一种金属复合板正弦辊型波纹轧辊缝的设定方法技术

本发明专利技术提供一种金属复合板正弦辊型波纹轧辊缝的设定方法，包括：按照某道次工艺规程数据分别确定难变形金属板坯和易变形金属板坯的入口厚度、出口厚度、宽度以及轧制温度；检测轧辊转速，金属复合板坯入口速度，获取波纹轧辊名义半径和平辊半径，波纹辊与难变形金属板坯、平辊与易变形金属板坯之间的摩擦因数；确定正弦辊型波纹辊振幅、轧辊上完整正弦波纹个数，并计算一个完整波形轧制所需的时间；利用轧制变形区总功率泛函最小化，计算金属复合板正弦辊型波纹轧过程中任一时刻的轧制力；根据轧制力F，计算任一时刻t的波纹辊辊缝S，根据实际轧制规程，将轧机辊缝设定成S，进行正常生产。产。产。

【技术实现步骤摘要】
一种金属复合板正弦辊型波纹轧辊缝的设定方法


[0001]本专利技术属于轧制
，特别涉及一种金属复合板正弦辊型波纹轧辊缝的设定方法。

技术介绍

[0002]金属复合板充分发挥各组元材料的优势，改善了单一材料的综合性能，极大提高了材料的强度、抗腐蚀性和导电性等，被广泛应用在汽车、航空航天、医药、海洋等行业。目前金属复合板的加工方式主要有铸轧法、爆炸复合法、扩散焊接法及轧制复合法等，其中轧制复合法具有生产效率高、易于实现工业化批量生产等优点。
[0003]传统平辊复合轧制技术目前仍存在结合界面连接强度低、板形差、残余应力大等难以解决的问题。近年来提出了一种新的波纹辊轧制复合技术(专利授权公告号CN103736728B、CN105478476B)，波纹辊对应难变形金属，平辊对应易变形金属，可以有效解决以上难题，提高金属复合板的结合强度，获得性能优异的金属复合板。
[0004]板材轧制之前轧机辊缝的调整对板厚精度和板形质量有着重要的影响，而轧制力是轧制自动化控制数学模型的核心，直接影响轧制规程制定和辊缝调整。目前波纹轧轧制力主要采用有限元获得，但有限元法计算时间长，每次计算只能是对一个具体工艺的结果进行显示，计算速度慢，后处理繁琐，导致现有技术中辊缝调整存在问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对上述问题提供了一种金属复合板正弦辊型波纹轧辊缝的设定方法。
[0006]为达到上述目的本专利技术采用了以下技术方案：
[0007]一种金属复合板正弦辊型波纹轧辊缝的设定方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1：按照某道次工艺规程数据分别确定难变形金属板坯和易变形金属板坯的入口厚度h
1i
和h
2i
、出口厚度h
1f
和h
2f
、宽度b以及轧制温度T
temp
；
[0009]步骤2：检测轧辊转速ω，金属复合板坯入口速度v0，获取轧辊半径R0，波纹辊与难变形金属板坯、平辊与易变形金属板坯之间的摩擦因数分别为m1和m2；
[0010]步骤3：确定正弦辊型波纹辊参数：正弦波纹辊型的振幅A1，轧辊上完整正弦波纹个数B，计算一个完整波形轧制所需的时间T；
[0011]步骤4：利用轧制变形区总功率泛函最小化，计算金属复合板正弦辊型波纹轧过程中任一时刻t的轧制力F，具体如下：
[0012]步骤4.1：根据正弦波纹辊辊型特点，建立描述波纹辊与难变形金属板坯接触面、平辊与易变形金属板坯接触面、难变形金属与易变形金属板坯接触面方程分别为r
1θ
、r
2θ
、r
3θ
；
[0013]步骤4.2：根据流函数的性质，考虑正弦波纹辊辊型特点，建立复合板坯波纹轧变形区的速度场和应变速度场；
[0014]步骤4.3：根据难变形金属板坯和易变形金属板坯轧制温度T
temp
、实际轧制材料类
型及轧制规程，得到板坯的变形抗力：
[0015]步骤4.4：根据速度场、应变速度场、板坯变形抗力，计算板坯波纹轧任一时刻t的总功率泛函；
[0016]步骤4.5：计算任一时刻t时总功率泛函的最小值，根据总功率泛函与轧制力之间的关系，计算任一时刻t的轧制力F；
[0017]步骤5：根据轧制力F，计算任一时刻t的波纹辊辊缝S，根据实际轧制规程，将轧机辊缝设定成S，进行正常生产。
[0018]进一步，所述步骤3：计算一个完成波形轧制所需的时间T，具体如下：
[0019][0020]再进一步，所述步骤4.1：根据正弦波纹辊辊型特点，建立描述波纹辊与难变形金属板坯接触面、平辊与易变形金属板坯接触面、难变形金属与易变形金属板坯接触面方程分别为r
1θ
、r
2θ
、r
3θ
，具体如下：
[0021]以正弦波纹型轧辊辊身中间位置的圆心O为原点建立柱坐标系，(r，θ，z)为该坐标系中任意一点的坐标，则波纹辊与难变形金属板坯接触面r
1θ
为：
[0022]r
1θ
＝R0+A
1 sin[B(θ+ωt)][0023]平辊与易变形金属板坯接触面方程r
2θ
为：
[0024][0025]难变形金属与易变形金属板坯接触面方程r
3θ
为：
[0026][0027]其中，l为轧制时轧辊与板坯接触弧水平投影长度，待定参数A2是一个随轧制工艺参数变化的常数，所述轧制工艺参数包括金属类型、复合板坯入口厚度、压下量和入口速度以及轧辊速度和轧辊半径。
[0028]更进一步，所述步骤4.2根据流函数的性质，考虑正弦波纹辊辊型特点，建立复合板坯波纹轧变形区的速度场和应变速度场，具体如下：
[0029]难变形金属轧制变形区的速度场为：
[0030][0031][0032]v
1z
＝0
[0033]其中，v
1r
、v
1θ
、v
1z
分别为难变形金属板坯的直径、圆周和宽度方向的速度分量；为难变形金属板坯的流函数，待定参数β1是一个随轧制工艺参数变化的常数，所述轧制工艺参数包括金属类型、复合板坯入口厚度、压下量和入口速度以及轧辊速度和轧辊半径；分别为φ1关于θ、r的偏导数；
[0034]难变形金属轧制变形区的应变速度场为：
[0035][0036][0037][0038][0039][0040][0041]其中，分别为难变形金属板坯的直径、圆周和宽度方向的应变速度分量；为难变形金属板坯圆周和宽度截面上，指向圆周方向的切应变速度分量；为难变形金属板坯直径和宽度截面上，指向宽度方向的切应变速度分量；为难变形金属板坯圆周和宽度截面上，指向宽度方向的切应变速度分量；和分别为v
1r
、v
1θ
、v
1z
关于r的偏导数；与分别为v
1r
、v
1θ
、v
1z
关于θ的偏导数；与分别为v
1r
、v
1θ
、v
1z
关于z的偏导数；
[0042]易变形金属轧制变形区的速度场为：
[0043][0044][0045]v
2z
＝0
[0046]其中，v
2r
、v
2θ
、v
2z
分别为易变形金属板坯的直径、圆周和宽度方向的速度分量；为易变形金属板坯的流函数，待定参数β2是一个随轧制工艺参数变化的常数，所述轧制工艺参数包括金属类型、复合板坯入口厚度、压下量和入口速度以及轧辊速度和轧辊半径；分别为φ2关于θ、r的偏导数；
[0047]易变形金属轧制变形区的应变速度场为：
[0048][0049][0050][0051][0052][0053][00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属复合板正弦辊型波纹轧辊缝的设定方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：按照某道次工艺规程数据分别确定难变形金属板坯和易变形金属板坯的入口厚度h
1i
和h
2i
、出口厚度h
1f
和h
2f
、宽度b以及轧制温度T
temp
；步骤2：检测轧辊转速ω，金属复合板坯入口速度v0，获取轧辊半径R0，波纹辊与难变形金属板坯、平辊与易变形金属板坯之间的摩擦因数分别为m1和m2；步骤3：确定正弦辊型波纹辊参数：正弦波纹辊型的振幅A1，轧辊上完整正弦波纹个数B，计算一个完整波形轧制所需的时间T；步骤4：利用轧制变形区总功率泛函最小化，计算金属复合板正弦辊型波纹轧过程中任一时刻t的轧制力F，具体如下：步骤4.1：根据正弦波纹辊辊型特点，建立描述波纹辊与难变形金属板坯接触面、平辊与易变形金属板坯接触面、难变形金属与易变形金属板坯接触面方程分别为r
1θ
、r
2θ
、r
3θ
；步骤4.2：根据流函数的性质，考虑正弦波纹辊辊型特点，建立复合板坯波纹轧变形区的速度场和应变速度场；步骤4.3：根据难变形金属板坯和易变形金属板坯轧制温度T
temp
、实际轧制材料类型及轧制规程，得到板坯的变形抗力：步骤4.4：根据速度场、应变速度场、板坯变形抗力，计算板坯波纹轧任一时刻t的总功率泛函；步骤4.5：计算任一时刻t时总功率泛函的最小值，根据总功率泛函与轧制力之间的关系，计算任一时刻t的轧制力F；步骤5：根据轧制力F，计算任一时刻t的波纹辊辊缝S，根据实际轧制规程，将轧机辊缝设定成S，进行正常生产。2.根据权利要求1所述的一种金属复合板正弦辊型波纹轧辊缝的设定方法，其特征在于：所述步骤3：计算一个完成波形轧制所需的时间T，具体如下：3.根据权利要求1所述的一种金属复合板正弦辊型波纹轧辊缝的设定方法，其特征在于：所述步骤4.1：根据正弦波纹辊辊型特点，建立描述波纹辊与难变形金属板坯接触面、平辊与易变形金属板坯接触面、难变形金属与易变形金属板坯接触面方程分别为r
1θ
、r
2θ
、r
3θ
，具体如下：以正弦波纹型轧辊辊身中间位置的圆心O为原点建立柱坐标系，(r，θ，z)为该坐标系中任意一点的坐标，则波纹辊与难变形金属板坯接触面r
1θ
为：r
1θ
＝R0+A1sin[B(θ+ωt)]平辊与易变形金属板坯接触面方程r
2θ
为：难变形金属与易变形金属板坯接触面方程r
3θ
为：
其中，l为轧制时轧辊与板坯接触弧水平投影长度，待定参数A2是一个随轧制工艺参数变化的常数，所述轧制工艺参数包括金属类型、复合板坯入口厚度、压下量和入口速度以及轧辊速度和轧辊半径。4.根据权利要求1所述的一种金属复合板正弦辊型波纹轧辊缝的设定方法，其特征在于：所述步骤4.2根据流函数的性质，考虑正弦波纹辊辊型特点，建立复合板坯波纹轧变形区的速度场和应变速度场，具体如下：难变形金属轧制变形区的速度场为：难变形金属轧制变形区的速度场为：v
1z
＝0其中，v
1r
、v
1θ
、v
1z
分别为难变形金属板坯的直径、圆周和宽度方向的速度分量；为难变形金属板坯的流函数，待定参数β1是一个随轧制工艺参数变化的常数，所述轧制工...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘元铭，王涛，郝平菊，王振华，和东平，任忠凯，韩建超，黄庆学，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：