[发明专利]工作辊长径比大且直径绝对值小的六辊轧机板形预报方法

摘要

一种工作辊长径比大且直径绝对值小的六辊轧机板形预报方法,它包括以下由计算机执行的步骤：1、收集长径比大且直径决定值小的六辊轧机的主要设备参数；2、收集待轧制带材的特征参数；3、定义预报过程中所涉及的过程变量；4、单元划分并求解影响系数；5、预报轧制时带材的前张力横向分布值；6、预报工作辊水平挠曲值和带材的出口板形分布。本发明能够定量预报出工作辊发生水平挠曲时对成品带材板形的影响，为成品带材的板形控制提供了依据。

主权项

1.一种工作辊长径比大且直径绝对值小的六辊轧机板形预报方法，其特征在于：它包括以下由计算机执行的步骤:(a)收集待预报的六辊轧机的主要设备参数，其包括：工作辊弯辊力Fw；中间辊弯辊力Fm；中间辊窜辊量δc；支撑辊左端压下螺丝与轧制中心线的距离lbl，支撑辊右端压下螺丝与轧制中心线的距离lbr；工作辊左端弯辊缸与轧制中心线的距离lwl，工作辊右端弯辊缸与轧制中心线的距离lwr；中间辊左端弯辊缸与轧制中心线的距离lml，中间辊右端弯辊缸与轧制中心线的距离lmr；工作辊、中间辊、支撑辊的辊身长度Lw、Lm、Lb；工作辊、中间辊、支撑辊的直径Dw、Dm、Db；工作辊、中间辊、支撑辊的辊型Dwi、Dmi、Dbi；带材跑偏量为δp；支撑辊倾辊量为η；(b)收集待轧制带材的特征参数和轧制工艺参数，其包括：带材的变形抗力σs；带材的来料宽度B；带材来料厚度平均值h0；带材来料厚度横向分布值h0i；带材的弹性模量E；带材的泊松比v；轧制速度V；压下率ε；前、后张力平均值T0、T1；(c)定义预报过程中所涉及的过程变量，其包括：垂直方向上工作辊相对支撑辊的刚性转角为βvw；垂直方向上中间辊相对支撑辊的刚性转角βm；带材的出口板形分布shapei；前、后张力横向分布σ1i、σ0i；带材出口厚度横向分布h1i,h1i′；支撑辊沿辊身分段数N；支撑辊各段宽度△x；带材沿宽度方向分段数M；上、下支撑辊单元划分过程参数n；带材单元划分过程参数m；过程变量i,j；带材跑偏所占单元数np；中间辊窜动引起的支承辊与中间辊、工作辊与中间辊辊间压力分布区间变化单元数nc1、nc2；支撑辊j段载荷引起i段挠度的影响系数Gbij；支撑辊的支撑力对支撑辊i段挠度的影响系数GFbi；中间辊j段载荷引起i段挠度的影响系数Gmij；中间辊的弯辊力对中间辊i段挠度的影响系数GFmi；工作辊j段载荷引起i段挠度的影响系数Gwij；工作辊的弯辊力对工作辊i段挠度的影响系数GFwi；工作辊的水平支撑力对工作辊i段挠度的影响系数GFlwi；工作辊与带材接触在第j单元内垂直方向的接触压力qvj；工作辊与带材接触在第j单元内水平方向的接触压力qlj；中间辊、支撑辊辊间压力分布qmbj；中间辊、工作辊辊间压力分布qmwj；工作辊水平方向挠度分布fwli；工作辊垂直方向挠度分布fwvi；工作辊横向凸度值△Dwi；中间辊横向凸度值△Dmi；支撑辊横向凸度值△Dbi；过程变量Bli,Bri,Wvli,Wvri；中间辊和工作辊在第i单元内辊凸度增量△i；工作辊在第i单元内偏移角αi；工作辊左右两侧的水平支撑力Flwz、Flwy；(d)将轧辊和带材进行单元划分并求解影响系数，其包括以下步骤：d1)将支撑辊沿辊身长度方向划分为N等分，并计算出支撑辊各段宽度d2)计算待轧制带材沿宽度方向分段数M，并令d3)计算上、下支撑辊单元划分过程参数n；带材单元划分过程参数m，并令d4)计算带材跑偏所占单元数n_p、上下中间辊窜动引起辊系压力分布区间变化单元数n_c1、n_c2，并令d5)计算工作辊j段载荷引起i段挠度的影响系数Gwij、工作辊的弯辊力对工作辊i段挠度的影响系数GFwi、工作辊的水平支撑力对工作辊i段挠度的影响系数GFlwi、中间辊j段载荷引起i段挠度的影响系数Gmij、中间辊的弯辊力对中间辊i段挠度的影响系数GFmi、支撑辊j段载荷引起i段挠度的影响系数Gbij、支撑辊的支撑力对支撑辊i段挠度的影响系数GFbi；(e)预报六辊轧机工作辊水平挠曲时带材前张力横向分布值，其包括以下步骤：e1)给定带材出口厚度横向分布初始值h1i′；e2)将给定的带材出口厚度横向分布初始值h1i′代入到金属变形模型中计算前张力横向分布值σ1i、后张力横向分布值σ0i；e3)根据前张力横向分布值σ_1i和后张力横向分布值σ_0i计算工作辊与带材在各单元内水平接触压力e4)根据轧制压力模型，计算出当前带材出口厚度横向分布、前后张力分布下的轧制压力横向分布qvi；e5)根据工作辊水平方向上力和力矩平衡方程，计算出工作辊水平支撑力F_lwz、F_lwy，如下所示：其中x_i为第i单元到轧制中心线的距离；e6)由材料力学的知识可得到工作辊水平方向上挠度由下式表示：e7)根据工作辊水平方向上的挠度，得到工作辊在各单元内的偏移角e8)根据中间辊与工作辊的受力情况，得到中间辊和工作辊在各单元内产生的附加凸度值式中的R_w表示为六辊轧机工作辊半径；e9)引入过程参数ρ_1i、ρ_2i、b_mwzi、b_mwyi、k_mwi，其中ρ_1i、ρ_2i分别表示工作辊水平挠曲后在轧制中心线两侧曲率半径，b_mwzi、b_mwyi分别表示工作辊第i段挠曲后左右部分距轧制中心线的宽度，为中间辊与工作辊第i段单位辊身长度上的接触压力，k_mwi表示中间辊和工作辊的压扁系数；e10)考虑到工作辊的水平挠曲，中间辊与工作辊不对称接触，建立工作辊水平挠曲时压扁系数模型，计算出辊间压扁宽度，如下所示：式中，E₁、ν₁分别表示工作辊的弹性模量和泊松比，E₂、ν₂分别表示中间辊的弹性模量和泊松比，R_m表示为六辊轧机中间辊半径；e11)根据辊间压扁宽度，计算出工作辊水平挠曲时各单元内辊间压扁系数，如下所示式中的Rw表示为六辊轧机工作辊半径，Rm表示为六辊轧机中间辊半径；e12)根据辊系的变形协调关系，给出工作辊弯辊力Fw，带材跑偏量为δp，中间辊窜辊量为δc；中间辊弯辊力Fm，支撑辊支撑力Fbl、Fbr，支撑辊倾辊量η，工作辊辊型Dwi，中间辊辊型Dmi，支撑辊辊型Dbi相关工艺与设备参数间的关系：其中：式中：ξ为考虑轧辊弹性变形时支撑辊倾辊量影响系数；Kmbi为支承辊与中间辊在第i单元内辊间压扁系数，Kmwi为工作辊与中间辊在第i单元内辊间压扁系数；e13)根据支撑辊的受力以及力矩平衡，给出相应的平衡方程，如下所示：e14)根据中间辊的受力以及力矩平衡，给出相应的平衡方程，如下所示：e15)根据e12)‑e14)即可求得中间辊、支撑辊辊间压力分布qmbj；中间辊、工作辊辊间压力分布qmwj；垂直方向上工作辊相对支撑辊的刚性转角为βvw；中间辊相对支撑辊的刚性转角βm；e16)根据中间辊、工作辊辊间压力分布qmwi；工作辊相对支撑辊的刚性转角为βvw；计算出垂直方向上工作辊的挠度分布，计算模型如下所示：e17)根据垂直方向上工作辊的挠度分布fwvi计算出口厚度横向分布h1i；e18)判断不等式是否成立，如果不等式成立，转入步骤e19)；如果不等式不成立，则令h_1i′＝h_1i，转入步骤e2)重新计算；e19)输出六辊轧机轧制时工作辊发生水平挠曲现象带材前张力横向分布值σ1i；(f)根据带材的前张力横向分布值预报出六辊轧机工作辊水平挠曲时板形值分布。