CN112464390B - 热轧轧机工作辊残留热凸度的确定方法及确定装置 - Google Patents

热轧轧机工作辊残留热凸度的确定方法及确定装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了提供了一种热轧轧机工作辊残留热凸度的确定方法，其整体思路如下：获取工作辊在下机时刻的温度分布数据，温度分布数据包括工作辊在轴向中点位置的控制模型计算温度Tcent和工作辊在轴向端部位置的控制模型计算温度Tedg；根据工作辊下机后的空冷时间t、工作辊的半径R、工作辊的热膨胀系数ε、控制模型计算温度Tcent和控制模型计算温度Tedg，确定工作辊的残留热凸度C(t)；通过上述方法可准确的得到热轧机工作辊一个轧制辊期结束下机后的空冷过程中的任意时刻的残留热凸度值，从而为判断工作辊残留热凸度是否满足再次上机使用条件提供可靠依据，显著提高工作辊周转效率、降低备辊难度。

Description

热轧轧机工作辊残留热凸度的确定方法及确定装置
技术领域
本申请涉及热轧技术领域，尤其涉及热轧轧机工作辊残留热凸度的确定方法及确定装置。
背景技术
在带钢热轧生产中，轧机工作辊热凸度是决定工作辊辊形，进而影响产品板形质量控制水平的关键因素之一。在现代带钢热轧机板形控制系统中，配置有板形控制计算模型，用于计算工作辊在轧制时的温度分布及热凸度变化，为板形控制模型设定计算提供经确定辊形计算数据，保证板形控制模型的计算精度。目前的板形控制系统模型中默认工作辊上机初始时的温度为均匀分布、热凸度为0μm。
对于普通工作辊，每次上机使用前都经过磨削加工，由于在磨削前经过水冷处理，其整体温度基本为室温水平，不存在温度沿轴向分布不均现象、热凸度基本为0μm，与板形控制系统模型良好适应。但对于近年来在带钢热轧机上广泛应用的高速钢工作辊，由于其一个磨削辊期内可服役多个轧制辊期的特点，通常工作辊下机后不经过水冷处理和磨削加工就再次上机使用，工作辊仍可能存在上一个轧制辊期内形成的热凸度残留，而非板形控制系统模型默认的热凸度为0μm，从而导致板形控制设定计算偏差。而板形控制计算模型只能计算工作辊在线轧制时的热凸度，无法计算下机一段时间后的工作辊的残留热凸度，目前仍无残留热凸度与空冷时间的定量计算模型。因此，如果不能准确得知工作辊下机后的残留热凸度，也就无法准确判断经过多长时间工作辊可以达到再次上机使用的标准。在高速钢工作辊不能采用水冷的前提下，目前只能通过执行固定的、足够长的空冷时间，为将工作辊再次上机使用时的残留热凸度及其影响降到最低，如此将大大降低的工作辊的周转效率、增大备辊难度。
发明内容
本发明提供了一种热轧轧机工作辊残留热凸度的确定方法及确定装置，以解决或者部分解决目前无法确定工作辊下机后的残留热凸度，进而无法确定工作辊何时能够满足再次上机条件，导致工作辊的周转效率显著降低的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种热轧轧机工作辊残留热凸度的确定方法，包括：
获取工作辊在下机时刻的温度分布数据，温度分布数据包括工作辊在轴向中点位置的控制模型计算温度Tcent和工作辊在轴向端部位置的控制模型计算温度Tedg；
根据工作辊下机后的空冷时间t、工作辊的半径R、工作辊的热膨胀系数ε、控制模型计算温度Tcent和控制模型计算温度Tedg，确定工作辊的残留热凸度C(t)。
可选的，确定工作辊的残留热凸度C(t)，具体包括：
根据下述公式确定残留热凸度C(t)：
C(t)＝Rε[fn(T0)tn+fn-1(T0)tn-1+……+f1(T0)t+f0(T0)]；
其中，n≥1且为正整数；
T0＝Tcent-Tedg，单位为℃；
fi(T0)是以T0为自变量的多项式函数；i依次取值1,2,…,n；
半径R的单位为mm；
热膨胀系数ε的单位为1/℃；
空冷时间t的单位为分钟；
C(t)为空冷时间t后的残余热凸度，单位为μm。
可选的，fi(T0)＝ai×T0+bi；其中，ai、bi为计算系数。
可选的，n＝2，残留热凸度C(t)为：
C(t)＝Rε[(a2T0+b2)t2+(a1T0+b1)t+(a0T0+b0)]；
其中，a2的取值范围为5×10-6～7×10-6，a1的取值范围为3×10-3～5×10-3，a0的取值范围为0.9～1.1；
b2的取值范围为2×10-5～4×10-5，b1的取值范围为1×10-2～3×10-2，b0的取值范围为1.2～1.3。
可选的，在确定残留热凸度C(t)之后，判断残留热凸度C(t)的计算值是否小于0；
当残留热凸度C(t)的计算值小于0时，将残留热凸度C(t)的值确定为0μm。
如上述的技术方案，在确定工作辊的残留热凸度C(t)之后，确定方法还包括：
根据残留热凸度C(t)的值，确定工作辊是否符合再次上机使用条件。
基于前述技术方案相同的发明构思，本发明还提供了一种热轧轧机工作辊下机后残留热凸度的确定装置，包括：
获取模块，用于获取工作辊在下机时刻的温度分布数据，温度分布数据包括工作辊在轴向中点位置的控制模型计算温度Tcent和工作辊在轴向端部位置的控制模型计算温度Tedg；
第一确定模块，用于根据工作辊下机后的空冷时间t、工作辊的半径R、工作辊的热膨胀系数ε、控制模型计算温度Tcent和控制模型计算温度Tedg，确定工作辊的残留热凸度C(t)。
可选的，确定装置还包括：
第二确定模块，用于根据残留热凸度C(t)的值，确定工作辊是否符合再次上机使用条件。
基于前述技术方案相同的发明构思，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现前述技术方案中任一项确定方法的步骤。
通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点：
本发明提供了一种热轧轧机工作辊残留热凸度的确定方法，通过根据工作辊下机后的空冷时间t、包括控制模型计算温度Tcent和控制模型计算温度Tedg的温度分布状态数据为变量，结合工作辊的半径R、工作辊的热膨胀系数ε构建了随空冷时间变化的残留热凸度计算模型，可准确的得到热轧机工作辊一个轧制辊期结束下机后的空冷过程中的任意时刻的残留热凸度值，从而为判断工作辊残留热凸度是否满足再次上机使用条件提供可靠依据，在降低轧机工作辊残留热凸度对板形控制系统设定精度影响、提高产品板形质量控制水平的同时，显著提高工作辊周转效率、降低备辊难度。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了根据本发明一个实施例的热轧轧机工作辊残留热凸度的确定方法流程示意图；
图2示出了根据本发明一个实施例的上工作辊残留热凸度的计算结果与实测结果的对比图；
图3示出了根据本发明一个实施例的下工作辊残留热凸度的计算结果与实测结果的对比图；
图4示出了根据本发明一个实施例的热轧轧机工作辊残留热凸度的确定装置示意图；
图5示出了根据本发明一个实施例的包括第二确定模块的热轧轧机工作辊残留热凸度的确定装置示意图。
具体实施方式
为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。除非另有特别说明，本发明中用到的各种设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
为了解决轧机工作辊下机后无法确定残余热凸度的问题，在一个可选的实施中，如图1所示，提供了一种热轧轧机工作辊残留热凸度的确定方法，其整体思路如下：
S1：获取工作辊在下机时刻的温度分布数据，温度分布数据包括工作辊在轴向中点位置的控制模型计算温度Tcent和工作辊在轴向端部位置的控制模型计算温度Tedg；
S2：根据工作辊下机后的空冷时间t、工作辊的半径R、工作辊的热膨胀系数ε、控制模型计算温度Tcent和控制模型计算温度Tedg，确定工作辊的残留热凸度C(t)。
研究表明，残留热凸度的大小与工作辊轧制辊期结束下机时的工作辊的温度分布状态和空冷时间有关，因此本实施例中的计算模型以空冷时间和下机时刻的工作辊温度分布状态为关键变量，并结合工作辊的参数：工作辊半径和工作辊材料(如高速钢)的热膨胀系数作为参数，构建出在空冷过程中任意时刻的残留热凸度计算模型，以定量指导作业人员判断空冷任意时间后工作辊的残留热凸度。
具体的，工作辊下机时刻的温度分布数据可以直接从轧机控制系统中获取，在控制模型中工作辊的轴向两端部的计算温度相同因此任取一端温度即可。结合大量现场实测数据的统计分析，一种可选的残留热凸度C(t)的计算模型具体如下：
根据下述公式确定残留热凸度C(t)：
C(t)＝Rε[fn(T0)tn+fn-1(T0)tn-1+……+f1(T0)t+f0(T0)]；
其中，t表示空冷时间t的n次方，n≥1且为正整数；
T0＝Tcent-Tedg，单位为：℃；
fi(T0)是以T0为自变量的多项式函数；i依次取值1,2,…,n；
T为工作辊轧制辊期结束后下机空冷时间，单位为：分钟；
轧辊半径R的单位为mm；
热膨胀系数ε的单位为1/℃；
C(t)为工作辊空冷时间t时刻轧辊半径热凸度，单位μm。
可选的，fi(T0)＝ai×T0+bi；其中，ai、bi为计算系数。
本实施例提供了一种n＝2的优选计算模型，具体如下：
C(t)＝Rε[(a2T0+b2)t2+(a1T0+b1)t+(a0T0+b0)]；
其中，a2的取值范围为5×10-6～7×10-6，a1的取值范围为3×10-3～5×10-3，a0的取值范围为0.9～1.1；
b2的取值范围为2×10-5～4×10-5，b1的取值范围为1×10-2～3×10-2，b0的取值范围为1.2～1.3。
实践表明，优选计算模型中的一种优选计算系数的取值方案如下：
a2＝6×10-6，a1＝4.1×10-3，a0＝0.9721；
b2＝3×10-5，b1＝1.9×10-2，b0＝1.252。
其中，当残留热凸度C(t)的计算值小于0时，将残留热凸度C(t)的值确定为0μm。
可选的，在确定工作辊的残留热凸度C(t)之后，确定方法还包括：
根据残留热凸度C(t)的值，确定工作辊是否符合再次上机使用条件。
具体的，当计算得知C(t)≤5～10μm时，工作辊即可满足再次上机使用的条件。
本实施例提供了一种热轧轧机工作辊残留热凸度的确定方法，通过根据工作辊下机后的空冷时间t、包括控制模型计算温度Tcent和控制模型计算温度Tedg的温度分布状态数据为变量，结合工作辊的半径R、工作辊的热膨胀系数ε构建了随空冷时间变化的残留热凸度计算模型，可准确的得到热轧机工作辊一个轧制辊期结束下机后的空冷过程中的任意时刻的残留热凸度值，从而为判断工作辊残留热凸度是否满足再次上机使用条件提供可靠依据，在降低轧机工作辊残留热凸度对板形控制系统设定精度影响、提高产品板形质量控制水平的同时，显著提高工作辊周转效率、降低备辊难度。
在接下来的实施例中，结合具体实施数据，对前述技术方案进行详细的说明：
在一个可选的实施例中，使用模型：C(t)＝Rε[(a2T0+b2)t2+(a1T0+b1)t+(a0T0+b0)]计算残留热凸度；其中，计算系数取值为：a2＝6×10-6，a1＝4.1×10-3，a0＝0.9721；b2＝3×10-5，b1＝1.9×10-2，b0＝1.252。
工作辊材质为高速钢，热膨胀系数为1.15×10-5/℃；轧辊半径为R＝375mm，工作辊此轧制辊期下机时刻控制系统模型计算的上工作辊轴线中点温度为71.1℃、端部温度为36.0℃，下工作辊轴线中点温度为64.3℃、端部温度为35.2℃。在空冷过程中分多次对工作辊热凸度进行实测，残留热凸度实测值与计算值相对误差在±10％以内，如图2、3所示。
基于前述实施例相同的发明构思，本发明还提供了一种热轧轧机工作辊下机后残留热凸度的确定装置，包括：
获取模块10，用于获取工作辊在下机时刻的温度分布数据，温度分布数据包括工作辊在轴向中点位置的控制模型计算温度Tcent和工作辊在轴向端部位置的控制模型计算温度Tedg；
第一确定模块20，用于根据工作辊下机后的空冷时间t、工作辊的半径R、工作辊的热膨胀系数ε、控制模型计算温度Tcent和控制模型计算温度Tedg，确定工作辊的残留热凸度C(t)。
可选的，确定装置还包括：
第二确定模块30，用于根据残留热凸度C(t)的值，确定工作辊是否符合再次上机使用条件。
基于前述实施例相同的发明构思，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现前述实施例中的确定方法的步骤。
通过本发明的一个或者多个实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：
本发明提供了一种热轧轧机工作辊残留热凸度的确定方法，通过根据工作辊下机后的空冷时间t、包括控制模型计算温度Tcent和控制模型计算温度Tedg的温度分布状态数据为变量，结合工作辊的半径R、工作辊的热膨胀系数ε构建了随空冷时间变化的残留热凸度计算模型，可准确的得到热轧机工作辊一个轧制辊期结束下机后的空冷过程中的任意时刻的残留热凸度值，从而为判断工作辊残留热凸度是否满足再次上机使用条件提供可靠依据，在降低轧机工作辊残留热凸度对板形控制系统设定精度影响、提高产品板形质量控制水平的同时，显著提高工作辊周转效率、降低备辊难度。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种热轧轧机工作辊残留热凸度的确定方法，其特征在于，所述方法包括：
获取工作辊在下机时刻的温度分布数据，所述温度分布数据包括所述工作辊在轴向中点位置的控制模型计算温度Tcent和所述工作辊在轴向端部位置的控制模型计算温度Tedg；
根据所述工作辊下机后的空冷时间t、所述工作辊的半径R、所述工作辊的热膨胀系数ε、所述控制模型计算温度Tcent和所述控制模型计算温度Tedg，确定所述工作辊的残留热凸度C(t)；
其中，所述确定所述工作辊的残留热凸度C(t)，具体包括：
根据下述公式确定所述残留热凸度C(t)：
C(t)＝Rε[fn(T0)tn+fn-1(T0)tn-1+……+f1(T0)t+f0(T0)]；
其中，n≥1且为正整数；
T0＝Tcent-Tedg，单位为℃；
fi(T0)是以T0为自变量的多项式函数；i依次取值1,2,…,n；
所述半径R的单位为mm；
所述热膨胀系数ε的单位为1/℃；
所述空冷时间t的单位为分钟；
C(t)为空冷时间t后的残余热凸度，单位为μm。
2.如权利要求1所述的确定方法，其特征在于，所述fi(T0)＝ai×T0+bi；其中，ai、bi为计算系数。
3.如权利要求1所述的确定方法，其特征在于，在确定所述残留热凸度C(t)之后，判断所述残留热凸度C(t)的计算值是否小于0；
当所述残留热凸度C(t)的计算值小于0时，将所述残留热凸度C(t)的值确定为0μm。
4.如权利要求1所述的确定方法，其特征在于，在所述确定所述工作辊的残留热凸度C(t)之后，所述确定方法还包括：
根据所述残留热凸度C(t)的值，确定所述工作辊是否符合再次上机使用条件。
5.一种热轧轧机工作辊下机后残留热凸度的确定装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取工作辊在下机时刻的温度分布数据，所述温度分布数据包括所述工作辊在轴向中点位置的控制模型计算温度Tcent和所述工作辊在轴向端部位置的控制模型计算温度Tedg；
第一确定模块，用于根据所述工作辊下机后的空冷时间t、所述工作辊的半径R、所述工作辊的热膨胀系数ε、所述控制模型计算温度Tcent和所述控制模型计算温度Tedg，确定所述工作辊的残留热凸度C(t)；
其中，所述确定所述工作辊的残留热凸度C(t)，具体包括：
根据下述公式确定所述残留热凸度C(t)：
C(t)＝Rε[fn(T0)tn+fn-1(T0)tn-1+……+f1(T0)t+f0(T0)]；
其中，n≥1且为正整数；
T0＝Tcent-Tedg，单位为℃；
fi(T0)是以T0为自变量的多项式函数；i依次取值1,2,…,n；
所述半径R的单位为mm；
所述热膨胀系数ε的单位为1/℃；
所述空冷时间t的单位为分钟；
C(t)为空冷时间t后的残余热凸度，单位为μm。
6.如权利要求5所述的确定装置，其特征在于，所述确定装置还包括：
第二确定模块，用于根据所述残留热凸度C(t)的值，确定所述工作辊是否符合再次上机使用条件。
7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1～4任一项所述确定方法的步骤。
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