DC轧机轧制压力、辊间压力的预报方法

摘要

本发明公开一种DC轧机轧制压力、辊间压力的预报方法。该方法包括以下步骤：(a)收集实际DC轧机的设备参数及工艺参数；(b)将辊系及轧件沿辊身方向离散化；(c)假设初始辊缝形状；(d)设定轧制压力；(e)设定辊间压力；(f)计算辊缝形状h1(y)，并判断是否收敛，不收敛转到步骤(d)；(g)验证工作辊的力(力矩)平衡条件。本发明根据DC轧机偏移交叉轧制特性，充分考虑滚动摩擦等因素的影响，合理设定DC轧机的轧制压力、辊间压力，耦合金属模型和辊系变形模型预报DC轧机的轧制压力、辊间压力。该发明是一种精度很高的预报方法，不仅有利于提高辊系变形模型计算的准确程度，而且有利于提高DC轧机板厚板形控制精度，从而提高产品的质量。

主权项

1.一种DC轧机轧制压力、辊间压力的预报方法，其特征是：所述方法包括以下步骤：(a)收集实际DC轧机的设备参数及工艺参数：包括支承辊的辊身长度L_b、压下支点与辊身端部距离L_bz、水平力作用点与辊身端部距离L_bx、辊身直径D_b或半径R_b、辊颈直径D_b1、弹性模量E_b、泊松比v_b，工作辊辊身长度L_w、弯辊力作用点与辊身端部距离L_wz、水平力作用点与辊身端部距离L_wx、辊身直径D_w或半径R_w、辊颈直径D_w1、弹性模量E_w、泊松比v_w、交叉角θ、偏移量e_c、摩擦圆半径ρ_w，工作辊和支承辊之间的辊间摩擦系数μ_R、滚动摩擦力臂M，轧件来料规格尺寸B×h×l、入口厚度横向分布拟合曲线、弹性模量E_s、泊松比v_s，前后总张力T₁、T₀；(b)将辊系及轧件沿辊身方向离散化：在工作辊和支承辊辊身长度L范围内，沿辊身方向，将辊系划分为m个单元，将轧件划分为n个单元，其中m＝n+2d，m、n均为奇数，d为辊身端部到同侧轧件边部的辊系单元划分个数，以左压下支点为坐标原点，单元宽度为Δy_i，i＝1，2，…，m，各单元的中点坐标为y_i，i＝1，2，…，m；将作用在轧辊上的轧制压力、辊间压力及辊系变形也按相同单元离散化；(c)假设初始辊缝形状：假设初始辊缝形状为：$h_1^{*}\left(y\right)=b_0+b_2{\left(\frac{2y}{B}\right)}^2+b_4{\left(\frac{2y}{B}\right)}^4$式中：b₀-轧后厚度横向分布零次回归系数；b₂-轧后厚度横向分布二次回归系数；b₄-轧后厚度横向分布四次回归系数；(d)设定轧制压力：设定轧制压力方向α_i为：${\alpha }_i=-\arcsin \frac{2D_w(y_i-L/2)\theta }{D_w^2+2{(y_i-L/2)}^2{\theta }^2}(i=d+1,d+2,...,d+n);$(e)设定辊间压力，包括以下有计算机系统执行的步骤：e1)设定辊间压力方向初始假设值β_i0为：${\beta }_{i0}=\arctan {\mu }_R-\frac{-(y_i-L/2)\theta {+e}_c}{R_b+R_w}i=\mathrm{1,2},...,m;$e2)基于影响函数法，建立DC轧机辊系变形模型和金属模型，计算DC轧机辊系所受的未知力、各单元的工作辊水平方向挠度X_wi和支承辊水平方向挠度X_bi；e3)重新设定辊间压力方向β_i为：${\beta }_i=\arctan {\mu }_R-\frac{2(X_{\mathrm{wi}}-X_{\mathrm{bi}})}{D_w+D_b}i=\mathrm{1,2},...,m;$e4)以β_i、β_i0的均方差是否在0～1.0×10^-5度范围之内为收敛判据，比较β_i、β_i0，判断是否收敛，若收敛进入步骤(f)，否则，用松弛因子法修改β_i0，转入步骤e2)；(f)计算辊缝形状h₁(y)，并以出口厚度横向分布变化量的最大值是否在0～1.0×10^-5mm范围之内为收敛判据，比较h₁(y)、判断是否收敛，若收敛，输出各单元单位宽度轧制压力p_i、辊间压力q_i和工作辊水平力F_wxl、F_wxr，进入步骤(g)，否则，用松弛因子法修改转入步骤(d)；(g)根据步骤(f)输出结果，验证工作辊的力或力矩平衡条件，包括以下由计算机系统执行的步骤：g1)计算各单元轧制压力对工作辊轴心的力臂a_i为：a_i＝R_w sin(α_i+φ_i)         i＝1，2，…，m式中：R_w-工作辊半径；φ_i-轧制压力作用点所对应的轧辊中心角，设定为咬入角的一半；g2)计算各单元辊间压力对工作辊轴心的力臂b_i为：b_i＝R_wsin(β_i+γ_i)-Mcosβ_i i＝1，2，…，m；g3)受力模型中已经满足工作辊水平和铅垂方向的力平衡条件，只需验证工作辊在轧制压力、辊间压力、前后张力和水平支承力作用下的力矩平衡条件，验证条件为：$\underset{i=d+1}{\overset{d+n}{\Sigma }}{a}_i{p}_i\Delta y_i{R}_w+(F_{\mathrm{wxl}}+F_{\mathrm{wxr}}){\rho }_w=\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}{b}_i{q}_i\Delta y_i+R_w(T_1-T_0)/2i=\mathrm{1,2},...,m$式中：F_wxl-工作辊左水平支承力；F_wxr-工作辊右水平支承力；辊系受力是否满足工作辊平衡条件，可以用误差ε来判断；误差ε的具体含义是：上式两边之差的绝对值与两边最小值之比，则误差ε可表示为：$ϵ=\left|\frac{A-B}{\mathrm{MIN}(A,B)}\right|$其中：$A=\underset{i=d+1}{\overset{d+n}{\Sigma }}{a}_i{p}_i\Delta y_i{R}_w+(F_{\mathrm{wxl}}+F_{\mathrm{wxr}}){\rho }_{w}i=\mathrm{1,2},...,m$$B=\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}{b}_i{q}_i\Delta y_i+R_w(T_1-T_0)/2i=\mathrm{1,2},...,m$MIN(A，B)表示取A和B中的最小值；若误差ε满足则可认为辊系受力满足工作辊平衡条件，说明辊系受力模型准确，轧制压力、辊间压力预报精度高。