CN109821930A - 一种拉伸弯曲矫直机工作参数设定方法 - Google Patents
一种拉伸弯曲矫直机工作参数设定方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种拉伸弯曲矫直机工作参数设定方法,包括获得参数、设定延伸率目标值εT、计算矫直张应力预设定初值σL0、计算矫直张应力σL、1#弯曲单元插入量W1、2#弯曲单元插入量W2和矫直单元插入量J,将计算出的矫直张应力σL、1#弯曲单元插入量W1、2#弯曲单元插入量W2和矫直单元插入量J作为拉伸弯曲矫直机的工作参数,可有效提高延伸率闭环控制的收敛速度,提高了产品质量及成材率。
Description
技术领域
本发明属于带钢精整与处理技术领域,尤其涉及一种拉伸弯曲矫直机工作参数设定方法。
背景技术
经冷轧机组轧制后的带钢,必须经过精整处理加工,才能得到高质量的合格产品。精整处理是成品带钢的最后一道工序,因此不得产生新的缺陷,带钢表面不准产生擦划伤和塑形变形。精整机组主要进行剖分、拉矫、重卷、切边、表面检查、涂油等工序。
精整机组在拉矫生产时,多采用拉伸弯曲矫直机,主要用于消除带材的不良板形,例如双边浪、单边浪、中间浪、两肋浪、翘曲及瓢曲和潜在板形不良等,从而使整个带材表面平整、光洁。
拉伸弯曲矫直机多为两弯一矫结构,根据材料的弹塑性延伸理论对带材进行矫直。矫直张力使带材产生一定变形,该变形为弹性变形,带材在矫直张力作用下连续通过两个弯曲单元,使带材沿长度方向产生塑性变形,并形成一定的延伸率,同时矫直单元用来补偿由于张力和弯曲单元共同带来的残余弯曲,从而减少带材内部纵向内应力分布的不均匀性,改善带材的平直度。
通常,拉伸弯曲矫直机都采取延伸率闭环控制,为了提高闭环控制的收敛速度,进而提高拉矫产品质量及成材率,急需研发其工作参数预设定控制模型。
发明内容
本发明的目的是一种拉伸弯曲矫直机工作参数设定方法,通过设定工作参数预设定值,提高延伸率闭环控制的收敛速度,大大提高拉矫产品质量及成材率。
本发明的技术方案是:一种拉伸弯曲矫直机工作参数设定方法,包括以下步骤:
第一步,输入已知参数,包括板带厚度h、开卷张应力σP、卷取张应力σT、屈服强度σs、弹性模量E、弯曲辊半径R、矫直辊半径R0和板带材料强化系数η;
第二步,设定延伸率目标值εT,
第三步,计算矫直张应力预设定初值σL0,
第四步,计算矫直张应力预设定值σL,
第五步,计算1#弯曲单元插入量W1,
第六步,计算2#弯曲单元插入量W2,
第七步,计算矫直单元插入量J,
第八步,将矫直张应力σL、1#弯曲单元插入量W1、2#弯曲单元插入量W2和矫直单元插入量J输入拉伸弯曲矫直机中,以计算出的矫直张应力σL、1#弯曲单元插入量W1、2#弯曲单元插入量W2和矫直单元插入量J作为拉伸弯曲矫直机的工作参数,使得拉伸弯曲矫直机的延伸率闭环控制的收敛速度提高,从而提高拉伸弯曲矫直机产品质量及成材率。
进一步的,所述第二步中,设定延伸率目标值εT的具体方法为
首先设定延伸率目标值εT,然后计算1#弯曲单元产生的延伸率εT1,2#弯曲单元产生的延伸率εT2,
εT1=ξεT,
εT2=(1-ξ)εT,
ξ,分配系数;0≤ξ≤1。
进一步的,所述第三步中,计算矫直张应力预设定初值σL0的具体方法为,σL0=α(σP+σT),其中0<α<1。
进一步的,所述第四步中,计算矫直张应力预设定值σL的具体方法为σL=σL0;
进一步的,所述第五步中,计算1#弯曲单元插入量W1的具体方法为,
①,计算板带在1#弯曲单元产生的反弯曲率
②,若则进入③,
否则令σL=λσL,返回①,其中1<λ<1.5;
③,计算1#弯曲单元插入量W1,
其中t1为1#弯曲单元中,两辊辊心间距的两倍。
进一步的,所述第六步中,计算2#弯曲单元插入量W2的具体方法为,
①,计算板带在2#弯曲单元产生的反弯曲率
②,若则进入③,
否则,令转到③,
③,计算2#弯曲单元插入量W2,
其中t2为2#弯曲单元中,两辊辊心间距的两倍。
进一步的,所述第七步中,计算矫直单元插入量J的具体方法为,
①,计算矫直单元的反向弯曲曲率
为弹性弯曲曲率的极限值,
②,若则进入③,
否则,令进入③,
③,计算矫直单元插入量J,
t3为矫直单元中,两支撑辊辊心的间距。
本发明的有益效果在于:通过计算出的矫直张应力σL、1#弯曲单元插入量W1、2#弯曲单元插入量W2和矫直单元插入量J作为拉伸弯曲矫直机工作参数预设定值,可以有效提高延伸率闭环控制的收敛速度,大大提高拉矫产品质量及成材率。
附图说明
图1是本发明工作参数预设定控制流程图;
图2是板带平分层变形量计算简图;
图3是拉伸弯曲矫直机辊系简图;
图4是1#弯曲单元计算模型图;
图5是2#弯曲单元计算模型图;
图6是弯曲单元插入量计算流程图;
图7是矫直单元计算模型图;
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明;
具体实施方式
【实施例1】
如图1至7所示,一种拉伸弯曲矫直机工作参数设定方法,包括以下步骤:
第一步,输入已知参数,包括板带厚度h、开卷张应力σP、卷取张应力σT、屈服强度σs、弹性模量E、弯曲辊半径R、矫直辊半径R0和板带材料强化系数η;
第二步,设定延伸率目标值εT,
第三步,计算矫直张应力预设定初值σL0,
第四步,计算矫直张应力预设定值σL,
第五步,计算1#弯曲单元插入量W1,
第六步,计算2#弯曲单元插入量W2,
第七步,计算矫直单元插入量J,
第八步,将矫直张应力σL、1#弯曲单元插入量W1、2#弯曲单元插入量W2和矫直单元插入量J输入拉伸弯曲矫直机中,以计算出的矫直张应力σL、1#弯曲单元插入量W1、2#弯曲单元插入量W2和矫直单元插入量J作为拉伸弯曲矫直机的工作参数,使得拉伸弯曲矫直机的延伸率闭环控制的收敛速度提高,从而提高拉伸弯曲矫直机产品质量及成材率。
所述第二步中,设定延伸率目标值εT的具体方法为
首先设定延伸率目标值εT,然后计算1#弯曲单元产生的延伸率εT1,2#弯曲单元产生的延伸率εT2,
εT1=ξεT,
εT2=(1-ξ)εT,
ξ,分配系数;0≤ξ≤1。
所述第三步中,计算矫直张应力预设定初值σL0的具体方法为,σL0=α(σP+σT),其中0<α<1。
所述第四步中,计算矫直张应力预设定值σL的具体方法为σL=σL0;
所述第五步中,计算1#弯曲单元插入量W1的具体方法为,
①,计算板带在1#弯曲单元产生的反弯曲率
②,若则进入③,
否则令σL=λσL,返回①,其中1<λ<1.5;
③,计算1#弯曲单元插入量W1,
其中t1为1#弯曲单元中,两辊辊心间距的两倍。
所述第六步中,计算2#弯曲单元插入量W2的具体方法为,
①,计算板带在2#弯曲单元产生的反弯曲率
②,若则进入③,
否则,令转到③,
③,计算2#弯曲单元插入量W2,
其中t2为2#弯曲单元中,两辊辊心间距的两倍。
所述第七步中,计算矫直单元插入量J的具体方法为,
①,计算矫直单元的反向弯曲曲率
为弹性弯曲曲率的极限值,
②,若则进入③,
否则,令进入③,
③,计算矫直单元插入量J,
t3为矫直单元中,两支撑辊辊心的间距。
【实施例2】
如图1所示,所述第二步中,设定延伸率目标值εT的具体方法为
首先设定延伸率目标值εT,然后计算1#弯曲单元产生的延伸率εT1,2#弯曲单元产生的延伸率εT2,
εT1=ξεT,
εT2=(1-ξ)εT,
ξ,分配系数;0≤ξ≤1。
所述第三步中,计算矫直张应力预设定初值σL0的具体方法为,σL0=α(σP+σT),其中0<α<1。
【实施例3】
如图3所示,为拉伸弯曲矫直机的结构示意图,包括1#弯曲单元、2#弯曲单元和矫直单元。
如图6所示,所述第四步中,计算矫直张应力预设定值σL的具体方法为σL=σL0;
所述第五步中,计算1#弯曲单元插入量W1的具体方法为,
①,计算板带在1#弯曲单元产生的反弯曲率板带在拉弯过程中,由于矫直张力使中性层相对平分层即中心线移动了a的距离,从而使平分层产生了拉伸变形。如图2所示,如果Z0≥a,则平分层不能产生塑性变形,只在Z0<a的情况下,带材才能产生延伸作用。
根据根据平面变形假设,1#弯曲单元产生的平分层变形量即延伸率εT1计算如下:
其中为1#弯曲单元的原始曲率。
忽略1#弯曲单元的原始曲率得到:
②,若则进入③,
否则令σL=λσL,返回①,其中1<λ<1.5;
③,计算1#弯曲单元插入量W1,
将1#弯曲单元简化为如图4所示力学模型,1#弯曲单元插入量W1,即反方向弯曲挠度采用莫尔积分法计算:
其中t1为1#弯曲单元中,两辊辊心间距的两倍。
所述第六步中,计算2#弯曲单元插入量W2的具体方法为,
①,计算板带在2#弯曲单元产生的反弯曲率
同样根据平面变形假设,2#弯曲单元产生的平分层变形量即延伸率εT2计算如下:
式中为2#弯曲单元的原始曲率;
忽略2#弯曲单元的原始曲率可得:
②,若则进入③,
否则,令转到③,
③,计算2#弯曲单元插入量W2,
将2#弯曲单元简化为如图5所示力学模型,2#弯曲单元插入量W2,即反方向弯曲挠度采用莫尔积分法计算:
其中t2为2#弯曲单元中,两辊辊心间距的两倍。
【实施例4】
所述第七步中,计算矫直单元插入量J的具体方法为,
①,计算矫直单元的反向弯曲曲率
矫直单元的反向弯曲曲率应等于使2#弯曲单元产生的反弯曲率得到矫直所需要的弹复曲率,故得
矫直单元的反向弯曲曲率根据2#弯曲单元产生的反弯曲率由此式通过迭代计算求得。
为弹性弯曲曲率的极限值,
②,若则进入③,
否则,令进入③,
③,计算矫直单元插入量J,将矫直单元简化为如图7所示力学模型,矫直单元插入量,即反方向弯曲挠度J采用莫尔积分法计算:
t3为矫直单元中,两支撑辊辊心的间距,
将矫直张应力σL、1#弯曲单元插入量W1、2#弯曲单元插入量W2和矫直单元插入量J输入拉伸弯曲矫直机中,以计算出的矫直张应力σL、1#弯曲单元插入量W1、2#弯曲单元插入量W2和矫直单元插入量J作为拉伸弯曲矫直机的工作参数,使得拉伸弯曲矫直机的延伸率闭环控制的收敛速度提高,从而提高拉伸弯曲矫直机产品质量及成材率。
如应用于某汽车板精整机组上,带钢厚度h=1.5mm,屈服强度σs=400MPa,开卷张应力σP=28MPa,卷取张应力σT=42MPa,弯曲辊半径R=15mm,矫直辊半径R0=25mm,延伸率设定值εT=2%,ξ=0.5,εT1=εT2=1%。
经计算,得到拉伸弯曲矫直机工作参数如下:矫直张应力σL=80.5MPa,1#弯曲单元插入量W1=8.398mm,2#弯曲单元插入量W2=8.398mm,矫直单元插入量J=2.864mm。实践后,有效提高延伸率闭环控制的收敛速度,提高了产品质量及成材率,且板带拉矫效果良好,质量完全合格。
Claims (7)
1.一种拉伸弯曲矫直机工作参数设定方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步,输入已知参数,包括板带厚度h、开卷张应力σP、卷取张应力σT、屈服强度σs、弹性模量E、弯曲辊半径R、矫直辊半径R0和板带材料强化系数η;
第二步,设定延伸率目标值εT,
第三步,计算矫直张应力预设定初值σL0,
第四步,计算矫直张应力预设定值σL,
第五步,计算1#弯曲单元插入量W1,
第六步,计算2#弯曲单元插入量W2,
第七步,计算矫直单元插入量J,
第八步,将矫直张应力σL、1#弯曲单元插入量W1、2#弯曲单元插入量W2和矫直单元插入量J输入拉伸弯曲矫直机中,以计算出的矫直张应力σL、1#弯曲单元插入量W1、2#弯曲单元插入量W2和矫直单元插入量J作为拉伸弯曲矫直机的工作参数,使得拉伸弯曲矫直机的延伸率闭环控制的收敛速度提高,从而提高拉伸弯曲矫直机产品质量及成材率。
2.根据权利要求1所述的一种拉伸弯曲矫直机工作参数设定方法,其特征在于:所述第二步中,设定延伸率目标值εT的具体方法为
首先设定延伸率目标值εT,然后计算1#弯曲单元产生的延伸率εT1,2#弯曲单元产生的延伸率εT2,
εT1=ξεT,
εT2=(1-ξ)εT,
ξ,分配系数;0≤ξ≤1。
3.根据权利要求1所述的一种拉伸弯曲矫直机工作参数设定方法,其特征在于:所述第三步中,计算矫直张应力预设定初值σL0的具体方法为,σL0=α(σP+σT),其中0<α<1。
4.根据权利要求1所述的一种拉伸弯曲矫直机工作参数设定方法,其特征在于:所述第四步中,计算矫直张应力预设定值σL的具体方法为σL=σL0。
5.根据权利要求1所述的一种拉伸弯曲矫直机工作参数设定方法,其特征在于:所述第五步中,计算1#弯曲单元插入量W1的具体方法为,
①,计算板带在1#弯曲单元产生的反弯曲率
②,若则进入③,
否则令σL=λσL,返回①,其中1<λ<1.5;
③,计算1#弯曲单元插入量W1,
其中t1为1#弯曲单元中,两辊辊心间距的两倍。
6.根据权利要求1所述的一种拉伸弯曲矫直机工作参数设定方法,其特征在于:
所述第六步中,计算2#弯曲单元插入量W2的具体方法为,
①,计算板带在2#弯曲单元产生的反弯曲率
②,若则进入③,
否则,令转到③,
③,计算2#弯曲单元插入量W2,
其中t2为2#弯曲单元中,两辊辊心间距的两倍。
7.根据权利要求1所述的一种拉伸弯曲矫直机工作参数设定方法,其特征在于:
所述第七步中,计算矫直单元插入量J的具体方法为,
①,计算矫直单元的反向弯曲曲率
为弹性弯曲曲率的极限值,
②,若则进入③,
否则,令进入③,
③,计算矫直单元插入量J,
t3为矫直单元中,两支撑辊辊心的间距。
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