[发明专利]HC轧机非对称弯辊非对称横移板形控制方法

权利要求书

1.一种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A₃，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L₁，支承辊、中间辊和工作辊传动侧与操作侧弯辊力和和和带钢宽度B，屈服极限δ_s，带钢弹性模量E_s和泊松比v_s；

(b)对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Δy_i，以左压下支点处为原点，各单元中点的横坐标为y_i(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，中间辊的横移量用δ表示，以中间辊的初始位置，δ＝0时即以过工作辊辊身中点处垂线为对称轴，δ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p_i(i＝1，2……m)，支承辊和中间辊单位宽度辊间压力离散为q_mbi(i＝1，2，3……m)，工作辊和中间辊单位宽度辊间压力离散为q_wmi(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，包括以下步骤：

c1)给定初始参数h_0i、h_1i、h_ij、Δh_i、l_0i；

c2)计算条元上出口横向位移u_i及其导数u′_i；

c3)计算条元上前张应力横向分布值σ_1i、后张应力横向分布值σ_0i；

c4)计算单位宽度轧制力p_l(y)；

(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，包括以下步骤：

d1)支承辊左右弯辊力的弯曲影响系数为：

αFbil=-(L3-A3)C26EbIbrA32[(A3-yi)(A3-C)+yiC]-L3-A312EbIbRA32]]>

{(A3-yi)[3A3(yi2-C2)-2(yi3-C3)]+3A3yi[(A3-yi)2-C2]-]]>

yi[(A3-C)2(A3+2C)+yi2(2yi-3A3)]}-]]>

αQC(2yi-A3)(L3-A3)2GbA32(1Abr-1AbR)]]>

αFbir=-(L3-A3)C26EbIbrA32[(A3-yi)C+12yi(3A3-2C)]-L3-A36EbIbRA32]]>

{(A3-yi)(yi3-C3)+12yi[(A3-C)2(A3+2C)+yi2(2yi-3A3)]}]]>

αQC(2yi-A3)(L3-A3)2GbA32(1Abr-1AbR)]]>

式中α_Q——为截面系数，对于圆截面，α_Q＝1.11；

    E_b——支承辊弹性模量；

    G_b——支承辊剪切弹性模量；

——支承辊辊身、辊颈的惯性矩；

——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，

d2)中间辊弯辊力弯曲影响系数为：

αFmil=112EmImRLm(Lm-yi+(A3-Lm)/2)(yi-(A3-Lm)/2)]]>

(2Lm-yi+(A3-Lm)/2)(L2-Lm)]]>

αFmir=112EmImRLm(Lm-yi+(A3-Lm)/2)(yi-(A3-Lm)/2)]]>

(Lm+yi-(A3-Lm)/2)(L2-Lm)]]>

式中：E_m——中间辊弹性模量；

      G_m——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；

L_m——中间辊辊身长度；

d3)工作辊弯辊力弯曲影响系数为：

αFwil=112EwIwRLw(Lw-yi+(A3-Lw)/2)(yi-(A3-Lw)/2)]]>

(2Lw-yi+(A3-Lw)/2)(L1-Lw)]]>

αFwir=112EwIwRLw(Lw-yi+(A3-Lw)/2)(yi-(A3-Lw)/2)]]>

(Lw+yi-(A3-Lw)/2)(L1-Lw)]]>

式中：E_w——工作辊弹性模量；

      G_w——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；

L_w——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h₁(y)：

e1)给定初始参数如步骤(a)；

e2)计算上辊系出口厚度横向分布h_1上(y)步骤：

e21)对应上中间辊横移量为δ₁的上辊系单元自动划分，计算出上辊系的单元坐标y_i和单元宽度Δy_i(i＝1，2，…，m)；

e22)拟合带材入口厚度横向分布函数为：

h0(y)=B0+B1(2yB)+B2(2yB)2+B4(2yB)4]]>

式中：B₀、B₁、B₂、B₄——回归系数；

e23)由步骤(c)得出p_l(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Δ_mb和Δ_wm；

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q_mb和q_wm；

e27)判断和ε为计算精度，若成立，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)；

e28)计算工作辊轴线位移和工作辊与轧件之间的压扁量；

e29)计算上辊系出口厚度横向分布h_1上(y)，判断若成立，转步骤e3)；若不成立，修正h_1上(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h_1下(y)步骤：

e31)对应下中间辊横移量为δ₂的上辊系单元自动划分，计算出下辊系的单元坐标y_i和单元宽度Δy_i(i＝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h_1下(y)，迭代计算收敛，下辊系模型计算结束；

e4)由步骤e2)和e3)得出的h_1上(y)和h_1下(y)，取其平均值，计算非对称轧制时的出口厚度横向分布值计算结束。