冷连轧机组极薄带轧制中基于热凸度的原始辊缝设定方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种冷连社机组极薄带社制过程中原始漉缝设定方法。
【背景技术】
[0002] 采用四漉社机的前H个机架和采用六漉社机的后两个机架组成的五机架冷连社 机组（W下简称3巧型五机架冷社机组），与全部是六漉社机的机组相比，3巧型五机架冷 社机组节约了投资成本，比较经济，而与全部是4漉社机的机组相比，3巧型五机架冷社机 组的板形控制能力更加强大，社薄能力也更为突出。然而，随着带钢厚度不断变小，对机组 板形板厚控制精度的要求也逐渐提高。在板形板厚控制过程中，除了需要精确计算出漉系 的弹性变形之外，社漉的热凸度对板形板厚的控制精度也起着决定性的作用。一方面，在带 钢和冷却介质的综合作用下，社漉沿漉身方向产生不均匀热膨胀，改变了原始设定的漉缝 形状，直接影响出口带钢的板形板厚控制；另一方面，社漉的不均匀变形又能补偿社制过程 中漉系弹性变形和社漉磨损的影响。此外，工作漉的热凸度变化除了对该机架带材的板形 板厚产生影响外，还会直接影响到后续社机相关参数的设定，如果前面机架由于热凸度的 变化，导致板形与板凸度的偏差超出了后续机架漉系参数对板形与板凸度的调控能力，贝U 机组很难生产出合格的产品，送就需要现场对所有机架热凸度的影响进行综合防治。送样， 在极薄带钢社制过程中，如何精确回归出各机架工作漉热凸度的变化情况，实现对原始漉 缝的准确设定，提高成品带钢的板形板厚控制精度就成为现场技术攻关的焦点。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种冷连社机组极薄带社制中基于热凸度的原始漉缝设定 方法，可有效实现原始漉缝的设定，W提高出口带材板形板厚控制精度。
[0004] 本发明的冷连社机组极薄带社制中基于热凸度的原始漉缝设定方法，包括：首先 采用有限差分法建立社漉二维温度场计算模型；再利用弹塑性力学的方法求解出社漉热凸 度的动态变化；最后实现原始漉缝的设定。
[0005]其中，建立社漉二维温度场计算模型包括获取相关参数、参数赋初值。
[0006] 求解出社漉热凸度的动态变化包括确定各机架工作漉热凸度。
[0007] 其中，获取相关参数包括：收集3巧型五机架冷连社机组的主要设备与工艺参数、 定义热凸度计算过程中所涉及的相关过程参数；
[0008] 其中，收集3巧型五机架冷连社机组的主要设备与工艺参数包括；收集相关漉系 参数、给定待生产带钢的规格特征与工艺参数、收集主要工艺润滑制度参数、收集热传导计 算过程中涉及到的相关参数；
[0009] 其中，定义热凸度计算过程中所涉及的相关过程参数包括；带钢社制时间t、社漉 沿漉身方向分段数M、社漉沿漉径方向分段数N、过程变量m= 1，2,…M，n= 1，2,…N、第 i机架工作漉温度社制时的热凸度分布AZ)：,、第i机架工作漉温度分布初始值培Ut时刻 第i机架工作漉温度分布?、第i机架工作漉达到稳定状态时的温度分布巧,。、时间搜索 步长At、过程变量j、第i机架的摩擦系数y1、第i机架的变形热、第i机架的摩擦热 绞\第1机架带钢在变形区的温度巧、工作漉热膨胀系数目t、工作漉材料的泊松比V、各 机架原始漉缝设定值Hi、各机架最佳原始漉缝设定值；
[0010] 参数赋初值为对各机架原始漉缝的设定值Hi赋初值。
[0011] 其中，确定各机架工作漉热凸度包括：
[0012] (d)令代表机架号的过程变量i= 1 ;
[0013] (e)取各机架工作漉的^?模型进行单元划分，建立径向与轴向的二维单元模型，沿 漉身方向各等分段宽度^，二-，沿漉径方向各等分段宽度心：%-; '厶成!'
[0014] 讯给定时间搜索步长At、社漉初始温度?过程变量j= 0,其中根据二 维不稳定导热的限制条件时间搜索步长At应满足不等式
[0015](g)运用有限差分法计算第i机架工作漉温度分布投.。:。
[0016] 运用有限差分法计算第i机架工作漉温度分布?1,,包括W下由计算机执行的步 骤：
[0017] gl)令带钢社制时间t=jAt;
[0018] g2)W带材的初始强度0s。、加工硬化系数心、带材的宽度B、入口厚度为1、出口 厚度为、入口张力为Ti1、出口张力为Ti、出口速度为Vi、乳化液浓度C、乳化液初始温度设 定值町、第i机架乳化液流量设定值Wi为初始条件，计算出当前工况下，第i机架的摩擦系 数y1、社制过程中因抵抗变形而产生的变形热续％由于带钢与社漉的相对滑动而产生的 摩擦热谷f;
[0019]的）W第i机架的摩擦系数y1、社制过程中因抵抗变形而产生的变形热经％由于 带钢与社漉的相对滑动而产生的摩擦热貧'为初始条件，调用带钢温升计算模型，确定第i 机架带钢在变形区的温度巧；
[0020] g4)忽略社漉的周向导热，并将变形热和摩擦热传到工作漉的部分和冷却液 带走的热量看作边界条件，根据社漉的二维导热方程，可W列出工作漉热平衡方程的差 分表达式为
式中 为第i机架工作漉第m，n个单元所对应的半径；
[0021]g5)根据能量平衡原理，和牛顿冷却定律得到社漉各部分边界条件的的差分方程， 对于漉身社制部分而言将社漉的表面的单元节点（m，n+l)不再看作是内部节点之间的热 传导，而是由牛顿冷却定律代替，对漉身非社制部分而言，没有带钢与社漉间的传热，对于 漉肩部分而言，漉肩部分的单元节点（m+l，n)不再当做是内部节点之间的热传导，而是由 牛顿冷却定律代替；对于对称边界，其温度梯度应当为零，即
[0022] 挑）根据g2)-巧），确定第i机架工作漉t+At时刻的温度场分布我貨";；
[0023] g7)判断不等苗
是否成立？如果不等式成立，说明此时工 作漉的温度场分布已达到稳定状态，令?1:: C.';,，转入步骤化）；如果不等式不成立，则令j =j+1，转入步骤gl);
[0024] 化）运用弹塑性理论所述的相关方法，求解稳定状态下第i机架工作漉的热凸度 分布
[002引 （i)判断不等式i<6是否成立？如果不等式成立，则令i=i+1，转入步骤（d)，计 算下一机架的热凸度分布；如果不等式不成立，则转入步骤（j)。
[0026] 其中，实现原始漉缝的设定包括：
[0027] (j)结合社漉的原始漉型、各机架社漉的热凸度分布W及社机的弹跳方程、社机 的弹性变形模型，求解出当前漉缝设定情况下，末机架带钢的出口厚度分布hi。和板形分布 0 5n(n为条元数）；
[002引 似求解漉缝设定的目标函数
其中
板凸度相对偏差余量，目标板凸度相对偏差余量越小，板凸度越好；
I板形相对偏差余量，目标板形相对偏差余量越小，板形越好；a1为功板形 板凸度的加权系数，一般a1 = 0. 3-0. 7 ;
[0029] (1)判断化well条件是否成立（也就是判断目标函数F是否最小）？如果化well 条件成立，则令最佳漉缝设定值化^ =巧转入步骤（m)，否则重新对原始漉缝进行设定，转入 步骤（C);
[0030] (m)输出当前工况下各机架工作漉的热凸度分布W及各机架最佳原始漉缝 设定值W,'，完成于3+2型五机架冷连社机组极薄带社制过程中的原始漉缝设定。
[0031] 本发明的有益效果是：通过准确的回归出社漉的动态热凸度，实现原始漉缝的 精确设定，提高机组的板形板厚控制精度，可使板形封闭率从应用前的1.32%下降到 0. 68%，同时，板凸度合格达到98. 5%W上，降低了不合格产品出现的概率，提高了机组成 品带钢的质量，给现场带来了较大的经济效益。
【附图说明】
[0032] 图1是本发明一个实施例的冷连社机组极薄带社制中基于热凸度的原始漉缝设 定方法的总流程图；
[0033] 图2是图1实施例的方法在3巧型五机架冷连社机组极薄带社制过程中的热凸度 预报主计算流程图；
[0034] 图3是图2的热凸度预报主计算流程图中工作漉单元划分图；
[0035] 图4图1的方法的确定各机架工作漉热凸度步骤中工作漉温度场计算框图；
[0036] 图5是第一机架工作漉热凸度实测值与采用本发明方法的计算值对比曲线图；
[0037] 图6是第二机架工作漉热凸度实测值与采用本发明方法的计算值对比曲线图；
[0038] 图7是第H机架工作漉热凸度实测值与采用本发明方法的计算值对比曲线图；
[0039] 图8是第四机架工作漉热凸度实测值与采用本发明方法的计算值对比曲线图；
[0040] 图9是第五机架工作漉热凸度实测值与采用本发明方法的计算值对比曲线图；
[0041] 图10是本发明方法与传统方法板形对比图；
[0042] 图11是本发明方法与传统方法板凸度对比图。
【具体实施方式】
[0043] 为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，W下结合附图对本发明的具 体实施方式作详细说明。首先需要说明的是，本发明并不限于下述【具体实施方式】，本领域的