CN107876565A - 一种确定轧辊磨损量的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种确定轧辊磨损量的方法及装置，所述方法包括：沿所述轧辊辊身的宽度方向，将所述轧辊均匀分为多个离散单元；根据带钢宽度确定所述带钢对应的各离散单元标号；在所述轧辊旋转一周的情况下，基于预设的磨损参数计算各所述离散单元的磨损量；所述预设的磨损参数包括：单位宽度轧制力、边部不均匀磨损、所述轧辊表面温度及带钢与所述轧辊的接触长度；基于所述各所述离散单元的磨损量确定所述轧辊的总磨损量；如此，考虑了单位宽度轧制力、边部不均匀磨损、所述轧辊表面温度及带钢与所述轧辊的接触长度等主要影响因素对轧辊的磨损，因此提高了轧辊模型的预报精度，进而可以得出更准确的轧辊磨损量。

Description

一种确定轧辊磨损量的方法及装置
技术领域
本发明属于热连轧技术领域，尤其涉及一种确定轧辊磨损量的方法及装置。
背景技术
带钢热连轧生产过程中轧机轧辊磨损是影响带钢板形的重要因素之一，轧辊磨损能够直接影响带钢板形。
轧辊磨损在线预测模型是板形控制系统的重要模块，因此提高轧辊磨损模型的预测精度具有十分重要的意义。传统方法中都采用基于主要影响因素的经验公式，但是经验公式中考虑的影响因素有限，导致轧辊磨损模型的预测精度不能得到保证。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种确定轧辊磨损量的方法及装置，用于解决现有技术在利用轧辊磨损模型确定轧辊磨损量时，由于模型中考虑的影响参数有限，导致模型的预测精度不高，进而导致确定出的轧辊磨损量不准的技术问题。
本发明提供一种确定轧辊磨损量的方法，所述方法包括：
沿所述轧辊辊身的宽度方向，将所述轧辊均匀分为多个离散单元；
根据带钢宽度确定所述带钢对应的各离散单元标号；
在所述轧辊旋转一周的情况下，基于预设的磨损参数计算各所述离散单元的磨损量；所述预设的磨损参数包括：单位宽度轧制力、边部不均匀磨损、所述轧辊表面温度及带钢与所述轧辊的接触长度；
基于所述各所述离散单元的磨损量确定所述轧辊的总磨损量。
上述方案中，所述在所述轧辊旋转一周的情况下，基于预设的磨损参数计算各所述离散单元的磨损量，包括：
利用公式计算所述单位宽度轧制力对各所述离散单元的磨损量A；其中，所述kwW1i为第一轧制影响参数；所述kwW2i为第二轧制影响参数；kwW3i为第三轧制影响参数；所述i为机架号。
上述方案中，所述在所述轧辊旋转一周的情况下，基于预设的磨损参数计算各所述离散单元的磨损量，还包括：
利用公式F＝1+f(x)计算所述边部不均匀磨损对各所述离散单元的磨损量F；其中，所述f(x)为轧辊轴向不均匀磨损程度函数。
上述方案中，所述轧辊轴向不均匀磨损程度函数f(x)为：
其中，所述kwW4i为第一边部不均匀磨损影响参数、kwW5i为第二边部不均匀磨损影响参数；所述x为带钢宽度范围内的坐标，x∈[-1,1]；所述i为机架号。
上述方案中，所述在所述轧辊旋转一周的情况下，基于预设的磨损参数计算各所述离散单元的磨损量，还包括：
利用公式C＝1+kwW6iθRi计算所述轧辊表面温度对各所述离散单元的磨损量C；其中，所述kwW6i为温度影响参数；所述θRi为所述轧辊表面温度；所述i为机架号。
上述方案中，所述在所述轧辊旋转一周的情况下，基于预设的磨损参数计算各所述离散单元的磨损量，还包括：
利用公式D＝1+kwW7iL计算所述带钢与所述轧辊的接触长度对各所述离散单元的磨损量D；其中，所述kwW7i为接触长度影响参数；所述L为所述轧辊与带钢接触周长；所述i为机架号。
上述方案中，所述基于所述各所述离散单元的磨损量确定所述轧辊的总磨损量，包括：
基于公式计算所述轧辊的总磨损量；其中，所述ΔyWij为第i机架轧辊旋转一周时，离散单元j的磨损量；所述Ni为带钢的有载旋转次数。
本发明还提供一种确定轧辊磨损量的装置，所述装置包括：
划分单元，用于沿所述轧辊辊身的宽度方向，将所述轧辊均匀分为多个离散单元；
第一确定单元，用于根据带钢宽度确定所述带钢对应的各离散单元标号；
计算单元，用于在所述轧辊旋转一周的情况下，基于预设的磨损参数计算各所述离散单元的磨损量；所述预设的磨损参数包括：单位宽度轧制力、边部不均匀磨损、所述轧辊表面温度及带钢与所述轧辊的接触长度；
第二确定单元，用于基于所述各所述离散单元的磨损量确定所述轧辊的总磨损量。
上述方案中，所述计算单元具体用于：
利用公式计算所述单位宽度轧制力对各所述离散单元的磨损量A；其中，所述kwW1i为第一轧制影响参数、所述kwW2i为第二轧制影响参数、kwW3i为第三轧制影响参数；所述i为机架号。
上述方案中，所述计算单元具体还用于：
利用公式F＝1+f(x)计算所述边部不均匀磨损对各所述离散单元的磨损量B；其中，所述f(x)为轧辊轴向不均匀磨损程度函数。
本发明实施例提供了一种确定轧辊磨损量的方法及装置，所述方法包括：沿所述轧辊辊身的宽度方向，将所述轧辊均匀分为多个离散单元；根据带钢宽度确定所述带钢对应的各离散单元标号；在所述轧辊旋转一周的情况下，基于预设的磨损参数计算各所述离散单元的磨损量；所述预设的磨损参数包括：单位宽度轧制力、边部不均匀磨损、所述轧辊表面温度及带钢与所述轧辊的接触长度；基于所述各所述离散单元的磨损量确定所述轧辊的总磨损量；如此，考虑了单位宽度轧制力、边部不均匀磨损、所述轧辊表面温度及带钢与所述轧辊的接触长度等主要影响因素对轧辊的磨损，因此提高了轧辊模型的预测精度，进而可以得出更准确的轧辊磨损量。
附图说明
图1为本发明实施例提供的确定轧辊磨损量的方法流程示意图；
图2为本发明实施例提供的轧辊沿辊身宽度方向单元离散化示例图；
图3为本发明实施例提供的确定轧辊磨损量的装置结构示意图。
具体实施方式
为了能够解决现有技术在利用轧辊磨损模型确定轧辊磨损量时，由于模型中考虑的影响参数有限，导致模型的预测精度不高，进而导致确定出的轧辊磨损量不准的技术问题，本发明实施例提供了一种确定轧辊磨损量的方法及装置，所述方法包括：沿所述轧辊辊身的宽度方向，将所述轧辊均匀分为多个离散单元；根据带钢宽度确定所述带钢对应的各离散单元标号；在所述轧辊旋转一周的情况下，基于预设的磨损参数计算各所述离散单元的磨损量；所述预设的磨损参数包括：单位宽度轧制力、边部不均匀磨损、所述轧辊表面温度及带钢与所述轧辊的接触长度；基于所述各所述离散单元的磨损量确定所述轧辊的总磨损量。
下面通过附图及具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
实施例一
本实施例提供一种确定轧辊磨损量的方法，如图1所示，所述方法包括：
S101，沿所述轧辊辊身的宽度方向，将所述轧辊均匀分为多个离散单元；
本步骤中，为了可以提高轧辊磨损模型的预测精度，采用离散化切片方法，沿所述轧辊辊身(由驱动侧至操作侧)的宽度方向，垂直于轧辊轴线将所述轧辊均匀分为多个离散单元，如图2所示，本实施例中共包括2NW+1个离散单元，所述NW为预设的基准值，为自然数。
S102，根据带钢宽度确定所述带钢对应的各离散单元标号；
当离散单元划分完之后，根据带钢宽度确定所述带钢对应的各离散单元标号；首先确定出与带钢宽度所对应的轧辊的首尾离散单元标号。为了便于计算，假定上轧辊向驱动侧移动时轧辊横移位置为正，向操作侧移动时横移位置为负，下辊与之相反。那么，轧辊中心线处所对应的离散单元标号NR可由公式(1)得出：
NR＝NW+1 (1)
带钢中心线对应的离散单元标号NS可由公式(2)得出：
公式(2)中，所述s为轧辊辊横移量，mm；WS为单位离散单元的宽度，mm。
带钢中心线左端对应的离散单元标号NSL可由公式(3)得出：
公式(3)中，B为带钢宽度。
带钢中心线右端对应的离散单元标号NSR可由公式(4)得出：
所以，可以确定出所述带钢对应的各离散单元标号为：
NSL，NSL+1，……，NS-1，NS，NS+1，……，NSR-1，NSR。
这样，各个离散单元的标号都可以确定出来了。
S103，在所述轧辊旋转一周的情况下，基于预设的磨损参数计算各所述离散单元的磨损量；
本步骤中，为了提高模型的预测精度，所述预设的磨损参数包括：单位宽度轧制力、边部不均匀磨损、所述轧辊表面温度及带钢与所述轧辊的接触长度。
那么在所述轧辊旋转一周的情况下，基于预设的磨损参数计算各所述离散单元的磨损量，包括：
利用公式(5)计算所述单位宽度轧制力对各所述离散单元的磨损量A：
其中，所述kwW1i为第一轧制影响参数；所述kwW2i为第二轧制影响参数；kwW3i为第三轧制影响参数；所述i为机架号。
然后利用公式(6)计算所述边部不均匀磨损对各所述离散单元的磨损量F；
F＝1+f(x) (6)
其中，所述f(x)为轧辊轴向不均匀磨损程度函数。
这里，所述轧辊轴向不均匀磨损程度函数f(x)可以由公式(7)得出：
其中，在公式(7)中，所述kwW4i为第一边部不均匀磨损影响参数、kwW5i为第二边部不均匀磨损影响参数；所述x为带钢宽度范围内的坐标，x∈[-1,1]；所述i为机架号。
然后利用公式(8)计算所述轧辊表面温度对各所述离散单元的磨损量C：
C＝1+kwW6iθRi (8)
在公式(8)中，所述kwW6i为温度影响参数，所述kwW6i取值范围为0.6～1.2；所述θRi为所述轧辊表面温度；所述i为机架号。
再利用公式(9)计算所述带钢与所述轧辊的接触长度对各所述离散单元的磨损量D：
D＝1+kwW7iL (9)
其中，在公式(9)中，所述kwW7i为接触长度影响参数；所述L为所述轧辊与带钢接触周长，即辊身长度；所述i为机架号。
S104，基于所述各所述离散单元的磨损量确定所述轧辊的总磨损量。
当各离散单元的各参数的磨损量计算出之后，可以根据公式(10)确定所述轧辊的总磨损量。
公式(10)中，所述ΔyWij为第i机架轧辊旋转一周时，离散单元j的磨损量；所述Ni为带钢的有载旋转次数。
所述ΔyWij可以由公式(11)确定得出：
ΔyWij＝-A·F·C·D (11)
所述Ni为可以根据公式(12)确定得出：
公式(12)中，所述LRn为第n卷带钢的轧制长度，mm；Dw为轧辊直径，mm。
这样，由于模型考虑了单位宽度轧制力、边部不均匀磨损、所述轧辊表面温度及带钢与所述轧辊的接触长度等主要影响因素对轧辊的磨损，因此提高了轧辊模型的预测精度，进而可以得出更准确的轧辊磨损量。
实施例二
相应于实施例一，本实施例还提供了一种确定轧辊磨损量的装置，如图3所示，所述装置包括：划分单元31、第一确定单元32、计算单元33及第二确定单元34；其中，
为了可以提高轧辊磨损模型的预测精度，采用离散化切片方法，划分单元31用于沿所述轧辊辊身(由驱动侧至操作侧)的宽度方向，垂直于轧辊轴线将所述轧辊均匀分为多个离散单元，如图2所示，本实施例中共包括2NW+1个离散单元，所述NW为预设的基准值，为自然数。
当离散单元划分完之后，第一确定单元32用于根据带钢宽度确定所述带钢对应的各离散单元标号。
具体地，第一确定单元32首先确定出与带钢宽度所对应的轧辊的首尾离散单元标号。为了便于计算，假定上轧辊向驱动侧移动时轧辊横移位置为正，向操作侧移动时横移位置为负，下辊与之相反。那么，轧辊中心线处所对应的离散单元标号NR可由公式(1)得出：
NR＝NW+1 (1)
带钢中心线对应的离散单元标号NS可由公式(2)得出：
公式(2)中，所述s为轧辊辊横移量，mm；WS为单位离散单元的宽度，mm。
带钢中心线左端对应的离散单元标号NSL可由公式(3)得出：
公式(3)中，B为带钢宽度。
带钢中心线右端对应的离散单元标号NSR可由公式(4)得出：
所以，可以确定出所述带钢对应的各离散单元标号为：
NSL，NSL+1，……，NS-1，NS，NS+1，……，NSR-1，NSR。
这样，各个离散单元的标号都可以确定出来了。
各个离散单元的标号确定出之后，计算单元33用于在所述轧辊旋转一周的情况下，基于预设的磨损参数计算各所述离散单元的磨损量；所述预设的磨损参数包括：单位宽度轧制力、边部不均匀磨损、所述轧辊表面温度及带钢与所述轧辊的接触长度；.
所述计算单元33具体用于：
利用公式(5)计算所述单位宽度轧制力对各所述离散单元的磨损量A：
其中，所述kwW1i为第一轧制影响参数；所述kwW2i为第二轧制影响参数；kwW3i为第三轧制影响参数；所述i为机架号。
然后利用公式(6)计算所述边部不均匀磨损对各所述离散单元的磨损量F；
F＝1+f(x) (6)
其中，所述f(x)为轧辊轴向不均匀磨损程度函数。
这里，所述轧辊轴向不均匀磨损程度函数f(x)可以由公式(7)得出：
其中，在公式(7)中，所述kwW4i为第一边部不均匀磨损影响参数、kwW5i为第二边部不均匀磨损影响参数；所述x为带钢宽度范围内的坐标，x∈[-1,1]；所述i为机架号。
然后利用公式(8)计算所述轧辊表面温度对各所述离散单元的磨损量C：
C＝1+kwW6iθRi (8)
在公式(8)中，所述kwW6i为温度影响参数，所述kwW6i取值范围为0.6～1.2；所述θRi为所述轧辊表面温度；所述i为机架号。
再利用公式(9)计算所述带钢与所述轧辊的接触长度对各所述离散单元的磨损量D：
D＝1+kwW7iL (9)
其中，在公式(9)中，所述kwW7i为接触长度影响参数；所述L为所述轧辊与带钢接触周长，即辊身长度；所述i为机架号。
那么第二确定单元34就可以基于所述各所述离散单元的磨损量确定所述轧辊的总磨损量。
具体地，第二确定单元34可以根据公式(10)确定所述轧辊的总磨损量。
公式(10)中，所述ΔyWij为第i机架轧辊旋转一周时，离散单元j的磨损量；所述Ni为带钢的有载旋转次数。
所述ΔyWij可以由公式(11)确定得出：
ΔyWij＝-A·F·C·D (11)
所述Ni为可以根据公式(12)确定得出：
公式(12)中，所述LRn为第n卷带钢的轧制长度，mm；Dw为轧辊直径，mm。
这样，由于模型考虑了单位宽度轧制力、边部不均匀磨损、所述轧辊表面温度及带钢与所述轧辊的接触长度等主要影响因素对轧辊的磨损，因此提高了轧辊模型的预测精度，进而可以得出更准确的轧辊磨损量。
实施例三
实际应用中，对某一热连轧第四机架工作辊的磨损量进行确定时，具体如下：
采用离散化切片方法，沿所述轧辊辊身(由驱动侧至操作侧)的宽度方向，垂直于轧辊轴线将所述轧辊均匀分为多个离散单元，如图2所示，本实施例中共包括2NW+1个离散单元，所述NW为预设的基准值，为自然数。
当离散单元划分完之后，根据带钢宽度确定所述带钢对应的各离散单元标号；首先确定出与带钢宽度所对应的轧辊的首尾离散单元标号。为了便于计算，假定上轧辊向驱动侧移动时轧辊横移位置为正，向操作侧移动时横移位置为负，下辊与之相反。那么，轧辊中心线处所对应的离散单元标号NR可由公式(1)得出：
NR＝NW+1 (1)
带钢中心线对应的离散单元标号NS可由公式(2)得出：
公式(2)中，所述s为轧辊辊横移量，mm；WS为单位离散单元的宽度，mm。
带钢中心线左端对应的离散单元标号NSL可由公式(3)得出：
公式(3)中，B为带钢宽度。
带钢中心线右端对应的离散单元标号NSR可由公式(4)得出：
所以，可以确定出所述带钢对应的各离散单元标号为：
NSL，NSL+1，……，NS-1，NS，NS+1，……，NSR-1，NSR。
这样，各个离散单元的标号都可以确定出来了。
为了提高模型的预测精度，所述预设的磨损参数包括：单位宽度轧制力、边部不均匀磨损、所述轧辊表面温度及带钢与所述轧辊的接触长度。
那么在所述轧辊旋转一周的情况下，基于预设的磨损参数计算各所述离散单元的磨损量，包括：
利用公式(5)计算所述单位宽度轧制力对各所述离散单元的磨损量A：
其中，所述kwW1i为第一轧制影响参数，具体值为0.58；所述kwW2i为第二轧制影响参数，具体值为5.67*10-6；kwW3i为第三轧制影响参数，具体值为0.52；所述i为4。
然后利用公式(6)计算所述边部不均匀磨损对各所述离散单元的磨损量F；
F＝1+f(x) (6)
其中，所述f(x)为轧辊轴向不均匀磨损程度函数。
这里，所述轧辊轴向不均匀磨损程度函数f(x)可以由公式(7)得出：
其中，在公式(7)中，所述kwW4i为第一边部不均匀磨损影响参数，具体值为150.37；kwW5i为第二边部不均匀磨损影响参数，具体值为-146.30；所述x为带钢宽度范围内的坐标，x∈[-1,1]；所述i为4。
然后利用公式(8)计算所述轧辊表面温度对各所述离散单元的磨损量C：
C＝1+kwW6iθRi (8)
在公式(8)中，所述kwW6i为温度影响参数，具体值为0.89；所述θRi为所述轧辊表面温度。
再利用公式(9)计算所述带钢与所述轧辊的接触长度对各所述离散单元的磨损量D：
D＝1+kwW7iL (9)
其中，在公式(9)中，所述kwW7i为接触长度影响参数，具体值为1.0；所述L为所述轧辊与带钢接触周长，即辊身长度；所述i为机架号。
当各离散单元的各参数的磨损量计算出之后，可以根据公式(10)确定所述轧辊的总磨损量。
公式(10)中，所述ΔyWij为第i机架轧辊旋转一周时，离散单元j的磨损量；所述Ni为带钢的有载旋转次数。
所述ΔyWij可以由公式(11)确定得出：
ΔyWij＝-A·F·C·D (11)
所述Ni为可以根据公式(12)确定得出：
公式(12)中，所述LRn为第n卷带钢的轧制长度，mm；Dw为轧辊直径，mm。
最后确定出的上辊磨损模型计算偏差最大值为12um，计算偏差在10um内的测量点比率为90.5％。下辊磨损计算最大偏差值为22um，计算偏差在10um内的测量点比率为85.8％。预测精度相比之前有着很大的提高。
本发明实施例提供的确定轧辊磨损量的方法及装置能带来的有益效果至少是：
本发明实施例提供了一种确定轧辊磨损量的方法及装置，所述方法包括：沿所述轧辊辊身的宽度方向，将所述轧辊均匀分为多个离散单元；根据带钢宽度确定所述带钢对应的各离散单元标号；在所述轧辊旋转一周的情况下，基于预设的磨损参数计算各所述离散单元的磨损量；所述预设的磨损参数包括：单位宽度轧制力、边部不均匀磨损、所述轧辊表面温度及带钢与所述轧辊的接触长度；基于所述各所述离散单元的磨损量确定所述轧辊的总磨损量；如此，考虑了单位宽度轧制力、边部不均匀磨损、所述轧辊表面温度及带钢与所述轧辊的接触长度等主要影响因素对轧辊的磨损，因此提高了轧辊模型的预测精度，进而可以得出更准确的轧辊磨损量。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种确定轧辊磨损量的方法，其特征在于，所述方法包括：
沿所述轧辊辊身的宽度方向，将所述轧辊均匀分为多个离散单元；
根据带钢宽度确定所述带钢对应的各离散单元标号；
在所述轧辊旋转一周的情况下，基于预设的磨损参数计算各所述离散单元的磨损量；所述预设的磨损参数包括：单位宽度轧制力、边部不均匀磨损、所述轧辊表面温度及带钢与所述轧辊的接触长度；
基于所述各所述离散单元的磨损量确定所述轧辊的总磨损量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述轧辊旋转一周的情况下，基于预设的磨损参数计算各所述离散单元的磨损量，包括：
利用公式计算所述单位宽度轧制力对各所述离散单元的磨损量A；其中，所述kwW1i为第一轧制影响参数；所述kwW2i为第二轧制影响参数；kwW3i为第三轧制影响参数；所述i为机架号。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述轧辊旋转一周的情况下，基于预设的磨损参数计算各所述离散单元的磨损量，还包括：
利用公式F＝1+f(x)计算所述边部不均匀磨损对各所述离散单元的磨损量F；其中，所述f(x)为轧辊轴向不均匀磨损程度函数。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述轧辊轴向不均匀磨损程度函数f(x)为：
其中，所述kwW4i为第一边部不均匀磨损影响参数、kwW5i为第二边部不均匀磨损影响参数；所述x为带钢宽度范围内的坐标，x∈[-1,1]；所述i为机架号。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述轧辊旋转一周的情况下，基于预设的磨损参数计算各所述离散单元的磨损量，还包括：
利用公式C＝1+kwW6iθRi计算所述轧辊表面温度对各所述离散单元的磨损量C；其中，所述kwW6i为温度影响参数；所述θRi为所述轧辊表面温度；所述i为机架号。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述轧辊旋转一周的情况下，基于预设的磨损参数计算各所述离散单元的磨损量，还包括：
利用公式D＝1+kwW7iL计算所述带钢与所述轧辊的接触长度对各所述离散单元的磨损量D；其中，所述kwW7i为接触长度影响参数；所述L为所述轧辊与带钢接触周长；所述i为机架号。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述各所述离散单元的磨损量确定所述轧辊的总磨损量，包括：
基于公式计算所述轧辊的总磨损量；其中，所述ΔyWij为第i机架轧辊旋转一周时，离散单元j的磨损量；所述Ni为带钢的有载旋转次数。
8.一种确定轧辊磨损量的装置，其特征在于，所述装置包括：
划分单元，用于沿所述轧辊辊身的宽度方向，将所述轧辊均匀分为多个离散单元；
第一确定单元，用于根据带钢宽度确定所述带钢对应的各离散单元标号；
计算单元，用于在所述轧辊旋转一周的情况下，基于预设的磨损参数计算各所述离散单元的磨损量；所述预设的磨损参数包括：单位宽度轧制力、边部不均匀磨损、所述轧辊表面温度及带钢与所述轧辊的接触长度；
第二确定单元，用于基于所述各所述离散单元的磨损量确定所述轧辊的总磨损量。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述计算单元具体用于：
利用公式计算所述单位宽度轧制力对各所述离散单元的磨损量A；其中，所述kwW1i为第一轧制影响参数、所述kwW2i为第二轧制影响参数、kwW3i为第三轧制影响参数；所述i为机架号。
10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述计算单元具体还用于：
利用公式F＝1+f(x)计算所述边部不均匀磨损对各所述离散单元的磨损量B；其中，所述f(x)为轧辊轴向不均匀磨损程度函数。
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