[发明专利]一种六辊轧机极薄带非常态轧制时板形与压靠预报方法

权利要求书

1.一种六辊轧机极薄带非常态轧制时板形与压靠预报方法，所述非常态是指轧制过程中存在着工作辊与中间辊左右弯辊力不对称、带材存在着一定的跑偏量、轧制中心线与轧机中心线不重合、轧制设备存在安装误差等，其特征在于：包括以下可由计算机执行的步骤：

（a）收集六辊轧机非常态轧制时的主要设备与工艺参数，主要包括：上工作辊左、右弯辊力下工作辊左、右弯辊力带材跑偏量为δ_p；上中间辊窜辊量δ_c1，下中间辊窜辊量δ_c2；上中间辊左、右弯辊力下中间辊左、右弯辊力上、下支撑辊所受的支撑力支撑辊压下螺丝与轧制中心线的距离上、下工作辊弯辊缸与轧制中心线的距离上、下中间辊弯辊缸与轧制中心线的距离工作辊、中间辊、支撑辊的辊身长度L_w、L_m、L_b；工作辊、中间辊、支撑辊的直径D_w、D_m、D_b；上、下工作辊、中间辊、支撑辊的辊型倾辊量为η；轧制中心线与轧辊中心线偏差Δ；

（b）收集非常态轧制时带材的主要轧制工艺参数，主要包括：带材的初始变形抗力σ_s0；变形抗力强化系数k_s；带材的来料宽度B；带材来料厚度平均值h₀；带材来料厚度横向分布值h_0i；带材的弹性模量E；带材的泊松比v；来料板形取样长度L；来料板形的长度横向分布值L_i；压下率ε；前、后张力平均值T₀、T₁；

（c）定义预报过程中所涉及的过程变量，主要包括：上、下工作辊相对支撑辊的刚性转角为上、下中间辊相对支撑辊的刚性转角带材的出口板形分布shape_i；上、下工作辊的辊端压靠宽度y；前、后张力横向分布σ_1i、σ_0i；带材出口厚度横向分布h_1i,h_1i′；支撑辊沿辊身分段数N；支撑辊各段宽度Δx；带材沿宽度方向分段数M；上、下支撑辊单元划分过程参数n；带材单元划分过程参数m；过程变量i,j；带材跑偏所占单元数n_p；上中间辊窜动引起的支承辊与中间辊、工作辊与中间辊辊间压力分布区间变化单元数下中间辊窜动引起的支承辊与中间辊、工作辊与中间辊辊间压力分布区间变化单元数上、下支撑辊j段载荷引起i段挠度的影响系数上支撑辊左右两侧的支撑力对上支撑辊i段挠度的影响系数下支撑辊左右两侧的支撑力对下支撑辊i段挠度的影响系数上、下中间辊j段载荷引起i段挠度的影响系数上中间辊左、右两侧的弯辊力对上中间辊i段挠度的影响系数下中间辊左、右两侧的弯辊力对下中间辊i段挠度的影响系数上、下工作辊j段载荷引起i段挠度的影响系数上工作辊左、右两侧的弯辊力对上工作辊i段挠度的影响系数下作辊左、右两侧的弯辊力对下工作辊i段挠度的影响系数广义轧制压力分布q(j)；上中间辊、支撑辊辊间压力分布上中间辊、工作辊辊间压力分布下中间辊、支撑辊辊间压力分布下中间辊、工作辊辊间压力分布上工作辊左、右挠度分布下工作辊左、右挠度分布上、下工作辊横向凸度值上、下支撑辊横向凸度值过程变量

（d）对轧辊和待轧带材进行单元划分并计算相关影响系数，主要包括以下步骤：

d1）将支撑辊沿辊身长度方向划分为N等分，并计算出支撑辊各段宽度Δx=LbN;]]>

d2）计算待轧制带材沿宽度方向分段数M，并令

d3）计算上、下支撑辊单元划分过程参数n；带材单元划分过程参数m，并令n=N-12.]]>m=M-12;]]>

d4）计算带材跑偏所占单元数n_p、上辊系辊间压力分布区间变化单元数下辊系辊间压力分布区间变化单元数并令nc1mb=int(|δc1|-Lb-Lm2Δx),]]>nc1mw=int(|δc1|-Lw-Lm2Δx),]]>nc2mb=int(|δc2|-Lb-Lm2Δx),]]>nc2mw=int(|δc2|-Lw-Lm2Δx);]]>

d5）分别计算工作辊挠度影响系数中间辊挠度影响系数支撑辊挠度影响系数

（e）六辊轧机极薄带轧制过程中的出口板形和工作辊辊端压靠宽度预报，主要包括以下步骤：

e1）给定带材出口厚度横向分布初始值h_1i′；

e2）根据金属变形模型计算出当前出入口厚度横向分布情况下的前张力横向分布值σ_1i、后张力横向分布值σ_0i；

e3）根据上、下辊系的变形协调关系，可以给出上、下工作辊弯辊力带材跑偏量为δ_p，上、下中间辊窜辊量为δ_c1、δ_c2；上、下中间辊弯辊力上、下支撑辊支撑力等相关工艺与设备参数间的关系式，

其中：

式中：x_i为第i单元到轧制中心线的距离；ξ₁、ξ₂分别为考虑轧辊弹性变形时上、下支撑辊倾辊量影响系数；分别为上、下支承辊与上、下中间辊的辊间压扁系数，分别为上、下工作辊与上、下中间辊的辊间压扁系数，K_gy为上、下工作辊间的广义压扁系数，与轧辊之间的辊间压力有关；

e4）根据上、下支撑辊的受力以及力矩平衡，给出相应的平衡方程，如下所示：

Σi=12n+1qmbs(i)=Fbls+FbrsΣi=12n+1qmbx(i)=Fblx+FbrxΣi=12n+1qmbs(i)x(i)=Fbrslbrs-FblslblsΣi=12n+1qmbx(i)x(i)=Fbrxlbrx-Fblxlblx]]>

e5)根据上、下中间辊的受力以及力矩平衡，给出相应的平衡方程，如下所示：

Σi=12n+1qmws(i)=Fbls+Fbrs-Fmls-FmrsΣi=12n+1qmwx(i)=Fblx+Fbrx-Fmlx-FmrxΣi=12n+1qmws(i)x(i)=Fbrslbrs-Fblslbls+Fmlslmls-FmrslmrsΣi=12n+1qmwx(i)x(i)=Fbrxlbrx-Fblxlblx+Fmlxlmlx-Fmrxlmrx]]>

e6）根据上、下工作辊的受力方程，给出相应的平衡方程，如下所示：

Σj=12n+1q(j)=Fbls+Fbrs-Fmls-Fmrs-Fwls-Fwrs;]]>

e7）根据e3）-e6）所列的10n+9个方程，即可求得下面10n+9个参数：广义轧制压力分布q(j)；上中间辊、支撑辊辊间压力分布上中间辊、工作辊辊间压力分布下中间辊、支撑辊辊间压力分布下中间辊、工作辊辊间压力分布上、下工作辊相对支撑辊的刚性转角为上、下中间辊相对支撑辊的刚性转角

e8）根据广义轧制压力分布q(j)，计算出上、下工作辊间的辊端压靠宽度y；

e9）根据广义轧制压力分布q(j)；上中间辊、工作辊辊间压力分布下中间辊、工作辊辊间压力分布上、下工作辊相对支撑辊的刚性转角为计算出上、下工作辊的挠度分布，计算模型如下所示：

fwls(i)=Σj=1n[qmws(j)-q(j)]Gws(i,j)-FwlGFwls(i)+βwsxi1≤i≤nfwls(i)=0i=n+1fwrs(i)=Σj=n+22n+1[qmws(j)-q(j)]Gws(i,j)-FwrGFwrs(i)+βwsxin+2≤i≤2n+1fwlx(i)=Σj=1n[qmwx(j)-q(j)]Gwx(i,j)-FwlGFwlx(i)+βwxxi1≤i≤nfwlx(i)=0i=n+1fwrx(i)=Σj=n+22n+1[qmwx(j)-q(j)]Gwx(i,j)-FwrGFwrx(i)+βwxxin+2≤i≤2n+1]]>

e10）根据上、下工作辊的挠度分布计算出口厚度横向分布h_1i；

e11）根据出口张力横向分布预报出六辊轧机极薄带非常态轧制时的板形分布shapei=T1Bh0(1-ϵ)-σ1iE(1-v2)×105;]]>

e12）判断不等式是否成立？如果不等式成立，转入步骤(f)；如果不等式不成立，则令h_1i′=h_1i，转入步骤e2）重新计算；

(f）输出当前工况下，板形分布shape_i和压靠宽度y，完成六辊轧机极薄带非常态轧制时板形与压靠预报。