CN101716607B - Hc轧机非对称弯辊非对称横移板形控制方法 - Google Patents
Hc轧机非对称弯辊非对称横移板形控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101716607B CN101716607B CN2009102278631A CN200910227863A CN101716607B CN 101716607 B CN101716607 B CN 101716607B CN 2009102278631 A CN2009102278631 A CN 2009102278631A CN 200910227863 A CN200910227863 A CN 200910227863A CN 101716607 B CN101716607 B CN 101716607B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- roll
- asymmetric
- calender rolls
- roller
- intermediate calender
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Control Of Metal Rolling (AREA)
Abstract
本发明公开一种HC轧机非对称弯辊非对称横移板形控制方法,所述方法包括:(a)收集HC轧机和带钢的设备及工艺参数:(b)辊系及轧件单元离散化;(c)计算前张应力横向分布值与单位宽度轧制压力,包括以下由计算机系统执行的步骤;(d)根据HC轧机非对称轧制受力模型,设定非对称轧制时支承辊、中间辊和工作辊弯辊力影响系数;(e)基于分割模型影响函数法建立非对称轧制辊系模型。本发明提供一套适合于HC轧机的辊系弹性变形模型与金属三维塑性变形模型,其前张力和板凸度非对称分布,与实测值误差较小,精度高。改变板形调节参数后,该非对称轧制控制模型同样适用于对称轧制,本发明提高了HC轧机非对称轧制的板形控制能力,达到了工业应用精度要求。
Description
技术领域
本发明属于冷连轧机板形控制领域,涉及一种HC轧机非对称弯辊非对称横移板形控制方法。
背景技术
轧后带材的板形除了与来料板形及其塑性变形规律有关外,与辊系的弹性变形关系也十分密切,在板带轧制过程中,轧件的出口端面形状恰好就是负载辊缝的形状。因此辊系模型的建立对板形和板凸度控制有很重要的作用。
目前,板带通常是在对称条件下轧制成的[1,2](〔1〕彭艳:基于条元法的HC轧机冷轧机板形预设定控制理论研究及工业应用〔博士学位论文〕,秦皇岛,燕山大学,2000;〔2〕刘玉礼:HC轧机板形控制机能的研究〔硕士学位论文〕,秦皇岛:燕山大学,1986),但由于来料凸度可能不对称以及轧机本身控制性能的不同,轧后易于产生复合浪形。然而,板带轧制的分析通常都是在对称轧制条件下进行的,辊系模型的建立也是在弯辊力和中间辊横移量对称的条件下建立的,传统的对称轧制板形控制模式已不适应板形控制技术发展的需要,而非对称轧制板形控制方法缺乏成熟的理论基础和数学模型。
发明内容
为了克服现有的HC轧机在板形控制中仍然采用传统的对称轧制板形控制模式等问题,本发明提供一种HC轧机非对称弯辊非对称横移板形控制方法,本发明以分割模型影响函数法和条元变分法为基础,开发了六辊HC轧机非对称轧制完整的板形分析数学模型,该发明对于提高HC轧机非对称轧制的板形板凸度控制质量有重要意义。
为了实现上述目的,本发明所述的HC轧机非对称弯辊非对称横移板形控制方法,包括以下由计算机系统执行的步骤:
(a)收集HC轧机和带钢的设备及工艺参数:
包括支承辊、中间辊和工作辊的辊身长度lb、lm和lw及轧辊直径Db、Dm和Dw,支承辊传动侧与操作侧压下油缸间距A3,支承辊、中间辊和工作辊正负弯辊、传动侧与操作侧弯辊液压缸中心距L3、L2和L1,支承辊、中间辊和工作辊传动侧与操作侧弯辊力Fb l和Fb r、Fm l和Fm r、Fw l和Fw r,带钢宽度B,屈服极限δs,带钢弹性模量Es和泊松比vs;
(b)辊系及轧件单元离散化:
沿全辊身长自左向右编排单元序号,将其等分为m份,单元宽度Δyi,以左压下支点处为原点,各单元中点的横坐标为yi(i=1,2,3......m)。随着中间辊横位置的不同,中间辊辊身端部与支承辊、工作辊及轧件边部的相对位置有4种不同情况(如图1),以中间辊的初始位置(δ=0时)即以过工作辊辊身中点处垂线为对称轴,δ正负以中间辊横移方向左负右正为标准,作用在轧辊上的载荷亦按相同单元离散化,单位宽度轧制力离散为pi(i=1,2......m),支承辊和中间辊单位宽度辊间压力离散为qmbi(i=1,2,3......m),工作辊和中间辊单位宽度辊间压力离散为qwmi(i=1,2,3......m)。轧件变形、轧辊挠度和弹性压扁也按相同单元离散化;
(c)计算前张应力横向分布值与单位宽度轧制压力,计算流程见图2,包括以下由计算机系统执行的步骤:
c1)给定初始参数h0i、h1i、hij、Δhi、l0i;
c2)计算条元上出口横向位移ui及其导数u′i;
c3)计算条元上前张应力横向分布值σ1i、后张应力横向分布值σ0i;
c4)计算单位宽度轧制力pl(y)。
(d)根据HC轧机非对称轧制受力模型(如图3),设定非对称轧制时支承辊、中间辊和工作辊弯辊力影响系数,包括以下内容:
d1)支承辊左右弯辊力的弯曲影响系数为:
式中:
αQ——为截面系数,对于圆截面,αQ=1.11;
Eb——支承辊弹性模量;
Gb——支承辊剪切弹性模量;
Ib R,Ib r——支承辊辊身、辊颈的惯性矩;
Ab R,Ab r——支承辊辊身、辊颈的横截面积;
C——支承辊两侧压下油缸与辊身长差之半,
d2)中间辊弯辊力弯曲影响系数为:
式中:
Em——中间辊弹性模量;
Gm——中间辊剪切弹性模量;
Im R——中间辊辊身惯性矩;
Am R——中间辊辊身横截面积;
Lm——中间辊辊身长度。
d3)工作辊弯辊力弯曲影响系数为:
式中:
Ew——工作辊弹性模量;
Gw——工作辊剪切弹性模量;
Iw R——工作辊辊身的惯性矩;
Aw R——工作辊辊身的横截面积;
Lw-工作辊辊身长度。
(e)基于分割模型影响函数法建立非对称轧制辊系模型,将步骤(c)中轧制压力模型和步骤(d)中非对称弯辊力弯曲影响系数代入辊系模型,计算出口厚度横向分布h1(y)。
e1)给定初始参数如步骤(a);
e2)计算上辊系出口厚度横向分布h1上(y)步骤:
e21)对应上中间辊横移量为δ1的上辊系单元自动划分,计算出上辊系的单元坐标yi和单元宽度Δyi(i=1,2,...,m);
e22)拟合带材入口厚度横向分布函数为:
式中:
B0、B1、B2、B4——回归系数。
e23)由步骤(c)得出pl(y);
e24)计算非对称轧制时支承辊、中间辊和工作辊弯辊力影响系数;
e25)计算中间辊与支承辊、工作辊与中间辊之间的压扁量Δmb和Δwm;
e26)计算由2m+4个方程所组成的方程组的系数,并求解辊间接触压力qmb和qwm;
e28)计算工作辊轴线位移和工作辊与轧件之间的压扁量;
e3)上辊系出口厚度横向分布h1下(y)步骤:
e31)对应下中间辊横移量为δ2的上辊系单元自动划分,计算出下辊系的单元坐标yi和单元宽度Δyi(i=1,2,...,m);
e32)同理根据d22)至d29)的计算流程,计算得出下辊系出口厚度横向分布h1下(y),迭代计算收敛,下辊系模型计算结束。
步骤c2)中的条元横向位移分布模型由下式给出:
其中:
si=yi-yi-1
(i=1,2,...,n)
式中:
h1i、h0i、l0i——条元上的出、入口厚度和来料长度;
h1、h0、l0——轧件出、入口厚度和来料长度的横向平均值;
τ——变形区接触面平均摩擦应力;
hni——条元中性点厚度,取条元宽度中点的值;
Δhi——条元的压下量。
步骤c3)中的前、后张应力横向分布模型由下式给出:
前张应力横向分布的模型为:
后张应力横向分布的模型为:
本发明的有益效果是:该发明在大量理论研究的基础上,结合现场轧制情况,根据HC轧机非对称轧制的特点,提出一套适合于HC轧机的辊系弹性变形模型与金属三维塑性变形模型,通过耦合迭代得到出口厚度横向分布曲线、前后张力横向分布值。根据本发明计算出的前张力和板凸度非对称分布,与实测值误差较小,精度高。改变板形调节参数后,本发明的非对称轧制控制模型同样适用于对称轧制,在实际应用中,可通过对称板形控制手段来控制二次和四次板形缺陷,结合非对称板形控制手段控制一次和三次板形缺陷,从而达到控制复合板形缺陷的目的。提高了HC轧机非对称轧制的板形控制能力,而且能够达到工业应用精度要求。
附图说明
图1是六辊HC轧机辊系单元划分为|δ|≤cl的情况;
图2是六辊HC轧机辊系单元划分为cl<|δ|<le+cl的情况;
图3是六辊HC轧机辊系单元划分为|δ|≥le+cl的情况;
图4是六辊HC轧机辊系单元划分为|δ|>(lw-B)/2+cl的情况;
图5是金属塑性变形模块计算程序流程图;
图6是六辊HC轧机轧制带材辊系受力图;
图7是六辊HC轧机非对称轧制计算流程图;
图8是非对称弯辊非对称横移出口厚度横向分布;
图9是非对称弯辊非对称横移前张力横向分布。
具体实施方式
实施例
以下借助实施例和附图进一步描述本发明:
以下给出了采用本发明的方法优化设计某六辊HC轧机非对称弯辊非对称横移板形控制方法的求解过程,如图2所示。
e1)收集HC轧机和带钢的设备及工艺参数包括:支承辊、中间辊和工作辊的辊身长度lb=850mm、lm=920mm和lw=900mm及轧辊直径Db=850mm、Dm=340mm和Dw=270mm,支承辊传动侧与操作侧压下油缸间距A3=1150mm,支承辊、中间辊和工作辊正负弯辊、传动侧与操作侧弯辊液压缸中心距L3=1410mm、L2=1180mm和L1=1020mm,工作辊传动侧与操作侧弯辊力Fb l和Fb r分别为200kN和190kN,带钢宽度B=600mm,屈服极限δs=350MPa,带钢弹性模量Fs=210GPa和泊松比vs=0.3;
e21)对应上中间辊横移量为35mm的上辊系单元自动划分,划分单元数97,得出上辊系的单元坐标yi和单元宽度Δyi(i=1,2,...,m);
随后,在步骤e22)中拟合带材入口厚度横向分布函数为:
其中,B0=0.645,B1=0,B2=-0.022,B4=0;
e23)得出pl(y);
e24)计算非对称轧制时支承辊、中间辊和工作辊弯辊力影响系数;
e25)计算中间辊与支承辊、工作辊与中间辊之间的压扁量Δmb和Δwm;
e26)计算由2m+4个方程所组成的方程组的系数,并求解辊间接触压力qmb和qwm;
e28)计算工作辊轴线位移和工作辊与轧件之间的压扁量;
e3)对应下中间辊横移量为30mm的下辊系单元自动划分,划分单元数97,得出下辊系的单元坐标yi和单元宽度Δyi(i=1,2,...,m);
e4)计算下辊系出口厚度横向分布h1下(y);
图8、9分别为有载辊缝横向分布值和前张力横向分布值。本发明给出工作辊弯辊力和中间辊横移四种不同非对称情况的仿真结果,由所述方法计算出的板凸度值与实测值误差在4%以内,可见该方法计算精度高,通过非对称轧制控制手段使板形出现了一次和三次板形缺陷。在实际应用中,可通过对称板形控制手段来控制二次和四次板形缺陷,结合非对称板形控制手段控制一次和三次板形缺陷,从而达到控制复合板形缺陷的目的。通过实例可以看出,该方法计算稳定准确,达到工业应用精度的要求。
Claims (3)
1.一种HC轧机非对称弯辊非对称横移板形控制方法,其特征是:所述方法包括以下步骤:
(a)收集HC轧机和带钢的设备及工艺参数:
包括支承辊、中间辊和工作辊的辊身长度lb、lm和lw及轧辊直径Db、Dm和Dw,支承辊传动侧与操作侧压下油缸间距A3,支承辊、中间辊和工作辊正负弯辊、传动侧与操作侧弯辊液压缸中心距L3、L2和L1,支承辊、中间辊和工作辊传动侧与操作侧弯辊力和和和带钢宽度B,屈服极限δs,带钢弹性模量Es和泊松比vs;
(b)对辊系及轧件单元离散化:
沿全辊身长自左向右编排单元序号,将其等分为m份,单元宽度Δyi,以左压下支点处为原点,各单元中点的横坐标为yi(i=1,2,3……m);随着中间辊横位置的不同,中间辊辊身端部与支承辊、工作辊及轧件边部的相对位置有4种不同情况,中间辊的横移量用δ表示,以中间辊的初始位置,δ=0时即以过工作辊辊身中点处垂线为对称轴,δ正负以中间辊横移方向左负右正为标准, 作用在轧辊上的载荷亦按相同单元离散化,单位宽度轧制力离散为pi(i=1,2……m),支承辊和中间辊单位宽度辊间压力离散为qmbi(i=1,2,3……m),工作辊和中间辊单位宽度辊间压力离散为qwmi(i=1,2,3……m);轧件变形、轧辊挠度和弹性压扁也按相同单元离散化;
(c)计算前张应力横向分布值与单位宽度轧制压力,包括以下步骤:
c1)给定初始参数h0i、h1i、hij、Δhi、l0i;
c2)计算条元上出口横向位移ui及其导数u′i;
c3)计算条元上前张应力横向分布值σ1i、后张应力横向分布值σ0i;
c4)计算单位宽度轧制力pl(y);
(d)根据HC轧机非对称轧制受力模型,设定非对称轧制时支承辊、中间辊和工作辊弯辊力影响系数,包括以下步骤:
d1)支承辊左右弯辊力的弯曲影响系数为:
式中αQ——为截面系数,对于圆截面,αQ=1.11;
Eb——支承辊弹性模量;
Gb——支承辊剪切弹性模量;
d2)中间辊弯辊力弯曲影响系数为:
式中:Em——中间辊弹性模量;
Gm——中间辊剪切弹性模量;
Lm——中间辊辊身长度;
d3)工作辊弯辊力弯曲影响系数为:
式中:Ew——工作辊弹性模量;
Gw——工作辊剪切弹性模量;
——工作辊辊身的惯性矩;
Lw——工作辊辊身长度;
(e)基于分割模型影响函数法建立非对称轧制辊系模型,将步骤(c)中轧制压力模型和步骤(d)中非对称弯辊力弯曲影响系数代入辊系模型,计算出口厚度横向分布h1(y):
e1)给定初始参数如步骤(a);
e2)计算上辊系出口厚度横向分布h1上(y)步骤:
e21)对应上中间辊横移量为δ1的上辊系单元自动划分,计算出上辊系的单元坐标yi和单元宽度Δyi(i=1,2,…,m);
e22)拟合带材入口厚度横向分布函数为:
式中:B0、B1、B2、B4——回归系数;
e23)由步骤(c)得出pl(y);
e24)计算非对称轧制时支承辊、中间辊和工作辊弯辊力影响系数;
e25)计算中间辊与支承辊、工作辊与中间辊之间的压扁量Δmb和Δwm;
e26)计算由2m+4个方程所组成的方程组的系数,并求解辊间接触压力qmb和qwm;
e28)计算工作辊轴线位移和工作辊与轧件之间的压扁量;
e3)上辊系出口厚度横向分布h1下(y)步骤:
e31)对应下中间辊横移量为δ2的上辊系单元自动划分,计算出下辊系的单元坐标yi和单元宽度Δyi(i=1,2,…,m);
e32)同理根据d22)至d29)的计算流程,计算得出下辊系出口厚度横向分布h1下(y),迭代计算收敛,下辊系模型计算结束;
3.根据权利要求1所述的HC轧机非对称弯辊非对称横移板形控制方法,其特征是:步骤c3)中的前、后张应力横向分布模型由下式给出:
前张应力横向分布的模型为:
后张应力横向分布的模型为:
式中:
-出、入口平均张应力。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2009102278631A CN101716607B (zh) | 2009-12-17 | 2009-12-17 | Hc轧机非对称弯辊非对称横移板形控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2009102278631A CN101716607B (zh) | 2009-12-17 | 2009-12-17 | Hc轧机非对称弯辊非对称横移板形控制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101716607A CN101716607A (zh) | 2010-06-02 |
CN101716607B true CN101716607B (zh) | 2011-09-21 |
Family
ID=42431298
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2009102278631A Expired - Fee Related CN101716607B (zh) | 2009-12-17 | 2009-12-17 | Hc轧机非对称弯辊非对称横移板形控制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN101716607B (zh) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102615112B (zh) * | 2012-01-18 | 2014-05-14 | 燕山大学 | 普通四辊轧机利用虚拟板形仪进行板形控制的方法 |
CN102861771B (zh) * | 2012-09-29 | 2014-11-05 | 鞍钢股份有限公司 | 用于控制非对称板形缺陷的工作辊差动弯辊方法 |
CN103567229B (zh) * | 2013-10-24 | 2015-04-01 | 北京科技大学 | 一种针对六辊轧机的弯辊力组合板形控制方法 |
CN104971948B (zh) * | 2014-04-10 | 2017-01-18 | 鞍钢股份有限公司 | 一种工作辊非对称窜辊控制冷轧带钢边部减薄的方法 |
CN104722585A (zh) * | 2015-03-13 | 2015-06-24 | 李慧峰 | 板带轧机不对称板形的补偿方法 |
CN105956261B (zh) * | 2016-04-29 | 2018-10-16 | 燕山大学 | 带钢剪切过程中以质量控制为目标的张力综合匹配方法 |
CN106345817B (zh) * | 2016-09-14 | 2018-09-04 | 燕山大学 | 工作辊长径比大且直径绝对值小的六辊轧机板形预报方法 |
CN106903166B (zh) * | 2017-03-21 | 2019-11-08 | 北京科技大学 | 一种铝合金板材异步轧制翘曲预报和优化的方法 |
CN112474823B (zh) * | 2020-11-09 | 2022-07-08 | 中冶南方工程技术有限公司 | 一种四辊轧机非对称轧制辊缝出口厚度分布的获取方法 |
CN112916624B (zh) * | 2021-01-29 | 2022-09-16 | 华北电力大学(保定) | 一种ucm轧机板形执行机构调控功效系数获取方法 |
CN114101340B (zh) * | 2021-12-01 | 2022-07-29 | 燕山大学 | 一种轧辊横移位置误差的补偿方法 |
CN116329297B (zh) * | 2023-05-29 | 2023-10-20 | 东北大学 | 一种基于轧件横向力学性能差异的板形预测方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1179369A (zh) * | 1996-10-11 | 1998-04-22 | 冶金工业部钢铁研究总院 | 板带轧制过程的板形测量和控制方法 |
US6230532B1 (en) * | 1999-03-31 | 2001-05-15 | Kawasaki Steel Corporation | Method and apparatus for controlling sheet shape in sheet rolling |
CN101279329A (zh) * | 2008-05-22 | 2008-10-08 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 控制hc系列轧机辊间接触压力峰值的方法及轧辊 |
-
2009
- 2009-12-17 CN CN2009102278631A patent/CN101716607B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1179369A (zh) * | 1996-10-11 | 1998-04-22 | 冶金工业部钢铁研究总院 | 板带轧制过程的板形测量和控制方法 |
US6230532B1 (en) * | 1999-03-31 | 2001-05-15 | Kawasaki Steel Corporation | Method and apparatus for controlling sheet shape in sheet rolling |
CN101279329A (zh) * | 2008-05-22 | 2008-10-08 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 | 控制hc系列轧机辊间接触压力峰值的方法及轧辊 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101716607A (zh) | 2010-06-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101716607B (zh) | Hc轧机非对称弯辊非对称横移板形控制方法 | |
CN101648216B (zh) | 一种pc轧机板形板凸度离线预报设定方法 | |
CN102641903B (zh) | 炉卷轧机轧件头尾跑偏控制方法 | |
CN101716604B (zh) | Dc轧机轧制压力、辊间压力的预报方法 | |
CN104275352B (zh) | 一种带材冷轧机跑偏与板形自动控制方法 | |
CN103028615B (zh) | 一种预测带钢热连轧过程温度演变的方法 | |
CN104785543B (zh) | 一种基于滑动平均滤波的热轧带钢凸度反馈控制方法 | |
CN101912886A (zh) | 一种控制边部减薄的优化方法 | |
CN103567229B (zh) | 一种针对六辊轧机的弯辊力组合板形控制方法 | |
CN101559437B (zh) | 四辊冷连轧机以复合浪防治为目标的辊型曲线设计方法 | |
CN101670371B (zh) | 中间板坯边部质量的控制方法 | |
CN102896156A (zh) | 一种热轧带钢辊缝模型的优化方法 | |
CN101817023A (zh) | 一种用于轧制楔形钢板的厚度控制方法 | |
CN103567228B (zh) | 一种六辊轧机极薄带非常态轧制时板形与压靠预报方法 | |
CN104998913A (zh) | 一种冷轧轧制过程中电机功率的预测方法 | |
CN103506404A (zh) | 一种带钢精轧过程辊缝的控制方法 | |
CN104624669A (zh) | 一种电火花毛化工作辊生产带钢的粗糙度预测和控制方法 | |
CN1091008C (zh) | 基于板形板厚协调规律的板带轧制过程互联控制方法 | |
CN104971948A (zh) | 一种工作辊非对称窜辊控制冷轧带钢边部减薄的方法 | |
CN106345817A (zh) | 工作辊长径比大且直径绝对值小的六辊轧机板形预报方法 | |
CN104324949B (zh) | 一种粗轧立辊道次立辊开口度的获取方法 | |
CN102861772B (zh) | 确定异步轧制极薄带最小可轧厚度的方法 | |
CN102553945B (zh) | 一种适合于四辊轧机的非常态板形预报方法 | |
CN102641902A (zh) | 精轧相变带钢的轧制压力设定方法 | |
CN105013835A (zh) | 冷连轧机组极薄带轧制中基于热凸度的原始辊缝设定方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110921 Termination date: 20171217 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |