基于降低交叉角和弯辊力的PC轧机工作辊辊型设计方法

摘要

本发明针对PC轧机轧制特性，提供一种基于降低交叉角和弯辊力的PC轧机工作辊辊型设计方法。该方法包括以下步骤：(a)收集PC轧机设备参数与工艺参数；(b)收集典型带钢的轧制工艺参数；(c)设定工作辊的曲线方程；(d)优化计算出辊型曲线参数；(e)将辊型曲线参数代入工作辊的辊型曲线方程，得到优化后的工作辊辊型曲线方程。本发明所设计出的工作辊辊型曲线降低了交叉角与弯辊力，增加了轧机的稳定性，提高了工作辊的使用寿命，提高了PC轧机的板凸度控制能力，不仅保证了板形的质量要求，而且能够达到工业应用精度的要求。同时，根据现场实际情况，本发明也可以用于任意机架的工作辊辊型曲线设计。

主权项

1.基于降低交叉角和弯辊力的PC轧机工作辊辊型设计方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：(a)收集PC轧机设备参数与工艺参数：包括工作辊辊身长度L_w、辊身直径D_w、辊颈直径D_wj、原始凸度曲线、弯辊缸距离L_wf、弹性模量E_w、泊松比v_w，辊系以外单片机座受力部件的刚度K_g，最大弯辊力F_wmax；(b)收集典型带钢的轧制工艺参数：带钢来料宽度B、厚度h、弹性模量E、泊松比v、轧制温度T、变形抗力σ_s，轧辊速度V_R，前后平均张力交叉角θ，弯辊力F_w；(c)以C_2i为辊型曲线参数和优化变量，设定工作辊的曲线方程为：$D_w\left(y\right)=D_w-\underset{i=1}{\overset{4}{\Sigma }}{C}_{2i}{\left(\frac{2y}{L_w}\right)}^{2i}$式中：D_w(y)-工作辊的辊型曲线分布值；y-距工作辊中部的距离；C_2i-辊型曲线参数；(d)优化计算出辊型曲线参数，包括以下步骤：d1)给定辊型曲线参数C_2i的初始值；d2)计算典型规格产品的交叉角θ的最佳值和弯辊力F_w的最佳值，计算方法由以下步骤完成：d21)设定初始弯辊力F_w0，给定弯辊力的计算步长ΔF_w，最大交叉角θ_max，上机架交叉角θ^*，初始交叉角θ₀，给定交叉角的计算步长Δθ，板形目标函数初始值B₀＝1.0×10¹⁰，并取计算次数C_n＝1；d22)给定交叉角θ＝Δθ×(C_n-1)；d23)判断θ≥θ_max是否成立，若成立，转到步骤d29)；d24)计算出相应的带材前张力横向分布值σ_1i(y)，其中y为距工作辊中部的距离；d25)计算出板形目标函数B(y)的值，$B\left(y\right)=((\max \left({\sigma }_{1i}\left(y\right)\right)-\min \left({\sigma }_{1i}\left(y\right)\right))/\overline{{\sigma }_1})$式中：-平均前张力；σ_1i(y)-前张力横向分布值；y-距工作辊中部的距离；d26)判断B(y)≤B₀是否成立，若成立，则令B₀＝B(y)，θ₀＝θ，F_w0＝F_w；d27)令：C_n＝C_n+1，转到步骤d22)；d28)判断θ₀＞θ^*是否成立，若成立，则令：F_w＝F_w0+ΔF_w，转到步骤d24)；d29)输出交叉角θ的最佳值和弯辊力F_w的最佳值；d3)计算出辊型优化设计的目标函数G(y)；d4)判断Powell条件是否成立，若不成立，调整辊型曲线参数C_2i，转到步骤d2)，若成立，结束计算，输出最优辊型曲线参数；(e)将上述辊型曲线参数代入工作辊的辊型曲线方程，得到优化后的工作辊辊型曲线方程。