一种辊式矫直机设备参数选型方法技术

本发明专利技术公开了一种辊式矫直机设备参数选型方法，该方法基于弹塑性变形理论，从热轧轧制极限范围、带钢咬入条件、电机额定功率、许用矫直力四方面入手，结合现场生产工况，研究出带钢屈服强度与厚度之间的定量化关系，并开发相应的计算软件自动绘制矫直机设备对产品规格的覆盖范围。本发明专利技术可以对已有设备能力进行评估，根据设备参数，校验能够生产的极限规格范围；通过矫直力、传动扭矩、电机功率等力能参数的计算，可以提前判断是否会因过载而造成设备损坏等安全事故；可以选择和校核设备参数是否能够满足客户需求，帮助选型；所开发的计算软件，使用方便，可以直观清晰的把握设备能力与极限生产规格之间的定量化关系。

A method for selection of equipment parameters for roller straightener

This invention discloses a method for selecting equipment parameters of roller straightener. Based on the elastoplastic deformation theory, this method starts with four aspects of the limit range of hot rolling, the bite condition of strip, the rated power of the motor and the allowable straightening force. The quantitative relationship between the strength and the thickness of the strip is studied in combination with the working conditions of the field. And develop corresponding calculation software to automatically draw the equipment coverage of the straightening machine. The present invention can evaluate the capacity of the existing equipment and check the limit specification of the equipment that can be produced according to the parameters of the equipment. The safety of the equipment can be judged in advance by the calculation of the straightening force, transmission torque and motor power, and the equipment damage can be judged in advance, and the parameters of the equipment can be selected and checked. It can meet the needs of customers and help type selection. The developed computing software is easy to use and can clearly and clearly grasp the quantitative relationship between the equipment capacity and the limit production specifications.

【技术实现步骤摘要】
一种辊式矫直机设备参数选型方法
本专利技术涉及矫直机设备参数选型
，特别是涉及一种辊式矫直机设备参数选型方法。
技术介绍
热轧板带在加热、轧制、冷却、剪切、运输过程中，由于各种因素的影响，不可避免会产生各种板形缺陷或残余内应力。随着我国铁路、桥梁、建筑、石油、汽车、家电业的快速发展，用户对带钢板带的板形质量要求越来越高，为了改善热轧板带的板形缺陷、减轻残余内应力，必须通过矫直机来实现。因此，矫直机已成为热轧精整机组保证产品质量的关键设备。对各大钢厂而言，在买进矫直机设备时，很难预测未来若干年的板带性能需求，尽管在投产时已向设备供应商提出远高于当前板带性能的要求，但随着用户对板带材质性能要求的快速提高，往往出现超出原设计产品大纲范围的新产品，此时原有矫直机是否能满足新板带的矫直需求，是否会出现设备过载致使传动轴扭断、辊系压坏、电机跳闸等一系列设备问题，已成为困扰各大钢厂的重要问题。对于矫直机设备供应商而言，在客户明确提出需矫直的产品大纲范围的情况下，如何为设备选型，包括矫直辊辊径、辊间距、电机功率、牌坊与辊系的许用矫直力等，是设备供应商满足客户需求前必须回答的关键问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种辊式矫直机设备参数选型方法，该方法基于弹塑性变形理论，从热轧轧制极限范围、带钢咬入条件、电机额定功率、许用矫直力四方面入手，结合现场生产工况，研究出带钢屈服强度与厚度之间的定量化关系，并开发相应的计算软件自动绘制矫直机设备对产品规格的覆盖范围。本专利技术所要求解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：一种辊式矫直机设备参数选型方法，包括以下步骤：S1、输入参数；S2、确定数据点Pt(1)，根据产品大纲矫直厚度范围和屈服强度范围确定数据点Pt(1)坐标为(hmin,σsmin)，即由最小厚度和最小屈服强度确定的点；S3、确定数据点Pt(2)，根据方程给出的辊径对矫直产品的限制条件，若则数据点Pt(2)的坐标为否则数据点Pt(2)的坐标为(hmin,σsmax)；S4、确定数据点Pt(3)，根据产品大纲的最大屈服强度，确定数据点Pt(3)，若则数据点Pt(3)的坐标为否则数据点Pt(3)坐标为(hmin,σsmax)；S5、计算对应于σs(k)的由最大矫直力确定的矫直钢板最大厚度h_P(k)，矫直时实际矫直力要小于许用矫直力，实际耗费功率要小于电机额定功率，这两个条件同时满足，设备才有安全保障，取数据点Pt(4)至Pt(m)共(m-4)个点，m可以为54，屈服强度步长dσ＝(σsmin-σsmax)/(m-4)(5)则第K个点的屈服强度为σs(k)＝σsmax+dσ(k＝1,2,3.......(m-4))(6)矫直机的压下分配方案并不是唯一的，所设定的过拉伸因子即最大塑区比不同，则矫直能力曲线亦不同，但一般为了得到更好的矫直效果，在校核设备能力时最大塑区比ξ一般设定为85％较为合理，压下分配方案设定如下：第一辊弯曲曲率比Cw(1)＝0第二辊弯曲曲率比即过拉伸因子Cw(2)＝os＝1/(1-ξ)第三辊弯曲曲率比Cw(3)＝Cw(2)第n-1辊弯曲曲率比Cw(n-1)＝1第n辊弯曲曲率比Cw(n)＝0中间各辊弯曲曲率按等差数列递减计算：以上各式中，Cw(i)表示第i辊的弯曲曲率比，OS表示过拉伸因子，ξ表示塑区比，带钢经过各辊时的弹塑性弯矩比(即弯矩与弹塑性临界状态时弯矩的比值)为：带钢经过第i辊时的矫直力比(即实际矫直力与弹塑性边界状态时的矫直力的比值)为：则各辊实际矫直力大小为：总矫直力为：式中，t为辊间距，n为矫直辊总数量，Mt为带钢处于弹塑性边界状态时所对应的弯矩，B为带钢宽度，h为带钢厚度。当带钢屈服强度为σs(k)时，各辊矫直力总和P达到最大矫直力Pmax情况下即P＝Pmax时，可推导出所能矫直的钢板最大厚度为：S6、计算对应于σs(k)的由电机额定功率确定的矫直钢板厚度h_N(k)，矫直辊在矫直力作用下所需克服的阻力包括轴承摩擦阻力、辊面与轧件间的滚动摩擦阻力Tm及轧件塑性变形阻力Tz，如下式，T＝Tm+Tz(a)摩擦阻力TmTm＝(fws+fbs)P(9)摩擦阻力比(摩擦阻力与弹塑性极限弯矩的比值)为：其中，fws为轧件与辊面的滚动摩擦力臂，单位mm；fbs为轴承摩擦力臂μ为轴承摩擦系数，D为辊径，P为总矫直力。(b)矫直力矩Tz矫直力矩为：对于理想金属材料，矫直力矩比(即矫直力矩与弹性极限变形能的比)为：ut为弹性极限变形能，B为带钢宽度，h为带钢厚度，E为弹性模量，σs为带钢屈服强度，D为辊径。(c)驱动功率矫直时实际耗费电机功率为：式中：v为矫直速度(m/min)；η为矫直机传动效率；R为矫直辊半径。将式(9)(10)代入式(11)，且当实际耗费功率N达到电机额定功率(即N＝Nmax)时有：求解方程式(12)即可确定当屈服强度σs(k)所对应的最大可矫直厚度h_N(k)为：S7、确定Pt(k+3)坐标，比较方程(8)所获得的h_P(k)与方程(13)所获得的h_N(k)的大小，若h_P(k)＞h_N(k)(14)则第(k+3)个数据点坐标为(h_N(k),σs(k))；否则，第(k+3)个数据点坐标为(h_P(k),σs(k))；S8、输出矫直曲线。本专利技术的有益效果：一种辊式矫直机设备参数选型方法，对已有设备能力进行评估，根据设备参数，校验能够生产的极限规格范围；根据产品大纲的生产需求，通过矫直力、传动扭矩、电机功率等力能参数的计算，可以提前判断是否会因过载而造成设备损坏等安全事故；可以选择和校核设备参数是否能够满足客户需求，帮助选型；所开发的计算软件，使用方便，不管对于设备供应商还是设备使用方而言，可以直观清晰的把握设备能力与极限生产规格之间的定量化关系。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明：图1是矫直能力曲线；图2是本专利技术流程图。具体实施方式为了使本专利技术技术方案的内容和优势更加清楚明了，下面结合附图对本专利技术的一种辊式矫直机设备参数选型方法进行进一步描述。图1所示的曲线为矫直能力曲线，绘制矫直能力曲线时，取横坐标为带钢厚度(单位mm)，纵坐标为带钢屈服强度(MPa)。通过计算若干个关键点的坐标，然后将其相继连结绘制而成，直线段部分只需确定起点和终点位置，而曲线段部分，所取点数越多，则连接而成的曲线越光滑越准确。矫直能力曲线可清晰展示矫直机的可矫直区域，由五条曲线围成的下方封闭区域为可矫直区域，五条曲线的绘制如下：1、产品大纲厚度范围针对产线所需生产带钢的厚度极限范围，可知带钢厚度上下限为：hmin≤h≤hmax式中hmin和hmax分别表示产品大纲中所需矫直的带钢最小厚度和最大厚度。产品大纲厚度范围见图1中的曲线段1。2、辊径的限定范围带钢穿过矫直机时，能够发生的最大变形量与带钢厚度有关，为了达到理想矫直效果，要求带钢在最小厚度规格情况下，辊径能使带钢断面达到一定的塑性变形，即保证矫直质量，常用下面方程来表示：进而有：式中：D表示矫直辊辊径，E表示带钢弹性模量，σs表示带钢屈服强度，ξ表示带钢变形的最大塑区比(即带钢变形时塑性区厚度占带钢总厚度的比例)。辊径的限定范围见图1中的曲线段2。3、带钢屈服强度范围根据产品大纲要求，确定产线所需生产带钢的屈服强度极限范围为：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种辊式矫直机设备参数选型方法，包括以下步骤：S1、输入参数；S2、确定数据点Pt(1)，根据产品大纲矫直厚度范围和屈服强度范围确定数据点Pt(1)坐标为(hmin,σsmin)；S3、确定数据点Pt(2)，根据方程

【技术特征摘要】
1.一种辊式矫直机设备参数选型方法，包括以下步骤：S1、输入参数；S2、确定数据点Pt(1)，根据产品大纲矫直厚度范围和屈服强度范围确定数据点Pt(1)坐标为(hmin,σsmin)；S3、确定数据点Pt(2)，根据方程给出的辊径对矫直产品的限制条件，若则数据点Pt(2)的坐标为(hmin,否则数据点Pt(2)的坐标为(hmin,σsmax)，D表示矫直辊辊径，E表示带钢弹性模量，σs表示带钢屈服强度，ξ表示带钢变形的最大塑区比，hmin表示带钢最小厚度；S4、确定数据点Pt(3)，若则数据点Pt(3)的坐标为否则数据点Pt(3)坐标为(hmin,σsmax)；S5、计算对应于σs(k)的由最大矫直力确定的矫直钢板最大厚度h_P(k)，取数据点Pt(4)至Pt(m)共(m-4)个点，屈服强度为dσ＝(σsmin-σsmax)/(m-4)，则第K个点的屈服强度为σs(k)＝σsmax+dσ(k＝1,2,3.......(m-4))，带钢经过各辊时的弹塑性弯矩比为：Cw(i)表示第i辊的弯曲曲率比，带钢经过第i辊时的矫直力比为：则各辊实际矫直力大小为：总矫直力为：式中，t为辊间距，n为矫直辊总数量，Mt为带钢处于弹塑性边界状态时所对应的弯矩，B为带钢宽度，h为带钢厚度，当带钢屈服强度为σs(k)时，各辊矫直力总和P达到最大矫直力Pmax情况下即P＝Pmax时，可推导出所能矫直的钢板最大厚度为：S6、计算对应于σs(k)的由电机额定功率确定的矫直钢板厚度h_N(k)，矫直辊在矫直力作用下所需克服的阻力包括轴承摩擦阻力、辊面与轧件间的滚动摩擦阻力Tm及轧件塑性变形阻力Tz，即T＝Tm+Tz，摩擦阻力比为：矫直力矩Tz，矫直力矩比为：ut为弹性极限变形能，B为带钢宽度，h为带钢厚度，E为弹性模量，σs为带钢屈服强度，D为辊径，...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛征东，王学敏，刘涛，顾廷权，范群，黄夏兰，何晓明，
申请(专利权)人：宝钢特钢有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31