[发明专利]一种热轧带钢轧制力的优化设定方法

说明书

技术领域

本发明涉及热轧板带钢生产过程控制技术领域，尤其涉及一种热轧带钢轧制力的优化设定方法。

背景技术

轧制力是热连轧带钢生产过程中最重要的力能参数。准确预报精轧各机架的轧制力，对提高带钢板厚板形控制精度、优化负荷分配、保障设备安全等具有重要意义，历来为人们所关注。

在轧制力计算中，要使用到金属的变形抗力模型，变形抗力一般可以表示为化学成分、温度、应变和应变速率的函数。对于不同钢种的变形抗力模型可以通过实验室的Gleeble模拟试验机测得。由于试验过程中采用的是较薄的试样，且加热过程中整个试样温度非常均匀；而实际轧制过程中，钢板厚度较厚，且热量是由钢板内部向外部发生辐射和热传导，板坯不同厚度位置的温度有一定的差异。因此，很有必要利用轧钢生产实绩数据对试验测得的变形抗力模型进行修正，以便提高在线用轧制力模型的设定精度。

目前，有关热轧带钢轧制力的设定方法也出现一些公开的专利文件，例，名称为《一种预测热轧过程轧制力的刚塑性有限元方法》(CN101201871)的文件中记载的方法：根据刚塑性材料变分原理，再根据得到的速度场求解应力场，进而根据轧制条件求解轧制力。名称为《利用带钢化学成分数据提高热轧轧制力预报精度的方法》(CN1814365)的文件中记载的方法：根据钢种特性选择化学成分影响系数，能够分析化学成分的波动对变形抗力的影响，提高轧制力预报精度。名称为《一种提高热轧轧制力设定精度的方法》(CN1887462)的文件中记载的方法：对精轧阶段发生相变的带钢，通过三段式轧制力设定方法提高轧制力的设定精度，避免厚度超差和废钢等情况的发生。以上专利的局限在于：没有同时利用实验室热模拟试验数据与轧钢生产实绩数据对轧制力模型进行综合优化。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在的问题，提出一种热轧带钢轧制力的优化设定方法，利用轧钢生产实绩数据对由实验室热模拟试验测得的应力应变曲线回归得到的变形抗力模型进行修正，有效提高轧制力模型的设定精度，避免出现负荷超载等现象。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种热轧带钢轧制力的优化设定方法，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：