一种四辊轧机轧制过程中的轧机弹性变形预测方法技术

本发明专利技术提供一种四辊轧机轧制过程中的轧机弹性变形预测方法，包括：获取带钢参数、轧辊参数和轧制参数；分别预测辊系弹性变形和轧机牌坊弹性变形；对预测的辊系弹性变形和牌坊弹性变形求和得到轧机总弹性变形预测值。本发明专利技术将理论计算与实验数据回归相结合，将轧制过程的轧机弹性变形分为两部分：辊系弹性变形、轧机牌坊弹性变形。其中，辊系弹性变形通过基于影响函数法的离线计算和数据回归获得，而轧机牌坊弹性变形通过对轧机全长压靠测试获得的实验数据进行回归获得。本发明专利技术在大多数四辊轧机调试过程中均能实现，且不需要成本上的投入，通过本发明专利技术提供的方法可以提高不同轧制工况下的轧机弹性变形计算精度，从而有效的提高板带轧制过程的厚度控制精度。

【技术实现步骤摘要】
一种四辊轧机轧制过程中的轧机弹性变形预测方法
本专利技术属于板带轧制
，特别涉及一种四辊轧机轧制过程中的轧机弹性变形预测方法。
技术介绍
轧制过程中，在轧制力和弯辊力的作用下，轧机的轧辊辊系及轧辊轴承、轴承座、牌坊等部件会产生弹性变形，这一系列受力部件产生的弹性变形总和称为轧机弹性变形。在轧机弹性变形中，轧机牌坊和其它机械部件的刚度特性在制造安装后基本不会发生变化，其弹性变形仅仅与轧制力、弯辊力等受力大小有关。而辊系的弹性变形包括支撑辊挠曲、工作辊挠曲、辊间压扁和工作辊压扁等部分，在板带生产过程中，辊系的弹性变形会随着轧辊的几何尺寸、带钢宽度、弯辊力和轧制力等生产条件的变化而发生改变。轧机弹性变形计算的应用分为两种情形，第一种是用于辊缝设定值的计算，即根据各道次或各机架厚度分配及相应轧制力求该轧机各道次/各机架的辊缝设定值；第二种情形是根据实测的辊缝和轧制力反求相应弹性变形量和厚度，计算各道次/各机架出口厚度和AGC调节中的瞬时厚度。因此，可以说轧机弹性变形的预测精度直接影响着辊缝设定及带钢出口厚度软测量的精度。目前，国内冷轧机过程控制中的轧机弹性预测一般采用通过压靠法或轧板法得到的弹性变形曲线来确定轧机弹性变形值，并仅对带钢宽度影响项进行补偿，而轧辊尺寸和弯辊力等因素对弹性变形的影响在传统模型中没有得到体现。但是，在实际生产中，由于轧辊尺寸、板带宽度等因素变化范围都比较大，且现场轧制工况与压靠工况有很大不同，因此传统的弹性变形预测方法中因未充分考虑影响弹性变形的各因素而具有一定的局限性。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种四辊轧机轧制过程中的轧机弹性变形预测方法。本专利技术的技术方案是：一种四辊轧机轧制过程中的轧机弹性变形预测方法，包括如下步骤：步骤1、获取带钢参数、轧辊参数和轧制参数；所述带钢参数包括：带钢宽度；所述轧辊参数包括：工作辊辊径、支撑辊辊径、工作辊辊身长度、支撑辊辊身长度、液压缸中心距离；所述轧制参数包括：机架轧制力、机架弯辊力；步骤2、根据带钢参数、轧辊参数和轧制参数分别预测辊系弹性变形和轧机牌坊弹性变形；步骤2.1、根据辊系弹性变形模型预测辊系弹性变形；所述辊系弹性变形模型描述的是与轧制力相关辊系弹性变形、弯辊力相关弹性变形和回归偏差之和，辊系弹性变形与轧制力、工作辊弯辊力成正比；步骤2.2、根据轧机牌坊弹性变形模型预测轧机牌坊弹性变形；所述轧机牌坊弹性变形模型描述的是轧辊全长压靠得到的总的轧机弹性变形减去辊系弹性变形；步骤3、对预测的辊系弹性变形和牌坊弹性变形求和得到轧机总弹性变形预测值。所述辊系弹性变形模型的建立过程如下：步骤2.1.1、采用影响函数法计算不同参数下四辊轧机的辊系弹性变形；步骤2.1.2、建立辊系弹性变形回归数学模型，该模型将辊系弹性变形分为与轧制力相关辊系弹性变形、弯辊力相关弹性变形和回归偏差；辊系弹性变形回归数学模型如下：式中，SRoll为辊系弹性变形，mm；F为总轧制力，kN；FWb为工作辊弯辊力，kN；xroll为与轧制力相关的辊系弹性变形系数，mm/kN；xbend为与工作辊弯辊力相关的辊系弹性变形系数，mm/kN；为辊系弹性变形回归偏差，mm；与轧制力相关的辊系弹性变形系数xroll、与工作辊弯辊力相关的辊系弹性变形系数xbend均与工作辊直径、支撑辊直径及轧件宽度相关。工作辊直径、支撑辊直径及轧件宽度与辊系弹性变形系数之间的关系采用多项式回归方程表达为：式(2)、(3)中，a1～a12为xroll相关的多项式拟合系数；b1～b12为xbend相关的多项式拟合系数；W为带钢宽度，m；Dbr、Dwr分别为支撑辊直径和工作辊直径，m。分析式(1)～(3)可以看出，辊系弹性变形与轧制力和工作辊弯辊力成正比；轧制力相关辊系弹性变形系数的多项式回归方程和弯辊力相关辊系弹性变形系数的多项式回归方程综合考虑了工作辊直径、支撑辊直径及轧件宽度等因素的影响，应用该多项式回归方程可以快速求解出不同条件下的辊系弹性变形系数，进而求解出辊系弹性变形。步骤2.1.3、将影响函数法计算得到的辊系弹性变形作为拟合源数据，通过最小二乘法获得辊系弹性变形回归数学模型中的参数拟合值，即a1～a12、b1～b12和的具体数值；步骤2.1.4、将辊系弹性变形回归数学模型中的参数拟合值带入辊系弹性变形回归数学模型中，得到辊系弹性变形模型。所述轧机牌坊弹性变形模型的建立过程如下：步骤2.2.1、通过轧辊全长压靠法来获得轧制力、弯辊力及对应的辊缝值，得到轧机弹性变形曲线，即得到总的轧机弹性变形；步骤2.2.2、对轧制力、弯辊力及对应的辊缝值进行增量化处理，对得到的轧制力增量值、辊缝增量值进行数据处理，剔除数据异常点，即剔除明显偏离轧机弹性变形曲线的数据点；步骤2.2.3、总的轧机弹性变形减去采用辊系弹性变形回归模型计算的四辊轧机的辊系弹性变形，得到轧机牌坊弹性变形曲线；步骤2.2.4、建立轧机牌坊弹性变形回归数学模型；轧机牌坊弹性变形回归数学模型如下：式中，SHouse为轧机牌坊弹性变形，mm；MH为轧机牌坊的刚度系数，kN/mm；ΔSH、aH均为牌坊弹性变形模型参数；步骤2.2.5、利用获得的轧机牌坊弹性变形曲线，对轧机牌坊弹性变形回归数学模型中的系数进行拟合，得到轧机牌坊弹性变形模型。有益效果：针对传统轧机弹性变形预测方法未充分考虑影响辊系弹性变形各影响因素、计算精度低的缺陷，本专利技术将理论计算与实验数据回归相结合，将轧制过程的轧机弹性变形分为两部分：辊系弹性变形、轧机牌坊弹性变形。其中，辊系的弹性变形通过基于影响函数法的离线计算和数据回归获得，而牌坊弹性变形通过对轧机压靠实验获得的实验数据进行回归获得。本专利技术方法在大多数四辊轧机调试过程中均能方便的实现，且不需要成本上的投入，通过本专利技术提供的方法可以提高不同轧制工况下的轧机弹性变形计算精度，从而有效的提高板带轧制过程的厚度控制精度。本专利技术具有推广应用价值，可推广应用于单机架以及多机架连轧机的轧机弹性变形计算中。附图说明图1为本专利技术具体实施方式的支撑辊辊径和轧制力对辊系弹性变形的影响曲线；图2为本专利技术具体实施方式的工作辊辊径和轧制力对辊系弹性变形的影响曲线；图3为本专利技术具体实施方式的带钢宽度和轧制力对辊系弹性变形的影响曲线；图4为本专利技术具体实施方式的支撑辊辊径和弯辊力对辊系弹性变形的影响曲线；图5为本专利技术具体实施方式的工作辊辊径和弯辊力对辊系弹性变形的影响曲线；图6为本专利技术具体实施方式的带钢宽度和弯辊力对辊系弹性变形的影响曲线；图7为本专利技术具体实施方式的轧机弹性变形测量数据及拟合曲线；其中，a为轧机总弹性变形实测曲线；b为辊系弹性变形计算曲线；c为轧机牌坊弹性变形增量；d轧机牌坊弹性变形拟合曲线；图8为本专利技术具体实施方式的轧机牌坊弹性变形的拟合误差曲线；图9为本专利技术具体实施方式的四辊轧机轧制过程中的轧机弹性变形预测方法流程图；图10为本专利技术具体实施方式的辊系弹性变形模型的建立流程图；图11为本专利技术具体实施方式的轧机牌坊弹性变形模型的建立流程图。具体实施方式为了能更好地理解本专利技术的上述技术方案，下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细的说明。基于本专利技术的四辊轧机轧制过程中的轧机弹性变形预测方法适应于单机架或连轧机组中，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四辊轧机轧制过程中的轧机弹性变形预测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、获取带钢参数、轧辊参数和轧制参数；所述带钢参数包括：带钢宽度；所述轧辊参数包括：工作辊辊径、支撑辊辊径、工作辊辊身长度、支撑辊辊身长度、液压缸中心距离；所述轧制参数包括：机架轧制力、机架弯辊力；步骤2、根据带钢参数、轧辊参数和轧制参数分别预测辊系弹性变形和轧机牌坊弹性变形；步骤2.1、根据辊系弹性变形模型预测辊系弹性变形；所述辊系弹性变形模型描述的是与轧制力相关辊系弹性变形、弯辊力相关弹性变形和回归偏差之和，辊系弹性变形与轧制力、工作辊弯辊力成正比；步骤2.2、根据轧机牌坊弹性变形模型预测轧机牌坊弹性变形；所述轧机牌坊弹性变形模型描述的是轧辊全长压靠得到的总的轧机弹性变形减去辊系弹性变形；步骤3、对预测的辊系弹性变形和轧机牌坊弹性变形求和得到轧机总弹性变形预测值。

【技术特征摘要】
1.一种四辊轧机轧制过程中的轧机弹性变形预测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、获取带钢参数、轧辊参数和轧制参数；所述带钢参数包括：带钢宽度；所述轧辊参数包括：工作辊辊径、支撑辊辊径、工作辊辊身长度、支撑辊辊身长度、液压缸中心距离；所述轧制参数包括：机架轧制力、机架弯辊力；步骤2、根据带钢参数、轧辊参数和轧制参数分别预测辊系弹性变形和轧机牌坊弹性变形；步骤2.1、根据辊系弹性变形模型预测辊系弹性变形；所述辊系弹性变形模型描述的是与轧制力相关辊系弹性变形、与工作辊弯辊力相关弹性变形和回归偏差之和，辊系弹性变形与轧制力、工作辊弯辊力成正比；步骤2.2、根据轧机牌坊弹性变形模型预测轧机牌坊弹性变形；所述轧机牌坊弹性变形模型描述的是轧辊全长压靠得到的总的轧机弹性变形减去辊系弹性变形；步骤3、对预测的辊系弹性变形和轧机牌坊弹性变形求和得到轧机总弹性变形预测值。2.根据权利要求1所述的四辊轧机轧制过程中的轧机弹性变形预测方法，其特征在于，所述辊系弹性变形模型的建立过程如下：步骤2.1.1、采用影响函数法计算不同参数下四辊轧机的辊系弹性变形；步骤2.1.2、建立辊系弹性变形的回归数学模型，该模型将辊系弹性变形分为与轧制力相关辊系弹性变形、与工作辊弯辊力相关弹性变形和回归偏差；辊系弹性变形的回归数学模型如下：式中，SRoll为辊系弹性变形，mm，F为总轧制力，kN；FWb为工作辊弯辊力，kN；xroll为与轧制力相关的辊系弹性变形系数，mm/kN；xbend为与工作辊弯辊力相关的辊系弹性变形系数，mm/kN；为辊系弹性变形回归偏差，mm；与轧制力相关的辊系弹性变形系数xroll、与工作辊弯辊力相关的辊系弹性变形系数xbend均与工作辊直径、支撑辊直径及轧件宽度相关，工作辊直径、支撑辊直径及轧件宽度与弹性变形系数之间的关系采用多项式回归方程表达为：xroll＝a1+a2·Dbr+a3·Dwr+a4·W+a5·W·...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈树宗，孙杰，胡云建，卜赫男，张欣，李旭，张殿华，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21