CN105975771B - 一种四辊轧机工作辊与支撑辊凸度转换关系的计算方法 - Google Patents

Abstract

一种四辊轧机工作辊与支撑辊凸度转换关系的计算方法，它主要包括以下计算步骤：1、轧辊基本参数的收集；2、定义支撑辊最大凸度系数、最大开口度系数、最佳凸度系数、最佳开口度系数；3、定义目标函数并初始化目标函数；4、计算出工作辊凸度、开口度系数特定情况下出口板形值分布；5、计算出工作辊为平辊，支撑辊正在相应辊形下的出口板形板形值分布；6计算目标函数；7、得到支撑辊最佳凸度系数和开口度系数。本发明可以计算工作辊与支撑辊凸度转换，最大程度的保证带材出口板形的一致性。解决了对于某些特定情况带凸度工作辊窜辊产生复杂辊缝对板形产生恶化的问题，提高了某些特定情况下轧制板材的精度质量。

Description

一种四辊轧机工作辊与支撑辊凸度转换关系的计算方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种带钢冷轧生产工艺方法。

背景技术

轧辊在轧制时会出现微量变形，为了控制轧材的横截面厚度分布，有两种方法可以采用：(一)施加弯辊力，通过工作辊或中间辊的预变形来抵消轧制时轧辊的变形量^[1]。(二)给工作辊或支撑辊一个凸度，通过轧辊自身的凸度抵消轧辊在轧制过程中的微变形^[2]。针对四辊轧制，在轧辊设计时，往往将工作辊磨成凸度辊^[3]，这样可以有效的的抵消工作辊和支撑辊在轧制过程中的微小变形，然而，针对带有工作辊窜辊功能的四辊轧机，因为轧机具备窜辊功能，在轧制过程中工作辊往往需要窜辊，工作辊的凸度随之产生的窜动，使的轧辊辊缝形成一个特殊形状，这种形状比较复杂，配合弯辊可以控制边中复合浪^[4]，但有时这样复杂的辊缝形状不仅不能改善板形，反而附加进复杂浪形，使板形恶化。

(参考文献：[1]白振华.冷连轧机高速生产过程核心工艺数学模型[M].北京：机械工业出版社，2009.[2]白振华，冯宪章，蒋岳峰.极薄带钢平整轧制过程辊型改造方案的研究[J].中国机械工程.2007，18(23)：2887-2890.[3]白振华，周庆田，郑志刚，王云祥.普通4辊冷轧机辊型曲线设计新技术[J].钢铁.2010，45(10)：57-59.[4]白振华，李涛，崔亚亚，等.四辊平整机组复杂浪形控制技术[J].钢铁.2015，50(2)：43-47)

发明内容

本发明的目的主要提供一种能够保证带材出口板形一致、提高轧制板材精度质量的四辊轧机工作辊与支撑辊凸度转换关系的计算方法。本发明主要是将无法由工作辊增加辊凸度控制板形的情况，转移到增加支撑辊凸度，增加了一种板形控制的控制思路，为普通四辊轧机辊型改造提供了有力的参考。

本发明计算方法包括如下步骤：

(a)轧辊基本参数的收集：主要包括工作辊的辊身长度L_w、支撑辊的辊身长度L_b、工作辊的名义辊径D_w、支撑辊的名义辊径D_b；

(b)定义支撑辊最大凸度系数α_max、最大开口度系数β_max、最佳凸度系数α_best、最佳开口度系数β_best；

(c)定义目标函数F₀，支撑辊凸度系数α、开口度系数β，搜索步长Vα、Vβ，搜索变量i、j，并初始化目标函数F₀＝10¹⁰，搜索变量i＝0，j＝0；

(d)令工作辊初始辊型D_wi＝D_w-a{1-cos[bπ(2x/L_w)]}、支撑辊初始辊型D_bi＝D_b-α{1-cos[βπ(2x/L_b)]}，其中a、b为不等于零的常量，令变量α＝0，β＝0；

(e)计算出支撑辊为平辊，工作辊凸度系数、开口度系数为特定情况下出口板形值分布I₁(I₁＝I₁₁,I₁₂,…,I_1i,…,I_n-1,I_n)；

(f)令工作辊换为平辊，支撑辊凸度系数α＝i*Vα，

(g)令支撑辊开口度系数β＝j*Vβ；

(h)计算出工作辊为平辊，支撑辊在相应辊型下的出口板形板形值分布I₂(I₂＝I₂₁,I₂₂,…,I_2i,…,I_2n-1,I_2n)；

(i)计算目标函数

(j)判断不等式F(α,β)<F₀是否成立？如果不等式成立则令F₀＝F(α,β)，α_best＝α、β_best＝β，转入步骤k)，如果不等式不成立则直接转入步骤k)；

(k)判断不等式是否成立？如果不等式成立则令j＝j+1，然后转入步骤g)；如果不等式不成立则转入步骤l)；

(l)判断不等式是否成立？如果不等式成立则令i＝i+1，然后转入步骤f)；如果不等式不成立则转入步骤m)；

(m)得到支撑辊最佳凸度系数α_best、开口度系数β_best。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、以轧辊凸度和开口度为控制量，通过四辊轧机工作辊与支撑辊凸度转换关系的计算方法，可以计算工作辊与支撑辊凸度转换，最大程度的保证带材出口板形的一致性。

2、解决了对于某些特定情况带凸度工作辊窜辊产生复杂辊缝对板形产生恶化的问题，以定量计算确定支撑辊的等效凸度，从而提高了某些特定情况下轧制板材的精度质量,具有一定的应用价值。

附图说明

图1是本发明的计算流程图；

图2是本发明实施例工作辊预设定凸度分布图；

图3是本发明实施例工作辊带凸度轧机出口板形分布图；

图4是本发明实施例支撑辊带凸度轧机出口板形分布图。

图5是本发明实施例支撑辊最佳凸度分布图。

具体实施方式

以某四辊轧机为例，进一步说明四辊轧机工作辊与支撑辊凸度转换关系的计算方法，其计算流程如图1所示：

首先，在步骤(a)中，收集轧辊基本参数：主要包括工作辊的辊身长度L_w＝1420mm、支撑辊的辊身长度L_b＝1380mm、工作辊的名义辊径D_w＝449.5mm、支撑辊的名义辊径D_b＝1099.8mm；

随后，在步骤(b)中，定义并给定支撑辊最大凸度系数α_max＝4、最大开口度系数β_max＝0.5，定义支撑辊最佳凸度系数α_best、最佳开口度系数β_best；

随后，在步骤(c)中，定义目标函数F₀，支撑辊凸度系数α、开口度系数β，搜索步长Vα＝0.02、Vβ＝0.005，搜索变量i，j，并初始化目标函数F₀＝10¹⁰，搜索变量i＝0，j＝0；

随后，在步骤(d)中，令工作辊初始辊型D_wi＝449.5-0.52047{1-cos[0.12523π(2x/1420)]}mm，如图2所示，支撑辊初始辊型D_mi＝1099.8mm；

随后，在步骤(e)中，计算出支撑辊为平辊，工作辊凸度系数α₁＝0.52047、开口度系数β₁＝0.12423为特定情况下出口板形值分布I₁＝[6.901773，4.853948，2.999793，1.35121，-0.082825，-1.295786，-2.283179，-3.04218，-3.571339，-3.870342，-4.06386，-3.870342，-3.571339，-3.04218，-2.283179，-1.295786，-0.082825，1.35121，2.999793，4.853948，6.901773]，如图3所示；

随后，在步骤(f)中，令工作辊换为平辊，支撑辊凸度系数α＝0*0.02，

随后，在步骤(g)中，令支撑辊开口度系数β＝0*0.005；

随后，在步骤(h)中，计算出工作辊为平辊，支撑辊正在相应辊型下的出口板形板形值分布I₂＝[12.76828005，8.9798038，5.54961705，2.4997385，-0.15322625，-2.3972041，-4.22388115，-5.628033，-6.60697715，-7.1601327，-7.518141，-7.1601327，-6.60697715，-5.628033，-4.22388115，-2.3972041，-0.15322625，2.4997385，5.54961705，8.9798038，12.76828005]，如图4所示；

随后，在步骤(i)中，计算目标函数F(α,β)＝2.097；

随后，在步骤(j)中，判断不等式F(α,β)<F₀是否成立？显然2.097<10¹⁰不等式成立，令F₀＝F(α,β)＝2.097，α_best＝α＝0、β_best＝β＝0，转入步骤k)，如果不等式不成立则直接转入步骤k)；

随后，在步骤(k)中，判断不等式是否成立？显然0<200不等式成立，令j＝0+1＝1，然后转入步骤g)；如果不等式不成立则转入步骤l)，经过45次循环转入l)；

随后，在步骤(l)中，判断不等式是否成立？显然0<100不等式成立，令i＝0+1＝1，然后转入步骤f)；如果不等式不成立则转入步骤m)；

最后，在步骤(m)中，得到支撑辊最佳凸度系数α_best＝1.52、开口度系数β_best＝0.145，如图5所示；

计算效果说明：此实施例中，给定一特定的工作辊辊型。采用本发明专利的四辊轧机工作辊与支撑辊凸度转换关系计算模型，利用最小均方差来寻优得到最佳凸度系数α_best＝1.52、开口度系数β_best＝0.145，不仅保证了辊凸度的等效替换，还保证了板形横向分布的一致性，从而有效的解决了由于工作辊凸度与支撑辊凸度转换的问题。

Claims (1)

1.一种四辊轧机工作辊与支撑辊凸度转换关系的计算方法，其特征在于：它包括以下计算步骤：

(a)轧辊基本参数的收集：包括工作辊的辊身长度L_w、支撑辊的辊身长度L_b、工作辊的名义辊径D_w和支撑辊的名义辊径D_b；

(b)定义支撑辊最大凸度系数α_max、最大开口度系数β_max、最佳凸度系数α_best和最佳开口度系数β_best；

(c)定义目标函数F₀，支撑辊凸度系数α和开口度系数β，搜索步长Vα和Vβ，搜索变量i和j，并初始化目标函数F₀＝10¹⁰，搜索变量i＝0，j＝0；

(d)令工作辊初始辊型D_wi＝D_w-a{1-cos[bπ(2x/L_w)]}、支撑辊初始辊型D_bi＝D_b-α{1-cos[βπ(2x/L_b)]}，其中a和b为不等于零的常量，令变量α＝0，β＝0；

(e)计算出支撑辊为平辊，工作辊凸度系数和开口度系数为特定情况下出口板形值分布I₁，其中I₁＝I₁₁,I₁₂,K,I_1iK,I_1n-1,I_1n；

(f)令工作辊换为平辊，支撑辊凸度系数α＝i*Vα，

(g)令支撑辊开口度系数β＝j*Vβ；

(h)计算出工作辊为平辊，支撑辊在相应辊型下的出口板形值分布I₂，其中I₂＝I₂₁,I₂₂,K,I_2iK,I_2n-1,I_2n；

(i)计算目标函数

(j)判断不等式F(α,β)＜F₀是否成立，如果不等式成立则令F₀＝F(α,β)，α_best＝α、β_best＝β，转入步骤k)，如果不等式不成立则直接转入步骤(k)；

(k)判断不等式是否成立，如果不等式成立则令j＝j+1，然后转入步骤g)；如果不等式不成立则转入步骤(l)；

(l)判断不等式是否成立，如果不等式成立则令i＝i+1，然后转入步骤f)；如果不等式不成立则转入步骤(m)；

(m)得到支撑辊最佳凸度系数α_best和开口度系数β_best。