专利名称：Dc轧机轧制压力、辊间压力的预报方法
专利说明(c)假设初始辊缝形状 假设初始辊缝形状为 [oo川《(力=6。+&2(与)2+64存)4 式中 b。-轧后厚度横向分布零次回归系数； b2-轧后厚度横向分布二次回归系数； b4_轧后厚度横向分布四次回归系数。(d)设定轧制压力 设定轧制压力方向a i为
2D ,(>',. - ￡/2》a,. = 一arcsm二~~^-(i = d+l， d+2, ... ， d+n)。
化2 +2()',-丄/2)M2 el)设定辊间压力方向初始假设值13 iQ为
一()'.—L/2)6> + e = arctan A — -^-^ (i = 1 ， 2, ... ， m);
凡,+^ . e2)基于影响函数法，建立DC轧机辊系变形模型和金属模型，计算DC轧机辊系所
受的未知力、各单元的工作辊水平方向挠度xwi和支承辊水平方向挠度xbi;e3)重新设定辊间压力方向13 i为 A = arctan_2(%"广^) (i = 1， 2， ... ， m); e4)以13 i、 13 iQ的均方差是否在0 1.0X10-5度范围之内为收敛判据，比较P 4、 Pi。，判断是否收敛，若收敛进入步骤(f)，否则，用松弛因子法修改Pi。，转入步骤e2);
(f)计算辊缝形状hjy),并以出口厚度横向分布变化量的最大值是否在0 1.0X10—'Smm范围之内为收敛判据，比较hi(y) A*(y)，判断是否收敛，若收敛，输出各单元单 位宽度轧制压力Pi、辊间压力&和工作辊水平力Fwxl、 F^,进入步骤(g),否则，用松弛因子 法修改h^(y)，转入步骤(d)。gl)计算各单元轧制压力对工作辊轴心的力臂 为 a, = Rwsin (i = 1 ， 2， ... ， m) 式中: 小i-轧制压力作用点所对应的轧辊中心角，设定为咬入角的一半。 [國]g2)计算各单元辊间压力对工作辊轴心的力臂&为
& = Rwsin(e i+Yi)-M cosP i(i = 1,2，…，m); g3)受力模型中已经满足工作辊水平和铅垂方向的力平衡条件，只需验证工作辊 在轧制压力、辊间压力、前后张力和水平支承力作用下的力矩平衡条件，验证条件为
5
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是上<formula>formula see original document page 6</formula>
式中-
Fwxf工作辊左水平支承力； 巳x「工作辊右水平支承力。
辊系受力是否满足工作辊平衡条件，可以用误差e来判断。误差e的具体含义 式两边之差的绝对值与两边最小值之比。则误差e可表示为 爿一5
d + W 其中/f = J] AAA^.l + (尸w + )/7w (i = 1 ， 2， . . . ， m)
5 = |>,.g,.Ay;+i w(j;—T0)/2 (i = 1,2，... ，m)
MIN(A, B)表示取A和B中的最小值。
j一丑
S 10% ，则可认为辊系受力满足工作辊平衡条件，说 若误差e满足￡ = 明辊系受力模型准确，轧制压力、辊间压力预报精度高。 本发明的有益效果是在大量理论研究基础上，结合实际轧制情况，根据DC轧机 偏移交叉轧制特性，充分考虑滚动摩擦等因素的影响，合理设定DC轧机的轧制压力、辊间 压力，耦合金属模型和辊系变形模型预报DC轧机的轧制压力、辊间压力，是一种精度较高 的预报方法。轧制压力、辊间压力预报精度的提高不仅有利于提高辊系变形模型计算的准 确程度，而且有利于提高DC轧机板厚板形控制精度，从而提高产品的质量。
图1是辊系受力主视图；图2是辊系受力俯视图；图3是辊系受力左视图；图4是总程序流程图；图5是轧制压力方向；图6是辊间压力方向；图7是工作辊水平方向挠度；图8是支承辊水平方向挠度；图9是有载辊缝横向分布；图10是单位宽度轧制压力横向分布图11是单位宽度辊间压力横向分布图12是轧制压力和辊间压力力臂。
具体实施例方式
实施例
以下借助附图和实施例进-一步描述本发明。
实施例 本发明提出的一种DC轧机轧制压力、辊间压力的预报方法,其流程图如附图4所 示。现以实际DC轧机轧制参数为例，借助附图4描述某特定的铝带在DC轧机上的预报过 程及相关效果，包括以下由计算机系统执行的步骤
(a)收集实际DC轧机的设备参数及工艺参数 包括支承辊的辊身长度300mm、压下支点与辊身端部距离90咖、水平力作用点与 辊身端部距离9()iran、辊身直径2()0ram、辊颈直径15()mni、弹性模量2l()GPa、泊松比().3，工作辊 辊身长度300mm、弯辊力作用点与辊身端部距离60mm、水平力作用点与辊身端部距离60mm、 辊身直径90mm、辊颈直径70mm、弹性模量210GPa、泊松比0. 3、交叉角0. 2° (0 1° )、偏 移量1. 21mm(0 6mm)、摩擦圆半径0. 5mm，工作辊和支承辊之间的辊间摩擦系数0. 042、滚 动摩擦力臂0. 5线轧件来料规格尺寸0. 7mni X 250ramX 4()()mra、入口厚度横向分布拟合曲线 零次、二次、四次系数为0. 7mm、 -0. 008mm、0. 004mm、弹性模量70GPa、泊松比0. 33，前、后总 张力3735. 6N、3431. 3N。 (b)将辊系及轧件沿辊身方向离散化 辊系划分为61个单元，将轧件划分为51个单元，辊身端部到同侧轧件边部的辊系
各划分为5个单元。(c)假设初始辊缝形状假设初始出口厚度横向分布的回归系数为0. 515mrn、0. 004mm、 -0. 0012mm。(d)设定轧制压力方向，见图5。(e)设定辊间压力，包括以下步骤 el)设定辊间压力方向初始假设值，见图6。 e2)计算DC轧机辊系所受的未知力、各单元的工作辊水平方向挠度Xwi和支承辊
水平方向挠度Xbi，见图7 8。e3)重新设定辊间压力方向，见图6。 e4)判断13 i、 P ,.。的均方差是否在0 1. 0 X 10—5度范围之内，是，进入步骤(f)， 否则，用松弛因子法修改ei。,转入步骤e2)。 (f)计算辊缝形状h (y)，见图9，判断^ (y) 、 hj(y)变化量的最大值是否在() 1.0X10—Smm范围之内收敛，收敛，输出各单元单位宽度轧制压力Pi、辊间压力qi,见图10 11，工作辊水平支承力为2273. 076N、2916. 365N，并进入步骤(g)，否则，用松弛因子法修改 hj(y),转入步骤(d)。 (g)根据步骤(f)输出结果,验证工作辊的力矩平衡条件，包括以下步骤
gl)计算各单元轧制压力对工作辊轴心的力臂、，见图12。 [画]g2)计算各单元辊间压力对工作辊轴心的力臂bp见图12。 g3)验证工作辊在轧制压力、辊间压力、前、后张力和水平支承力作用下的力矩平衡斜牛。 [國]由程序计算出的轧制压力、辊间压力、前后张力和水平支承力的力矩分别为 145997. 7N.咖、147668. 5N. mm、6846. 751N. mm、2594. 720N.咖，误差为3. 986%，可见该方法 轧制压力、辊间压力预报精度高。通过实施例可以看出，本发明预报精度较高，误差控制在 10 %之内，效果明显，可以满足工程精度要求。
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权利要求
一种DC轧机轧制压力、辊间压力的预报方法，其特征是所述方法包括以下步骤(a)收集实际DC轧机的设备参数及工艺参数包括支承辊的辊身长度Lb、压下支点与辊身端部距离Lbz、水平力作用点与辊身端部距离Lbx、辊身直径Db或半径Rb、辊颈直径Db1、弹性模量Eb、泊松比vb，工作辊辊身长度Lw、弯辊力作用点与辊身端部距离Lwz、水平力作用点与辊身端部距离Lwx、辊身直径Dw或半径Rw、辊颈直径Dw1、弹性模量Ew、泊松比vw、交叉角θ、偏移量ec、摩擦圆半径ρw，工作辊和支承辊之间的辊间摩擦系数μR、滚动摩擦力臂M，轧件来料规格尺寸b×h×l、入口厚度横向分布拟合曲线、弹性模量Es、泊松比vs，前后总张力T1、T0；(b)将辊系及轧件沿辊身方向离散化在工作辊和支承辊辊身长度L范围内，沿辊身方向，将辊系划分为m个单元，将轧件划分为n个单元，其中m＝n+2d，m、n均为奇数，d为辊身端部到同侧轧件边部的辊系单元划分个数，以左压下支点为坐标原点，单元宽度为Δyi(i＝1，2，…，m)，各单元的中点坐标为yi(i＝1，2，…，m)；将作用在轧辊上的轧制压力、辊间压力及辊系变形也按相同单元离散化；(c)假设初始辊缝形状假设初始辊缝形状为 <mrow><msubsup> <mi>h</mi> <mn>1</mn> <mo>*</mo></msubsup><mrow> <mo>(</mo> <mi>y</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub> <mi>b</mi> <mn>0</mn></msub><mo>+</mo><msub> <mi>b</mi> <mn>2</mn></msub><msup> <mrow><mo>(</mo><mfrac> <mrow><mn>2</mn><mi>y</mi> </mrow> <mi>B</mi></mfrac><mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn></msup><mo>+</mo><msub> <mi>b</mi> <mn>4</mn></msub><msup> <mrow><mo>(</mo><mfrac> <mrow><mn>2</mn><mi>y</mi> </mrow> <mi>B</mi></mfrac><mo>)</mo> </mrow> <mn>4</mn></msup> </mrow>式中b0-轧后厚度横向分布零次回归系数；b2-轧后厚度横向分布二次回归系数；b4-轧后厚度横向分布四次回归系数；(d)设定轧制压力设定轧制压力方向αi为 <mrow><msub> <mi>α</mi> <mi>i</mi></msub><mo>=</mo><mo>-</mo><mi>arcsin</mi><mfrac> <mrow><mn>2</mn><msub> <mi>D</mi> <mi>w</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>y</mi><mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <mi>L</mi> <mo>/</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo></mrow><mi>θ</mi> </mrow> <mrow><msubsup> <mi>D</mi> <mi>w</mi> <mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><mn>2</mn><msup> <mrow><mo>(</mo><msub> <mi>y</mi> <mi>i</mi></msub><mo>-</mo><mi>L</mi><mo>/</mo><mn>2</mn><mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn></msup><msup> <mi>θ</mi> <mn>2</mn></msup> </mrow></mfrac> </mrow>(i＝d+1，d+2，…，d+n)；(e)设定辊间压力，包括以下有计算机系统执行的步骤e1)设定辊间压力方向初始假设值βi0为 <mrow><msub> <mi>β</mi> <mrow><mi>i</mi><mn>0</mn> </mrow></msub><mo>=</mo><mi>arctan</mi><msub> <mi>μ</mi> <mi>R</mi></msub><mo>-</mo><mfrac> <mrow><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>y</mi><mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <mi>L</mi> <mo>/</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo></mrow><mi>θ</mi><mo>+</mo><msub> <mi>e</mi> 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</mrow>(i＝1，2，…，m)；e4)以βi、βi0的均方差是否在0～1.0×10-5度范围之内为收敛判据，比较βi、βi0，判断是否收敛，若收敛进入步骤(f)，否则，用松弛因子法修改βi0，转入步骤e2)；(f)计算辊缝形状h1(y)，并以出口厚度横向分布变化量的最大值是否在0～1.0×10-5mm范围之内为收敛判据，比较h1(y)、hl*(y)，判断是否收敛，若收敛，输出各单元单位宽度轧制压力pi、辊间压力qi和工作辊水平力Fwxl、Fwxr，进入步骤(g)，否则，用松弛因子法修改h1*(y)，转入步骤(d)；(g)根据步骤(f)输出结果，验证工作辊的力或力矩平衡条件，包括以下由计算机系统执行的步骤g1)计算各单元轧制压力对工作辊轴心的力臂ai为ai＝Rwsin(αi+φi)(i＝1，2，…，m)式中Rw-工作辊半径；φi～轧制压力作用点所对应的轧辊中心角，设定为咬入角的一半；g2)计算各单元辊间压力对工作辊轴心的力臂bi为bi＝Rwsin(βi+γi)-Mcosβi (i＝1，2，…，m)；g3)受力模型中已经满足工作辊水平和铅垂方向的力平衡条件，只需验证工作辊在轧制压力、辊间压力、前后张力和水平支承力作用下的力矩平衡条件，验证条件为 <mrow><munderover> <mi>Σ</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mi>d</mi><mo>+</mo><mn>1</mn> </mrow> <mrow><mi>d</mi><mo>+</mo><mi>n</mi> </mrow></munderover><msub> <mi>a</mi> <mi>i</mi></msub><msub> <mi>p</mi> <mi>i</mi></msub><mi>Δ</mi><msub> <mi>y</mi> <mi>i</mi></msub><msub> <mi>R</mi> <mi>w</mi></msub><mo>+</mo><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>F</mi><mi>wxl</mi> </msub> <mo>+</mo> <msub><mi>F</mi><mi>wxr</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><msub> <mi>ρ</mi> 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全文摘要
本发明公开一种DC轧机轧制压力、辊间压力的预报方法。该方法包括以下步骤(a)收集实际DC轧机的设备参数及工艺参数；(b)将辊系及轧件沿辊身方向离散化；(c)假设初始辊缝形状；(d)设定轧制压力；(e)设定辊间压力；(f)计算辊缝形状h1(y)，并判断是否收敛，不收敛转到步骤(d)；(g)验证工作辊的力(力矩)平衡条件。本发明根据DC轧机偏移交叉轧制特性，充分考虑滚动摩擦等因素的影响，合理设定DC轧机的轧制压力、辊间压力，耦合金属模型和辊系变形模型预报DC轧机的轧制压力、辊间压力。该发明是一种精度很高的预报方法，不仅有利于提高辊系变形模型计算的准确程度，而且有利于提高DC轧机板厚板形控制精度，从而提高产品的质量。
文档编号B21B37/48GK101716604SQ20091022786
公开日2010年6月2日 申请日期2009年12月17日 优先权日2009年12月17日
发明者刘宏民, 彭艳, 陆小武 申请人:燕山大学