一種用于變厚度帶材軋制的兩道次軋制方法
【專利摘要】一種用于變厚度軋制的兩道次軋制方法，包括：計算第一道次所需的壓下量及各段的長度；給定第二道次目標(biāo)軋制力PSET；假設(shè)第一道次的出口厚度h1_i和h2_i，并計算第一道次軋制所需的軋制力、軋制功率等參數(shù)；若超過軋機能力，則返回重新設(shè)定；根據(jù)第一道次的出口厚度計算出第一道次出口帶材的變形抗力KF1_i和KF2_i；計算第二道次將帶材由h1_i和h2_i軋制到h1和h2所需的軋制力Fr1和Fr2，判斷與預(yù)設(shè)的第二道次目標(biāo)軋制力PSET是否相等，若不等，重新設(shè)定h1_i和h2_i并再次返回；計算出對應(yīng)出口長度。根據(jù)本發(fā)明，兩道次軋制可以在不增加軋制能力的條件下，實現(xiàn)較大的壓下量；第二道次采用恒軋制力方式，可以矯正帶材的板形。
【專利說明】一種用于變厚度帶材軋制的兩道次軋制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明有關(guān)冶金領(lǐng)域一種軋制變厚度帶材的軋制方法，特別是，本發(fā)明涉及一種 軋制變厚度帶材的兩道次軋制方法即通過兩道次軋制實現(xiàn)周期性的變厚度軋制，具體地說 是第一道次實現(xiàn)了大部分的壓下，而第二道次采用恒壓力軋制，既可以對帶材進一步壓下， 又可以對帶材的板形進行矯正。所述變厚度帶材指出口的帶材縱向厚度不斷變化，所軋帶 材可以是帶材和其他冷軋材料，如鋁。

【背景技術(shù)】
[0002] 為了實現(xiàn)汽車輕量化的目標(biāo)，目前汽車行業(yè)正在推廣使用一種通過軋制得到的厚 度連續(xù)變化的帶材--變厚板。這種變厚板的軋制稱為變厚軋制，與常規(guī)軋制不同，常規(guī)軋 制的輥縫設(shè)定值是不變的，只是根據(jù)實際出口的厚度對輥縫進行微調(diào)；而變厚軋制時軋輥 的輥縫在軋制過程中設(shè)定值是根據(jù)出口輪廓的要求不斷變化的，如此才能保證出口的厚度 按照設(shè)定的輪廓不斷變化(見圖1)。
[0003] 在進行變厚度軋制(使出口的帶材縱向厚度不斷變化）時，一般選用的來料是均一 厚度的冷軋板或熱軋板，經(jīng)過一個道次直接軋制到目標(biāo)形狀。由于帶材的出口厚度是變化 的，而來料的厚度是均一的，因此，壓下率沿帶材縱向也是不斷變化的。對于成品厚度較薄 的段，要求軋機的軋制能力足夠大，而且，一次過大的壓下量還可能會帶來板形問題。
[0004] 為了能夠順利軋制，并保證各厚度段板形良好，有人提出通過兩道次軋制(第二道 次采用恒軋制力的方式）實現(xiàn)較大壓下量軋制的方法。
[0005] 東北大學(xué)曾經(jīng)公開的專利200910012395. 6有提到用兩道次完成變厚軋制，專利 中提到的方法是第一道次軋出一定的輪廓，在第二道次軋制時采用微跟蹤的方法根據(jù)來料 的形狀進行軋制控制，實現(xiàn)該方法對來料輪廓識別精度的要求較高然而，該方法存在的問 題是，該方法對機組的要求較高，需要對來料進行準(zhǔn)確的識別，根據(jù)識別的結(jié)果再設(shè)定不同 的軋制參數(shù)不容易實現(xiàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為克服上述問題，本發(fā)明提出了通過兩道次軋制的方法實現(xiàn)變厚度軋制，在第一 道次先完成大部分的壓下，在第二道次采用恒軋制力的方式，將帶材軋制到目標(biāo)厚度。
[0007] 比較現(xiàn)有技術(shù)的方法對機組的要求較高，需要對來料進行準(zhǔn)確的識別，根據(jù)識別 的結(jié)果再設(shè)定不同的軋制參數(shù)，而本發(fā)明的方法第二道次采用恒軋制力方式，因此，無需識 別來料(即第一道次軋制出口的帶材）的形狀。本方法易于實現(xiàn)。
[0008] 與常規(guī)軋制的設(shè)定不同，在對第一道次的壓下進行設(shè)定時還必須考慮第二道次的 軋制力。因此，發(fā)明所提及的軋制方法還包含與常規(guī)軋制不同的設(shè)定方法。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0010] 一種用于變厚度帶材軋制的兩道次軋制方法，系對厚度HO的等厚帶材，乳制成具 有hi和h2兩個等厚段厚度，所述等厚段長度分別為Ll和L2, Ll和L2之間形成過渡段長 度為Tl,其特征在于，在軋制之前，先按后一道次是恒軋制力的方式，計算第一道次所需的 壓下量及各段的長度，
[0011] 即，對于來料厚度是HO的等厚帶材，
[0012] (1)根據(jù)經(jīng)驗給定第二道次目標(biāo)軋制力Pset ;
[0013] (2)先假設(shè)第一道次的出口厚度hl_i和h2_i，hl_i和h2_i分別大于成品厚度hi 和h2，
[0014] (3)并計算第一道次軋制所需的軋制力、乳制功率參數(shù)，
[0015] (4)判斷：步驟（3)所得第一道次軋制力是否超過軋機性能范圍，若超過軋機能 力，則返回重新設(shè)定hl_i和h2_i并再次執(zhí)行步驟（2);
[0016] (5)根據(jù)第一道次的出口厚度計算出第一道次出口帶材的變形抗力KFl_i和KF2_ i ;
[0017] (6)計算第二道次將帶材由hl_i和h2_i，控制Frl和Fr2與P的偏差在一定(具 體）范圍內(nèi)（采用通用的軋制力模型進行計算)，判斷計算的第二道次軋制力Frl和Fr2與 預(yù)設(shè)的上述給定的第二道次目標(biāo)軋制力P set的偏差是否落在范圍內(nèi)，若超出范圍，重新設(shè)定 hl_i和h2_i并再次執(zhí)行步驟（3);
[0018] (7)按照每段體積不變的原則，并忽略帶材的寬展，第一道次出口的帶材長度為 Ll_i + Tl_i + L2_i，根據(jù)相應(yīng)的軋制力Frl和Fr2計算出第二道次對應(yīng)出口的帶材長度 為 LI + Tl + L2。
[0019] 見附圖，橫坐標(biāo)表示帶材的長度，縱坐標(biāo)表示帶材的厚度。來料是等厚度(厚度值 為 HO);
[0020] 經(jīng)過第一次軋制后，出口的厚度如虛線所示，S卩"第一道次出口"有兩個厚度，分別 為hl_i和h2_i，各段的長度分別為Ll_i和Tl_i和L2」，乳制出這兩個厚度所需的軋制力 分別為Frl_i和Fr2_i，對應(yīng)這兩個厚度的材料變形抗力分別為KFl_i和KF2_i。"i"用于 表示這些值都是"中間值"，不是軋制所要的目標(biāo)值。
[0021] 經(jīng)過第二次軋制后，乳制的成品厚度用實線表示，即"第二道次出口"有兩個厚度， 分別為hi和h2,各段的長度分別為LI, Tl和L2,軋制出這兩個厚度所需的軋制力分別為 Frl和Fr2,對應(yīng)這兩個厚度的材料變形抗力分別為KFl和KF2。
[0022] i就是第一道次出口的兩個等厚段厚度(兩個段各一個)，因為成品厚度是hi和 h2,第一道次出口可以理解為中間厚度，所以用i來表示"中間"。
[0023] 無論是第一道次還是第二道次，我們都需要用軋制力公式的計算所需要的Frl_i 和Fr2_i和Frl和Fr2,計算出Frl和Fr2之后，將Frl和Fr2與設(shè)定的第二道次目標(biāo)軋制 力Pset相比較。如果相差較多，則返回修正一道次出口厚度hl_i和h2_i，并重新計算所需 要的Frl_i和Fr2_i和Frl和Fr2 ;否則，可結(jié)束計算，輸出結(jié)果。當(dāng)然在計算時還需要對 第一道次計算得到的軋制力、功率是否超限進行判斷。
[0024] 在步驟I)，Pset要求是必須大于軋機穩(wěn)定軋制的最小軋制力如果第一道次計算得 到的軋制力、功率等沒有超過軋機設(shè)計的范圍，不需要調(diào)整P set;否則，需要調(diào)整Pset，并進行 再次計算。
[0025] 第一道次出口的兩個等厚段厚度軋制到成品厚度hi和h2所需的第二道次實際軋 制力Frl和Fr2 (采用通用軋制力模型計算得到)，希望Frl和Fr2與Pset的偏差在一定范 圍內(nèi)，但是，計算結(jié)果可能會不盡如人意，這樣就需要我們重新設(shè)定hl_i和h2_i并再次執(zhí) 行步驟（3)。
[0026] 本發(fā)明的關(guān)鍵其實就是在軋機允許的范圍內(nèi)確定好第一道次出口的兩個等厚段 厚度hl_i和h2_i，即使不具備精確的輪廓判斷條件也可以在第二道次采用恒軋制力方式 軋制出所需要的兩個厚度hi和h2 ;至于各長度值（Ll_i和Tl_i和L2_i與Ll和Tl和L2) 是根據(jù)已經(jīng)確定好的hl_i和h2_i與hi和h2,忽略帶材的寬展，按照體積不變的原理計算 得到。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明所述一種用于變厚度軋制的兩道次軋制方法，其特征在于，在步驟 (4 )，所述帶材變形抗力計算公式是
[0028] ks=k( ε +m)n,
[0029] 其中，ks是靜態(tài)變形抗力，
[0030] 帶材變形抗力參數(shù)分別為
[0031] k < 100, η < 1. 0, m=0. 01，
[0032] ε是軋制過程平均的應(yīng)變率

【權(quán)利要求】
1. 一種用于變厚度帶材軋制的兩道次軋制方法，系對厚度HO的等厚帶材，乳制成具有 hi和h2兩個等厚段厚度，所述等厚段長度分別為Ll和L2, Ll和L2之間形成過渡段長度 為T1，其特征在于，在軋制之前，先按后一道次是恒軋制力的方式，計算第一道次所需的壓 下量及各段的長度， 艮P，對于來料厚度是的等厚帶材， 1) 根據(jù)經(jīng)驗給定第二道次目標(biāo)軋制力Pset ; 2) 先假設(shè)第一道次的出口厚度hl_i和h2_i，hl_i和h2_i分別大于成品厚度hi和h2， 3) 計算第一道次軋制所需的軋制力、乳制功率參數(shù)， 4) 判斷：步驟3)所得第一道次軋制力是否超過軋機性能范圍，若超過軋機能力，則返 回重新設(shè)定hl_i和h2_i，并再次執(zhí)行步驟3); 5) 根據(jù)第一道次的出口厚度計算出第一道次出口帶材的變形抗力KFl_i和KF2_i ; 6) 計算第二道次將帶材由hl_i和h2_i，即第一道次出口的兩個等厚段厚度軋制到成 品厚度hi和h2所需的第二道次實際軋制力Frl和Fr2,判斷第二道次實際軋制力Frl和 Fr2與預(yù)設(shè)的上述給定的第二道次目標(biāo)軋制力Pset的偏差是否落在設(shè)定的范圍內(nèi)，若超出 范圍，重新設(shè)定hl_i和h2_i并再次執(zhí)行步驟3); 7) 按照每段體積不變的原則，并忽略帶材的寬展，第一道次出口的帶材長度為Ll_i + Tl_i + L2_i，根據(jù)相應(yīng)的軋制力Frl和Fr2計算出第二道次對應(yīng)出口的帶材長度為LI + Tl + L2。
2. 如權(quán)利要求1所述一種用于變厚度軋制的兩道次軋制方法，其特征在于，在步驟4)， 所述帶材變形抗力計算公式是： ks=k ( e +m)n, 其中，ks是靜態(tài)變形抗力，
帶材變形抗力參數(shù)分別為： k < 100, n < 1. 0, m=0. 01， k為基準(zhǔn)值(MPa) ;n表示變形抗力的斜率;m是偏移量。
3. 如權(quán)利要求1所述一種用于變厚度軋制的兩道次軋制方法，其特征在于，采用Hill 公式計算第二道次軋制力： P = b-kp -K-Dp^R'-(H-h)xZp 式中，P一為計算乳制力（kN); b-為第二道次帶材寬度（mm); kp一為帶材動態(tài)變形抗力，（kN/mm2); kp=ks{lOQO-ef 其中，6 -變形速率（S4)，采用Ekelend公式計算
vr為機架速度（mmin) a表示受6影響的靈敏度指數(shù)，等于25*;13。 K一為帶材張力影響系數(shù)；
tb、tf一帶材的后、前張力（MPa); r 一為帶材的相對變形量， R' -為工作輥壓扁半徑（mm); H、h-分別為帶材的入口、出口厚度（mm); Dp-為考慮壓扁后的外摩擦應(yīng)力狀態(tài)系數(shù)， Zp-為帶材軋制力計算自適應(yīng)系數(shù)，范圍0. 7?1. 3。 優(yōu)選的是，Zp范圍0.9?1. 1。
4. 如權(quán)利要求3所述一種用于變厚度軋制的兩道次軋制方法，其特征在于，
U為工作輥與所軋帶材之間的摩擦系數(shù)，范圍在〇. 02?0. 12 ; R' -為工作輥壓扁半徑（mm);
其中，Ch為帶材的楊氏模量，R為工作輥半徑（mm) H、h-帶材的入口、出口厚度（mm); Zp-為帶材軋制力計算自適應(yīng)系數(shù)，范圍0. 7?1. 3。
5. 如權(quán)利要求3所述一種用于變厚度軋制的兩道次乳制方法，其特征在于，y摩擦系 數(shù)范圍在0.02?0. 12。
6. 如權(quán)利要求3所述一種用于變厚度軋制的兩道次乳制方法，其特征在于，y優(yōu)選的 是 0? 03。
7. 如權(quán)利要求3所述一種用于變厚度軋制的兩道次軋制方法，其特征在于，帶材平均 的總壓下量即rt，即上述相對變形量r，入口總壓下量rb，出口總壓下量rf如下：
hm=(l_3 ) ? H+3 ? h 3加權(quán)系數(shù)，取值范圍〇?1。
8. 如權(quán)利要求7所述一種用于變厚度軋制的兩道次乳制方法，其特征在于，P取值范 圍 0? 25。
9. 如權(quán)利要求3所述一種用于變厚度軋制的兩道次軋制方法，其特征在于，乳制過程 平均的應(yīng)變率為：
hm為所乳帶材的平均厚度（mm); H、h為帶材的機架入口、出口厚度（mm); Htl為帶材來料厚度（mm)。
10. 如權(quán)利要求1所述一種用于變厚度軋制的兩道次軋制方法，其特征在于，hi和h2 厚度滿足如下要求：
【文檔編號】B21B1/22GK104338748SQ201310315449
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月24日
【發(fā)明者】熊斐, 李山青, 姜正連, 張春偉 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司