一种热轧卷取侧导板最佳控制压力计算模型建立方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种模型建立方法，尤其是涉及一种热乳卷取侧导板最佳控制压力计 算模型建立方法，属于热乳卷取侧导板控制技术领域。
【背景技术】
[0002] 卷取机是热乳钢板生产中重要的设备，负责把钢板卷成钢卷，便于运输和销售。卷 取钢板的质量直接影响实际使用，产品的成品率，以及生产厂家的销售量和企业形象，所以 各大钢铁企业都对卷取机如何提高卷取质量进行了大量的研究。
[0003] 带钢尾部离开精乳机末端机架后，精乳末端机架与卷取机之间建立的稳定张力消 失，带钢尾部在层流辊道上极易产生左右摆动，而此时层流辊道、夹送辊提供的带钢后张力 又不足，从而造成卷形尾部容易形成塔形、错层、出边等质量缺陷。为了解决这一问题，国 内大部分钢厂、例如首钢、攀钢、太钢、梅钢等都通过对卷取侧导板进行压力控制来改善，但 是，目前这些钢厂仅仅借鉴国外经验和自身生产经验，对侧导板压力进行经验性的估算，导 致侧导板的控制压力值或大、或小，对卷形尾部形成塔形、错层、出边等质量缺陷不能得到 有效解决，并且也带来了另一种豁边缺陷。所以，如果能够从侧导板的压力控制对带钢产生 的运动作用机理上进行分析，掌握不同的侧导板压力对带钢造成的位移变化情况，就可以 在侧导板的控制中采用最佳的压力值，从根本上解决上述存在卷形的质量缺陷问题。因此， 建立以热乳产品参数、卷取设备参数为要素的卷取侧导板最佳控制压力计算模型就十分必 要。
【发明内容】
[0004] 本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种热乳卷取侧导板最佳控制 压力计算模型建立方法，根据热乳产品参数、卷取设备参数，准确计算侧导板所需的最佳控 制压力，供卷形控制使用，以带钢尾部离开精乳机到卷取结束整个过程为研究对象，利用三 维弹塑性板壳理论和板壳失稳理论，建立热乳产品参数、卷取设备参数为要素的卷取机侧 导板最佳控制压力计算数学模型，解决卷形质量中存在的塔形、错层、出边等质量缺陷。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为，一种热乳卷取侧导板最佳控制压 力计算模型建立方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)数学模型的输入和输出参 数；2)热乳卷取机侧导板控制压力数学模型的生成过程；3)卷取计算结构模型；4)卷取过 程带钢横向偏移量数学模型；5)、卷取机侧导板压力的数学模型。
[0006] 作为本发明的一种改进，所述步骤1中，1)数学模型的输入和输出参数具体如下， 模型的输入参数： 热乳产品： 11) 钢种； 12) 常温屈服强度、常温弹性模量； 13) 卷取带钢温度； 14) 板宽、板厚； 卷取设备参数： 15) 卷取速度； 16) 夹送辊平行度，垂直度； 17) 卷筒平行度，垂直度； 18) 侧挡板接触带钢长度。
[0007] 模型的输出参数： 侧导板最佳控制压力。
[0008] 作为本发明的一种改进，所述步骤2中，2)热乳卷取机侧导板控制压力数学模型 的生成过 程具体如下，21)热乳产品参数输入带钢温度，常温屈服强度，常温弹性模量带钢板宽， 带钢板厚；22)卷取设备参数输入，卷速，侧挡板有效接触长度，夹送辊平行度和垂直度，卷 筒平行度和垂直度；23)卷取过程带钢横向偏移量数学模型；24)热乳卷取机侧导板压力控 制数学模型。
[0009] 作为本发明的一种改进，所述步骤4中，4)卷取过程带钢横向偏移量数学模型；具 体操作如下， 4. 1带钢横向偏移量数学公式， 在侧导板压力P作用下，卷取过程带钢的横向偏移量数学模型为
在公式（1)中： f卷取过程带钢的横向偏移量，单位m ; F带钢宽度，单位m; ?-带钢厚度，单位m ; 侧导板有效接触长度，单位m ; 侧导板有效接触区带钢体积，单位m3; 弹塑性应变，单位为应变； Z7-板侧向弯曲变形项，单位m 4; /u_横向偏移系数，无量纲； 4. 2弹塑性应变， 弹塑性应变￡?包括两部分：弹性压缩应变^和塑性压缩应变％
在公式（2)中： ej单塑性应变，单位为应变； 单性压缩应变，单位为应变； 塑性弯曲应变，单位为应变； 弹性压缩应变A为
在公式（3)中： 单性压缩应变，单位为应变； 户侧导板推力，单位N; f带钢高温弹性模量，单位N/m2; ?-带钢厚度，单位m ; 侧导板有效接触长度，单位m ; 塑性压缩应变￡^为
在公式（4)中： % -塑性压缩应变，单位为应变； 户侧导板推力，单位N; 6T带钢高温屈服强度，单位Pa ; ?-带钢厚度，单位m ; 侧导板有效接触长度，单位m; i；-塑性临界失稳应变值，单位为应变； 4. 3塑性临界失稳应变Yp， 塑性临界失稳应变与夹送辊的平行度和垂直度有关，也与卷筒的平行度和垂直度有 关，夹送辊和卷筒的平行度越大，越容易发生塑性失稳，带钢横向偏移量越大；
在公式（5)中： 塑性临界失稳应变值，单位为应变； 理想工况塑性临界失稳应变值，单位为应变； //Γ实际工况修正系数，单位为应变； 夹送辑平行度，单位m/m ; 夹送辑垂直度，单位m/m ; 卷筒平行度，单位m/m ; 卷筒垂直度，单位m/m ; 夹送辊平行度修正系数，无量纲； 夹送辊垂直度修正系数，无量纲； 卷筒平行度修正系数，无量纲； A_卷筒垂直度修正系数，无量纲； 4. 4横向偏移系数Yu， 横向偏移系数/u与卷取速度相关
在公式（6)中： 横向偏移系数，无量纲； /?Γ横向偏移基准系数，无量纲； F卷取线速度，单位m/s ; t卷取基准线速度，单位m/s ; λ-速度影响指数，无量纲； /-正负号系数，无量纲，咳Κ)，庐1;ΚΚ)，庐-1; 4. 5带钢侧向弯曲变形项F， 带钢侧向弯曲变形项包括板型项和侧导板推力影响项两部分：
在公式（7)中： Ζ7-板侧向弯曲变形项，单位m 4; ar板型系数，无量纲； F带钢宽度，单位m; 侧导板有效接触长度，单位m ; 户侧导板推力，单位N; 外-带钢抗弯刚度，单位Nm ; 带钢抗弯刚度久的计算公式为
在公式（8)中： 外-带钢抗弯刚度，单位Nm ; f带钢高温弹性模量，单位Pa ; ?-带钢厚度，单位m ; μ -带钢泊松比，无量纲。
[0010] 4. 6高温弹性模量Ε， 带钢高温弹性模量与温度相关，为
在公式（9)中： f带钢高温弹性模量，单位Pa ; 忍-带钢常温弹性模量，单位Pa ; r-带钢卷取温度，单位°c; 4-带钢高温弹性模量基准系数，无量纲； 带钢高温弹性模量系数，单位（°C) S 4-带钢高温弹性模量系数，单位（°c)2; 4-带钢高温弹性模量系数，单位（°c)3; 4. 7高温屈服强度&， 带钢高温屈服强度与温度相关，为
在公式（10)中： & -带钢高温屈服强度，单位Pa ; 6b_带钢常温屈服强度，单位Pa ; r-带钢卷取温度，单位°C; a。-带钢高温屈服强度基准系数，无量纲； af带钢高温屈服强度系数，单位（°C) S a2-带钢高温屈服强度系数，单位（°C) 2。
[0011] 作为本发明的一种改进，所述步骤5中，5)卷取机侧导板压力的数学模型，具体步 骤如下，由卷取过程带钢横向偏移量数学模型，计算出横向偏移量战I侧导板压力/?线， 侧导板控制压力/^ &￡11为
在公式（11)中： -^control 侧导板控制压力； 对应不同横向偏移量的侧导板压力； 最小横向偏移量。
[0012] 相对于现有技术，本发明的有益效果如下：该技术方案开发了一种热乳卷取机侧 导板最佳控制压力计算数学模型，根据热乳产品参数、卷取设备参数，准确计算侧导板所需 的最佳控制压力，供卷形控制使用，解决了热乳企业对侧导板控制压力只能进行经验性的 估算，侧导板的控制压力值存在或大、或小的问题，提高了工作效率和确保了侧压板控制压 力的精度； 通过热乳卷取机侧导板最佳控制压力计算数学模型发明技术的实施，在卷取设备参数 一定的情况下，准确地计算出了乳制不同钢种、规格带钢时，卷取侧导板所需的最佳控制压 力，从而有效地解决了原来卷形质量中存在的塔形、错层、出边等质量缺陷。
[0013]
【附图说明】
[0014] 图1是卷曲计算结构模型； 图2夹送辊平行度和垂直度 图3卷筒平行度和垂直度； 图4为实施例1U-P曲线； 图5为实施例2U-P曲线； 图中：1-带钢，2-侧导板，3-上夹送辊，4-上挡板，5-助卷辊，6-卷筒，7-下挡板，8-下 夹送辊，9-侧挡板，Z-侧导板有效接触长度，r-热乳带钢板宽，F卷取线速度，X-乳制和卷 取方向，_r-热乳带钢宽度方向，高度方向。
[0015]
【具体实施方式】
[0016] 为了加深对本发明的理解和认识，下面结合附图对本发明作进一步描述和介绍。 [0017] 实施例1:一种热乳卷取侧导板最佳控制压力计算模型建立方法，所述方法包括 以下步骤：1)数学模型的输入和输出参数；2)热乳卷取机侧导板控制压力数学模型的生成 过程；3)卷取计算结构模型；4)卷取过程带钢横向偏移量数学模型；5)、卷取机侧导板压力 的数学模型。
[0018] 所述步骤1中，1)数学模型的输入和输出参数具体如下， 模型的输入参数： 热乳产品： 11) 钢种； 12) 常温屈服强度、常温弹性模量； 13) 卷取带钢温度； 14) 板宽、板厚； 卷取设备参数： 15) 卷取速度； 16) 夹送辊平行度，垂直度； 17) 卷筒平行度，垂直度； 18) 侧挡板接触带钢长度。
[0019] 模型的输出参数： 侧导板最佳控制压力； 所述步骤2中，2)热乳卷取机侧导板控制压力数学模型的生成过程具体如下，21)热乳 产品参数输入带钢温度，常温屈服强度，常温弹性模量带钢板宽，带钢板厚；22)卷取设备参 数输入，卷速，侧挡板有效接触长度，夹送辊平行度和垂直度，卷筒平行度和垂直度；23)卷 取过程带钢横向偏移量数学模型；24)热乳卷取机侧导板压力控制数学模型； 所述步骤3中，3)卷取计算结构模型；具体过程如下，热乳带钢在卷取过程中高速运 动，整个卷取过程的机构动作复杂，通过正确认知带钢卷取过程运动机理，准确计算带钢的 动态位移，所建立的结构模型应符合实际卷取状况。通过整个卷取