[发明专利]一种热连轧粗轧立-平轧制轧件头尾缺陷预测及评价方法

权利要求书

1.一种热连轧粗轧过程立-平轧制轧件头尾缺陷预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：有限元模型的创建

步骤1.1：现场数据采集

对生产现场的设备数据以及轧件数据进行采集，得到轧辊与轧件现场数据，所述现场数据包括立辊辊径范围、立辊调宽量范围、平辊调宽量范围、平辊辊径范围、轧件初始宽度范围、轧件初始厚度范围、轧件初始长度L₀、轧制速度范围；

步骤1.2：搭建有限元模型

利用有限元软件建立粗轧过程立-平轧制有限元模型；建模时，采用1/2模型，立辊和平辊设为刚性体，轧件设为弹塑性体；设置轧辊和轧件材料属性，包括：泊松比、杨氏模量、密度、屈服强度和切线模量，轧件材料模型采用各向同性硬化模型；利用有限元软件网格划分工具对模型进行网格划分；进行接触设置，接触类型为自动面-面接触，接触设置对象分别为立辊和轧件，平辊和轧件；进行边界约束设置，设置宽度方向边界为对称边界；进行载荷施加，对轧件设置长度方向初速度，对立辊和平辊设置角速度；

步骤2：有限元仿真分析：

以立辊辊径R_E、立辊调宽量△E、平辊辊径R_H、平辊调宽量△H、轧件初始宽度W₀、轧件初始厚度H₀、轧制速度V₀为影响因素，采用控制变量法进行实验条件安排，对每一个实验条件进行有限元仿真，获得每一个实验条件下的头尾缺陷关键参数，所述头尾缺陷关键参数包括头部变形起点头部变形高峰头部变形高峰位置头部边部长度尾部变形起点尾部变形高峰立-平轧制后板坯的宽度W₁；

步骤3：头尾缺陷关键参数拟合和形状预测：

通过步骤2获得的不同水平的影响因素下，头尾缺陷关键参数的仿真结果，拟合以影响因素为自变量、每个头尾缺陷关键参数为因变量的函数关系式；

把要预测的热连轧粗轧立-平轧制过程的影响因素代入所述函数关系式，获得预测的头尾缺陷关键参数，根据预测的头尾缺陷关键参数，拟合轧件的头部缺陷形状的预测曲线H₁(x)和尾部缺陷形状的预测曲线H₂(x)。

2.根据权利要求1所述的热连轧粗轧过程立-平轧制轧件头尾缺陷预测方法，其特征在于，所述网格划分采用六面体网格。

3.根据权利要求1所述的热连轧粗轧过程立-平轧制轧件头尾缺陷预测方法，其特征在于，所述步骤3中的函数关系式的拟合按照以下表达式：

头部缺陷关键参数的函数表达式如下：

尾部缺陷关键参数的函数表达式如下：

立-平轧制后板坯的宽度:

其中n＝1～7的a_n、b_n、c_n、d_n、e_n、f_n、g_n为要拟合的系数。

4.根据权利要求1所述的热连轧粗轧过程立-平轧制轧件头尾缺陷预测方法，其特征在于，所述轧件的头部缺陷形状和尾部缺陷形状的预测曲线按照以下方法进行拟合：

以轧件头部中心为原点，宽度方向为x轴，将轧件头部分为三个区域，具体如下：

Ⅰ区，

Ⅱ区，

Ⅲ区，

其中W₁是轧件轧制后的宽度的一半；

利用轧件头部关键参数对头部缺陷形状进行拟合，Ⅰ区表示轧件头部中间未变形的区域，Ⅱ区与Ⅲ区为轧件变形区，Ⅱ区采用三次多项式，Ⅲ区采用二次多项式进行拟合，得到轧件头部缺陷形状预测曲线H₁(x)；

以轧件尾部中心为原点，宽度方向为x轴，将轧件尾部分为两个区域，具体如下：

Ⅰ区，

Ⅱ区，

利用轧件尾部关键参数对尾部缺陷形状进行拟合，Ⅰ区表示轧件尾部中间未变形的区域，Ⅱ区为轧件尾部变形区，采用三次多项式对Ⅱ区进行拟合，得到轧件尾部缺陷形状预测曲线H₂(x)；