一种板带轧制前滑值计算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种板带轧制前滑值计算方法，包括：将辊缝变形区依次分为后滑区和前滑区，建立各区域的单位轧制压力微分方程及平均水平应力模型；判断后滑区和前滑区满足的摩擦条件，计算相应摩擦条件下的各区域单位轧制压力分布；计算出轧辊弹性压扁量分布，并建立变形轧辊轮廓曲线模型及辊缝厚度分布模型；反复迭代计算得到辊缝厚度分布曲线；从辊缝厚度分布曲线上获取中性面处的轧件厚度及曲线斜率，由此计算得到前滑值。本发明专利技术还提供了一种板带轧制前滑值计算装置。本发明专利技术的有益效果为：本发明专利技术原理清晰明确，假设和简化条件少，能够更加准确地模拟辊缝变形行为，计算精度高，其计算结果可以作为制定轧制规程、选择主电机容量和校核电机负荷的依据。

【技术实现步骤摘要】
一种板带轧制前滑值计算方法及装置
本专利技术属于轧制
，具体涉及一种板带轧制前滑值计算方法及装置。
技术介绍
在轧制变形过程中轧件金属质点向入口侧流动形成后滑，向出口侧流动形成前滑，因此辊缝中各处的轧件速度与轧辊线速度的水平分量并不相等(中性面除外)，而是存在一定差距。这种特性用前滑值f来表示，其定义为：式中vh为轧件出口速度，vr为轧辊线速度。前滑值是轧制工艺最重要的参数之一，一方面在制定轧制规程时需要在已知轧辊线速度的条件下准确确定轧件出口速度，为自动化控制系统提供合理的轧制速度设定值，以保证快速达到稳定生产；另一方面在轧机主电机设备选型及负荷校核时需要在已知轧制速度的条件下准确确定轧辊线速度，以获得合理的主电机参数。目前一般采用Fink前滑公式或Ekelund前滑公式计算前滑值，这两个公式都属于解析法模型公式，在推导过程中均采用了大量假设和简化条件，计算精度较低，计算误差达到30％以上。随着轧制速度的不断提高，这两个公式已无法满足工程计算精度要求。因此需要进一步开发高精度前滑值计算模型。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种板带轧制前滑值计算方法及计算装置，以解决现有前滑值模型计算精度低、无法满足工程计算精度要求的问题。本专利技术采用的技术方案为：一种板带轧制前滑值计算方法，包括以下步骤：步骤一、从轧制入口到出口将辊缝变形区依次分为后滑区和前滑区，并建立各区域的单位轧制压力微分方程及平均水平应力模型；步骤二、判断后滑区和前滑区满足的摩擦条件，并计算相应摩擦条件下的各区域单位轧制压力分布；步骤三、根据单位轧制压力分布计算出轧辊弹性压扁量分布，并建立变形轧辊轮廓曲线模型及辊缝厚度分布模型；步骤四、由单位轧制压力分布模型和变形轧辊轮廓曲线模型反复迭代计算得到辊缝厚度分布曲线；步骤五、从辊缝厚度分布曲线上获取中性面处的轧件厚度及曲线斜率，由此计算得到前滑值。按上述方案，所述各区域的单位轧制压力微分方程为所述平均水平应力模型为其中，正号“+”表示后滑区，负号“-”表示前滑区；px-横坐标为x处的单位轧制压力，MPa；tx为横坐标为x处的轧件与工作辊之间的摩擦应力，MPa；σx为横坐标为x处的平均水平应力，MPa；K为轧件变形抗力，K＝1.15σs，σs为屈服强度，MPa；hx为横坐标为x处的轧件厚度，mm；在步骤三中，所述轧辊弹性压扁量分布模型为所述变形轧辊轮廓曲线模型为所述辊缝厚度模型为上述建立的坐标系的x轴位于轧件的中间厚度位置处，y轴位于轧辊连心线上，其中h0-轧件入口厚度，单位mm；h1-轧件出口厚度，单位mm；R-轧辊半径，单位mm；f-前滑值；hr-中性面处的轧件厚度，单位mm；-中性面处的辊缝厚度分布曲线斜率；x0-圆弧状轧辊轮廓(即初始轧辊轮廓)时轧件入口处横坐标，单位mm；x1-轧辊压扁后轧件入口处横坐标，单位mm；xn-轧辊压扁后轧件出口处横坐标(即变形轧辊轮廓最低处横坐标)，单位mm；δ(x)-单位轧制压力造成的横坐标为x处的轧辊弹性压扁量，单位mm；y-下移轧辊前变形轧辊轮廓曲线纵坐标，单位mm；ymin-下移轧辊前变形轧辊轮廓最低处纵坐标，单位mm；E1-轧辊材料弹性模型，单位MPa；v1-轧辊材料泊松系数；p(s)-横坐标为s处的单位轧制压力，单位MPa；在步骤五中，所述前滑值的计算公式为按上述方案，在步骤二中，后滑区和前滑区满足的摩擦条件包括滑动摩擦和粘着摩擦，当时为滑动摩擦条件，此时tx＝μpx，μ为工作辊与轧件间摩擦系数；在滑动摩擦条件下的单位轧制压力微分方程为其中，正号“+”表示后滑区；负号“-”表示前滑区；当时为粘着摩擦条件，此时在粘着摩擦条件下的单位轧制压力微分方程为其中，正号“+”表示后滑区；负号“-”表示前滑区。按上述方案，辊缝厚度分布曲线的获取方法为：1)、设定初始轧辊轮廓曲线，并确定轧件入口位置：2)、从入口向出口计算后滑区各段单位轧制压力：利用后滑区公式从入口向出口计算，判断滑动摩擦与粘着摩擦的分区情况，并分别计算相应摩擦条件下后滑区各段单位轧制压力；3)、从出口向入口计算前滑区各段单位轧制压力：利用前滑区公式从入口向出口计算，判断滑动摩擦与粘着摩擦的分区情况，并分别计算相应摩擦条件下前滑区各段单位轧制压力；4)、由初始轧辊轮廓曲线计算得到单位轧制压力分布；5)、利用单位轧制压力分布计算得到新的轧辊轮廓曲线；6)、判断前后两次计算得到的轧辊轮廓曲线是否收敛；7)、两次轧辊轮廓曲线收敛时计算得到辊缝厚度分布曲线，两次轧辊轮廓曲线不收敛时进入下一轮迭代计算直至轧辊轮廓曲线收敛；8)、从辊缝厚度分布曲线上获取中性面处的轧件厚度及曲线斜率，计算得到前滑值。按上述方案，在步骤四1)中，初始轧辊轮廓曲线为圆弧状，δ(x)＝0，轧辊轮廓曲线在变形区离散：将变形区划分为n段，圆弧状轧辊轮廓下的辊缝厚度模型方程为其中x(i)为第i段横坐标，h(i)为第i段轧件厚度，x(n)＝0，h(n)＝h1，离散段长度按上述方案，在步骤四2)中，从入口向出口计算后滑区各段单位轧制压力的具体方法为：由平均水平应力模型公式计算在滑动摩擦条件下的入口段单位轧制压力：式中，T0为入口张力，单位N；B为轧件宽度，单位mm；采用迭代法解出p(1)b_sli，判断入口段处μp(1)b_sli与大小，分为两种情况：(i)当时，入口段的单位轧制压力p(1)b＝p(1)b_sli；利用滑动摩擦条件下后滑区的单位轧制压力微分方程依次计算第2段、第3段……的单位轧制压力，并且在每一段都判断μp(i)b_sli与大小，具体为：由滑动摩擦条件下后滑区的单位轧制压力微分方程得到：滑动摩擦条件下后滑区的摩擦应力为：t(i)b_sli＝μp(i)b_sli；a:当从入口段到出口段均满足时，利用后滑区公式计算出的各段单位轧制压力为：p(1)b＝p(1)b_sli、p(2)b＝p(2)b_sli…p(n)b＝p(n)b_sli；b:当在第m段存在时，则从第m段开始到出口均为粘着摩擦，转为利用粘着摩擦条件下后滑区的单位轧制压力微分方程依次计算第m段、第m+1段…第n段的单位轧制压力，具体为：由粘着摩擦条件下后滑区的单位轧制压力微分方程得到粘着摩擦条件下后滑区的摩擦应力为此时利用后滑区公式计算出的各段单位轧制压力为：p(1)b＝p(1)b_sli、p(2)b＝p(2)b_sli…p(m-1)b＝p(m-1)b_sli、p(m)b＝p(m)b_sti、p(m+1)b＝p(m+1)b_sti…p(n)b＝p(n)b_sti；(ii)当时，则入口段的单位轧制压力利用粘着摩擦条件下后滑区的单位轧制压力微分方程依次计算第2段、第3段……第n段的单位轧制压力p(1)b＝p(1)b_sti、p(2)b＝p(2)b_sti……p(n)b＝p(n)b_sti；步骤四3)中，利用前滑区公式计算出的各段单位轧制压力为p(1)f、p(2)f……p(n)f。按上述方案，在步骤四4)中，单位轧制压力分布的计算方法为：比较利用前滑区公式和后滑区公式计算出的两组单位轧制压力p(1)f、p(2)f……p(n)f及p(1)b、p(2)b……p(n)b，找到差值最小的第r段，则该段即为前滑区与后滑区的交界段，也即中性面，x(r)＝x(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种板带轧制前滑值计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、从轧制入口到出口将辊缝变形区依次分为后滑区和前滑区，并建立各区域的单位轧制压力微分方程及平均水平应力模型；步骤二、判断后滑区和前滑区满足的摩擦条件，并计算相应摩擦条件下的各区域单位轧制压力分布；步骤三、根据单位轧制压力分布计算出轧辊弹性压扁量分布，并建立变形轧辊轮廓曲线模型及辊缝厚度分布模型；步骤四、由单位轧制压力分布模型和变形轧辊轮廓曲线模型反复迭代计算得到辊缝厚度分布曲线；步骤五、从辊缝厚度分布曲线上获取中性面处的轧件厚度及曲线斜率，由此计算得到前滑值。

【技术特征摘要】
1.一种板带轧制前滑值计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、从轧制入口到出口将辊缝变形区依次分为后滑区和前滑区，并建立各区域的单位轧制压力微分方程及平均水平应力模型；步骤二、判断后滑区和前滑区满足的摩擦条件，并计算相应摩擦条件下的各区域单位轧制压力分布；步骤三、根据单位轧制压力分布计算出轧辊弹性压扁量分布，并建立变形轧辊轮廓曲线模型及辊缝厚度分布模型；步骤四、由单位轧制压力分布模型和变形轧辊轮廓曲线模型反复迭代计算得到辊缝厚度分布曲线；步骤五、从辊缝厚度分布曲线上获取中性面处的轧件厚度及曲线斜率，由此计算得到前滑值。2.如权利要求1所述的板带轧制前滑值计算方法，其特征在于，在步骤一中，所述各区域的单位轧制压力微分方程为所述平均水平应力模型为其中，正号“+”表示后滑区，负号“-”表示前滑区；px-横坐标为x处的单位轧制压力，MPa；tx为横坐标为x处的轧件与工作辊之间的摩擦应力，MPa；σx为横坐标为x处的平均水平应力，MPa；K为轧件变形抗力，K＝1.15σs，σs为屈服强度，MPa；hx为横坐标为x处的轧件厚度，mm；在步骤三中，所述轧辊弹性压扁量分布模型为所述变形轧辊轮廓曲线模型为所述辊缝厚度模型为上述建立的坐标系的x轴位于轧件的中间厚度位置处，y轴位于轧辊连心线上，其中h0-轧件入口厚度，单位mm；h1-轧件出口厚度，单位mm；R-轧辊半径，单位mm；f-前滑值；hr-中性面处的轧件厚度，单位mm；-中性面处的辊缝厚度分布曲线斜率；x0-圆弧状轧辊轮廓(即初始轧辊轮廓)时轧件入口处横坐标，单位mm；x1-轧辊压扁后轧件入口处横坐标，单位mm；xn-轧辊压扁后轧件出口处横坐标(即变形轧辊轮廓最低处横坐标)，单位mm；δ(x)-单位轧制压力造成的横坐标为x处的轧辊弹性压扁量，单位mm；y-下移轧辊前变形轧辊轮廓曲线纵坐标，单位mm；ymin-下移轧辊前变形轧辊轮廓最低处纵坐标，单位mm；E1-轧辊材料弹性模型，单位MPa；v1-轧辊材料泊松系数；p(s)-横坐标为s处的单位轧制压力，单位MPa；在步骤五中，所述前滑值的计算公式为3.如权利要求1所述的板带轧制前滑值计算方法，其特征在于，在步骤二中，后滑区和前滑区满足的摩擦条件包括滑动摩擦和粘着摩擦，当时为滑动摩擦条件，此时tx＝μpx，μ为工作辊与轧件间摩擦系数；在滑动摩擦条件下的单位轧制压力微分方程为其中，正号“+”表示后滑区；负号“-”表示前滑区；当时为粘着摩擦条件，此时在粘着摩擦条件下的单位轧制压力微分方程为其中，正号“+”表示后滑区；负号“-”表示前滑区。4.如权利要求1所述的板带轧制前滑值计算方法，其特征在于，在步骤四中，辊缝厚度分布曲线的获取方法为：1)、设定初始轧辊轮廓曲线，并确定轧件入口位置：2)、从入口向出口计算后滑区各段单位轧制压力：利用后滑区公式从入口向出口计算，判断滑动摩擦与粘着摩擦的分区情况，并分别计算相应摩擦条件下后滑区各段单位轧制压力；3)、从出口向入口计算前滑区各段单位轧制压力：利用前滑区公式从入口向出口计算，判断滑动摩擦与粘着摩擦的分区情况，并分别计算相应摩擦条件下前滑区各段单位轧制压力；4)、由初始轧辊轮廓曲线计算得到单位轧制压力分布；5)、利用单位轧制压力分布计算得到新的轧辊轮廓曲线；6)、判断前后两次计算得到的轧辊轮廓曲线是否收敛；7)、两次轧辊轮廓曲线收敛时计算得到辊缝厚度分布曲线，两次轧辊轮廓曲线不收敛时进入下一轮迭代计算直至轧辊轮廓曲线收敛；8)、从辊缝厚度分布曲线上获取中性面处的轧件厚度及曲线斜率，计算得到前滑值。5.如权利要求4所述的板带轧制前滑值计算方法，其特征在于，在步骤四1)中，初始轧辊轮廓曲线为圆弧状，δ(x)＝0，轧辊轮廓曲线在变形区离散：将变形区划分为n段，圆弧状轧辊轮廓下的辊缝厚度模型方程为其中x(i)为第i段横坐标，h(i)为第i段轧件厚度，x(n)＝0，h(n)＝h1，离散段长度6.如权利要求5所述的板带轧制前滑值计算方法，其特征在于，在步骤四2)中，从入口向出口计算后滑区各段单位轧制压力的具体方法为：由平均水平应力模型公式计算在滑动摩擦条件下的入口段单位轧制压力：式中，T0为入口张力，单位N；B为轧件宽度，单位mm；采用迭代法解出p(1)b_sli，判断入口段处μp(1)b_sli与大小，分为两种情况：(i)当时，入口段的单位轧制压力p(1)b＝p(1)b_sli；利用滑动摩擦条件下后滑区的单位轧制压力微分方程依次计算第2段、...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈全忠，吴有生，
申请(专利权)人：中冶南方工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42