单位为rpm，计算公式为：

所述的2)计算轧件温度步骤包括：

21)计算各道次轧后轧件的表面面积F_s(n)，单位为m²；计算公式为：

211)无孔型轧制：

F_s(n)＝(2L_n(h_n+b_n)+2S_n)/1000000

212)箱型孔型：

F_s(n)＝(2L_n(0.9h_n+b_n)+2S_n)/1000000

213)椭圆孔型、预切分和切分孔型：

214)圆孔型：

F_s(n)＝(πh_nL_n+2S_n)/1000000

对于切分轧制的终轧机架，由于同时轧制出N根切分棒材，因此轧件的表面面积按下式计算：

F_s(n)＝(πh_nL_nN+2S_n)/1000000

22)计算轧件在进入第n#架轧机轧制前的行走时间t_n，单位为s：

t_n＝E_n-1/ν_n-1

其中，E₀为第1#架轧机前高温计至第1#架轧机入口的距离；E_(n-1)为第n-1#架轧机至第n#架轧机之间的距离；

23)计算轧辊冷却水对轧件温度的影响△T_w(n)，单位为℃：

采用经验公式：

式中，系数a为经验值，通常取20～50；l_n为轧制道次的变形区接触弧长度，单位为mm；常数1000是将l_n的单位换算为m；接触弧长度l_n按下式计算：

24)计算高温轧件在空气中辐射散热导致的温降△T_f(n)，单位为℃：

式中，T_n为第n#机架轧制前轧件的温度，单位为K；系数b为经验值，通常取70～80；M为轧件的总重量，单位为kg；

25)计算高温轧件在空气中对流散热导致的温降△T_d(n)，单位为℃：

式中，T_a为环境温度，单位为K；ν_n-1为第n#机架轧制的入口速度，亦即第(n-1)#机架的出口速度；ε_r为轧件表面的相对黑度，此处取0.8；

26)计算轧件在热轧过程中的温升△T_b(n)，单位为℃：

式中，为第n#机架轧制的平均单位压力，单位为MPa；系数c为与轧制平均应变速率相关的系数，表明轧件吸收的变形能的相对部分，轧制平均应变速率越大，系数c也越大；，当时，c取0.12；时，c取0.15；时，c取0.2；

27)计算轧件在进入第n#机架轧制时，轧件的温度变化△T_(n)：

ΔT_(n)＝ΔT_w(n-1)+ΔT_f(n)+ΔT_d(n)-ΔT_b(n-1)

但进入第1#机架轧制时，轧件的温度变化△T₍₁₎须按下式计算：

△T₍₁₎＝△T_f(1)+△T_d(1)

28)计算轧件在进入第n#机架轧制时，轧件的温度T_(n)：

T_n＝T_(n-1)-△T_n

式中，T₀为第1#架轧机前高温计测得的温度，单位为K；

所述的3)计算轧制力能参数步骤包括：

31)各道次的平均单位压力的计算公式,单位为MPa：

式中各参数的计算如下：

311)各道次的外摩擦对影响的系数m_n的修正：

式中各道次的摩擦系数f_n按下式计算：

f_n＝d(1.05-0.0005(T_n-273)-λν_n)

式中，系数d是与轧辊材质有关的系数，钢轧辊取1，铸铁轧辊取0.8；常数273是用于将开式温度(K)转化为摄氏温度(℃)；系数λ为轧制速度对摩擦系数的影响系数，取值范围为0.0001-0.0015；

312)各道次变形抗力K_n值的计算,单位为MPa：

K_n＝9.8(14-0.01T_n)(1.4+C％+Mn％+0.3Cr％)

式中，C％、Mn％、Cr％分别为轧件材质的3种合金元素质量分数；

313)各道次粘性系数η_n的计算：

η_n＝0.1(14-0.01(T_n-273))e

式中，e为决定于轧制速度的系数；当ν_n6m/s时，e取1；6ν_n10m/s时，e取0.8；10ν_n15m/s时，e取0.65；15ν_n20m/s时，e取0.6；

314)各道次的轧制平均应变速率采用下式计算,单位为s^-1：

32)各道次轧制的变形区面积F_b(n)的计算,单位为mm：

F_b(n)＝il_n(h_(n-1)+b_n)/2

式中，系数i为与孔型类型相关的修正系数；对于椭圆孔型、箱型以及平辊轧制时，i取0.84；对于圆孔型及其他孔型，i取0.9；

其中，对于在精轧机组以切分轧制的方式生产的机列：

321)从预切分机架到终轧机架，都是水平轧机；

322)切分机架和倒数第二机架的变形区面积按下式计算：

F_b(n)＝il_n(h_(n-1)+b_n)/2

323)终轧机架的变形区面积按下式计算：

F_b(n)＝il_n(Nh_(n-1)+b_n)/2

式中，参数N为切分数；

33)各道次轧制压力P_n的计算,单位为kN：

式中，常数1000是将P_n的单位换算为kN；

34)各道次轧制力矩M_n的计算，单位为kN·m；

M_n＝2ψ_nP_nl_n/1000

式中，系数ψ_n为力臂系数；常数1000是将变形区接触弧长度l_n的单位换算为m；不同孔型轧制道次的ψ_n按下式计算：

式中，系数δ为常数项，通常取0.6～1；系数τ是常数系数，通常取0.1～0.7；

35)各道次轧制功率W_n的计算，单位为kW：