[发明专利]基于响应面模型的轧辊冷却系统工艺参数优化方法

摘要

一种基于响应面模型的轧辊冷却系统工艺参数优化方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）建立优化对象热轧轧制系统的热固耦合模型和对象轧辊的疲劳寿命预测模型；（2）选取多个轧辊冷却系统工艺参数作为优化变量，并确定其设计空间及优化目标，提取试验样本点，计算得到轧辊工作周期响应值；（3）根据得到的响应值，建立反映输入与输出关系的轧辊工作周期的二阶响应面模型；（4）根据响应面模型，确定轧辊工作周期最长时的轧辊冷却工艺参数值，并将优化结果带入疲劳寿命预测模型进行疲劳分析，验证冷却系统工艺参数，直到得到最优的工艺参数。本发明具有较高的可靠性，适用性和可操作性，能够有效提高在采用热轧工艺中的轧辊零件疲劳寿命。

主权项

1.一种基于响应面模型的轧辊冷却系统工艺参数优化方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)建立优化对象热轧轧制系统的热固耦合模型和对象轧辊的疲劳寿命预测模型；(2)选取多个轧辊冷却系统工艺参数作为优化变量，并确定其设计空间及优化目标，提取试验样本点，并通过步骤(1)中模型计算得到轧辊工作周期响应值；(3)根据步骤(2)中计算得到的响应值，建立反映输入与输出关系的轧辊工作周期的二阶响应面模型；(4)根据响应面模型，确定轧辊工作周期最长时的轧辊冷却工艺参数值，并将优化结果带入疲劳寿命预测模型进行疲劳分析，验证冷却系统工艺参数，直到得到最优的工艺参数；所述的建立优化对象热轧轧制系统的热固耦合模型包括如下步骤：1)考虑轧制系统的对称性，对实际模型的1/4进行分析，即建立上辊的1/2轴向、上支撑辊的1/2轴向和轧件的1/2厚度及1/2宽度的有限元模型，并添加材料属性，设置约束；2)在计算轧辊温度场时，考虑高温轧件与轧辊之间的接触传热、冷却系统的对流散热以及轧辊在空气中的热辐射，利用轧辊模型坐标系的旋转模拟轧制过程轧辊周期变化的热交换过程，以保证模型的精度；3)分别在轧辊模型和轧件模型、轧辊模型和支撑辊模型之间设置接触，根据轧制工艺参数为轧件设置压下量、线速度，为轧辊添加角速度。