[发明专利]一种热轧带钢轧制力的优化设定方法

权利要求书

1.一种热轧带钢轧制力的优化设定方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、对不同钢种的金属材料，根据实验室热模拟试验测得的应力应变曲线，回归得到该金属材料的单向压缩状态的变形抗力模型；

通过实验室Gleeble热模拟机对金属材料进行单道次试验，测得单向压缩状态下的不同变形温度T和应变速率下的应力应变曲线，应力应变曲线为在一定温度和一定应变速率下应力k_f随着应变的变化而变化的曲线，根据测得的应力应变曲线，回归得到单向压缩状态的变形抗力模型：

式中，a为基准变形抗力，m₁为温度的影响系数，m₂与m₃为应变的影响系数，m₄为应变速率的影响系数；g(T)为事先指定的温度函数；k_f、T、均为试验过程测得数据；通过这些试验数据，根据最小二乘法回归得到变形抗力模型中的5个系数a，m₁～m₄；

S2、根据热模拟试验回归得到的单向压缩状态的变形抗力模型，计算板带钢在轧钢生产状态下轧制变形区内的平均变形抗力，用于轧制力在线设定计算；

S21，平均变形抗力计算：

根据实验室热模拟机测得的变形抗力模型，以及轧钢生产中板带钢轧制过程参数，计算板带钢在轧制变形区内的平均变形抗力k_fm；

在板带钢轧制过程中，变形区内任意位置的变形抗力均为角度θ的函数，对整个变形区的变形抗力积分求得轧制过程的平均变形抗力k_fm：

式中，θ为变形区轧件与轧辊接触面上任意位置的角度，θ₀为咬入角，为应变，为应变速率；

要利用式(2)计算轧件在轧制变形区内的平均变形抗力，需要把轧制过程参数转换为k_f所需的参数，包括应变和应变速率；角度θ可以表示为变形区每个厚度位置h的函数关系，应变和应变速率是钢板出口厚度、入口厚度、轧辊转速以及厚度位置h之间的函数关系，也就是说可以表达为角度θ的函数，计算公式：

θ=arccos(1-h0-h2R)---(5)]]>

θ0=arccos(1-h0-h12R)---(6)]]>

式中，h为变形区轧件与轧辊接触面上任意位置的轧件厚度；h₀为轧件入口厚度；h₁为轧件出口厚度；R为轧辊半径；v为轧辊转速；

S22，轧制力计算：

变形区内轧件的平均变形抗力得到后，根据SIMS轧制力公式进一步计算热轧板带钢的轧制力，SIMS轧制力公式为：

F＝B·l_d·Q_p·k_fm         (7)

式中，k_fm为平均变形抗力；Q_p为外摩擦应力状态系数，l_d为接触弧长度，B为带钢宽度；

S3、采集板带钢轧制完成后的轧制过程数据，通过实际轧制过程参数反向计算等效实际变形抗力；

每卷板带钢轧制完成后，采集实际轧制过程数据；根据实测轧制力F_act、板带钢宽度B、接触弧长度l_d和外摩擦应力状态系数Q_p等轧制实绩数据，反向计算得到等效实际变形抗力计算公式为：

kmact=FactB·ld·Qp---(8)]]>

要注意的是，求解接触弧长度时要用到轧辊压扁半径，在已知带钢实测轧制力情况下，根据Hitchcock公式直接求得轧辊压扁半径；

S4、利用计算获得的等效实际变形抗力，对轧制状态下的变形抗力模型系数进行修正，得到适合于轧制状态的变形抗力模型，用于以后的轧制力在线设定计算：

在每卷板带钢轧制前，轧件在变形区内的平均变形抗力记为在每卷板带钢轧制完成后，轧件在变形区内等效实际变形抗力记为并且二者关系满足：

ln(kmcal/kmact)=ln(a/a′)+(m1-m1′)·g(T)---(9)]]>

其中，a′和m′₁为修正后的适合于实际轧制状态的变形抗力模型系数；当存在n组轧制过程数据时，满足式(10)的函数关系：

ln(kmcal/kmact)j=ln(a/a′)+(m1-m1′)·g(Tj),j=1,2,~n---(10)]]>

通过n组的和轧制温度函数g(T_j)进行线性回归，可以得到系数A和M，即

ln(kmcal/kmact)j=A+M·g(Tj),j=1,2,~n---(11)]]>

式中，A和M分别为

A＝ln(a/a′)       (12)

M＝(m₁-m′₁)      (13)

修正后的系数a′和m′₁为

a′＝a/exp(A)     (14)

m′₁＝m₁-M       (15)

利用等效实际变形抗力对轧制状态下的变形抗力模型系数进行修正，得到适合于轧制状态的变形抗力模型，将其用于以后的热轧板带钢轧制力在线设定计算。