CN106955897A - 适用于热连轧机组末机架出口带钢表面粗糙度预报方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种适用于热连轧机组末机架出口带钢表面粗糙度预报方法。该方法包括步骤:(a)收集带钢特性参数;(b)收集轧制工艺参数;(c)收集工艺润滑制度参数;(d)收集轧辊使用工艺参数;(e)定义迭代参数并初始化i=1,定义摩擦系数变量并初始化μ=1;(f)计算热轧带钢轧制力Pi;(g)计算油膜厚度ξi;(h)计算摩擦系数 (i)判断i=1,如果是,令i=i+1,μ=μi转入步骤(f),如果否,转入(j);(j)判断如果不是,i=i+1,μ=μi转入步骤(f),如果是,则输出轧制Pi;(k)计算实际轧制力Pc=λP;(l)计算热连轧机组末机架出口带钢表面粗糙度Rastrip。本发明能够更加科学精确地预报热连轧机组末机架出口带钢表面粗糙度。
Description
技术领域:
本发明涉及一种适用于热连轧机组末机架出口带钢表面粗糙度预报方法,属于热轧技术领域。
背景技术:
表面粗糙度作为热轧带钢重要的特性之一,它不仅影响带钢冲压时的变形行为和涂镀后的外观面貌,而且可以改变材料的耐蚀性。在生产高附加值产品如酸洗板、汽车板、家电板,车轮及气瓶钢时,对带钢表面质量要求十分严格,所以表面质量的研究越来越受到人们的重视。影响热轧带钢表面粗糙度的因素比较多,其中包括带钢强度、带钢厚度等带钢特性,轧制力、张力、压下率等轧制工艺参数,轧制油浓度、流量等工艺润滑制度以及工作辊辊面硬度、轧制公里数等轧辊使用工艺。如何建立热连轧机末机架出口带钢表面粗糙度预报模型,对要生产的带钢表面粗糙度值进行预报,避免粗糙度超差已经成为现场技术攻关的重点与难点。国内对于热轧带钢表面粗糙度进行过相关研究,可见的文献有“热轧薄板钢轧制周期内表面粗糙度变化规律的研究”,“热轧变形区润滑条件与板带钢表面质量关系试验研究”以及“一种平整机成品板面粗糙度预报与控制技术”。“热轧薄板钢轧制周期内表面粗糙度变化规律的研究”,“热轧变形区润滑条件与板带钢表面质量关系试验研究”均是通过实验方法定性分析了相关因素对热轧带钢表面粗糙度的影响,未能够对出口带钢表面粗糙度进行预报。“一种平整机成品板面粗糙度预报与控制技术”只考虑了延伸率,带钢强度、带钢厚度、工作辊原始粗糙度以及工作辊换辊后轧制公里数这5个因素对粗糙度的影响,由于在热连轧过程中,影响带钢表面粗糙度的因素很多且非常复杂,因此上述预报方法都存在一定的片面性。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在的问题提供一种适用于热连轧机组末机架出口带钢表面粗糙度预报方法,包含了热连轧过程中所有因素对带钢表面粗糙度的影响,同时这些影响因素可以通过函数形式直观地获得对带钢表面粗糙度影响结果,使得现场能够满足根据用户对带材表面粗糙度的要求适时调整工艺参数以控制带钢表面粗糙度的要求,保证了带钢表面质量,提高了品牌竞争力,给企业带来了效益。
上述的目的通过以下技术方案实现:
一种适用于热连轧机组末机架出口带钢表面粗糙度预报方法,该方法包括如下步骤:
(a)收集带钢特性参数,包括:带钢入口厚度h0,带钢出口厚度h1,带钢宽度b,入口带钢表面粗糙度Rage;
(b)收集轧制工艺参数,包括:压下率ε,轧件入口速度v0,轧件出口速度v,轧辊表面线速度vr,轧制温度t,轧辊冷却水温度tl,后张力σ0;
(c)收集工艺润滑制度参数,包括:轧制油粘度压缩系数θ,纵向粗糙度夹带润滑剂强度系数krg,轧制油动力粘度η0;
(d)收集轧辊使用工艺参数,包括:工作辊直径D,辊面硬度r,轧制吨位Lw,给定计算精度Σ;
(e)定义迭代参数并初始化i=1,定义摩擦系数变量并初始化μ=1;
(f)计算热轧带钢轧制力Pi;
(g)计算油膜厚度ξi;
(h)计算摩擦系数
式中,b1为液体摩擦影响系数,取0.05~0.15;b2为干摩擦影响系数,取0.3~08;Bξ为摩擦系数衰减指数,为-1~-10;
(i)判断i=1,如果是,令i=i+1,μ=μi转入步骤(f),如果否,转入(j);
(j)判断如果不是,i=i+1,μ=μi转入步骤(f),如果是,则输出轧制Pi;
(k)计算实际轧制力Pc=λP;
式中,λ为修正系数,0.8<λ<1.2;
(l)计算热连轧机组末机架出口带钢表面粗糙度Rastrip。
所述的适用于热连轧机组末机架出口带钢表面粗糙度预报方法,步骤(f) 中所述的计算热轧带钢轧制力Pi包括如下步骤:
(f1)计算应力状态系数
(式中,n′σ为考虑外摩擦及变形区几何参数影响的应力状态系数其中:n″σ为考虑外端影响的应力状态系数,取0.7<n″′σ<0.9;
(f2)计算热轧带钢轧制过程中变形抗力
式中,Kε为与真应变有关的计算参数,T为华氏温度;
e为真应变, 为平均变形速度,l为变形区长度,
(f3)计算平均单位轧制力
式中,γ为考虑中间主应力影响的应力状态系数,忽略宽展,γ≈1.15;nb为考虑轧件宽展影响的系数,在忽略宽展的情况下,nb=1;
(f4)计算接触面积
(f5)计算轧制力
所述的适用于热连轧机组末机架出口带钢表面粗糙度预报方法,步骤(g)中所述的计算油膜厚度ξi包括如下步骤:
(g1)计算压扁半径式中,E为弹性模量,u为泊松比;
(g2)计算咬入角
(g3)计算油膜厚度
所述的适用于热连轧机组末机架出口带钢表面粗糙度预报方法,步骤(l)中所述的计算热连轧机组末机架出口带钢表面粗糙度Rastrip包括如下步骤:
(l1)计算工作辊辊面粗糙度对热连轧机组成品带钢表面粗糙度的影响系数
式中,A1为轧制力影响系数,一般取0.5~1;A2为辊面硬度影响系数,一般取0.1~0.3;
(l2)计算工作辊辊面粗糙度
式中,w为轧制速度;t为带钢温度;tl为轧辊冷却水温度;Lw为钢卷重量;
(l3)计算热连轧机组末机架出口带钢表面粗糙度Rastrip=f(r)f(Pc)Raroll+ηRage;
式中Rastrip为热连轧机组出口带钢表面粗糙度;η为带钢材质不均匀程度影响系数,由于热轧温度很高且压下量很大,η很小,一般取η=0.1~0.2;Rage为入口带钢表面粗糙度。
有益效果:
由于在热连轧过程中,影响带钢表面粗糙度的因素很多且非常复杂,本发明人通过深入分析发现,最终对带钢表面粗糙度影响的本质因素主要有入口带钢表面粗糙度、轧制力、工作辊辊面硬度以及工作辊使用工艺(工作辊原始粗糙度以及轧制公里数),其余因素如带钢特性(带钢强度、带钢厚度)、轧制工艺参数(压下率、张力、轧制速度、轧制温度)以及工艺润滑制度(轧制油品质、流量、浓度、轧辊冷却水温度)都是通过影响轧制力进而影响带钢表面粗糙度。所以,本发明首先建立带钢表面粗糙度与入口带钢表面粗糙度、轧制力、工作辊辊面硬度以及工作辊使用工艺这4个因素的函数关系,然后建立轧制力与带钢特性、轧制工艺参数、工艺润滑制度这3个因素的函数关系,最后通过复合函数的形式得到了带钢表面粗糙度与带钢特性、轧制工艺参数、工艺润滑制度以及轧辊使用工艺所有因素的函数关系。这样建模的优势包含了热连轧过程中所有因素对带钢表面粗糙度的影响,同时这些影响因素可以通过函数形式直观地获得对带钢表面粗糙度影响结果,使得现场能够满足根据用户对带材表面粗糙度的要求适时调整工艺参数以控制带钢表面粗糙度的要求,保证了带钢表面质量,提高了品牌竞争力,给企业带来了效益。
附图说明
附图1为本发明的总流程图;
附图2为本发明的计算热轧带钢轧制力流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式,进一步阐明本发明,应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
一种适用于热连轧机组末机架出口带钢表面粗糙度预报方法,该方法包括如下步骤:
(a)收集带钢特性参数,主要包括:带钢入口厚度h0,带钢出口厚度h1,带钢宽度b,原始表面粗糙度Rage,相关数据如表1所示:
表1带钢特性参数
(b)收集轧制工艺参数,主要包括:压下率ε,轧件入口速度v0,轧件出口速度v,轧辊表面线速度vr,轧制温度t,轧辊冷却水温度tl,后张力σ0,相关数据如表2所示:
表2轧制工艺参数
(c)收集工艺润滑制度参数,主要包括:轧制油粘度压缩系数θ,纵向粗糙度夹带润滑剂强度系数krg,轧制油动力粘度η0,相关数据如表3所示:
表3工艺润滑制度
(d)收集轧辊使用工艺参数,主要包括:工作辊直径D,辊面硬度r,轧制吨位Lw,相关数据如表4所示:同时给定计算精度Σ=0.05;
表4轧辊使用工艺
(e)初始化迭代参数i=1,定义摩擦系数变量并初始化μ=1;
(f)取n″σ=1,n″′σ=0.8,γ≈1.15,nb=1,计算热轧带钢轧制力Pi;
(g)取E=2.1×105MPa,u=0.3,计算油膜厚度ξi;
(h)取b1=0.11,b1=0.43,Bξ=-4.5,计算摩擦系数μi;
(i)判断i=1,如果是,令i=i+1,μ=μi转入步骤(f),如果否,转入(j);
(j)判断如果不是,i=i+1,μ=μi转入步骤(f),如果是,则输出轧制Pi;
经步骤(f)到步骤(j)多次迭代计算,在迭代精度为Σ=0.05条件下,得最终计算结果如表5所示:
表5计算结果
轧制力P/kN | 油膜厚度ξ/μm | 摩擦系数μ |
5799.92 | 0.32 | 0.21 |
(k)取λ=1.03,计算实际轧制力Pc;
(l)取A1=0.6,A2=0.25,η=0.15,利用(11)~(13)式计算热连轧机组末机架出口带钢表面粗糙度Rastrip;
最终计算结果如表6所示:
表6计算结果
Claims (4)
1.一种适用于热连轧机组末机架出口带钢表面粗糙度预报方法,其特征是:该方法包括如下步骤:
(a)收集带钢特性参数,包括:带钢入口厚度h0,带钢出口厚度h1,带钢宽度b,入口带钢表面粗糙度Rage;
(b)收集轧制工艺参数,包括:压下率ε,轧件入口速度v0,轧件出口速度v,轧辊表面线速度vr,轧制温度t,轧辊冷却水温度tl,后张力σ0;
(c)收集工艺润滑制度参数,包括:润滑油粘度压缩系数θ,纵向粗糙度夹带润滑剂强度系数krg,润滑油动力粘度η0;
(d)收集轧辊使用工艺参数,包括:工作辊直径D,辊面硬度r,轧制吨位Lw,给定计算精度Σ;
(e)定义迭代参数并初始化i=1,定义摩擦系数变量并初始化μ=1;
(f)计算热轧带钢轧制力Pi;
(g)计算油膜厚度ξi;
(h)计算摩擦系数
式中,b1为液体摩擦影响系数,取0.05~0.15;b2为干摩擦影响系数,取0.3~08;Bξ为摩擦系数衰减指数,为-1~-10;
(i)判断i=1,如果是,令i=i+1,μ=μi转入步骤(f),如果否,转入(j);
(j)判断如果不是,i=i+1,μ=μi转入步骤(f),如果是,则输出轧制Pi;(k)计算实际轧制力Pc=λP;
式中,λ为修正系数,0.8<λ<1.2;
(l)计算热连轧机组末机架出口带钢表面粗糙度Rastrip。
2.根据权利要求1所述的适用于热连轧机组末机架出口带钢表面粗糙度预报方法,其特征是:步骤(f)中所述的计算热轧带钢轧制力Pi包括如下步骤:
(f1)计算应力状态系数
式中,n′σ为考虑外摩擦及变形区几何参数影响的应力状态系数其中:n″σ为考虑外端影响的应力状态系数,取0.7<n″′σ<0.9;
(f2)计算热轧带钢轧制过程中变形抗力
式中,Kε为与真应变有关的计算参数,T为华氏温度;e为真应变, 为平均变形速度,l为变形区长度,(f3)计算平均单位轧制力
式中,γ为考虑中间主应力影响的应力状态系数,忽略宽展,γ≈1.15;nb为考虑轧件宽展影响的系数,在忽略宽展的情况下,nb=1;
(f4)计算接触面积
(f5)计算轧制力
3.根据权利要求1所述的适用于热连轧机组末机架出口带钢表面粗糙度预报方法,其特征是:步骤(g)中所述的计算油膜厚度ξi包括如下步骤:
(g1)计算压扁半径式中,E为弹性模量,u为泊松比;
(g2)计算咬入角
(g3)计算油膜厚度
4.根据权利要求1所述的适用于热连轧机组末机架出口带钢表面粗糙度预报方法,其特征是:步骤(l)中所述的计算热连轧机组末机架出口带钢表面粗糙 度Rastrip包括如下步骤:
(l1)计算工作辊辊面粗糙度对热连轧机组成品带钢表面粗糙度的影响系数式中,A1为轧制力影响系数,一般取0.5~1;A2为辊面硬度影响系数,一般取0.1~0.3;
(l2)计算工作辊辊面粗糙度
式中,w为轧制速度;t为带钢温度;tl为轧辊冷却水温度;Lw为钢卷重量;(l3)计算热连轧机组末机架出口带钢表面粗糙度Rastrip=f(r)f(Pc)Raroll+ηRage;式中Rastrip为热连轧机组出口带钢表面粗糙度;η为带钢材质不均匀程度影响系数,由于热轧温度很高且压下量很大,η很小,一般取η=0.1~0.2;Rage为入口带钢表面粗糙度。
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