[发明专利]一种建立特厚板轧制力模型的方法

说明书

本发明实施例公开了一种建立特厚板轧制力模型的方法。该建立特厚板轧制力模型的方法包括步骤构造速度场，计算轧制功率并且将其最小化，计算温升，在变形抗力模型中引入温升，在轧制力模型中嵌入温升进而获得轧制力相关参数。本发明实施例在计算过程中引入温升的变形抗力模型，有效地提高轧制力的预测精度，从而能够有效地对轧制生产进行指导。

技术领域

本发明涉及冶金的技术领域，特别是涉及一种在建模过程中考虑温升效应的建立特厚板轧制力模型的方法。

背景技术

轧制力的计算是校核轧机强度与工艺设计及优化的依据。在轧制特厚板时，如果预设轧制力偏小则金属变形渗透不到板坯心部，达不到预期效果；而预设轧制力偏大则会增加坯料咬入的难度，难以实现稳定轧制。因此，在轧制特厚板时，更加需要精确计算轧制力以确保在轧机的许用范围内开展工艺参数的设计与优化。

目前，赖宏等人采用Deform软件对Q690特厚板进行了有限元分析，发现坯料规格对特厚板的轧制力的影响显著，并指出较大厚度的板坯特别需要进行轧辊的强度校核；Seuren等人通过在厚板轧制的工程法解析中考虑剪应变的影响，计算出了板坯的厚向等效应变分布，提高了轧制力模型的预测精度；Ma和Liu等人数学描述了金属的流动规律，基于能量解析的方法计算了特厚板轧制力，分析了压下率、板厚以及摩擦等对轧制力的影响规律。特厚板在轧制过程中有部分能量会以热量的形式消耗，引起轧制温度升高，即温升效应。但是，上述建立特厚板轧制力模型的方法都未考虑轧制过程的温升效应，因此，上述方法所计算得出的特厚板轧制力的精度有限，无法对轧制生产提供有效指导。

因此，针对现有技术中建立特厚板轧制力模型过程中未考虑温升效应所存在的问题，有必要提供一种能够在计算过程中考虑温升效应从而提高轧制力预测精度及对轧制生产提供有效指导的建立特厚板轧制力模型的方法。

发明内容

针对现有技术中建立特厚板轧制力模型过程中未考虑温升效应所存在的问题，本发明实施例提供一种在计算过程中考虑温升效应的建立特厚板轧制力模型的方法。该建立特厚板轧制力模型的方法引入温升的变形抗力模型，有效地提高轧制力的预测精度，从而能够有效地对轧制生产进行指导。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：一种建立特厚板轧制力模型的方法，包括步骤S1：根据特厚板轧制过程中板芯部分未发生变形的特征，构造包含未变形的板芯部分的速度场；步骤S2：基于步骤S1中所构造的速度场，建立轧制功率总功率泛函并对所述轧制功率总功率泛函最小化；步骤S3：以变形区为单位，计算轧制变形功所引起的温升；步骤S4：在变形抗力模型中引入步骤S3中所计算的温升；步骤S5：将摩擦因子与步骤S4中引入温升后的变形抗力模型代入步骤S2中的轧制功率总功率泛函，获得最小轧制功率泛函；步骤S6：基于步骤S5所获得最小轧制功率泛函，计算获得有关特厚板轧制力的相关参数结果。

作为本发明的进一步改进，步骤S1中的速度场包括运动许可速度场和应变速率场。

作为本发明的进一步改进，所述运动许可速度场的具体表达式为：其中，h_c为板坯芯部未发生变形的厚度，U为秒流量体积，v_x、v_yv_z分别为质点沿x、y、z轴的位移速度，b_x为宽展函数，y、z分别为任意时刻时板坯的宽度和半厚度，b′_x、h′_px分别为板坯宽展函数和实际变形厚度函数的一阶导数。

作为本发明的进一步改进，所述应变速率场的具体表达式为：