[发明专利]一种四辊CVC轧机工作辊非对称磨损预报方法

摘要

一种针对四辊CVC轧机工作辊辊形非对称磨损特征的磨损预报方法。本发明所提出的四辊CVC轧机工作辊非对称磨损预报方法在工作辊磨损量模型中引进了两个新的参数，分别为辊径对整体磨损影响系数以及辊径对轧制力影响系数，并将接触弧长以函数的形式表示；然后根据现场实测数据，利用遗传算法对共计八个未知参数进行优化。利用该方法计算得到的磨损曲线整体趋势与实测CVC工作辊磨损曲线更为一致，能够更好地反应出四辊CVC轧机工作辊的磨损情况，因此可用以对四辊CVC轧机工作辊工作过程中的非对称磨损进行分析和预测。

主权项

一种四辊CVC轧机工作辊非对称磨损预报方法，其特征在于：步骤(1)：定义轧制完一块带钢后的工作辊磨损量wi(x)为：wi(x)=kw0LzDwLs(x)[1+kw4g(Lw-x)Pa]kw1[1+kw2f(x)][1+kw3g(Lw-x)]---(1)]]>式中w(x)为轧制完一块带钢后的工作辊磨损量，单位为μm；x为以工作辊一端为0，沿工作辊长度方向的辊身坐标，单位为mm；kw0为反映带钢材质、工作辊材质、带钢温度对磨损影响的待定系数，无单位；Lz为工作辊一个服役期内的轧制长度，单位为km；Dw为工作辊辊身中点直径值，单位为mm；Ls(x)为接触弧长，单位为mm；kw4为反映辊径对轧制力影响的待定系数，无单位；g(Lw‑x)为CVC工作辊的辊形变化函数，单位为mm；Lw为工作辊辊身长度，单位为mm；Pa为单位轧制压力，单位为kN/mm2；kw1为反映轧制压力对磨损影响的待定系数，无单位；kw2为反映带钢宽度范围内工作辊不均匀磨损程度的待定系数，无单位；f(x)为反映工作辊轴向不均匀磨损程度的函数，无单位；kw3为反映工作辊辊径对磨损影响的待定系数，无单位，式(1)中，CVC工作辊辊形变化函数g(Lw‑x)反映沿工作辊长度方向工作辊半径的变化情况，具体可表示为：g(Lw‑x)＝A1(Lw‑x)+A2(Lw‑x)2+A3(Lw‑x)3   (2)式中A1为辊形系数，无单位；A2为辊形系数，单位为mm‑1；A3为辊形系数，单位为mm‑2，式(1)中，单位轧制压力Pa可表示为：Pa=PB×Ls(x)---(3)]]>式中P为实际轧制力，单位为kN；B为所轧制的带钢宽度，单位为mm，式(1)和式(3)中，接触弧长Ls(x)可表示为：Ls(x)=Dw(x)Δh/2---(4)]]>式中Dw(x)为工作辊直径，单位为mm；Δh为压下量，单位为mm，式(4)中，工作辊直径Dw(x)表示为：Dw(x)＝D0+2(A1x+A2x2+A3x3)   (5)式中D0为工作辊辊身直径初始值，即工作辊起始点即x＝0时的工作辊直径，单位为mm，式(1)中，f(x)为反映工作辊轴向不均匀磨损程度的函数，可表示为：f(x)=0x∈(0,xa)(x-xa)(a0+a1+a2)/L1x∈(xa,xb)a0+a1(x-xb0.5B-1)2+a2(x-xb0.5B-1)4x∈(xb,xc)(xd-x)(a0+a1+a2)/L2x∈(xc,xd)0x∈(xd,LW)---(6)]]>式中a0、a1、a2为反应带钢宽度范围内工作辊不均匀磨损程度的待定系数，无单位；xa、xb、xc、xd为磨损辊形标志点坐标值，单位为mm；L1、L2为工作辊与带钢接触区域磨损辊形两侧的倾斜直线段沿辊身方向的长度，单位为mm；式(6)中，磨损辊形标志点坐标值xa、xb、xc、xd可表示为：xa=Lw/2-s-B/2-L1xb=xa+L1xc=xa+L1+Bxd=xa+L1+B+L2---(7)]]>式中s为工作辊窜辊值，单位为mm，步骤(2)：提取工作辊基本参数Lw、Dw、A1、A2、A3和D0，轧制过程工艺参数P、B、Δh、s，轧制长度Lz和工作辊下机后的磨损辊形，根据磨损辊形得到L1、L2，步骤(3)：利用遗传算法来进行工作辊磨损模型问题的多变量最优寻解，建立优化目标函数为：v=Σj=1m((Σi=1nwi(xj)-wi′(xj))2/n)---(8)]]>式中m为工作辊磨损辊形测量值的离散点个数，无单位；n为工作辊服役期内所轧制的带钢块数，无单位；wi(xj)为根据式(1)计算得到的轧制第i块带钢工作辊在坐标为xj点的磨损量，单位为μm；xj为沿工作辊长度方向的辊身离散点坐标，单位为mm；wi'(xj)为工作辊的实测磨损值，在优化过程中将八个待优化参数分为两组，a0、a1和a2为一组，kw0、kw1、kw2、kw3和kw4为另外一组，采用交替优化的方法，即先给第一组参数一个定值，优化第二组参数，得到第二组的优化值之后，将优化值赋给第二组，然后优化第一组，重复该过程直至第一组与第二组参数都稳定不变，即得到8个优化参数，步骤(4)：在得到了8个优化参数之后，即得到了四辊CVC轧机工作辊非对称磨损预报模型，可代入新的工作辊服役期内的工作辊基本参数Lw、Dw、A1、A2、A3和D0，轧制过程工艺参数P、B、Δh和s，轧制长度Lz，用以对新的工作辊服役期内的工作辊非对称磨损进行计算和预测。