一种适用于连退机组炉内带钢残余应力的预报方法技术

本发明专利技术涉及钢铁冶炼领域，具体涉及一种适用于连退机组炉内带钢残余应力的预报方法，带钢产生残余应力的来源包括来料带钢板形、连退机组炉内带钢横向温差、连退机组炉内炉辊辊型以及连退机组炉内炉辊安装误差，分别计算来料带钢板形已存在的残余应力、连退机组炉内带钢横向温差引起的残余应力、连退机组炉内炉辊辊型引起的残余应力、连退机组炉内炉辊安装误差引起的残余应力，然后将计算得到的上述各个残余应力通过求和，求得相应的连退过程中带材内部残余应力横向分布值，最后输出带钢内部的残余应力横向分布值。本发明专利技术实现了对连退炉内带钢残余应力的精准预报，从而为极大地改善了连退出口带钢的板形质量奠定了基础。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于连退机组炉内带钢残余应力的预报方法
本专利技术涉及钢铁冶炼领域，具体涉及一种适用于连退机组炉内带钢残余应力的预报方法。
技术介绍
近年来，随着国内外市场对高等级带钢产品需求的不断提高，促使着企业不仅要保证带钢的尺寸、表面质量还需要兼顾产品的力学性能。连续退火机组因为具有改善带钢板形与力学性能的特点，使得退火工艺已经成为高等级带钢生产过程中一项不可或缺的工艺流程。但是在实际生产过程中发现带钢在经过连续退火工艺后，仍然会存在板形质量不佳问题，而带钢宏观表现出来的板形问题，实际上就是带钢内部存在不均匀的残余应力。连退生产现场出口成品带钢出现板形质量问题，如果在可改善范围之内，可以借助于精整机组对带钢的板形问题进行改善修补，一旦超出了精整机组的调控范围，那么带钢只能降等级处理更严重只能按照次品价格出售，严重影响了带钢生产企业的盈利。经过专利检索，发现国家知识产权局于2015年9月23日公开了公开号为CN104923573A的专利文献。本专利技术提供了一种冷轧薄带钢宽度方向起浪形式的预测方法。该方法在得到冷轧带钢残余应力值及其坐标值的基础上，经如下步骤实现：(1)计算左辅助向量和右辅助向量；(2)计算包括端点值的残余应力正极大值坐标向量；(3)计算包括端点值的残余应力的负极小值向量及其坐标向量；(4)计算宽度向量；(5)计算幅值向量；(6)确定宽度方向起浪形式函数。利用该方法可以预测冷轧薄带钢宽度方向的起浪区域和起浪形式，提高冷轧生产中对带钢质量的评估能力。上述专利文献是通过冷轧带钢残余应力值来预测冷轧薄带钢宽度方向的起浪区域和起浪形式，但没有给出冷轧带钢残余应力值的算法，也没有综合考虑设备部件、温差等因素对带钢残余应力的影响，故不能有效消除钢残余应力所造成的带钢板形质量问题。
技术实现思路
为了克服上述之不足，本专利技术的目的在于提供一种适用于连退机组炉内带钢残余应力的预报方法。本专利技术实现了对连退炉内带钢残余应力的精准预报，为改善了连退出口带钢的板形质量奠定了基础。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种适用于连退机组炉内带钢残余应力的预报方法，带钢产生残余应力的来源包括来料带钢板形、连退机组炉内带钢横向温差、连退机组炉内炉辊辊型以及连退机组炉内炉辊安装误差，分别计算来料带钢板形已存在的残余应力、连退机组炉内带钢横向温差引起的残余应力、连退机组炉内炉辊辊型引起的残余应力、连退机组炉内炉辊安装误差引起的残余应力，然后将计算得到的上述各个残余应力通过求和，求得相应的连退过程中带材内部残余应力横向分布值，最后输出带钢内部的残余应力横向分布值。进一步地，计算来料带钢板形已存在的残余应力Δσib(x)，用式(1)表示为：式中：x为在第i个单元内沿带钢宽度方向的横向坐标值，β0(x)为酸轧来料的板形，Ei为带材在第i个单元内的弹性模量，βi-1'(x)为带材进入第i个单元前的实际板形，即单元外板形，v为带材的泊松比，i表示第i个单元，i＝1,2,3....n,n为划分单元数；其中，β0(x)用式(2)表示为式中：B为带材宽度,k为过程参数，m为前张应力分布高次项的最高次数，b0k为酸轧来料板形系数。进一步地，计算连退机组炉内带钢横向温差引起的残余应力Δσit(x)在连续退火过程中，在任意第i个单元内带钢沿着横向温度分布Ti(x)可以用式(3)表示：相应的，第i个单元内带钢横向平均温度用式(4)表示为：这样，第i个单元内带钢横向温差分布值ΔTi(x)则可以用式(5)表示为：将式(3)、(4)代入式(5)并整理，可将第i个单元内带钢横向温差分布值ΔTi(x)用式(6)表示为：这样，由横向温差而引起的的残余应力Δσit(x)就可以用式(7)表示为：式中：Ei为带材在第i个单元内的弹性模量，B为带材宽度,k为过程参数，m为前张应力分布高次项的最高次数，αikt为温度特性系数、v为带材的泊松比，β为带钢线膨胀系数。进一步地，计算连退机组炉内炉辊辊型引起的残余应力ΔσiD(x)；在连续退火过程中，任意第i个单元的炉辊包括上炉辊与下炉辊两个辊子，炉辊原始辊型、炉辊磨损辊型、炉辊热辊型分别可以用式(8)、(9)及(10)表示为：式中：Li为第i个单元炉辊的辊身长度，Dysi(x)、Dyxi(x)为分别为上、下炉辊的原始辊型曲线，αysik、αyxik分别为上、下炉辊原始辊型曲线特性系数，Dmsi(x)、Dmxi(x)分别为上、下炉辊的炉辊磨损曲线，αmsik、αmxik分别为上、下炉辊的炉辊磨损曲线特性系数，Drsi(x)、Drxi(x)分别为上、下炉辊的热辊型曲线，αrsik、αrxik分别为上、下炉辊的热辊型曲线特性系数；将式(8)、(9)及(10)综合可以得到连退机组第i个单元上下炉辊的实际辊型曲线如式(11)所示：式中：Dssi(x)、Dsxi(x)分别为上、下炉辊的实际辊型曲线；这样，由于炉辊实际辊型曲线的存在而引起炉辊在与带材接触部位的辊径差可以用式(12)表示为：式中：ΔDssi(x)、ΔDsxi(x)为上、下炉辊在与带材接触部位因辊型曲线而引起的辊径差，为上、下炉辊在与带材接触部位的平均辊径；对于上、下炉辊在带材接触处的平均辊径则可以用式(13)表示为：式中：B为带材宽度,k为过程参数，m为前张应力分布高次项的最高次数；将式(11)及式(13)代入式(12)即可以得到炉辊实际辊型曲线在与带材接触部位的辊径差具体表达式如(14)所示：假设带材与炉辊的包角为180°，那么由于炉辊实际辊型曲线在与带材接触部位的辊径差而引起的第i个单元带材在长度方面的差异Δlgi(x)，就可以用式(15)来进行表示：与之对应，炉辊辊型引起的残余应力则可以简单的用式(16)表示为：式中：Hi为第i个单元内上下炉辊中心线之间的距离，Ri为第i个单元内炉辊半径，Ei为带材在第i个单元内的弹性模量；最后，将式(14)代入到式(16)即可以得到炉辊辊型引起的残余应力的具体表达式如式(17)所示：进一步地，计算连退机组炉内炉辊安装误差引起的残余应力Δσiw(x)：当炉辊因为加工、安装等原因出现垂直方向或者水平方向误差时，也会导致带钢内部在横向出现残余应力。假设上、下炉辊在垂直度方向总的误差分别为Δci，水平度方向总的误差为Δsi，那么因为垂直度及水平度误差而引起的第i个单元带材在长度方面的差异Δlci(x)、Δlsi(x)分别可以用式(18)、式(19)表示为：式中：Li为第i个单元炉辊的辊身长度，Hi为第i个单元内上下炉辊中心线之间的距离；这样，与之对应，因炉辊加工及安装误差引起的残余应力Δσiw(x)用式(20)表示为：式中：v为带材的泊松本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于连退机组炉内带钢残余应力的预报方法，其特征在于，带钢产生残余应力的来源包括来料带钢板形、连退机组炉内带钢横向温差、连退机组炉内炉辊辊型以及连退机组炉内炉辊安装误差，分别计算来料带钢板形已存在的残余应力、连退机组炉内带钢横向温差引起的残余应力、连退机组炉内炉辊辊型引起的残余应力、连退机组炉内炉辊安装误差引起的残余应力，然后将计算得到的上述各个残余应力通过求和，求得相应的连退过程中带材内部残余应力横向分布值，最后输出带钢内部的残余应力横向分布值。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于连退机组炉内带钢残余应力的预报方法，其特征在于，带钢产生残余应力的来源包括来料带钢板形、连退机组炉内带钢横向温差、连退机组炉内炉辊辊型以及连退机组炉内炉辊安装误差，分别计算来料带钢板形已存在的残余应力、连退机组炉内带钢横向温差引起的残余应力、连退机组炉内炉辊辊型引起的残余应力、连退机组炉内炉辊安装误差引起的残余应力，然后将计算得到的上述各个残余应力通过求和，求得相应的连退过程中带材内部残余应力横向分布值，最后输出带钢内部的残余应力横向分布值。


2.根据权利要求1所述的适用于连退机组炉内带钢残余应力的预报方法，其特征在于：计算来料带钢板形已存在的残余应力Δσib(x)，用式(1)表示为：



式中：x为在第i个单元内沿带钢宽度方向的横向坐标值，β0(x)为酸轧来料的板形，Ei为带材在第i个单元内的弹性模量，βi-1'(x)为带材进入第i个单元前的实际板形，即单元外板形，v为带材的泊松比，i表示第i个单元，i＝1,2,3....n,n为划分单元数；
其中，β0(x)用式(2)表示为



式中：B为带材宽度,k为过程参数，m为前张应力分布高次项的最高次数，b0k为酸轧来料板形系数。


3.根据权利要求2所述的适用于连退机组炉内带钢残余应力的预报方法，其特征在于：计算连退机组炉内带钢横向温差引起的残余应力Δσit(x)，在连续退火过程中，在任意第i个单元内带钢沿着横向温度分布Ti(x)可以用式(3)表示：



相应的，第i个单元内带钢横向平均温度用式(4)表示为：



这样，第i个单元内带钢横向温差分布值ΔTi(x)则可以用式(5)表示为：



将式(3)、(4)代入式(5)并整理，可将第i个单元内带钢横向温差分布值ΔTi(x)用式(6)表示为：



这样，由横向温差而引起的的残余应力Δσit(x)就可以用式(7)表示为：



式中：Ei为带材在第i个单元内的弹性模量，B为带材宽度,k为过程参数，m为前张应力分布高次项的最高次数，αikt为温度特性系数、v为带材的泊松比，β为带钢线膨胀系数。


4.根据权利要求3所述的适用于连退机组炉内带钢残余应力的预报方法，其特征在于：计算连退机组炉内炉辊辊型引起的残余应力ΔσiD(x)，在连续退火过程中，任意第i个单元的炉辊包括上炉辊与下炉辊两个辊子，炉辊原始辊型、炉辊磨损辊型、炉辊热辊型分别可以用式(8)、(9)及(10)表示为：









式中：Li为第i个单元炉辊的辊身长度，Dysi(x)、Dyxi(x)为分别为上、下炉辊的原始辊型曲线，αysik、αyxik分别为上、下炉辊原始辊型曲线特性系数，Dmsi(x)、Dmxi(x)分别为上、下炉辊的炉辊磨损曲线，αmsik、αmxik分别为上、下炉辊的炉辊磨损曲线特性系数，Drsi(x)、Drxi(x)分别为上、下炉辊的热辊型曲线，αrsik、αrxik分别为上、下炉辊的热辊型曲线特性系数；
将式(8)、(9)及(10)综合可以得到连退机组第i个单元上下炉辊的实际辊型曲线如式(11)所示：



式中：Dssi(x)、Dsxi(x)分别为上、下炉辊的实际辊型曲线；
这样，由于炉辊实际辊型曲线的存在而引起炉辊在与带材接触部位的辊径差可以用式(12)表示为：



式中：ΔDssi(x)、ΔDsxi(x)为上、下炉辊在与带材接触部位因辊型曲...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁文振，丁勇生，王亮，张宝平，
申请(专利权)人：宝钢湛江钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44