CN102553945A - 一种适合于四辊轧机的非常态板形预报方法 - Google Patents

一种适合于四辊轧机的非常态板形预报方法 Download PDF

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CN102553945A CN2012100154265A CN201210015426A CN102553945A CN 102553945 A CN102553945 A CN 102553945A CN 2012100154265 A CN2012100154265 A CN 2012100154265A CN 201210015426 A CN201210015426 A CN 201210015426A CN 102553945 A CN102553945 A CN 102553945A
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Abstract

本发明涉及一种适合于四辊轧机的非常态板形预报方法，其特征是：包括以下由计算机执行的步骤：1、收集待预报非常态轧制的四辊轧机的主要设备参数；2、收集待轧制带材的特征参数；3、收集常态轧制工艺参数；4、给定非常态轧制工艺参数；5、单元划分及影响系数的求解；6、预报非常态轧制时带材的前张力横向分布值；7、预报出非常态轧制时带材的出口板形分布。其优点是：定量预报出带材跑偏、不对称辊型、轧制中心线与轧辊中心线不重合、不对称弯辊、不对称窜辊等非常态因素单独或综合作用对轧机成品板形的影响；定量预报出对称弯辊、对称窜辊、倾辊等常态因素对成品板形的影响，为非常态轧制条件下板形的治理提供了依据。

Description

一种适合于四辊轧机的非常态板形预报方法
技术领域
本发明涉及一种冶金中四辊轧机的计算机控制技术领域，特别涉及一种适合于四辊轧机的非常态板形预报方法。
背景技术
近年来，随着板带工业的快速发展，用户对带钢板形质量的要求也日益提高。与之相对应，为了更好的控制板形，人们对板形计算模型的预报精度与适应性也提出了越来越高的要求。四辊轧机作为一种最常规、应用最广泛的机型，从二十世纪60年代开始国内外学者就对其板形计算模型展开研究，并取得了大量的研究成果[1-5]。但纵观国内外相关文献，可以发现以往对于四辊轧机板形模型的研究都是建立在常态基础上的，即认为轧机的布置不但上下对称而且左右对称、工作辊窜动过程中上下工作辊是反对称的、上下轧辊的辊型也是完全相同的、轧制中心线与轧辊中心线重合、带材没有跑偏等。但在实际现场跟踪发现，由于设备安装误差、现场工况的影响等等，上述基本假设往往并不能同时满足，有时候还相差较远，比较常见的有轧制过程中的带材跑偏、上下轧辊辊型不一样、轧制中心线与轧辊中心线存在偏差，如附图1至附图4所示。这样，对于这种非常态下的板形如何预报与控制，就成为现场攻关的重点。
参考文献：[1] 连家创，刘宏民.板厚板形控制[M].兵器工业出版社.1995；[2] W.L.罗伯茨.冷轧带钢生产.北京：冶金工业出版社.1985.3；[3] 王国栋，吴章良.板带轧制理论与实践.中国铁道出版社，1990；[4] 王国栋.板形控制和板形理论.北京:冶金工业出版社,1986；[5] 刘宏民.三维轧制理论及其应用.北京:科学出版社,1999。
发明内容
本发明的目的是针对现场对四辊轧机非常态轧制时板形预报不准确、甚至无法预报的问题，提供一种适合于四辊轧机的非常态板形预报方法，通过该方法可以实现以下三项功能：（1）定量预报轧机在出现带材跑偏、不对称辊型、轧制中心线与轧辊中心线不重合、不对称弯辊、不对称窜辊等非常态因素作用时出口板形情况；（2）定量预报轧机在对称弯辊、对称窜辊、倾辊等常态因素作用时的出口板形值；（3）定量预报轧机在常态因素与非常态因素综合作用时的出口板形值。
为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
一种适合于四辊轧机的非常态板形预报方法，包括以下由计算机执行的步骤（计算框图见附图5）：
（a）收集待预报非常态轧制的四辊轧机的主要设备参数，主要包括以下步骤（计算框图见附图6）：
a1）收集四辊轧机的常态设备参数，包括上、下工作辊与上、下支撑辊的辊身长度                                                
Figure 409694DEST_PATH_IMAGE001
、；上、下工作辊弯辊缸距离
Figure 780818DEST_PATH_IMAGE003
；上、下支撑辊压下螺丝中心距
Figure 811091DEST_PATH_IMAGE004
；
a2）测量得出四辊轧机轧制中心线与轧辊中心线之间的偏差值
Figure 907223DEST_PATH_IMAGE005
；
a3）计算出上、下支撑辊压下螺丝与轧制中心线的距离分别、
Figure 860846DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 812753DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 396181DEST_PATH_IMAGE009
；上、下工作辊弯辊缸与轧制中心线的距离
Figure 708213DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 693487DEST_PATH_IMAGE011
；
a4）收集四辊轧机其余非常态设备参数，包括上、下工作辊辊径
Figure 314830DEST_PATH_IMAGE012
、；上、下支撑辊辊径
Figure 501278DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 341058DEST_PATH_IMAGE015
；上、下工作辊辊型、
Figure 927208DEST_PATH_IMAGE017
；上、下支撑辊辊型
Figure 846622DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 855423DEST_PATH_IMAGE019
；
（b）收集待轧制带材的特征参数，主要包括：带材的宽度
Figure 506984DEST_PATH_IMAGE020
；带材来料的厚度横向分布值；带材的弹性模量
Figure 9827DEST_PATH_IMAGE022
；带材的泊松比
Figure 371669DEST_PATH_IMAGE023
；来料板形的长度横向分布值
Figure 459711DEST_PATH_IMAGE024
；来料板形取样长度
Figure 789061DEST_PATH_IMAGE025
；来料带材的平均厚度；
（c）收集常态轧制工艺参数，包括压下率
Figure 702845DEST_PATH_IMAGE027
、平均后张力
Figure 961788DEST_PATH_IMAGE028
、平均前张力
Figure 778435DEST_PATH_IMAGE029
；
（d）给定非常态轧制工艺参数，包括带材跑偏量
Figure 515446DEST_PATH_IMAGE030
、上、下工作辊左弯辊力
Figure 851881DEST_PATH_IMAGE031
、上、下工作辊右弯辊力
Figure 281725DEST_PATH_IMAGE032
、上工作辊窜辊量
Figure 320088DEST_PATH_IMAGE033
、下工作辊窜辊量
Figure 860791DEST_PATH_IMAGE034
、倾辊量
Figure 830495DEST_PATH_IMAGE035
；
（e）单元划分及影响系数的求解，包括以下步骤（计算框图见图7）：
e1）将支撑辊沿辊身长度分成等份，计算出每等份的宽度
Figure 956900DEST_PATH_IMAGE037
；
e2）计算出带材所分等份数；
e3）引入上、下支撑辊单元划分过程参数
Figure 346741DEST_PATH_IMAGE039
、带材单元划分过程参数
Figure 852809DEST_PATH_IMAGE040
，并令
Figure 131343DEST_PATH_IMAGE041
、
Figure 13849DEST_PATH_IMAGE042
；
e4）计算出带材跑偏所占单元数
Figure 677917DEST_PATH_IMAGE043
、上工作辊窜动引起的辊间压力分布区间变化单元数、下工作辊窜动引起的辊间压力分布区间变化单元数 ；
e5）计算上工作辊挠度影响系数、下工作辊挠度影响系数
Figure 826953DEST_PATH_IMAGE047
、上工作辊弯辊力影响系数
Figure 737140DEST_PATH_IMAGE048
、下工作辊弯辊力影响系数、上支撑辊挠度影响系数
Figure 201193DEST_PATH_IMAGE050
、下支撑辊挠度影响系数
Figure 403635DEST_PATH_IMAGE051
、上支撑辊支撑力影响系数、下支撑辊支撑力影响系数； 
（f）预报四辊轧机非常态轧制时带材的前张力横向分布值，包括以下步骤（计算框图见图8）：
f1）给定带材出口厚度分布值的初始值为
Figure 925249DEST_PATH_IMAGE054
;
f2）根据金属变形模型计算出当前带材出口厚度分布下的前张力横向分布值
Figure 418416DEST_PATH_IMAGE055
、后张力横向分布值
Figure 873669DEST_PATH_IMAGE056
；
f3）根据轧制压力模型计算出当前带材出口厚度横向分布、前后张力横向分布下的轧制压力横向分布值；
f4)引入过程参数
Figure 401919DEST_PATH_IMAGE058
、
Figure 251057DEST_PATH_IMAGE059
、
Figure 877211DEST_PATH_IMAGE060
、
Figure 326647DEST_PATH_IMAGE061
、
Figure 430869DEST_PATH_IMAGE062
、、
Figure 698613DEST_PATH_IMAGE064
、
Figure 369765DEST_PATH_IMAGE065
，其中
Figure 543258DEST_PATH_IMAGE058
表示上支撑辊左侧所受支撑力、
Figure 366988DEST_PATH_IMAGE059
表示上支撑辊右侧所受支撑力、
Figure 334944DEST_PATH_IMAGE060
表示下支撑辊左侧所受支撑力、
Figure 493393DEST_PATH_IMAGE061
表示下支撑辊右侧所受支撑力、表示上工作辊相对于上支撑辊的刚性转角、
Figure 381770DEST_PATH_IMAGE063
表示下工作辊相对于下支撑辊的刚性转角、
Figure 582944DEST_PATH_IMAGE064
表示上工作辊与上支撑辊
Figure 166372DEST_PATH_IMAGE066
段内辊间压力的集中力、
Figure 229137DEST_PATH_IMAGE065
表示下工作辊与下支撑辊段内辊间压力的集中力； 
f5）根据上、下工作辊与上、下支撑辊之间的变形协调关系，给出
Figure 586486DEST_PATH_IMAGE058
、
Figure 657210DEST_PATH_IMAGE059
、、、
Figure 407888DEST_PATH_IMAGE062
、、
Figure 370476DEST_PATH_IMAGE064
、
Figure 64762DEST_PATH_IMAGE065
与
Figure 778640DEST_PATH_IMAGE057
以及带材跑偏量
Figure 823957DEST_PATH_IMAGE030
、上、下工作辊左弯辊力
Figure 530751DEST_PATH_IMAGE031
、上、下工作辊右弯辊力
Figure 79544DEST_PATH_IMAGE032
、上工作辊窜辊量
Figure 229902DEST_PATH_IMAGE067
、下工作辊窜辊量
Figure 496935DEST_PATH_IMAGE068
、上支撑辊倾辊量为、下支撑辊倾辊量
Figure 912184DEST_PATH_IMAGE070
、上工作辊辊型
Figure 233444DEST_PATH_IMAGE016
、下工作辊辊型
Figure 722194DEST_PATH_IMAGE017
、上支撑辊辊型、下支撑辊辊型
Figure 550966DEST_PATH_IMAGE019
等设备及工艺参数之间的关系：
      
Figure 777548DEST_PATH_IMAGE071
，
     式中为第
Figure 372926DEST_PATH_IMAGE073
单元到轧制中心线的位移；、
Figure 413880DEST_PATH_IMAGE074
分别为考虑轧辊弹性变形时上、下支撑辊倾辊量影响系数，
Figure 188807DEST_PATH_IMAGE075
、
Figure 533201DEST_PATH_IMAGE076
分别为上支承辊与上工作辊压扁系数、下支承辊与下工作辊压扁系数；
f6）根据上、下工作辊的受力及力矩平衡，给出相应的平衡方程，如下所示：
Figure 93495DEST_PATH_IMAGE077
；
f7）根据上、下支撑辊的受力及力矩平衡，给出相应的平衡方程，如下所示：
Figure 599563DEST_PATH_IMAGE078
；
f8）由f5)、f6）、f7）计算出辊间压力的横向分布值
Figure 628830DEST_PATH_IMAGE064
、
Figure 511335DEST_PATH_IMAGE065
；
f9）根据辊间压力的横向分布值
Figure 926136DEST_PATH_IMAGE064
、
Figure 603105DEST_PATH_IMAGE065
以及轧制压力横向分布值
Figure 355553DEST_PATH_IMAGE057
参数计算出当前轧制工况下上、下工作辊的挠度曲线；
f10）根据上、下工作辊的挠度曲线计算出带材出口厚度分布值
Figure 41750DEST_PATH_IMAGE079
；
f11）判断不等式
Figure 311057DEST_PATH_IMAGE080
是否成立？如果成立则转入步骤f12）；否则，令，转入步骤f2）；
f12）输出四辊轧机非常态轧制时的带材前张力横向分布值
Figure 162787DEST_PATH_IMAGE055
；
（g）根据带材前张力横向分布值预报出四辊轧机非常态轧制时的板形分布
Figure 449411DEST_PATH_IMAGE082
。
本发明的优点是：本发明结合了四辊轧机的设备与工艺特点，充分考虑到四辊轧机非常态轧制过程中的上下与左右的不对称性，不但可以定量预报出带材跑偏、不对称辊型、轧制中心线与轧辊中心线不重合、不对称弯辊、不对称窜辊等非常态因素单独或综合作用对轧机成品板形的影响，而且可以定量预报出对称弯辊、对称窜辊、倾辊等常态因素对成品板形的影响，为现场非常态轧制条件下板形的治理提供了依据。
附图说明
图1是四辊轧机常态轧制时设备简图； 
图2是带材发生跑偏时四辊轧机设备简图；
图3是上、下工作辊采用不同辊型时辊缝示意图；
图4是轧制中心线与轧辊中心线存在偏差时四辊轧机设备简图；
图5是总计算框图；
图6是非常态轧制的四辊轧机的主要设备参数收集步骤图；
图7是单元划分及影响系数的求解计算步骤图；
图8是四辊轧机非常态轧制时带材的前张力横向分布值预报求解图；
图9是本发明实施例1中上、下工作辊辊型曲线示意图；
图10是本发明实施例1中上、下支撑辊辊型曲线示意图；
图11是本发明实施例1中来料厚度横向分布曲线示意图；
图12是本发明实施例1中来料板形的长度横向分布曲线示意图；
图13是本发明实施例1中带材出口厚度分布初始值的示意图；
图14是本发明实施例1中前后张力横向分布曲线示意图；
图15是本发明实施例1中轧制力横向分布曲线示意图；
图16是本发明实施例1中上工作辊与上支撑辊、下工作辊与下支撑辊的辊间压力横向分布曲线示意图；
图17是本发明实施例1中上、下工作辊的挠度曲线示意图；
图18是本发明实施例1中根据挠度曲线计算出带材出口厚度分布值示意图；
图19是本发明实施例1中前张力横向分布曲线示意图；
图20是本发明实施例1中板形横向分布曲线示意图；
图21是本发明实施例2中上、下工作辊辊型曲线示意图；
图22是本发明实施例2中上、下支撑辊辊型曲线示意图；
图23是本发明实施例2中来料厚度横向分布曲线示意图；
图24是本发明实施例2中来料板形的长度横向分布曲线示意图；
图25是本发明实施例2中带材出口厚度分布初始值的示意图；
图26是本发明专实施例2中前后张力横向分布曲线示意图；
图27是本发明实施例2中轧制力横向分布曲线示意图；
图28是本发明实施例2中上工作辊与上支撑辊、下工作辊与下支撑辊的辊间压力横向分布曲线示意图；
图29是本发明实施例2中上、下工作辊的挠度曲线示意图；
图30是本发明实施例2中根据挠度曲线计算出带材出口厚度分布值示意图；
图31是本发明实施例2中前张力横向分布曲线示意图；
图32是本发明实施例2中板形横向分布曲线示意图。
图1~图4中：1. 上支撑辊，2. 上工作辊，3.下工作辊，4.下支撑辊，5. 四辊轧机轧制中心线，6. 轧辊中心线。
实施例1：
首先，在步骤（1）中，收集四辊轧机的常态设备参数，包括上、下工作辊与上、下支撑辊的辊身长度
Figure 776488DEST_PATH_IMAGE083
、
Figure 372423DEST_PATH_IMAGE084
；上、下工作辊弯辊缸距离
Figure 519370DEST_PATH_IMAGE085
；上、下支撑辊压下螺丝中心距
Figure 609686DEST_PATH_IMAGE086
；
随后，在步骤（2）中，测量得出四辊轧机轧制中心线与轧辊中心线之间的偏差值
Figure 604318DEST_PATH_IMAGE087
；
随后，在步骤（3）中，计算出上、下支撑辊压下螺丝与轧制中心线的距离分别
Figure 121887DEST_PATH_IMAGE088
、
Figure 21710DEST_PATH_IMAGE089
、
Figure 902335DEST_PATH_IMAGE090
、；上、下工作辊弯辊缸与轧制中心线的距离
Figure 626894DEST_PATH_IMAGE092
、
Figure 561483DEST_PATH_IMAGE093
；
随后，在步骤（4）中，收集四辊轧机其余非常态设备参数，主要包括上、下工作辊辊径
Figure 993602DEST_PATH_IMAGE094
、；上、下支撑辊辊径、
Figure 929568DEST_PATH_IMAGE097
；上、下工作辊辊型、
Figure 661212DEST_PATH_IMAGE017
，其分布曲线如附图9所示；上、下支撑辊辊型
Figure 629168DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 787617DEST_PATH_IMAGE019
，其分布曲线如附图10所示；
随后，在步骤（5）中，收集待轧制带材的特征参数，主要包括：带材的宽度
Figure 813735DEST_PATH_IMAGE098
；带材来料的厚度横向分布值
Figure 944502DEST_PATH_IMAGE021
，其分布曲线如附图11所示；带材的弹性模量
Figure 145676DEST_PATH_IMAGE099
；带材的泊松比
Figure 463525DEST_PATH_IMAGE100
；来料板形的长度横向分布值
Figure 791870DEST_PATH_IMAGE024
，如附图12所示，来料板形取样长度
Figure 777143DEST_PATH_IMAGE101
；来料带材的平均厚度
Figure 149219DEST_PATH_IMAGE102
；
随后，在步骤（6）中，收集常态轧制工艺参数，主要包括压下率
Figure 954364DEST_PATH_IMAGE103
、平均后张力、平均前张力
Figure 159135DEST_PATH_IMAGE105
；
随后，在步骤（7）中，给定非常态轧制工艺参数，主要包括带材跑偏量
Figure 702112DEST_PATH_IMAGE106
、上、下工作辊左弯辊力
Figure 260132DEST_PATH_IMAGE107
、上、下工作辊右弯辊力、上工作辊窜辊量
Figure 624565DEST_PATH_IMAGE109
、下工作辊窜辊量
Figure 338443DEST_PATH_IMAGE110
、倾辊量
Figure 118181DEST_PATH_IMAGE111
；
随后，在步骤（8）中，将上、下支撑辊沿辊身长度分成等份，计算出每等份的宽度
Figure 653995DEST_PATH_IMAGE113
；
随后，在步骤（9）中，计算出带材所分等份数
Figure 538774DEST_PATH_IMAGE114
；
随后，在步骤（10）中，引入支撑辊单元划分过程参数
Figure 805808DEST_PATH_IMAGE039
、带材单元划分过程参数
Figure 817757DEST_PATH_IMAGE040
，并令
Figure 486636DEST_PATH_IMAGE115
、
Figure 542317DEST_PATH_IMAGE116
；
随后，在步骤（11）中，计算出带材跑偏所占单元数
Figure 296646DEST_PATH_IMAGE117
、上工作辊窜动引起的辊间压力分布区间变化单元数
Figure 610821DEST_PATH_IMAGE118
、下工作辊窜动引起的辊间压力分布区间变化单元数
Figure 196524DEST_PATH_IMAGE119
；
随后，在步骤（12）中，计算上工作辊挠度影响系数
Figure 360789DEST_PATH_IMAGE046
、下工作辊挠度影响系数
Figure 415464DEST_PATH_IMAGE047
、上工作辊弯辊力影响系数
Figure 956166DEST_PATH_IMAGE048
、下工作辊弯辊力影响系数
Figure 396375DEST_PATH_IMAGE049
、上支撑辊挠度影响系数
Figure 997120DEST_PATH_IMAGE050
、下支撑辊挠度影响系数
Figure 774977DEST_PATH_IMAGE051
、上支撑辊支撑力影响系数、下支撑辊支撑力影响系数
Figure 414086DEST_PATH_IMAGE053
；
    随后，在步骤（13）中，给定带材出口厚度分布值的初始值为
Figure 185733DEST_PATH_IMAGE054
，其分布曲线如附图13所示;
随后，步骤（14）中，根据金属变形模型计算出当前带材出口厚度分布下的前张力横向分布值
Figure 949421DEST_PATH_IMAGE120
，后张力横向分布值
Figure 831926DEST_PATH_IMAGE056
，其分布曲线如附图14所示；
随后，在步骤（15）中，根据轧制压力模型计算出当前带材出口厚度横向分布、前后张力横向分布下的轧制压力横向分布值
Figure 246727DEST_PATH_IMAGE057
，其分布曲线如附图15所示；
随后，在步骤（16）中，引入过程参数
Figure 189275DEST_PATH_IMAGE058
、
Figure 938794DEST_PATH_IMAGE059
、、
Figure 894298DEST_PATH_IMAGE061
、
Figure 820796DEST_PATH_IMAGE062
、
Figure 746027DEST_PATH_IMAGE063
、、
Figure 359728DEST_PATH_IMAGE065
；
随后，在步骤（17）中，根据上、下工作辊与上、下支撑辊之间的变形协调关系，给出、
Figure 105541DEST_PATH_IMAGE059
、
Figure 195856DEST_PATH_IMAGE060
、
Figure 377439DEST_PATH_IMAGE061
、
Figure 645740DEST_PATH_IMAGE062
、、
Figure 908412DEST_PATH_IMAGE064
、
Figure 210080DEST_PATH_IMAGE065
与
Figure 147818DEST_PATH_IMAGE057
以及带材跑偏量
Figure 269358DEST_PATH_IMAGE030
、上、下工作辊左弯辊力、上、下工作辊右弯辊力
Figure 857651DEST_PATH_IMAGE032
、上工作辊窜辊量、下工作辊窜辊量
Figure 76591DEST_PATH_IMAGE068
、上支撑辊倾辊量为、下支撑辊倾辊量
Figure 57502DEST_PATH_IMAGE070
、上工作辊辊型
Figure 339972DEST_PATH_IMAGE016
、下工作辊辊型
Figure 436104DEST_PATH_IMAGE017
、上支撑辊辊型
Figure 210025DEST_PATH_IMAGE018
、下支撑辊辊型
Figure 75213DEST_PATH_IMAGE019
的设备及工艺参数之间的关系：
Figure 27120DEST_PATH_IMAGE121
式中
Figure 610548DEST_PATH_IMAGE072
为第单元到轧制中心线的位移，
Figure 907854DEST_PATH_IMAGE122
，式中
Figure 529197DEST_PATH_IMAGE123
；
Figure 662238DEST_PATH_IMAGE074
、
Figure 715645DEST_PATH_IMAGE074
分别为考虑轧辊弹性变形时上下支撑辊倾辊量影响系数，
Figure 368474DEST_PATH_IMAGE075
、
Figure 849134DEST_PATH_IMAGE076
分别为上支承辊与上工作辊压扁系数、下支承辊与下工作辊压扁系数；
随后，在步骤（18）中，根据上、下工作辊的受力及力矩平衡，给出相应的平衡方程，如下所示：
Figure 469471DEST_PATH_IMAGE124
随后，在步骤（19）中，根据上、下支撑辊的受力及力矩平衡，给出相应的平衡方程，如下所示：
Figure 60989DEST_PATH_IMAGE125
随后，在步骤（20）中，综合步骤（17）、（18）、（19）计算出辊间压力的横向分布值
Figure 58071DEST_PATH_IMAGE064
、
Figure 975212DEST_PATH_IMAGE065
，其分布曲线如附图16所示；
随后，在步骤（21）中，根据辊间压力的横向分布值
Figure 817266DEST_PATH_IMAGE064
、
Figure 212475DEST_PATH_IMAGE065
以及轧制压力横向分布值
Figure 839897DEST_PATH_IMAGE057
等参数计算出当前轧制工况下上、下工作辊的挠度曲线
Figure 662359DEST_PATH_IMAGE126
、
Figure 991709DEST_PATH_IMAGE127
，具体分布曲线如附图17所示；
随后，在步骤（22）中，根据上、下工作辊的挠度曲线计算出带材出口厚度分布值
Figure 190609DEST_PATH_IMAGE079
，具体分布曲线如附图18所示；
随后，在步骤（23）中，判断不等式
Figure 171073DEST_PATH_IMAGE080
是否成立？不等式
Figure 164436DEST_PATH_IMAGE128
显然不成立，令
Figure 981083DEST_PATH_IMAGE081
，转入步骤（14），循环直至不等式
Figure 718095DEST_PATH_IMAGE129
成立转入步骤（24）；
随后，在步骤（24）中，输出四辊轧机非常态轧制时的带材前张力横向分布值
Figure 54529DEST_PATH_IMAGE120
，其分布曲线如附图19所示；
最后，在步骤（25）中，根据带材前张力横向分布值预报出四辊轧机非常态轧制时的板形分布
Figure 484373DEST_PATH_IMAGE082
，其分布曲线如附图20所示。
实施例2
首先，在步骤（1）中，收集四辊轧机的常态设备参数，包括上、下工作辊与上、下支撑辊的辊身长度
Figure 788316DEST_PATH_IMAGE083
、
Figure 63439DEST_PATH_IMAGE084
；上、下工作辊弯辊缸距离
Figure 21424DEST_PATH_IMAGE085
；上、下支撑辊压下螺丝中心距
Figure 356591DEST_PATH_IMAGE086
；
随后，在步骤（2）中，测量得出四辊轧机轧制中心线与轧辊中心线之间的偏差值；
随后，在步骤（3）中，计算出上、下支撑辊压下螺丝与轧制中心线的距离分别
Figure 39693DEST_PATH_IMAGE088
、
Figure 537671DEST_PATH_IMAGE089
、、
Figure 322273DEST_PATH_IMAGE091
；上、下工作辊弯辊缸与轧制中心线的距离
Figure 516363DEST_PATH_IMAGE092
、
Figure 931163DEST_PATH_IMAGE093
；
随后，在步骤（4）中，收集四辊轧机其余非常态设备参数，主要包括上、下工作辊辊径
Figure 686761DEST_PATH_IMAGE094
、
Figure 124696DEST_PATH_IMAGE095
；上、下支撑辊辊径
Figure 607630DEST_PATH_IMAGE096
、；上、下工作辊辊型
Figure 508163DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 433394DEST_PATH_IMAGE017
，其分布曲线如附图21所示；上、下支撑辊辊型：
Figure 720018DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 594565DEST_PATH_IMAGE019
，其分布曲线如附图22所示；
随后，在步骤（5）中，收集待轧制带材的特征参数，主要包括：带材的宽度；带材来料的厚度横向分布值
Figure 353759DEST_PATH_IMAGE021
，其分布曲线如附图23所示；带材的弹性模量
Figure 381758DEST_PATH_IMAGE099
；带材的泊松比
Figure 874925DEST_PATH_IMAGE100
；来料板形的长度横向分布值
Figure 64598DEST_PATH_IMAGE024
，其分布曲线如附图24所示；来料板形取样长度
Figure 26738DEST_PATH_IMAGE101
；来料带材的平均厚度
Figure 405898DEST_PATH_IMAGE131
；
随后，在步骤（6）中，收集常态轧制工艺参数，主要包括压下率
Figure 707566DEST_PATH_IMAGE132
、平均后张力
Figure 130457DEST_PATH_IMAGE133
、平均前张力
Figure 517576DEST_PATH_IMAGE134
；
随后，在步骤（7）中，给定非常态轧制工艺参数，主要包括带材跑偏量
Figure 201892DEST_PATH_IMAGE135
、上、下工作辊左弯辊力
Figure 92487DEST_PATH_IMAGE136
、上、下工作辊右弯辊力
Figure 951859DEST_PATH_IMAGE137
、上工作辊窜辊量
Figure 560695DEST_PATH_IMAGE138
、下工作辊窜辊量
Figure 547236DEST_PATH_IMAGE110
、倾辊量
Figure 557918DEST_PATH_IMAGE139
；
随后，在步骤（8）中，将支撑辊沿辊身长度分成
Figure 588191DEST_PATH_IMAGE112
等份，计算出每等份的宽度
Figure 684323DEST_PATH_IMAGE113
；
随后，在步骤（9）中，计算出带材所分等份数
Figure 707511DEST_PATH_IMAGE140
；
随后，在步骤（10）中，引入支撑辊单元划分过程参数
Figure 572699DEST_PATH_IMAGE039
、带材单元划分过程参数
Figure 773873DEST_PATH_IMAGE040
，并令
Figure 357301DEST_PATH_IMAGE115
、
Figure 420066DEST_PATH_IMAGE141
；
随后，在步骤（11）中，计算出带材跑偏所占单元数
Figure 405340DEST_PATH_IMAGE142
、上工作辊窜动引起的辊间压力分布区间变化单元数
Figure 777415DEST_PATH_IMAGE143
、下工作辊窜动引起的辊间压力分布区间变化单元数
Figure 848140DEST_PATH_IMAGE119
；
随后，在步骤（12）中，计算上工作辊挠度影响系数
Figure 227779DEST_PATH_IMAGE046
、下工作辊挠度影响系数
Figure 129876DEST_PATH_IMAGE047
、上工作辊弯辊力影响系数、下工作辊弯辊力影响系数
Figure 716026DEST_PATH_IMAGE049
、上支撑辊挠度影响系数
Figure 573124DEST_PATH_IMAGE050
、下支撑辊挠度影响系数
Figure 329727DEST_PATH_IMAGE051
、上支撑辊支撑力影响系数
Figure 981289DEST_PATH_IMAGE052
、下支撑辊支撑力影响系数
Figure 338189DEST_PATH_IMAGE053
；
    随后，在步骤（13）中，给定带材出口厚度分布值的初始值为
Figure 733399DEST_PATH_IMAGE054
，其分布曲线如附图25所示；
随后，步骤（14）中，根据金属变形模型计算出当前带材出口厚度分布下的前张力横向分布值，后张力横向分布值
Figure 432550DEST_PATH_IMAGE056
，其分布曲线如附图26所示；
随后，在步骤（15）中，根据轧制压力模型计算出当前带材出口厚度横向分布、前后张力横向分布下的轧制压力横向分布值
Figure 512633DEST_PATH_IMAGE057
，其分布曲线如附图27所示；
    随后，在步骤（16）中，引入过程参数、、
Figure 436092DEST_PATH_IMAGE060
、
Figure 504936DEST_PATH_IMAGE061
、
Figure 304265DEST_PATH_IMAGE062
、、
Figure 70544DEST_PATH_IMAGE064
、
Figure 46590DEST_PATH_IMAGE065
；
随后，在步骤（17）中，根据上、下工作辊与上、下支撑辊之间的变形协调关系，给出
Figure 649610DEST_PATH_IMAGE058
、
Figure 293081DEST_PATH_IMAGE059
、
Figure 939831DEST_PATH_IMAGE060
、
Figure 668753DEST_PATH_IMAGE061
、
Figure 809884DEST_PATH_IMAGE062
、、
Figure 626979DEST_PATH_IMAGE064
、
Figure 843196DEST_PATH_IMAGE065
与
Figure 788019DEST_PATH_IMAGE057
以及带材跑偏量
Figure 140503DEST_PATH_IMAGE030
、上、下工作辊左弯辊力
Figure 397565DEST_PATH_IMAGE031
、上、下工作辊右弯辊力
Figure 835500DEST_PATH_IMAGE032
、上工作辊窜辊量
Figure 318434DEST_PATH_IMAGE067
、下工作辊窜辊量
Figure 791003DEST_PATH_IMAGE068
、上支撑辊倾辊量为
Figure 451923DEST_PATH_IMAGE069
、下支撑辊倾辊量
Figure 377153DEST_PATH_IMAGE070
、上工作辊辊型
Figure 663778DEST_PATH_IMAGE016
、下工作辊辊型
Figure 990854DEST_PATH_IMAGE017
、上支撑辊辊型、下支撑辊辊型
Figure 61633DEST_PATH_IMAGE019
的设备及工艺参数之间的关系：
Figure 824053DEST_PATH_IMAGE121
式中
Figure 818685DEST_PATH_IMAGE072
为第
Figure 273937DEST_PATH_IMAGE073
单元到轧制中心线的位移，
Figure 236077DEST_PATH_IMAGE122
，式中
Figure 802187DEST_PATH_IMAGE123
；
Figure 152791DEST_PATH_IMAGE074
、
Figure 778944DEST_PATH_IMAGE074
分别为考虑轧辊弹性变形时上、下支撑辊倾辊量影响系数，
Figure 228380DEST_PATH_IMAGE075
、
Figure 332602DEST_PATH_IMAGE076
分别为上支承辊与上工作辊压扁系数、下支承辊与下工作辊压扁系数；
随后，在步骤（18）中，根据上、下工作辊的受力及力矩平衡，给出相应的平衡方程，如下所示：
Figure 301826DEST_PATH_IMAGE124
随后，在步骤（19）中，根据上、下支撑辊的受力及力矩平衡，给出相应的平衡方程，如下所示：
Figure 98881DEST_PATH_IMAGE125
随后，在步骤（20）中，综合步骤（17）、（18）、（19）计算出辊间压力的横向分布值
Figure 770034DEST_PATH_IMAGE064
、
Figure 943526DEST_PATH_IMAGE065
，其分布曲线如附图28所示；
随后，在步骤（21）中，根据辊间压力的横向分布值
Figure 265792DEST_PATH_IMAGE064
、
Figure 233748DEST_PATH_IMAGE065
以及轧制压力横向分布值等参数计算出当前轧制工况下上、下工作辊的挠度曲线
Figure 838222DEST_PATH_IMAGE126
、
Figure 782038DEST_PATH_IMAGE127
，其分布曲线如附图29所示；
随后，在步骤（22）中，根据上、下工作辊的挠度曲线计算出带材出口厚度分布值
Figure 920895DEST_PATH_IMAGE079
，其分布曲线如附图30所示；
随后，在步骤（23）中，判断不等式
Figure 566640DEST_PATH_IMAGE080
是否成立？不等式
Figure 119152DEST_PATH_IMAGE144
显然成立，转入步骤（24）；否则，令
Figure 104425DEST_PATH_IMAGE081
，转入步骤（14）；
随后，在步骤（24）中，输出四辊轧机非常态轧制时的带材前张力横向分布值
Figure 476501DEST_PATH_IMAGE120
，其分布曲线如附图31所示；
    最后，在步骤（25）中，根据带材前张力横向分布值预报出四辊轧机非常态轧制时的板形分布
Figure 547225DEST_PATH_IMAGE082
。

Claims (4)

1.一种适合于四辊轧机的非常态板形预报方法，其特征是：包括以下由计算机执行的步骤：
（a）收集待预报非常态轧制的四辊轧机的主要设备参数，主要包括以下步骤：
a1）收集四辊轧机的常态设备参数，包括上、下工作辊与上、下支撑辊的辊身长度                                                
Figure 2012100154265100001DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 86899DEST_PATH_IMAGE002
；上、下工作辊弯辊缸距离
Figure 2012100154265100001DEST_PATH_IMAGE003
；上、下支撑辊压下螺丝中心距
Figure 988995DEST_PATH_IMAGE004
；
a2）测量得出四辊轧机轧制中心线与轧辊中心线之间的偏差值
Figure 2012100154265100001DEST_PATH_IMAGE005
；
a3）计算出上、下支撑辊压下螺丝与轧制中心线的距离分别
Figure 282705DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 2012100154265100001DEST_PATH_IMAGE007
、、
Figure 2012100154265100001DEST_PATH_IMAGE009
；上、下工作辊弯辊缸与轧制中心线的距离、
Figure 2012100154265100001DEST_PATH_IMAGE011
；
a4）收集四辊轧机其余非常态设备参数，包括上、下工作辊辊径、
Figure 2012100154265100001DEST_PATH_IMAGE013
；上、下支撑辊辊径
Figure 18570DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 2012100154265100001DEST_PATH_IMAGE015
；上、下工作辊辊型、
Figure 2012100154265100001DEST_PATH_IMAGE017
；上、下支撑辊辊型
Figure 832997DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 2012100154265100001DEST_PATH_IMAGE019
；
（b）收集待轧制带材的特征参数，主要包括：带材的宽度
Figure 444107DEST_PATH_IMAGE020
；带材来料的厚度横向分布值
Figure 2012100154265100001DEST_PATH_IMAGE021
；带材的弹性模量
Figure 345198DEST_PATH_IMAGE022
；带材的泊松比
Figure 2012100154265100001DEST_PATH_IMAGE023
；来料板形的长度横向分布值
Figure 674548DEST_PATH_IMAGE024
；来料板形取样长度
Figure 2012100154265100001DEST_PATH_IMAGE025
；来料带材的平均厚度
Figure 984700DEST_PATH_IMAGE026
；
（c）收集常态轧制工艺参数，包括压下率
Figure 2012100154265100001DEST_PATH_IMAGE027
、平均后张力
Figure 466628DEST_PATH_IMAGE028
、平均前张力
Figure 2012100154265100001DEST_PATH_IMAGE029
；
（d）给定非常态轧制工艺参数，包括带材跑偏量
Figure 787888DEST_PATH_IMAGE030
、上、下工作辊左弯辊力
Figure 2012100154265100001DEST_PATH_IMAGE031
、上、下工作辊右弯辊力
Figure 588222DEST_PATH_IMAGE032
、上工作辊窜辊量、下工作辊窜辊量
Figure 653130DEST_PATH_IMAGE034
、倾辊量；
（e）单元划分及影响系数的求解，包括以下步骤：
e1）将支撑辊沿辊身长度分成等份，计算出每等份的宽度
Figure DEST_PATH_IMAGE037
；
e2）计算出带材所分等份数
Figure 216147DEST_PATH_IMAGE038
；
e3）引入上、下支撑辊单元划分过程参数
Figure 2012100154265100001DEST_PATH_IMAGE039
、带材单元划分过程参数，并令
Figure 2012100154265100001DEST_PATH_IMAGE041
、
Figure 375306DEST_PATH_IMAGE042
；
e4）计算出带材跑偏所占单元数
Figure 2012100154265100001DEST_PATH_IMAGE043
、上工作辊窜动引起的辊间压力分布区间变化单元数
Figure 628564DEST_PATH_IMAGE044
、下工作辊窜动引起的辊间压力分布区间变化单元数 ；
e5）计算上工作辊挠度影响系数
Figure 540894DEST_PATH_IMAGE046
、下工作辊挠度影响系数
Figure 2012100154265100001DEST_PATH_IMAGE047
、上工作辊弯辊力影响系数
Figure 66553DEST_PATH_IMAGE048
、下工作辊弯辊力影响系数
Figure 2012100154265100001DEST_PATH_IMAGE049
、上支撑辊挠度影响系数
Figure 223996DEST_PATH_IMAGE050
、下支撑辊挠度影响系数、上支撑辊支撑力影响系数
Figure 784291DEST_PATH_IMAGE052
、下支撑辊支撑力影响系数
Figure 2012100154265100001DEST_PATH_IMAGE053
； 
（f）预报四辊轧机非常态轧制时带材的前张力横向分布值，包括以下步骤：
f1）给定带材出口厚度分布值的初始值为
Figure 604873DEST_PATH_IMAGE054
;
f2）根据金属变形模型计算出当前带材出口厚度分布下的前张力横向分布值
Figure 2012100154265100001DEST_PATH_IMAGE055
、后张力横向分布值；
f3）根据轧制压力模型计算出当前带材出口厚度横向分布、前后张力横向分布下的轧制压力横向分布值
Figure 2012100154265100001DEST_PATH_IMAGE057
；
f4)引入过程参数
Figure 578962DEST_PATH_IMAGE058
、
Figure 2012100154265100001DEST_PATH_IMAGE059
、
Figure 993763DEST_PATH_IMAGE060
、
Figure 2012100154265100001DEST_PATH_IMAGE061
、、
Figure 2012100154265100001DEST_PATH_IMAGE063
、、，其中表示上支撑辊左侧所受支撑力、
Figure 188804DEST_PATH_IMAGE059
表示上支撑辊右侧所受支撑力、
Figure 364570DEST_PATH_IMAGE060
表示下支撑辊左侧所受支撑力、
Figure 289801DEST_PATH_IMAGE061
表示下支撑辊右侧所受支撑力、
Figure 840342DEST_PATH_IMAGE062
表示上工作辊相对于上支撑辊的刚性转角、
Figure 167418DEST_PATH_IMAGE063
表示下工作辊相对于下支撑辊的刚性转角、
Figure 514085DEST_PATH_IMAGE064
表示上工作辊与上支撑辊
Figure 661033DEST_PATH_IMAGE066
段内辊间压力的集中力、
Figure 502081DEST_PATH_IMAGE065
表示下工作辊与下支撑辊段内辊间压力的集中力； 
f5）根据上、下工作辊与上、下支撑辊之间的变形协调关系，给出
Figure 201233DEST_PATH_IMAGE058
、、
Figure 978751DEST_PATH_IMAGE060
、、
Figure 516359DEST_PATH_IMAGE062
、
Figure 637899DEST_PATH_IMAGE063
、
Figure 70018DEST_PATH_IMAGE064
、
Figure 226192DEST_PATH_IMAGE065
与
Figure 337761DEST_PATH_IMAGE057
以及带材跑偏量
Figure 8914DEST_PATH_IMAGE030
、上、下工作辊左弯辊力
Figure 916827DEST_PATH_IMAGE031
、上、下工作辊右弯辊力
Figure 740558DEST_PATH_IMAGE032
、上工作辊窜辊量
Figure 2012100154265100001DEST_PATH_IMAGE067
、下工作辊窜辊量、上支撑辊倾辊量为
Figure 2012100154265100001DEST_PATH_IMAGE069
、下支撑辊倾辊量、上工作辊辊型
Figure 952468DEST_PATH_IMAGE016
、下工作辊辊型、上支撑辊辊型
Figure 35142DEST_PATH_IMAGE018
、下支撑辊辊型
Figure 352991DEST_PATH_IMAGE019
等设备及工艺参数之间的关系；
    f6）根据上、下工作辊的受力及力矩平衡，给出相应的平衡方程；
f7）根据上、下支撑辊的受力及力矩平衡，给出相应的平衡方程；
f8）由f5)、f6）、f7）计算出辊间压力的横向分布值
Figure 930603DEST_PATH_IMAGE064
、
Figure 915876DEST_PATH_IMAGE065
；
f9）根据辊间压力的横向分布值、
Figure 345294DEST_PATH_IMAGE065
以及轧制压力横向分布值
Figure 461017DEST_PATH_IMAGE057
参数计算出当前轧制工况下上、下工作辊的挠度曲线；
f10）根据上、下工作辊的挠度曲线计算出带材出口厚度分布值
Figure 2012100154265100001DEST_PATH_IMAGE071
；
f11）判断不等式
Figure 113847DEST_PATH_IMAGE072
是否成立？如果成立则转入步骤f12）；否则，令
Figure DEST_PATH_IMAGE073
，转入步骤f2）；
f12）输出四辊轧机非常态轧制时的带材前张力横向分布值
Figure 656824DEST_PATH_IMAGE055
；
（g）根据带材前张力横向分布值预报出四辊轧机非常态轧制时的板形分布
Figure 214844DEST_PATH_IMAGE074
。
2.根据权利要求1所述的适合于四辊轧机的非常态板形预报方法，其特征是：步骤f5）中所述设备及工艺参数之间的关系，包括以下方程：
   
Figure DEST_PATH_IMAGE075
式中
Figure 117947DEST_PATH_IMAGE076
为第
Figure 140129DEST_PATH_IMAGE078
单元到轧制中心线的位移；、
Figure 604740DEST_PATH_IMAGE079
分别为考虑轧辊弹性变形时上、下支撑辊倾辊量影响系数；
Figure 446794DEST_PATH_IMAGE080
、
Figure DEST_PATH_IMAGE081
分别为上支承辊与上工作辊压扁系数、下支承辊与下工作辊压扁系数。
3.根据权利要求1所述的适合于四辊轧机的非常态板形预报方法，其特征是：步骤f6）中所述上下工作辊的受力及力矩平衡方程，包括以下方程：
       
Figure 156517DEST_PATH_IMAGE082
。
4.根据权利要求1所述的适合于四辊轧机的非常态板形预报方法，其特征是：步骤f7）中所述上下支撑辊的受力及力矩平衡方程，包括以下方程：
   
Figure DEST_PATH_IMAGE083
。
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