[发明专利]一种无头轧制楔形过渡过程板形预测方法

说明书

本发明公开了一种无头轧制楔形过渡过程板形预测方法，根据轧制前后体积不变定律建立了引入金属横向流动的带钢楔形区板形预测模型，运用三维有限元模型对带钢动态变规格过程进行模拟仿真，然后将仿真数据输入到预测模型中，可预测楔形过渡区沿宽度方向上不同位置的板形的分布情况，实现线下对楔形区板形缺陷进行预测，控制楔形过渡区板形精度，提高产品质量和成材率。

技术领域

本发明涉及连铸连轧技术领域，尤其是涉及一种无头轧制楔形过渡过程板形预测方法。

背景技术

ESP无头轧制作为新一代薄板坯连铸连轧工艺，在原有基础上大大简化了生产流程，缩短了生产线的总长度，降低了生产能耗，其生产的产品尺寸精度、表面质量及内部性能等指标能够与对应的冷轧产品相媲美，有“钢铁行业的第三次工业革命”之美誉。ESP无头轧制可通过动态变规格技术灵活的实现不同厚度产品的生产。动态变规格技术是一种在轧制过程中在线对带钢产品规格进行变化的技术，满足了现今越发多样的产品需求，提高企业的生产效率和市场竞争力。动态变规格过程中，带钢被轧制成头厚尾薄或者头薄尾厚的楔形过渡区，以满足两种不同规格的带钢生产的过渡，楔形区板形的控制对于后续带钢的生产具有重要意义。楔形区的过渡规格过小会导致生产的过渡产品过多，降低了成材率；过渡规格过大又会导致动态变规格过程不易控制而产生板形缺陷，严重的会导致断带，破坏生产的稳定性。因而在动态变规格过程中，楔形过渡区板形的控制和预测十分重要，这直接影响了后续产品的质量和生产效率。

专利“CN 110947774A 一种考虑轧制宽展的板形预测方法”考虑金属横向流动，引入轧制前后横向厚度差变化因子和宽展因子，带入生产参数进行建模仿真，得出一种考虑宽展的板形预测方法；李成伟等（北京科技大学学报, 2013, 35(02): 222-227.）建立静态三维热力耦合有限元模型计算出工作辊辊型曲线，然后将轧辊设置为带有轧辊辊型的刚性辊，建立动态三维有限元仿真，研究轧制过程中带钢金属横向流动规律，并分别讨论了带钢凸度和轧辊辊型对带钢金属横向流动的影响；Chai（steel research international,2018, 89(12): 1800104.）等则根据现实中某生产线进行板形计算模拟，提出了一种凸度设置方法以优化板形质量；Wang（Applied Mathematical Modelling, 2020, 77(1): 289-308.）等提出了一种引入宽展的板形计算模型，明确了金属横向流动对带钢平整度分布的影响；专利“CN 113333474A 一种基于数字孪生的带钢热轧板形控制方法”提出了一种基于数字孪生的带钢热轧板形控制方法和系统；在变厚度轧制方面，Zhang（Journal of Ironand Steel Research International, 2013, 20(10): 10-16.）等提出了变厚度轧制过程不同断面的秒流量计算公式，通过有限元仿真进行校验计算，得出在变厚度轧制过程带钢变形区各截面的秒流量不相等的结论。

以上研究对带钢的金属流动特点进行了广泛的探讨，并建立了大量对于常规轧制、变厚度轧制产品板形质量预测的数学模型。但目前对于无头轧制动态变规格过程楔形区的金属流动对板形影响的研究相对较少，因其楔形过渡区长度方向各个位置的金属横向流动不同，对带钢楔形区板形分布产生的影响也相对复杂。

发明内容

本发明根据轧制前后体积不变定律建立了一种引入金属横向流动的带钢楔形区板形预测模型，通过预测楔形过渡区沿宽度方向上不同位置的板形的分布情况，实现线下对楔形区板形缺陷进行预测，解决了在无头轧制动态变规格过程中钢带楔形部分板形难以测量的难题。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种无头轧制楔形过渡过程板形预测方法，包括如下步骤：

S1、获取并记录带钢参数、轧辊参数以及轧制参数；利用JMatPro软件对钢材的热物性参数进行模拟计算，并记录模拟计算出的材料参数；

S2、基于轧前轧后体积不变定律，从带钢轧前轧后的长度差以及带钢轧后残余应力两个角度，建立引入金属横向流动的楔形区板形计算模型；