一种四辊轧机轧制过程中的轧机弹性变形预测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于板带乳制技术领域，特别涉及一种四辊乳机乳制过程中的乳机弹性变 形预测方法。
【背景技术】
[0002] 乳制过程中，在乳制力和弯辊力的作用下，乳机的乳辊辊系及乳辊轴承、轴承座、 牌坊等部件会产生弹性变形，这一系列受力部件产生的弹性变形总和称为乳机弹性变形。 在乳机弹性变形中，乳机牌坊和其它机械部件的刚度特性在制造安装后基本不会发生变 化，其弹性变形仅仅与乳制力、弯辊力等受力大小有关。而辊系的弹性变形包括支撑辊挠 曲、工作辊挠曲、辊间压扁和工作辊压扁等部分，在板带生产过程中，辊系的弹性变形会随 着乳辊的几何尺寸、带钢宽度、弯辊力和乳制力等生产条件的变化而发生改变。
[0003] 乳机弹性变形计算的应用分为两种情形，第一种是用于辊缝设定值的计算，即根 据各道次或各机架厚度分配及相应乳制力求该乳机各道次/各机架的辊缝设定值；第二种 情形是根据实测的辊缝和乳制力反求相应弹性变形量和厚度，计算各道次/各机架出口厚 度和AGC调节中的瞬时厚度。因此，可以说乳机弹性变形的预测精度直接影响着辊缝设定 及带钢出口厚度软测量的精度。目前，国内冷乳机过程控制中的乳机弹性预测一般采用通 过压靠法或乳板法得到的弹性变形曲线来确定乳机弹性变形值，并仅对带钢宽度影响项进 行补偿，而乳辊尺寸和弯辊力等因素对弹性变形的影响在传统模型中没有得到体现。但是， 在实际生产中，由于乳辊尺寸、板带宽度等因素变化范围都比较大，且现场乳制工况与压靠 工况有很大不同，因此传统的弹性变形预测方法中因未充分考虑影响弹性变形的各因素而 具有一定的局限性。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术存在的问题，本发明提供一种四辊乳机乳制过程中的乳机弹性变形 预测方法。
[0005] 本发明的技术方案是：
[0006] -种四辊乳机乳制过程中的乳机弹性变形预测方法，包括如下步骤：
[0007] 步骤1、获取带钢参数、乳辑参数和乳制参数；
[0008] 所述带钢参数包括：带钢宽度；
[0009] 所述乳辊参数包括：工作辊辊径、支撑辊辊径、工作辊辊身长度、支撑辊辊身长度、 液压缸中心距离；
[0010] 所述乳制参数包括：机架乳制力、机架弯辊力；
[0011] 步骤2、根据带钢参数、乳辊参数和乳制参数分别预测辊系弹性变形和乳机牌坊弹 性变形；
[0012] 步骤2. 1、根据辊系弹性变形模型预测辊系弹性变形；
[0013] 所述辊系弹性变形模型描述的是与乳制力相关辊系弹性变形、弯辊力相关弹性变 形和回归偏差之和，辊系弹性变形与乳制力、工作辊弯辊力成正比；
[0014] 步骤2. 2、根据乳机牌坊弹性变形模型预测乳机牌坊弹性变形；所述乳机牌坊弹 性变形模型描述的是乳辊全长压靠得到的总的乳机弹性变形减去辊系弹性变形；
[0015] 步骤3、对预测的辊系弹性变形和牌坊弹性变形求和得到乳机总弹性变形预测值。
[0016] 所述辊系弹性变形模型的建立过程如下：
[0017] 步骤2. 1. 1、采用影响函数法计算不同参数下四辊乳机的辊系弹性变形；
[0018] 步骤2. 1. 2、建立辊系弹性变形回归数学模型，该模型将辊系弹性变形分为与乳制 力相关辊系弹性变形、弯辊力相关弹性变形和回归偏差；
[0019] 辊系弹性变形回归数学模型如下：
[0020]
(1)
[0021] 式中，Srci1^乳辊辊系弹性变形，mm;F为总乳制力，kN;Fwb为工作辊弯辊力，kN; xroll为与乳制力相关的辊系弹性变形系数，mm/kN ;xbend为与工作辊弯辊力相关的辊系 弹性变形系数，mm/kN ;为辊系弹性变形回归偏差，mm ;
[0022] 与乳制力相关的辊系弹性变形系数xroll、与工作辊弯辊力相关的辊系弹性变形 系数xbend均与工作辊直径、支撑辊直径及乳件宽度相关。工作辊直径、支撑辊直径及乳件 宽度与辊系弹性变形系数之间的关系采用多项式回归方程表达为：
[0023]
[0024]
[0025]
[0026]
[0027]
[0028]
[0029]
[0030]
[0031]
[0032]
[0033] 式（2)、（3)中，a!~a 12为xroll相关的多项式拟合系数；b丨~b 12为xbend相关 的多项式拟合系数;W为带钢宽度，m ;Dto、D"分别为支撑辊直径和工作辊直径，m。
[0034] 分析式（1)~（3)可以看出，辊系弹性变形与乳制力和工作辊弯辊力成正比；乳制 力相关辊系弹性变形系数的多项式回归方程和弯辊力相关辊系弹性变形系数的多项式回 归方程综合考虑了工作辊直径、支撑辊直径及乳件宽度等因素的影响，应用该多项式回归 方程可以快速求解出不同条件下的辊系弹性变形系数，进而求解出辊系弹性变形。
[0035] 步骤2. 1. 3、将影响函数法计算得到的辊系弹性变形作为拟合源数据，通过最小二 乘法获得辊系弹性变形回归数学模型中的参数拟合值，即&1~a 12、bi~b 12和的具体数 值；
[0036] 步骤2. 1. 4、将辊系弹性变形回归数学模型中的参数拟合值带入辊系弹性变形回 归数学模型中，得到辊系弹性变形模型。
[0037] 所述乳机牌坊弹性变形模型的建立过程如下：
[0038] 步骤2. 2. 1、通过乳辊全长压靠法来获得乳制力、弯辊力及对应的辊缝值，得到乳 机弹性变形曲线，即得到总的乳机弹性变形；
[0039] 步骤2. 2. 2、对乳制力、弯辊力及对应的辊缝值进行增量化处理，对得到的乳制力 增量值、辊缝增量值进行数据处理，剔除数据异常点，即剔除明显偏离乳机弹性变形曲线的 数据点；
[0040] 步骤2. 2. 3、总的乳机弹性变形减去采用辊系弹性变形回归模型计算的四辊乳机 的辊系弹性变形，得到乳机牌坊弹性变形曲线；
[0041 ] 步骤2. 2. 4、建立乳机牌坊弹性变形回归数学模型；
[0042] 乳机牌坊弹性变形回归数学模型如下：
[0043]
[0044] 式中，Mh为乳机牌坊的刚度系数，kN/mm ;△ S H、aH均为牌坊弹性变形模型参数；
[0045] 步骤2. 2. 5、利用获得的乳机牌坊弹性变形曲线，对乳机牌坊弹性变形回归数学模 型中的系数进行拟合，得到乳机牌坊弹性变形模型。
[0046] 有益效果：
[0047] 针对传统乳机弹性变形预测方法未充分考虑影响辊系弹性变形各影响因素、计算 精度低的缺陷，本发明将理论计算与实验数据回归相结合，将乳制过程的乳机弹性变形分 为两部分：辊系弹性变形、乳机牌坊弹性变形。其中，辊系的弹性变形通过基于影响函数法 的离线计算和数据回归获得，而牌坊弹性变形通过对乳机压靠实验获得的实验数据进行回 归获得。本发明方法在大多数四辊乳机调试过程中均能方便的实现，且不需要成本上的投 入，通过本发明提供的方法可以提高不同乳制工况下的乳机弹性变形计算精度，从而有效 的提高板带乳制过程的厚度控制精度。本发明具有推广应用价值，可推广应用于单机架以 及多机架连乳机的乳机弹性变形计算中。
【附图说明】
[0048] 图1为本发明【具体实施方式】的支撑辊辊径和乳制力对辊系弹性变形的影响曲线；
[0049] 图2为本发明【具体实施方式】的工作辊辊径和乳制力对辊系弹性变形的影响曲线；
[0050] 图3为本发明【具体实施方式】的带钢宽度和乳制力对辊系弹性变形的影响曲线；
[0051] 图4为本发明【具体实施方式】的支撑辊辊径和弯辊力对辊系弹性变形的影响曲线；
[0052] 图5为本发明【具体实施方式】的工作辊辊径和弯辊力对辊系弹性变形的影响曲线；
[0053] 图6为本发明【具体实施方式】的带钢宽度和弯辊力对辊系弹性变形的影响曲线；
[0054] 图7为本发明【具体实施方式】的乳机弹性变形测量数据及拟合曲线；其中，a为乳机 总弹性变形实测曲线；b为辊系弹性变形计算曲线；c为乳机牌坊弹性变形增量；d乳机牌 坊弹性变形拟合曲线；
[0055] 图8为本发明【具体实施方式】的乳机牌坊弹性变形的拟合误差曲线；
[0056] 图9为本发明【具体实施方式】的四辊乳机乳制过程中的乳机弹性变形预测方法流 程图；
[0057] 图10为本发明【具体实施方式】的辊系弹性变形模型的建立流程图；
[0058] 图11为本发明【具体实施方式】的乳机牌坊弹性变形模型的建立流程图。
【具体实施方式】
[0059] 为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例对本发明作进 一步详细的说明。
[0060] 基于本发明的四辊乳机乳制过程中的乳机弹性变形预测方法适应于单机架或连 乳机组中，本实施方式是针对某1800mm单机架四辊可逆乳机的乳机弹性变形进行预测，该 乳机工作辊、支撑辊均为平辊。
[0061] -种四辊乳机乳制过程中的乳机弹性变形预测方法，如图9所示，包括如下步骤：
[0062] 步骤1、获取带钢参数、乳辑参数和乳制参数；
[0063] 所述带钢参数包括：带钢宽度；
[0064] 所述乳辊参数包括：工作辊辊径、支撑辊辊径、工作辊辊身长度、支撑辊辊身长度、 液压缸中心距离；
[0065] 所述乳制参数包括：机架乳制力、机架弯辊力；
[0066] 本实施方式中获取的参数如表1所示。
[0067] 表1计算参数
[0070] 步骤2、根据带钢参数、乳辊参数和乳制参数分别预测辊系弹性变形和牌坊弹性变 形；
[0071] 步骤2. 1、根据辊系弹性变形模型预测辊系弹性变形；
[0072] 所述辊系弹性变形模型描述的是与乳制力相关辊系弹性变形、弯辊力相关弹性变 形和回归偏差之和，辊系弹性变形与乳制力、工作辊弯辊力成正比；
[0073] 如图10所示，辊系弹性变形模型的建立过程如下：
[0074] 步骤2. 1. 1、采用影响函数法计算四辊乳机的辊系弹性变形；
[0075] 针对选取的乳机，在采用影响函数法计算时，辊系弹性变形各影响因素的数值大 小如表2所示。
[0076] 表2辊系弹性变形计算过程中的参数值
[0077]
[0078] 在采用影响函数法计算辊系弹性变形过程中，支撑辊直径共选取8个数值，分别 为 I. 300m、I. 320m、I. 340m、I. 360m、I. 380m、I. 400m、I. 420m 和 I. 450m ;工作辊直径共选取 8 个数值，分别为 0· 420m、0. 430m、0. 440m、0. 450m、0. 460m、0. 470m、0. 480m 和 0· 490m ;带钢 宽度共选取6个数值，分别为(λ 800m、L 000m、L 200m、L 400m、L 600m和L 800m ;总乳制力 共选取 7 个数值，分别为 5000kN、8000kN、llOOOkN、14000kN、17000kN、20000kN 和 23000kN ; 工作辊总弯辊力共选取6个数值，分别为