ＨＣ轧机非对称弯辊非对称横移板形控制方法技术

本发明专利技术公开一种ＨＣ轧机非对称弯辊非对称横移板形控制方法，所述方法包括：（ａ）收集ＨＣ轧机和带钢的设备及工艺参数；（ｂ）辊系及轧件单元离散化；（ｃ）计算前张应力横向分布值与单位宽度轧制压力，包括以下由计算机系统执行的步骤；（ｄ）根据ＨＣ轧机非对称轧制受力模型，设定非对称轧制时支承辊、中间辊和工作辊弯辊力影响系数；（ｅ）基于分割模型影响函数法建立非对称轧制辊系模型。本发明专利技术提供一套适合于ＨＣ轧机的辊系弹性变形模型与金属三维塑性变形模型，其前张力和板凸度非对称分布，与实测值误差较小，精度高。改变板形调节参数后，该非对称轧制控制模型同样适用于对称轧制，本发明专利技术提高了ＨＣ轧机非对称轧制的板形控制能力，达到了工业应用精度要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冷连轧机板形控制领域，涉及一种HC轧机非对称弯辊非对称横移板 形控制方法。
技术介绍
轧后带材的板形除了与来料板形及其塑性变形规律有关外，与辊系的弹性变形关 系也十分密切，在板带轧制过程中，轧件的出口端面形状恰好就是负载辊缝的形状。因此辊 系模型的建立对板形和板凸度控制有很重要的作用。 目前，板带通常是在对称条件下轧制成的( 〔1〕彭艳基于条元法的HC轧机冷 轧机板形预设定控制理论研究及工业应用〔博士学位论文〕，秦皇岛，燕山大学，2000 ; 〔 2〕 刘玉礼HC轧机板形控制机能的研究〔硕士学位论文〕，秦皇岛燕山大学，1986)，但由于来 料凸度可能不对称以及轧机本身控制性能的不同，轧后易于产生复合浪形。然而，板带轧制 的分析通常都是在对称轧制条件下进行的，辊系模型的建立也是在弯辊力和中间辊横移量 对称的条件下建立的，传统的对称轧制板形控制模式已不适应板形控制技术发展的需要， 而非对称轧制板形控制方法缺乏成熟的理论基础和数学模型。
技术实现思路
为了克服现有的HC轧机在板形控制中仍然采用传统的对称轧制板形控制模式等问题，本专利技术提供一种HC轧机非对称弯辊非对称横移板形控制方法，本专利技术以分割模型影响函数法和条元变分法为基础，开发了六辊HC轧机非对称轧制完整的板形分析数学模型，该专利技术对于提高HC轧机非对称轧制的板形板凸度控制质量有重要意义。 为了实现上述目的，本专利技术所述的HC轧机非对称弯辊非对称横移板形控制方法，包括以下由计算机系统执行的步骤 (a)收集HC轧机和带钢的设备及工艺参数 包括支承辊、中间辊和工作辊的辊身长度lb、 lm和lw及轧辊直径Db、 Dm和Dw，支承 辊传动侧与操作侧压下油缸间距~，支承辊、中间辊和工作辊正负弯辊、传动侧与操作侧弯 辊液压缸中心距L3、 L2和L"支承辊、中间辊和工作辊传动侧与操作侧弯辊力和F/、 和F/、 和F/，带钢宽度B，屈服极限S s，带钢弹性模量Es和泊松比vs ; (b)辊系及轧件单元离散化 沿全辊身长自左向右编排单元序号，将其等分为m份，单元宽度Ayy以左压下支点处为原点，各单元中点的横坐标为yi(i = 1，2，3......m)。随着中间辊横位置的不同，中间辊辊身端部与支承辊、工作辊及轧件边部的相对位置有4种不同情况(如图1)，以中间 辊的初始位置(S =0时)即以过工作辊辊身中点处垂线为对称轴，S正负以中间辊横移 方向左负右正为标准，作用在轧辊上的载荷亦按相同单元离散化，单位宽度轧制力离散为Pi(i = 1，2......m)，支承辊和中间辊单位宽度辊间压力离散为qmbi(i = 1，2，3......m)，工作辊和中间辊单位宽度辊间压力离散为q，i(i = 1，2，3......m)。轧件变形、轧辊挠度和弹性压扁也按相同单元离散化； (c)计算前张应力横向分布值与单位宽度轧制压力，计算流程见图2，包括以下由 计算机系统执行的步骤 cl)给定初始参数h。i、h『hij、 Ahi、l。i ; C2)计算条元上出口横向位移Ui及其导数u' i ; c3)计算条元上前张应力横向分布值o『后张应力横向分布值o 。i ; c4)计算单位宽度轧制力Pl (y)。(d)根据HC轧机非对称轧制受力模型(如图3)，设定非对称轧制时支承辊、中间辊和工作辊弯辊力影响系数，包括以下内容 dl)支承辊左右弯辊力的弯曲影响系数为 <formula>formula see original document page 8</formula>式中aQ——为截面系数，对于圆截面，aQ Eb——支承辊弹性模量； Gb——支承辊剪切弹性模量； IbK， 1/——支承辊辊身、辊颈的惯性矩； AbK， A/——支承辊辊身、辊颈的横截面积；C——支承辊两侧压下油缸与辊身长差之半，c-d2)中间辊弯辊力弯曲影响系数为 / 1 <formula>formula see original document page 8</formula> 式中 Em——-中间辊弹性模量； -中间辊剪切弹性模量； -中间辊辊身惯性矩； -中间辊辊身横截面积； -中间辊辊身长度。AmK.d3)工作辊弯辊力弯曲影响系数为 1(2ZWor =12￡ (;一 W3-"/2)"_"—112￡w/X式中工作辊弹性模量； 工作辊剪切弹性模量； -工作辊辊身的惯性矩； -工作辊辊身的横截面积；工作辊辊身长度。(e)基于分割模型影响函数法建立非对称轧制辊系模型，将步骤(c)中轧制压 力模型和步骤(d)中非对称弯辊力弯曲影响系数代入辊系模型，计算出口厚度横向分布 ^ (y)。 el)给定初始参数如步骤(a); e2)计算上辊系出口厚度横向分布h1± (y)步骤 e21)对应上中间辊横移量为S工的上辊系单元自动划分，计算出上辊系的单元坐标yi和单元宽度Ayji = 1，2， ... ，m); e22)拟合带材入口厚度横向分布函数为 /z。^、+ s2「2W、x4、J, -回归系数:式中B0、 B丄、B2、 B4-e23)由步骤(c)得出p丄(y);e24)计算非对称轧制时支承辊、中间辊和工作辊弯辊力影响系数；e25)计算中间辊与支承辊、工作辊与中间辊之间的压扁量Amb，P Awm;e26)计算由2m+4个方程所组成的方程组的系数，并求解辊间接触压力qmb和q e27)判断^(^"W-^w-1'和S",-《，—0 (e为计算精度)，若成附 H m立，转步骤d28);若不成立，用指数平滑法拟合新的辊间压力，转步骤e25);9e28)计算工作辊轴线位移和工作辊与轧件之间的压扁:;29)计算上辊系出口厚度横向分布、上(y)，判断U 若成立，转步附;若不成立，修正^ ± (y)，转步骤e22)，直至迭代计算收敛，上辊系模型计算结束。 e3)上辊系出口厚度横向分布hn(y)步骤e31)对应下中间辊横移量为52的上辊系单元自动划分，计算出下辊系的单元坐 和单元宽度Ayji = 1，2， ，m);e32)同理根据d22)至d29)的计算流程，计算得出下辊系出口厚度横向分布hlT代计算收敛，下辊系模型计算结束。e4)由步骤e2)和e3)得出的h1± (y)和hlT (y)，取其平均值，计算非对称轧制时厚度横向分布值^ (y) = A上(力+ ^下W ，计算结束。迭步骤C2)中的条元横向位移分布模型由下式给出<formula>formula see original document page 10</formula><formula>formula see original document page 11</formula> <formula>formula see original document page 11</formula>式中hu、h。i、 1M——条元上的出、入口厚度和来料长度； ^_、 ^、 ^~轧件出、入口厚度和来料长度的横向平均值 7——变形区接触面平均摩擦应力； hni——条元中性点厚度，取条元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＨＣ轧机非对称弯辊非对称横移板形控制方法，其特征是：所述方法包括以下步骤：（ａ）收集ＨＣ轧机和带钢的设备及工艺参数：包括支承辊、中间辊和工作辊的辊身长度ｌ↓［ｂ］、ｌ↓［ｍ］和ｌ↓［ｗ］及轧辊直径Ｄ↓［ｂ］、Ｄ↓［ｍ］和Ｄ↓［ｗ］，支承辊传动侧与操作侧压下油缸间距Ａ↓［３］，支承辊、中间辊和工作辊正负弯辊、传动侧与操作侧弯辊液压缸中心距Ｌ↓［３］、Ｌ↓［２］和Ｌ↓［１］，支承辊、中间辊和工作辊传动侧与操作侧弯辊力Ｆ↓［ｂ］↑［ｌ］和Ｆ↓［ｂ］↑［ｒ］、Ｆ↓［ｍ］↑［ｌ］和Ｆ↓［ｍ］↑［ｒ］、Ｆ↓［ｗ］↑［ｌ］和Ｆ↓［ｗ］↑［ｒ］，带钢宽度Ｂ，屈服极限δ↓［ｓ］，带钢弹性模量Ｅ↓［ｓ］和泊松比ｖ↓［ｓ］；（ｂ）辊系及轧件单元离散化：（ｃ）计算前张应力横向分布值与单位宽度轧制压力，包括以下由计算机系统执行的步骤；（ｄ）根据ＨＣ轧机非对称轧制受力模型，设定非对称轧制时支承辊、中间辊和工作辊弯辊力影响系数；（ｅ）基于分割模型影响函数法建立非对称轧制辊系模型，将步骤（ｃ）中轧制压力模型和步骤（ｄ）中非对称弯辊力弯曲影响系数代入辊系模型，计算出口厚度横向分布ｈ１（ｙ）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭艳，刘宏民，段婷婷，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]