[发明专利]一种冷轧机组功率建模方法

摘要

一种冷轧机组功率建模方法。本发明针对酸洗‑连轧机组功率特点，提供了一种酸洗‑连轧产线机组功率建模的方法，对酸洗‑连轧产线中由变频电机控制的大功率机组建立了电功率模型，对酸洗槽建立了热功率模型，并将电功率模型和热功率模型耦合成为统一的功率模型。本发明所述基于电功率的机组以轧机机架、矫直机、卷曲机为例，其他机组的建模方法与之类似；热功率建模方法与电功率建模方法类似。本发明所建立的功率模型可以为后续冷轧工艺能量效率研究提供基础，也可以进行加工能耗评估和预测。建立的功率模型物理意义明确，合理、简单而准确，解决了酸洗‑连轧产线机组能效评估的问题。

主权项

1.一种冷轧机组功率建模方法，其特征在于包括以下步骤：(1)、对酸洗‑连轧产线中由变频电机控制的大功率机组建立电功率模型，所述电功率模型包括轧机机架输入功率Pi、矫直机输入功率Pin、卷取机输入功率Pim；轧机机架输入功率Pi＝Pz+Pf1+Pf2，其中Pz为轧制工艺所需功率，Pf1为辊颈与轴承摩擦损失的功率，Pf2为轧辊与带钢摩擦损失的功率；矫直机输入功率Pin＝Pj+Pm，其中Pj为用于矫直工艺的功率，Pm为矫直辊与带钢摩擦损失的功率；卷取机输入功率Pim＝Pq+Pqm，其中Pq为用于带钢卷取工艺的功率，Pqm为卷筒轴颈与轴承之间摩擦损失的功率；(2)、对酸洗‑连轧产线中的酸洗槽建立热功率模型，所述酸洗槽的输入功率为Qin＝Q1+Q2+Q3+Q4；其中Q1为用于带钢加热功率，Q2为新酸加热功率，Q3为酸液蒸发散失功率，Q4为设备散热散失功率；(3)、将电功率模型和热功率模型耦合成为统一的功率模型；上述步骤(1)中Pz的计算公式如下：其中为轧制单位压力，为轧制前后带钢的平均宽度，ψ为轧制力臂系数，Δh为压下量，R为轧辊的半径，c为与工艺有关的系数，n₀为机架轧辊转速，h_i为带钢出i轧机时的厚度，η为电机到轧机的传动效率；P_f1的计算公式为：其中p为轧制力，d1为辊颈直径，f为轴颈和轴承之间的摩擦系数；P_f2的计算公式为：其中Mf2、Mf1为摩擦力矩，i为传动机构的传动比；上述步骤(1)中P_j的计算公式为：其中v为带钢运行的速度，σs为钢种的屈服强度，r0为带钢的初始曲率，kn为带钢经过第n个矫直辊时的残余曲率，E为带钢的弹性模量；P_m的计算公式为：其中μ和μ₁分别为工作辊和支承辊轴承摩擦系数，d和d₁分别为工作辊和支承辊的轴辊直径，f₁为工作辊与支承辊间的滚动摩擦系数，为相邻上下两辊连线与垂直线夹角余弦值，t为相邻下辊圆心距离，D_g为下辊直径，D_z为上辊直径；上述步骤(1)中P_q的计算公式为：其中T为卷曲时的张力，P为卷曲支点作用力；Pqm的计算公式为：Pqm＝Ff2d2v5，其中，F为卷重与张力的合力，f2为轴颈的摩擦系数，d2为卷曲机轴颈直径，v5为卷曲机滚筒转速；上述步骤(2)中Q₁的计算公式为：其中b为带钢的宽度，h为带钢厚度，v为带钢在酸洗工艺段运行速度，ρ1为带钢密度，C1为带钢的比热容，t1为带钢进酸洗槽时候的温度，t2为带钢的最终温度；Q2的计算公式为：Q2＝qC2(t2‑t1)，其中q为新酸的流量，C2为新酸的比热容，t1为新酸温度，t2为酸洗槽内酸液温度；Q3的计算公式为：Q3＝kS1，其中K为蒸发散热系数，S1为蒸发液体表面积；Q₄的计算公式为：其中λ2为设备导热系数，S2为设备表面积，αt为设备内外壁温差，d2为设备厚度。