CN105224793B - 干平整带钢屈服强度和摩擦系数的联合修正方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及干平整带钢屈服强度和摩擦系数的联合修正方法，包括：(a)采集某钢卷的n组实测干平整轧制工况参数；(b)选择多个递增的摩擦系数，利用轧制压力模型反算出各工况下每个摩擦系数对应的带钢屈服强度及辊缝变形区长度；(c)利用各工况辊缝变形区长度计算对应的带钢应变速率；(d)拟合得到不同摩擦系数对应的带钢屈服强度和应变速率间的线性关系表达式；(e)利用不同摩擦系数下的带钢屈服强度和应变速率间的线性关系表达式计算应变速率为0.1S‑1时的带钢屈服强度，通过找出与准静态室温拉伸试验测得的带钢屈服强度最接近的值，得到适用于该轧制压力模型的带钢屈服强度和摩擦系数的最优组合。
Description
技术领域
本发明涉及干平整带钢屈服强度和摩擦系数的联合修正方法，用于提高干平整轧制压力模型的计算精度。
背景技术
高精度的干平整轧制压力模型不仅可以作为制定干平整轧制工艺规程、校核轧辊及机架等主要零部件的强度、选择电机容量和校核电机负荷的基本依据，也可以作为在线设定计算模型，用于提高延伸率或轧制压力的设定控制精度以快速达到稳定的干平整轧制状态，从而改善带钢头部的表面质量，提高干平整轧制的生产效率和成材率。因此提高干平整轧制压力模型的计算精度对平整机的工程应用具有十分重要的意义。而带钢屈服强度和摩擦系数是影响干平整轧制压力模型计算精度的2个关键参数。提高干平整轧制压力模型计算精度的首要条件是获取准确的带钢屈服强度和合适的摩擦系数。
对于带钢屈服强度，可通过室温拉伸试验测得，但是拉伸试验通常为准静态变形(应变速率)，而冷轧平整轧制的应变速率一般为1～10S-1，为动态变形(应变速率)。一方面，在动态变形时，大多数带钢对应变速率较敏感，表现为屈服强度随应变速率增加而增加。因此在进行冷轧平整轧制能力参数计算时需考虑应变速率对屈服强度的影响，即由应变速率对带钢屈服强度进行修正。另一方面，由于动态应变速率条件下的拉伸试验对拉伸试验机的性能要求极高，试验费用非常昂贵，一般工业实验室用的拉伸试验机无法满足该实验条件，因此直接测出冷轧平整轧制的应变速率条件下的带钢屈服强度在目前的工业技术条件下是不现实的。
对于干平整摩擦系数，现有技术还没有一套在工程上实用的干平整摩擦系数模型。由于影响干平整摩擦系数的因素主要为轧辊表面状态、钢种及带钢表面状态，因此对于特定机组和钢卷的所有干平整工况，可以认为其摩擦系数不变。一种普遍的做法是根据经验选择一个摩擦系数进行轧制压力的计算，显然该方法的人为因素影响很大，导致误差也较大。
综上所述，在计算干平整轧制压力时，已知的带钢屈服强度是由准静态室温拉伸试验测得的，摩擦系数值是根据经验选择的，若直接将这两个参数代入干平整轧制压力模型进行计算，则模型计算值将会与实测轧制压力值差别很大。因此有必要进一步开发干平整带钢屈服强度和摩擦系数的修正方法，以提高适用于特定机组的干平整轧制压力模型的计算精度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种干平整带钢屈服强度和摩擦系数的联合修正方法，利用该方法可以找出适用于特定轧制压力模型的带钢屈服强度和摩擦系数的最优组合，用于提高轧制压力模型的计算精度，从而准确地预测该钢卷其它干平整工况的轧制压力。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案，包括以下步骤：
(1)采集某钢卷的n组实测干平整轧制工况参数，包括平整机轧辊直径D(mm)、带钢宽度B(mm)、入口厚度h0(mm)、出口厚度h1(mm)、轧制速度v(m/min)、入口张力σ0(KN)、出口张力σ1(KN)，以及对应的轧制压力数据；
(2)在0.2～0.4区间内选择r个递增的摩擦系数μ1、μ2…μr，利用轧制压力模型反算出这n个工况下每个摩擦系数μ1、μ2…μr所对应的带钢屈服强度σs1、σs2…σsn及辊缝变形区长度l1、l2…ln；
(3)利用各工况辊缝变形区长度l1、l2…ln计算对应的带钢应变速率
(4)通过离散点拟合得到不同摩擦系数μ1、μ2…μr下的带钢屈服强度和应变速率之间的线性关系表达式；
(5)利用不同摩擦系数下不同的带钢屈服强度计算应变速率为0.1S-1时的带钢屈服强度σs0，通过找出与准静态室温拉伸试验测得的带钢屈服强度最接近的值，得到适用于该轧制压力模型的带钢屈服强度和摩擦系数的最优组合。
另一方面，所述的带钢屈服强度和应变速率间的线性关系用下式表示：
其中，σs表示带钢屈服强度；
表示应变速率，单位是S-1；
b＝lnσs0+2.3m，其中m、b均为常数，由拟合而得到；
σs0表示应变速率时的带钢屈服强度。
本发明的有益效果是：本发明方法根据轧制压力模型，利用钢卷实测的干平整工况数据，可统一的修正带钢屈服强度和摩擦系数，找出适用于该轧制压力模型的带钢屈服强度和摩擦系数的最优组合，可显著提高该轧制压力模型的计算精度，从而准确地预测钢卷在其它干平整工况的轧制压力，不仅可以优化类似品种规格钢卷的干平整轧制工艺规程，也可以提高干平整轧制的生产效率和成材率。
附图说明
通过下面结合附图对其实施例进行描述，本发明的上述特征和技术优点将会变得更加清楚和容易理解。
图1示出了拟合出的不同摩擦系数(μ＝0.22、0.24、0.26、0.28、0.3)所对应的不同的屈服强度与应变速率间的线性关系。
图2示出了某钢卷准静态室温拉伸曲线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的描述。
在下面的描述中，只通过说明的方式对本发明的某些示范实施例进行描述，毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同方式对所述的实施方案进行修正。因此，附图和描述在本质上只是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
首先，以某钢厂平整机组上某钢卷干平整工况数据为例，来描述本发明所述的基于特定轧制压力模型的干平整带钢屈服强度和摩擦系数的联合修正方法。然后利用该钢卷其它组工况数据，将修正后的带钢屈服强度和摩擦系数代入该轧制压力模型来验证所述发明方法的准确性和可靠性。
(1)采集某钢卷的30组实测干平整轧制工况参数，其中平整机轧辊直径D＝460mm、带钢宽度B＝1000mm，入口厚度h0、出口厚度h1、轧制速度v、入口张力σ0、出口张力σ1以及对应的轧制压力实测值，如表1所示。
表1某钢卷的30组实测干平整轧制工况参数
(2)在0.2～0.4区间内选择5个递增的摩擦系数，依次为0.22、0.24、0.26、0.28及0.3。利用轧制压力模型反算出这30个工况下每个摩擦系数对应的带钢屈服强度σs(即，表2中的第4列)及对应的辊缝变形区长度l(即，表2中的第3列)。
表2利用轧制压力模型反算出的带钢屈服强度及对应的辊缝变形区长度
(3)利用各工况辊缝变形区长度计算对应的带钢应变速率(即，表2中的第5列)，并拟合得到不同摩擦系数对应的带钢屈服强度和应变速率间的线性关系，即不同摩擦系数对应的不同的屈服强度，见图1。不同摩擦系数对应的不同的屈服强度用下式表示：
当摩擦系数为0.22时，屈服强度为
当摩擦系数为0.24时，屈服强度为
当摩擦系数为0.26时，屈服强度为
当摩擦系数为0.28时，屈服强度为
当摩擦系数为0.3时，屈服强度为
(4)利用不同摩擦系数下的带钢屈服强度来计算应变速率为0.1S-1时的带钢屈服强度σs0，如表3所示。
表3拟合得到的各摩擦系数下的m、b和σs0值
准静态室温拉伸试验测得的该钢卷的拉伸曲线如图2所示，由该拉伸曲线可知准静态变形时带钢屈服强度为285MPa，该值与摩擦系数为0.3对应的带钢屈服强度在时的屈服强度282MPa最接近，因此修正得到的适用于该轧制压力模型的带钢屈服强度和摩擦系数的最优组合为：摩擦系数为0.3，带钢屈服强度为
下面通过该钢卷的另外10组实测干平整轧制工况参数来验证上述修正结果的准确性和可靠性。其中平整机轧辊直径D＝460mm、带钢宽度B＝1000mm，入口厚度h0、出口厚度h1、轧制速度v、入口张力σ0、出口张力σ1以及对应的轧制压力数据，如表4所示
表4该钢卷的另外10组实测干平整轧制工况参数
由带钢屈服强度计算出各工况下带钢屈服强度(即，表4中的第8列)。将各工况修正得到的带钢屈服强度和摩擦系数0.3代入该轧制压力模型，计算结果(即，表4中的第9列)与轧制压力实测值(即，表4中的第10列)比较可知，两者之间的差别都在10％以内(而在现有技术中，若是直接将准静态拉伸试验测得的带钢屈服强度和凭人工经验选择的摩擦系数代入轧制压力模型进行计算，则计算结果与轧制压力实测值之间的差别可能高达30％～50％)，说明该修正方法是合理的，修正后的结果可显著提高轧制压力模型的计算精度。该方法与特定轧制压力模型相结合可较准确的预测该钢卷其它干平整工况的轧制压力。
在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进和变形，都落在本发明的保护范围内，本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好地解释本发明的目的，本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (2)
1.一种干平整带钢屈服强度和摩擦系数的联合修正方法，其特征是，包括以下步骤：
(a)采集某钢卷的n组实测干平整轧制工况参数，包括平整机轧辊直径D、带钢宽度B、入口厚度h0、出口厚度h1、轧制速度v、入口张力σ0、出口张力σ1，以及对应的轧制压力数据；
(b)在0.2～0.4区间内选择r个递增的摩擦系数μ1、μ2…μr，利用轧制压力模型反算出这n组工况参数下每个摩擦系数μ1、μ2…μr所对应的带钢屈服强度σs1、σs2…σsn及辊缝变形区长度l1、l2…ln；
(c)利用各工况辊缝变形区长度l1、l2…ln计算对应的带钢应变速率
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(d)通过离散点拟合得到不同摩擦系数μ1、μ2…μr下的带钢屈服强度和应变速率之间的线性关系表达式；
(e)利用不同摩擦系数下的带钢屈服强度与应变速率间的线性关系表达式计算应变速率为0.1S-1时的带钢屈服强度σs0，通过找出与准静态室温拉伸试验测得的带钢屈服强度最接近的值，得到适用于该轧制压力模型的带钢屈服强度和摩擦系数的最优组合。
2.根据权利要求1所述的干平整带钢屈服强度和摩擦系数的联合修正方法，其特征是，步骤(d)中所述的带钢屈服强度和应变速率之间的线性关系用下式表示：
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其中，σs表示带钢屈服强度；
表示应变速率；
b＝lnσs0+2.3m，其中m、b均为常数，由拟合而得到；
σs0表示应变速率时的带钢屈服强度。
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