[发明专利]一种热轧带钢宽度预测方法

说明书

技术领域

本发明属于轧制技术领域，特别涉及一种热轧带钢宽度预测方法。

背景技术

随着热轧生产技术的发展以及用户对热轧板带产品质量要求的日益提高，宽度精度逐渐成为产品质量的重要指标，特别是连铸连轧技术出现后，热轧产品规格和品种的不断扩大，使对宽度控制的研究越来越具有重要意义。目前国内外宽度控制技术都是利用轧机后测宽仪设备进行宽度反馈控制，存在一定的滞后性，使得宽度调节量不能及时控制信号的动作，存在较大的超调量和较长的调节时间，降低控制系统的稳定性。因此采用数学模型精确地预测板坯轧后的宽展越来越具有实际意义和应用价值。

目前有Helmi、Sparling、Beese、芝原等多种宽展计算模型。应用比较广泛的是芝原提出的计算平轧后宽展ΔW模型：

式中：H₀——轧前板坯厚度；

H₁——轧后板坯厚度；

S_W——宽展系数。

宽展系数S_W由下式确定：

式中：a～d——模型系数，用实际数据回归获得；

l——轧制时轧辊与板坯接触弧水平投影长度；

R——轧制时平辊半径。

芝原宽展模型表达式中的模型系数是通过对实际数据回归得到的，则对于不同轧制生产条件的预测精度会明显不同。因此迫切需要得到一种能够预测不同生产条件下板坯宽展情况的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热轧带钢宽度预测方法。

本发明的技术方案是：

一种热轧带钢宽度预测方法，包括以下步骤：

步骤1：按照热轧某道次工艺规程数据确定热轧板坯的出口厚度、热轧板坯的入口厚度、入口宽度以及入口温度；

步骤2：检测热轧板坯的入口速度和轧辊速度，获取轧辊半径以及轧辊与板坯的摩擦因子；

步骤3：采用轧制变形区任意位置热轧板坯的宽度预测模型，预测带钢轧后宽度；

步骤3.1：根据体积不可压缩条件，由热轧板坯的入口厚度、入口速度和入口宽度、变形区任意位置热轧板坯的厚度和轧制方向上的速度，建立轧制变形区任意位置热轧板坯的宽度预测模型；

步骤3.2：根据现场实际轧制规程建立随轧制工艺参数变化的轧制变形区速度场和应变速度场；

步骤3.3：根据热轧板坯入口温度和现场实际轧制材料及轧制规程，计算热轧板坯的变形抗力；

步骤3.4：根据速度场、应变速度场、板坯热轧时的变形抗力，计算轧制变形区热轧板坯的内部变形功率、剪切功率和摩擦功率，得到总功率泛函；

步骤3.5：根据总功率泛函取最小值时对应的速度场和应变速度场，计算热轧板坯的出口速度；

步骤3.6：根据热轧板坯的出口速度、出口厚度、入口厚度、入口速度、入口宽度，利用轧制变形区任意位置热轧板坯的宽度预测模型预测带钢轧后宽度。

步骤3.1所述的轧制变形区任意位置热轧板坯的宽度预测模型如下：

其中，w_x为轧制变形区任意位置热轧板坯宽度的一半，h₀为热轧板坯入口厚度的一半，v₀为热轧板坯的入口速度，w₀为热轧板坯入口宽度的一半，h_x为轧制变形区任意位置热轧板坯厚度的一半，v_x为轧制变形区任意位置热轧板坯轧制方向上的速度；

其中，R为轧辊半径，h₁为热轧板坯的出口厚度的一半，l为轧制时轧辊与板坯接触弧水平投影长度，α为接触角。

所述步骤3.2的轧制变形区速度场和应变速度场按照如下方法得到：

设x轴、y轴、z轴分别为热轧板坯的长度、宽度和厚度方向，坐标原点选在当前道次入口截面的中心点处，热轧板坯的入口速度为v₀，轧辊转速为v_R，α为接触角，轧制过程中热轧板坯的厚度从2h₀减小到2h₁，宽度从2w₀增加到2w₁；

根据现场实际轧制规程建立随轧制工艺参数变化的轧制变形区速度场和应变速度场分别如下：

轧制变形区的速度场为：