[发明专利]环轧过程中由环转速驱动的变主辊转速的确定方法

权利要求书

1.一种环轧过程中由环转速驱动的变主辊转速的确定方法，其特征在于，具体步骤为：

步骤一，确定环件转动速度变化阶段及各阶段结束时的环件外径尺寸：

环件在轧制全过程中环件转动速度称为环转速；所述环转速随该环件的外径实时变化；

确定的环转速变化分为四个阶段，分别为增速阶段、恒速阶段、减速阶段与整圆阶段；

设环轧全过程为100％，给定环转速增速阶段在环轧全过程的占比K₁的取值范围为10％～30％、环转速恒速阶段在环轧全过程的占比K₂的取值范围为50％～80％、环转速减速阶段在环轧全过程的占比K₃的取值范围为5％～15％、环转速整圆阶段在环轧全过程的占比的取值范围K₄为2％～5％，四个占比需满足K₁+K₂+K₃+K₄＝100％；

所述的占比为各个阶段在环轧全过程中所占的比例；

所述环转速在各阶段的变化过程是环转速增速阶段、环转速恒速阶段、环转速减速阶段和环转速整圆阶段；

所述环转速增速阶段在环轧全过程的占比K₁为：

则环转速增速阶段结束时的环件外径D₁通过公式(2)确定：

D₁＝D₀+K₁×(D_f-D₀) (2)

式(1)、(2)中：D₀表示环坯外径、D₁表示环转速增速阶段结束时的环件外径、D_f表示最终成形环件外径；

所述环转速恒速阶段在环轧全过程的占比K₂为：

则环转速恒速阶段结束时的环件外径D₂通过公式(4)确定：

D₂＝D₁+K₂×(D_f-D₀) (4)

式(3)、(4)中：D₂是环转速恒速阶段结束时的环件外径；

所述环转速恒速阶段为环轧过程主轧制阶段，此阶段因环转速恒定其环角加速度为零，因而显著缓解了因角加速度引起的环轧过程的不稳定性；

所述环转速减速阶段在环轧全过程的占比K₃为：

则环转速减速阶段结束时的环件外径D₃通过公式(6)确定：

D₃＝D₂+K₃×(D_f-D₀) (6)

公式(5)、(6)中，D₃为环转速减速阶段结束时的环件外径；

所述环转速整圆阶段在环轧全过程的占比K₄为：

整圆阶段结束时刻达到目标环件尺寸，也即是最终成形环件外径尺寸D_f；

步骤二，建立环轧全过程的环转速方程：

根据步骤一中确定的环件转动速度变化阶段及各阶段结束时的环件外径尺寸，建立环轧全过程的环转速方程：

ω＝ω₁+ω₂+ω₃+ω₄ (18)

其中：ω₁＝a₁D³+b₁D²+c₁D+d₁，(D₀≤D＜D₁)

ω₂＝ω_max，(D₁≤D＜D₂)

ω₃＝a₂D³+b₂D²+c₂D+d₂，(D₂≤D＜D₃)

ω₄＝ω_min，(D₃≤D≤D_f)；

ω₁为环转速增速阶段的环转速，a₁、b₁、c₁、d₁分别为四个系数；

ω₂为环转速恒速阶段的环转速；

ω₃为环转速减速阶段环转速，a₂、b₂、c₂、d₂分别为四个系数；

ω₄为环转速整圆阶段环转速；

步骤三，确定环转速驱动下的变主辊转速ω_main：

设环件与主辊接触面之间无滑动，则环件与主辊接触处的线速度相等；由

得到：

式中ω_main表示主辊转速、D表示环件实时外径、D_main表示主辊外径、ω为环轧全过程的环转速，由式(18)确定；由式(21)可知，只要给定由式(18)确定的环转速及主辊外径，就可以确定主辊转速ω_main随环件实时外径D的变化曲线；

至此，通过预先设计的环转速反向求解确定了主辊转速的变化曲线，完成了环轧过程由环转速驱动的变主辊转速的确定。

2.如权利要求1所述环轧过程中由环转速驱动的变主辊转速的确定方法，其特征在于，所述建立的各不同环转速阶段的环转速方程中：

ω₁为三次多项式函数，式中，a₁、b₁、c₁、d₁分别为三次多项式函数的四个系数，分别为：

式(11)中，s为取值非负的曲线初始斜率；

ω₂保持恒速ω_max，该阶段为主轧制阶段，环件角加速度为零，有利于提高环轧过程的稳定性；

ω₃为三次多项式函数，式中，a₂、b₂、c₂、d₂分别为三次多项式函数的四个系数，分别为：

ω₄保持恒速ω_min。