[发明专利]适合于极薄带轧制的变形区接触弧长计算方法和装置

说明书

本发明公开一种适合于极薄带轧制的变形区接触弧长计算方法和装置，包括：在工作辊与极薄带侧向截面内建立坐标系；在所述坐标系绘制极薄带轧制变形区，所述极薄带轧制变形区包含出口弹性变形区、入口弹性变形区、塑形变形区；获取极薄带参数、轧机参数和工艺参数；根据所述极薄带参数、轧机参数和工艺参数，计算出口弹性变形区的长度、入口弹性变形区的长度、塑形变形区的长度以及极薄带轧制变形区接触弧长。采用本发明的技术方案，避免了极薄带轧制变形区接触弧长计算过程迭代不收敛的弊端，并提高计算精度。

技术领域

本发明属于轧制技术领域，尤其涉及一种适合于极薄带轧制的变形区接触弧长计算方法。

背景技术

精密极薄带作为冷轧板带领域中的高端产品，其厚度一般小于0.1mm，目前最薄可轧制到0.01mm，是制备高精尖微机电系统中微型件的主要原材料，被广泛应用到仪器仪表、航天航空、电子通信、医疗器械等行业。精密极薄带轧制生产一般是采用工作辊辊径小且辊系结构复杂的二十辊轧机。精密极薄带与普通冷轧板带相比，轧制过程其轧制变形区接触弧形态有所不同，普通冷轧板带因厚度相对较厚，可将其轧制变形区的接触弧看作是工作辊半径变大的圆弧；而对于极薄带而言，其轧制变形区的接触弧会被压的很扁，甚至是趋近于一条直线。众所周知，变形区接触弧长直接关乎着轧制力的计算。以往用于计算冷轧带钢轧制力比较有代表性的包括斯通(M.D.Stone)公式、希尔(Hill)公式、弗雷克(Fleck)公式等。其中，斯通公式与希尔公式依然是把变形区接触弧看作是工作辊半径变大的圆弧，且没有考虑入口与出口弹性区的影响，导致轧制力计算结果比实际值偏大，因此，并不适用于极薄带。并且，当极薄带压下量增加到一定值，会存在不收敛的问题，导致求解变形区接触弧长与轧制力无解。比如，以斯通公式为例，给定入口厚度为0.1mm，带材强度为510MPa，当压下量在0～0.025mm范围内可以通过图表法或迭代法求解得到相应的变形区接触弧长；当压下量超过0.025mm之后，采用图表法则超出了图中曲线的范围，采用迭代法则会无法收敛。但实际上，此类材料压下量大于0.025mm是可以正常轧制的。与此同时，弗雷克公式而言，则是根据轧制变形区的特征将轧制条件分为三种，计算某一特定轧制条件下的变形区接触弧长，需先确定此轧制条件属于哪一种情况，这就需要一定经验，使求解过程变得繁琐，同样存在迭代过程有可能发散的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种适合于极薄带轧制的变形区接触弧长计算方法和装置；在极薄带轧制过程，轧制变形区接触弧会被压的很扁，并非呈圆弧状，甚至趋近一条直线；在该轧制条件下采用以往变形区接触弧长计算方法会存在计算精度低、迭代过程不收敛的问题。本发明充分考虑极薄带轧制过程中变形区接触弧的特点，并兼顾到入口弹性变形区域出口弹性变形区的影响，通过建立坐标系、选取关键点与绘制关键辅助线，将坐标系内几何关系与轧制变形区内弹塑性变形有机结合，以二次函数曲线来表征变形区接触弧形式，实现了对极薄带轧制变形区各区域接触弧长的求解计算。通过本发明避免了极薄带轧制变形区接触弧长计算过程迭代不收敛的弊端，并提高了计算精度，对准确计算极薄带轧制过程所需轧制力与制定轧制规程具有重要意义。

为了达到上述目的，本发明采用如下方案：

一种适合于极薄带轧制的变形区接触弧长计算方法，包括以下步骤：

步骤S1、在工作辊与极薄带侧向截面内建立坐标系；

步骤S2、在所述坐标系绘制极薄带轧制变形区，所述极薄带轧制变形区包含出口弹性变形区、入口弹性变形区、塑形变形区；

步骤S3、获取极薄带参数、轧机参数和工艺参数；

步骤S4、根据所述极薄带参数、轧机参数和工艺参数，计算出口弹性变形区的长度、入口弹性变形区的长度、塑形变形区的长度以及极薄带轧制变形区接触弧长。

作为优选，所述极薄带参数包括：入口厚度、出口厚度、压下量、极薄带杨氏模量、极薄带泊松比、入口变形抗力、出口变形抗力。