專利名稱：Dc軋機軋制壓力、輥間壓力的預報方法
專利說明(c)假設初始輥縫形狀 假設初始輥縫形狀為 [oo川《(力=6。+&2(與)2+64存)4 式中 b。-軋后厚度橫向分布零次回歸系數(shù)； b2-軋后厚度橫向分布二次回歸系數(shù)； b4_軋后厚度橫向分布四次回歸系數(shù)。(d)設定軋制壓力 設定軋制壓力方向a i為
2D ,(>',. - ￡/2》a,. = 一arcsm二~~^-(i = d+l， d+2, ... ， d+n)。
化2 +2()',-丄/2)M2 el)設定輥間壓力方向初始假設值13 iQ為
一()'.—L/2)6> + e = arctan A — -^-^ (i = 1 ， 2, ... ， m);
凡,+^ . e2)基于影響函數(shù)法，建立DC軋機輥系變形模型和金屬模型，計算DC軋機輥系所
受的未知力、各單元的工作輥水平方向撓度xwi和支承輥水平方向撓度xbi;e3)重新設定輥間壓力方向13 i為 A = arctan_2(%"廣^) (i = 1， 2， ... ， m); e4)以13 i、 13 iQ的均方差是否在0 1.0X10-5度范圍之內(nèi)為收斂判據(jù)，比較P 4、 Pi。，判斷是否收斂，若收斂進入步驟(f)，否則，用松弛因子法修改Pi。，轉入步驟e2);
(f)計算輥縫形狀hjy),并以出口厚度橫向分布變化量的最大值是否在0 1.0X10—'Smm范圍之內(nèi)為收斂判據(jù)，比較hi(y) A*(y)，判斷是否收斂，若收斂，輸出各單元單 位寬度軋制壓力Pi、輥間壓力&和工作輥水平力Fwxl、 F^,進入步驟(g),否則，用松弛因子 法修改h^(y)，轉入步驟(d)。gl)計算各單元軋制壓力對工作輥軸心的力臂 為 a, = Rwsin (i = 1 ， 2， ... ， m) 式中: 小i-軋制壓力作用點所對應的軋輥中心角，設定為咬入角的一半。 [國]g2)計算各單元輥間壓力對工作輥軸心的力臂&為
& = Rwsin(e i+Yi)-M cosP i(i = 1,2，…，m); g3)受力模型中已經(jīng)滿足工作輥水平和鉛垂方向的力平衡條件，只需驗證工作輥 在軋制壓力、輥間壓力、前后張力和水平支承力作用下的力矩平衡條件，驗證條件為
5
<formula>formula see original document page 6</formula>


是上<formula>formula see original document page 6</formula>
式中-
Fwxf工作輥左水平支承力； 巳x「工作輥右水平支承力。
輥系受力是否滿足工作輥平衡條件，可以用誤差e來判斷。誤差e的具體含義 式兩邊之差的絕對值與兩邊最小值之比。則誤差e可表示為 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% ，則可認為輥系受力滿足工作輥平衡條件，說 若誤差e滿足￡ = 明輥系受力模型準確，軋制壓力、輥間壓力預報精度高。 本發(fā)明的有益效果是在大量理論研究基礎上，結合實際軋制情況，根據(jù)DC軋機 偏移交叉軋制特性，充分考慮滾動摩擦等因素的影響，合理設定DC軋機的軋制壓力、輥間 壓力，耦合金屬模型和輥系變形模型預報DC軋機的軋制壓力、輥間壓力，是一種精度較高 的預報方法。軋制壓力、輥間壓力預報精度的提高不僅有利于提高輥系變形模型計算的準 確程度，而且有利于提高DC軋機板厚板形控制精度，從而提高產(chǎn)品的質量。


圖1是輥系受力主視圖；圖2是輥系受力俯視圖；圖3是輥系受力左視圖；圖4是總程序流程圖；圖5是軋制壓力方向；圖6是輥間壓力方向；圖7是工作輥水平方向撓度；圖8是支承輥水平方向撓度；圖9是有載輥縫橫向分布；圖10是單位寬度軋制壓力橫向分布圖11是單位寬度輥間壓力橫向分布圖12是軋制壓力和輥間壓力力臂。
具體實施例方式
實施例
以下借助附圖和實施例進-一步描述本發(fā)明。
實施例 本發(fā)明提出的一種DC軋機軋制壓力、輥間壓力的預報方法,其流程圖如附圖4所 示?，F(xiàn)以實際DC軋機軋制參數(shù)為例，借助附圖4描述某特定的鋁帶在DC軋機上的預報過 程及相關效果，包括以下由計算機系統(tǒng)執(zhí)行的步驟
(a)收集實際DC軋機的設備參數(shù)及工藝參數(shù) 包括支承輥的輥身長度300mm、壓下支點與輥身端部距離90咖、水平力作用點與 輥身端部距離9()iran、輥身直徑2()0ram、輥頸直徑15()mni、彈性模量2l()GPa、泊松比().3，工作輥 輥身長度300mm、彎輥力作用點與輥身端部距離60mm、水平力作用點與輥身端部距離60mm、 輥身直徑90mm、輥頸直徑70mm、彈性模量210GPa、泊松比0. 3、交叉角0. 2° (0 1° )、偏 移量1. 21mm(0 6mm)、摩擦圓半徑0. 5mm，工作輥和支承輥之間的輥間摩擦系數(shù)0. 042、滾 動摩擦力臂0. 5線軋件來料規(guī)格尺寸0. 7mni X 250ramX 4()()mra、入口厚度橫向分布擬合曲線 零次、二次、四次系數(shù)為0. 7mm、 -0. 008mm、0. 004mm、彈性模量70GPa、泊松比0. 33，前、后總 張力3735. 6N、3431. 3N。 (b)將輥系及軋件沿輥身方向離散化 輥系劃分為61個單元，將軋件劃分為51個單元，輥身端部到同側軋件邊部的輥系
各劃分為5個單元。(c)假設初始輥縫形狀假設初始出口厚度橫向分布的回歸系數(shù)為0. 515mrn、0. 004mm、 -0. 0012mm。(d)設定軋制壓力方向，見圖5。(e)設定輥間壓力，包括以下步驟 el)設定輥間壓力方向初始假設值，見圖6。 e2)計算DC軋機輥系所受的未知力、各單元的工作輥水平方向撓度Xwi和支承輥
水平方向撓度Xbi，見圖7 8。e3)重新設定輥間壓力方向，見圖6。 e4)判斷13 i、 P ,.。的均方差是否在0 1. 0 X 10—5度范圍之內(nèi)，是，進入步驟(f)， 否則，用松弛因子法修改ei。,轉入步驟e2)。 (f)計算輥縫形狀h (y)，見圖9，判斷^ (y) 、 hj(y)變化量的最大值是否在() 1.0X10—Smm范圍之內(nèi)收斂，收斂，輸出各單元單位寬度軋制壓力Pi、輥間壓力qi,見圖10 11，工作輥水平支承力為2273. 076N、2916. 365N，并進入步驟(g)，否則，用松弛因子法修改 hj(y),轉入步驟(d)。 (g)根據(jù)步驟(f)輸出結果,驗證工作輥的力矩平衡條件，包括以下步驟
gl)計算各單元軋制壓力對工作輥軸心的力臂、，見圖12。 [畫]g2)計算各單元輥間壓力對工作輥軸心的力臂bp見圖12。 g3)驗證工作輥在軋制壓力、輥間壓力、前、后張力和水平支承力作用下的力矩平衡斜牛。 [國]由程序計算出的軋制壓力、輥間壓力、前后張力和水平支承力的力矩分別為 145997. 7N.咖、147668. 5N. mm、6846. 751N. mm、2594. 720N.咖，誤差為3. 986%，可見該方法 軋制壓力、輥間壓力預報精度高。通過實施例可以看出，本發(fā)明預報精度較高，誤差控制在 10 %之內(nèi)，效果明顯，可以滿足工程精度要求。
7<image>image see original document page 8</image>
權利要求
一種DC軋機軋制壓力、輥間壓力的預報方法，其特征是所述方法包括以下步驟(a)收集實際DC軋機的設備參數(shù)及工藝參數(shù)包括支承輥的輥身長度Lb、壓下支點與輥身端部距離Lbz、水平力作用點與輥身端部距離Lbx、輥身直徑Db或半徑Rb、輥頸直徑Db1、彈性模量Eb、泊松比vb，工作輥輥身長度Lw、彎輥力作用點與輥身端部距離Lwz、水平力作用點與輥身端部距離Lwx、輥身直徑Dw或半徑Rw、輥頸直徑Dw1、彈性模量Ew、泊松比vw、交叉角θ、偏移量ec、摩擦圓半徑ρw，工作輥和支承輥之間的輥間摩擦系數(shù)μR、滾動摩擦力臂M，軋件來料規(guī)格尺寸b×h×l、入口厚度橫向分布擬合曲線、彈性模量Es、泊松比vs，前后總張力T1、T0；(b)將輥系及軋件沿輥身方向離散化在工作輥和支承輥輥身長度L范圍內(nèi)，沿輥身方向，將輥系劃分為m個單元，將軋件劃分為n個單元，其中m＝n+2d，m、n均為奇數(shù)，d為輥身端部到同側軋件邊部的輥系單元劃分個數(shù)，以左壓下支點為坐標原點，單元寬度為Δyi(i＝1，2，…，m)，各單元的中點坐標為yi(i＝1，2，…，m)；將作用在軋輥上的軋制壓力、輥間壓力及輥系變形也按相同單元離散化；(c)假設初始輥縫形狀假設初始輥縫形狀為 <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-軋后厚度橫向分布零次回歸系數(shù)；b2-軋后厚度橫向分布二次回歸系數(shù)；b4-軋后厚度橫向分布四次回歸系數(shù)；(d)設定軋制壓力設定軋制壓力方向αi為 <mrow><msub> <mi>&alpha;</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>&theta;</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>&theta;</mi> <mn>2</mn></msup> </mrow></mfrac> </mrow>(i＝d+1，d+2，…，d+n)；(e)設定輥間壓力，包括以下有計算機系統(tǒng)執(zhí)行的步驟e1)設定輥間壓力方向初始假設值βi0為 <mrow><msub> <mi>&beta;</mi> <mrow><mi>i</mi><mn>0</mn> </mrow></msub><mo>=</mo><mi>arctan</mi><msub> <mi>&mu;</mi> <mi>R</mi></msub><mo>-</mo><mfrac> <mrow><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>y</mi><mi>i</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度范圍之內(nèi)為收斂判據(jù)，比較βi、βi0，判斷是否收斂，若收斂進入步驟(f)，否則，用松弛因子法修改βi0，轉入步驟e2)；(f)計算輥縫形狀h1(y)，并以出口厚度橫向分布變化量的最大值是否在0～1.0×10-5mm范圍之內(nèi)為收斂判據(jù)，比較h1(y)、hl*(y)，判斷是否收斂，若收斂，輸出各單元單位寬度軋制壓力pi、輥間壓力qi和工作輥水平力Fwxl、Fwxr，進入步驟(g)，否則，用松弛因子法修改h1*(y)，轉入步驟(d)；(g)根據(jù)步驟(f)輸出結果，驗證工作輥的力或力矩平衡條件，包括以下由計算機系統(tǒng)執(zhí)行的步驟g1)計算各單元軋制壓力對工作輥軸心的力臂ai為ai＝Rwsin(αi+φi)(i＝1，2，…，m)式中Rw-工作輥半徑；φi～軋制壓力作用點所對應的軋輥中心角，設定為咬入角的一半；g2)計算各單元輥間壓力對工作輥軸心的力臂bi為bi＝Rwsin(βi+γi)-Mcosβi (i＝1，2，…，m)；g3)受力模型中已經(jīng)滿足工作輥水平和鉛垂方向的力平衡條件，只需驗證工作輥在軋制壓力、輥間壓力、前后張力和水平支承力作用下的力矩平衡條件，驗證條件為 <mrow><munderover> <mi>&Sigma;</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>&Delta;</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>&rho;</mi> <mi>w</mi></msub><mo>=</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn> </mrow> <mi>m</mi></munderover><msub> <mi>b</mi> <mi>i</mi></msub><msub> <mi>q</mi> <mi>i</mi></msub><msub> <mi>&Delta;y</mi> <mi>i</mi></msub><mo>+</mo><msub> <mi>R</mi> <mi>w</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>T</mi><mn>1</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub><mi>T</mi><mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>/</mo><mn>2</mn> </mrow>(i＝1，2，…，m)式中Fwxl-工作輥左水平支承力；Fwxr-工作輥右水平支承力；輥系受力是否滿足工作輥平衡條件，可以用誤差ε來判斷；誤差ε的具體含義是上式兩邊之差的絕對值與兩邊最小值之比，則誤差ε可表示為 <mrow><mi>&epsiv;</mi><mo>=</mo><mo>|</mo><mfrac> <mrow><mi>A</mi><mo>-</mo><mi>B</mi> </mrow> <mrow><mi>MIN</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>A</mi> <mo>,</mo> <mi>B</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow></mfrac><mo>|</mo> </mrow>其中 <mrow><mi>A</mi><mo>=</mo><munderover> <mi>&Sigma;</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> 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全文摘要
本發(fā)明公開一種DC軋機軋制壓力、輥間壓力的預報方法。該方法包括以下步驟(a)收集實際DC軋機的設備參數(shù)及工藝參數(shù)；(b)將輥系及軋件沿輥身方向離散化；(c)假設初始輥縫形狀；(d)設定軋制壓力；(e)設定輥間壓力；(f)計算輥縫形狀h1(y)，并判斷是否收斂，不收斂轉到步驟(d)；(g)驗證工作輥的力(力矩)平衡條件。本發(fā)明根據(jù)DC軋機偏移交叉軋制特性，充分考慮滾動摩擦等因素的影響，合理設定DC軋機的軋制壓力、輥間壓力，耦合金屬模型和輥系變形模型預報DC軋機的軋制壓力、輥間壓力。該發(fā)明是一種精度很高的預報方法，不僅有利于提高輥系變形模型計算的準確程度，而且有利于提高DC軋機板厚板形控制精度，從而提高產(chǎn)品的質量。
文檔編號B21B37/48GK101716604SQ20091022786
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月17日 優(yōu)先權日2009年12月17日
發(fā)明者劉宏民, 彭艷, 陸小武 申請人:燕山大學