[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

说明书

一种环轧过程中由环转速驱动的变主辊转速的确定方法，从减弱环角加速度对稳定性影响的方面入手，把环轧过程环转速变化划分为四个阶段，并确定各阶段环转速随环件外径实时变化的曲线形式；其次，确定环转速在各个阶段的方程；最后，根据主辊转速与环转速之间的数学关系反向求解主辊转速，实现环轧过程中变主辊转速的确定。该发明考虑环轧过程的稳定性，提出轧制过程环件转速按照事先设计的曲线形式变化，从而发明了环转速驱动的逆向确定主辊转速的方法，实现环轧过程变主辊转速轧制，为环轧过程的稳定性调控提供了新的途径。

技术领域

本发明属于环轧成形加工领域，具体涉及一种环轧过程中由环转速驱动的变主辊转速的确定方法。

背景技术

环轧过程中，主辊转速决定了环件的转速，是影响环轧过程稳定性的重要因素，也会对环件的成形质量产生重要影响，通过调控环轧过程中的主辊转速，可以使得环轧过程向优化的方向发展。因此，主辊转速的合理设计是环轧重要的核心技术之一。但是过去环轧过程中通常主辊转速都是常数，在这种工艺条件下，随着环件直径的长大，环件的转速一直在降低，表明环转动的角加速度一直存在且变化，致使环轧过程稳定性较差。王凤琪(王凤琪.超大型铝合金环件双向辗轧稳定成形规律与判据研究[D].西北工业大学,2018:45-62.)采用简单函数描述变主辊转速曲线，设计了平均主辊转速一致的多种变主辊转速曲线，揭示了变主辊转速轧制对成形稳定性与环件圆度的影响机制，但该方法是从主辊转速入手正向设计主辊转速的变化曲线，未事先考虑环转速的变化对轧制过程的稳定性而对主辊转速进行确定。本发明提出了一种环轧过程中由环转速驱动的变主辊转速的确定方法，通过考虑环转速对环轧过程稳定性的影响，事先预设有利于环轧过程稳定性的随环件实时外径变化的环转速曲线，进而逆向思维从环转速出发反向确定主辊转速，从而实现有利于环轧过程稳定性的变主辊转速轧制。

发明内容

为克服现有环轧工艺技术中主辊恒速轧制所导致的环角加速度一直变化致使环轧过程稳定性较差的问题，本发明提出了一种环轧过程中由环转速驱动的变主辊转速的确定方法。

本发明的具体步骤如下：

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：

1、环转速增速阶段。

在所述环转速增速阶段，环件实时外径D会由环坯外径D₀增长至环转速增速阶段结束时的环件外径D₁，此时环从静止状态过渡到转动状态，环转速ω₁从环转速初值ω₀以三次多项式函数的变化形式增大至最大环转速ω_max。

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：