高强度钢平整机的辊型曲线设计方法技术

本发明专利技术揭示了一种高强度钢平整机的辊型曲线设计方法，包括采集平整机及带钢的参数，设定曲线方程及相关计算模型和目标函数，将相关参数输入所述曲线方程、计算模型和目标函数中，得到最优辊型曲线参数，进而得到优化的工作辊和支承辊的辊型曲线。本发明专利技术首次以前张力、轧制压力、辊间压力横向分布均匀都均匀为优化目标函数，同时对前张力、轧制压力、辊间压力的峰值予以约束，建立了一套新的高强度钢辊型曲线优化设计数学模型，设计出合适的工作辊与支承辊辊型曲线，大大提高平整后带材的板形质量，降低了工作辊辊耗，消除了支承辊的“啃肩”、“掉肉”现象，最大限度的减少意外换辊的发生。

Design method of roll shape curve of high strength steel flat machine

The invention discloses a design method of roll shape curve of high strength steel flat machine, flat machine parameters including acquisition and strip, set the curve equation and the related calculation model and objective function, the relevant parameters of the input curve equation, the calculation model and the objective function, the optimal parameters of roll shape curve, and then get the roll curve optimization of work rolls and backup rolls. The present invention first before tension, rolling pressure, rolling pressure transverse distribution are uniform at the same time as the optimization objective function, the tension, rolling pressure, roll pressure peak constraints, set up a set of new high strength steel roller type curve optimization design mathematical model, the design of the work roll and supporting roll suitable type curve, greatly improve the shape quality of strip after leveling, reduce roll consumption, eliminating the support roll \on the shoulder\, \off the meat\ phenomenon, to minimize accidents in roll.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于轧制高强度钢的轧制辊，更具体地说，涉及一种。
技术介绍
在目前钢铁行业中，现有的平整机辊型设计，大部分只考虑到带材的前张应力横向分布均匀，即出口板形良好，以此为目标来设定辊型曲线；也有部分平整机能够兼顾到板形精度与降低辊耗的基础上，以前张力与辊间压力横向分布均匀为优化目标函数来优化设计辊型，但该辊型设计过程没有考虑到轧制压力横向分布均匀问题；还有部分平整机能够考虑到轧制压力横向分布均匀的问题，以带材出口前张力与轧制压力横向分布都均匀作为目标函数来优化设计辊型，但该辊型设计过程没有考虑到辊间压力横向分布均匀的问题。 经过检索，以下是目前几种现有技术的相关文献 1)发表的期刊钢铁.2002，37(9)35～39； 标题宝钢2050热轧厂平整机辊型优化技术的研究； 作者白振华，连家创，刘峰等。 2)发表的期刊轧钢，1999，(1)6-8； 标题辊型优化技术在宝钢冷轧平整机上的应用； 作者连家创，王宏旭，杨美顺，张宝平。 3)发表的期刊冶金设备，2006(2)4-6； 标题1450热轧平整机辊型理论及其工程应用的研究； 作者白振华。 4)发表的期刊中国机械工程，2006，17(1)33-35； 标题宝钢18003#CGL热镀锌平整机辊型技术的研究； 作者白振华，顾廷权，吴安民等。 以上的文献中，文献1)、2)存在的缺陷是只考虑到带材的前张应力横向分布均匀，即只以出口板形良好为目标来设定辊型曲线；文献3)是以前张力与辊间压力横向分布均匀为优化目标函数来优化设计辊型，但该辊型设计过程没有考虑到轧制压力横向分布均匀问题；文献4)是以带材出口前张力与轧制压力横向分布都均匀作为目标函数来优化设计辊型，但该辊型设计过程没有考虑到辊间压力横向分布均匀的问题。 与普通钢种不一样，高强钢的重要特点是强度较高，一般达到600-800Mpa(而普通钢种的强度一般小于340Mpa)，由此而带来的问题是平整轧制过程中，在相同工艺条件下其平整轧制压力很高。这样在辊型设计中仅考虑到产品的板形质量是不够的，由上可以看出还必须考虑到平整过程中工作辊辊耗较大、支承辊容易出现“啃肩”与“掉肉”(辊的边部受损，形成掉块)等问题。
技术实现思路
针对目前平整机辊型设计中存在的以较单一的目标函数去优化设计辊型所存在的缺陷，本专利技术的目的是提供一种，该方法以较全面的目标函数进行辊型曲线设计的优化，全面考虑了高强钢平整过程中因轧制压力大而引起工作辊辊耗较大、支承辊容易出现“啃肩”与“掉肉”等问题。 为实现上述目的，提供一种，包括以下步骤 a.采集所述平整机的设备参数以及带钢的品种规格范围参数，选取带钢的代表规格并确定所述代表规格的加权系数； b.分别建立工作辊和支承辊的辊型曲线方程，板形、辊间压力及轧制压力的均匀度指标计算模型和峰值指标计算模型，以及建立板形与辊耗综合控制目标函数和辊型优化设计的目标函数； c.将包括所述步骤a的相关参数输入所述步骤b的计算模型和目标函数，所述计算模型及目标函数经过运算和逻辑判断输出最优辊型曲线参数； d.将所述步骤c的最优辊型曲线参数输入所述步骤b的工作辊和支承辊的辊型曲线方程，最后输出优化后的工作辊和支承辊的辊型曲线。 所述步骤a的平整机的设备参数包括工作辊辊身长度Lw，工作辊直径Dw，支承辊辊身长度Lb，支承辊直径Db，支承辊传动侧与工作侧压下螺丝中心距l1，工作辊正负弯辊，传动侧与工作侧弯辊液压缸中心距l2，最大弯辊力S，最大轧制压力P，最大轧制速度V；所述带钢的品种规格范围包括带钢宽度b，厚度h，屈服强度σb和平整延伸率ε。 所述步骤b中工作辊辊型曲线方程为Dw(x)＝Dw-a{1-cos[bπ(2x/Lw)]}，支承辊的辊型曲线方程为 其中DW—工作辊原始直径(mm)，LW—工作辊辊身长度(mm)，Db—支承辊原始直径(mm)，Lb—支承辊辊身长度(mm)，a—工作辊凸度值，b—余弦相位系数，lZ—支承辊弯曲长度(mm)，δ—支承辊弯曲厚度(mm)，上述两个曲线方程以a、b、k、lz、δ为辊型曲线参数和优化变量而设立的； 板形均匀度指标计算模型为板形峰值指标计算模型为gij′(X)＝(max(σ1s)-min(σ1s))/T1，其中T1—平均前张力，σ1i—带钢前张应力横向分布值； 辊间压力均匀度指标计算模型为， 辊间压力峰值指标计算模型为，其中qi—辊间压力横向分布值； 轧制压力均匀度指标计算模型为， 轧制压力峰值指标计算模型为， 其中q′i，—轧制压力横向分布值；板形与辊耗综合控制目标函数为 其中α1，α2，α3—加权系数，满足α1+α2+α3＝1； kst—允许前张力横向分布最大峰值； ksq—允许辊间压力分布横向分布最大峰值； ksq′—允许轧制压力分布横向分布最大峰值； 辊型优化设计的目标函数为其中β—加权系数，由各规格产品的生产产量在总产量中的比例来确定。 所述步骤c按照以下步骤进行 1)设定初始曲线参数X0＝[a，b，k，lz，δ]，选定带钢的品种规格j，取弯辊力为基态 2)计算出在带钢品种规格j情况下的板形均匀度指标g1j(X)、板形峰值指标g1j′(X)、辊间压力均匀度指标g2j(X)、辊间压力峰值指标g2j′(X)、轧制压力均匀度指标g3j(X)、轧制压力峰值指标g3j′(X)； 3)将所述步骤2)的计算结果输入所述板形与辊耗综合控制目标函数Fj(X)，若不满足该函数则改变所述步骤1)的初始曲线参数设定值并重复步骤2)、3)，直至满足所述板形与辊耗综合控制目标函数Fj(X)，再进入下一顺序； 4)计算出带钢品种规格j情况下的板形与辊耗综合控制目标函数Fj(X)以及辊型优化设计的目标函数G(X)； 5)将所述步骤4)的计算结果输入最优化成立条件公式 ‖Gn(X)-Gn-1(X)‖≤ε‖Gn-1(X)‖，其中Gn(X)-当前次迭代的目标函数值，Gn-1(X)-前一次迭代的目标函数值，ε-收敛控制系数，取10-2； 6)所述步骤5)若不成立，则重复步骤1)至步骤5)； 所述步骤5)若成立，则得出最优辊型曲线参数。 在本专利技术的技术方案中，由于本专利技术采集了所述平整机的设备参数以及带钢的品种规格范围参数，选取带钢的代表规格并确定所述代表规格的加权系数，再分别建立工作辊和支承辊的辊型曲线方程，板形、辊间压力及轧制压力的均匀度指标计算模型和峰值指标计算模型，以及建立板形与辊耗综合控制目标函数和辊型优化设计的目标函数，将相关参数输入所述计算模型和目标函数，所述计算模型及目标函数经过运算和逻辑判断输出最优辊型曲线参数，最后得出优化的工作辊和支承辊的辊型曲线。本专利技术充分考虑到到高强度双相钢平整工艺特点，首次以前张力、轧制压力、辊间压力横向分布均匀都均匀为优化目标函数，同时对前张力、轧制压力、辊间压力的峰值予以约束，建立了一套新的辊型曲线优化设计数学模型，设计出合适的工作辊与支承辊辊型曲线，不但可以大大的提高平整后带材的板形质量，同时也可以降低工作辊辊耗，消除支承辊的“啃肩”、“掉肉”现象，最大限度的减少意外换辊的发生。 附图说明 图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度钢平整机的辊型曲线设计方法，其特征在于，包括以下步骤：　ａ．采集所述平整机的设备参数以及带钢的品种规格范围参数，选取带钢的代表规格并确定所述代表规格的加权系数；　ｂ．分别建立工作辊和支承辊的辊型曲线方程，板形、辊间压力 及轧制压力的均匀度指标计算模型和峰值指标计算模型，以及建立板形与辊耗综合控制目标函数和辊型优化设计的目标函数；　ｃ．将包括所述步骤ａ的相关参数输入所述步骤ｂ的计算模型和目标函数中，所述计算模型及目标函数经过运算和逻辑判断输出最优辊型曲 线参数；　ｄ．将所述步骤ｃ的最优辊型曲线参数输入所述步骤ｂ的工作辊和支承辊的辊型曲线方程，最后输出优化后的工作辊和支承辊的辊型曲线。

【技术特征摘要】
1.一种高强度钢平整机的辊型曲线设计方法，其特征在于，包括以下步骤a.采集所述平整机的设备参数以及带钢的品种规格范围参数，选取带钢的代表规格并确定所述代表规格的加权系数；b.分别建立工作辊和支承辊的辊型曲线方程，板形、辊间压力及轧制压力的均匀度指标计算模型和峰值指标计算模型，以及建立板形与辊耗综合控制目标函数和辊型优化设计的目标函数；c.将包括所述步骤a的相关参数输入所述步骤b的计算模型和目标函数中，所述计算模型及目标函数经过运算和逻辑判断输出最优辊型曲线参数；d.将所述步骤c的最优辊型曲线参数输入所述步骤b的工作辊和支承辊的辊型曲线方程，最后输出优化后的工作辊和支承辊的辊型曲线。2.如权利要求1所述的辊型曲线设计方法，其特征在于，所述步骤a的平整机的设备参数包括工作辊辊身长度LW，工作辊直径DW，支承辊辊身长度Lb，支承辊直径Db，支承辊传动侧与工作侧压下螺丝中心距l1，工作辊正负弯辊，传动侧与工作侧弯辊液压缸中心距l2，最大弯辊力S，最大轧制压力P，最大轧制速度V；所述带钢的品种规格范围包括带钢宽度b，厚度h，屈服强度σb和平整延伸率ε。3.如权利要求2所述的辊型曲线设计方法，其特征在于，所述步骤b中工作辊辊型曲线方程为Dw(x)＝Dw-a{1-cos[bπ(2x/Lw)]}，支承辊的辊型曲线方程为其中DW—工作辊原始直径(mm)，LW—工作辊辊身长度(mm)，Db—支承辊原始直径(mm)，Lb—支承辊辊身长度(mm)，a—工作辊凸度值，b—余弦相位系数，lZ—支承辊弯曲长度(mm)，δ—支承辊弯曲厚度(mm)，上述两个曲线方程以a、b、k、lz、δ为辊型曲线参数和优化变量而设立的；板形均匀度指标计算模型为板形峰值指标计算模型为g1j′(X)＝(max(σ1i)-min(σ1i))/T1，其中T1—...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁勇生，顾廷权，张宝平，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]