CN113779840A - 一种确定蛇形轧制板轧制工艺参数的方法 - Google Patents

一种确定蛇形轧制板轧制工艺参数的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种确定蛇形轧制板轧制工艺参数的方法，包括如下步骤：采用二分法确定模拟参数组；根据确定的模拟参数组采用塑性变形有限元模拟软件模拟蛇形轧制过程，获得模拟轧制板；计算模拟轧制板的曲率，作为表征轧制板板型优劣的标准；继续采用二分法确定下一组模拟参数组，并重复上述步骤，得到模拟轧制板曲率的计算结果，判断拟轧制板板型的优劣；根据模拟轧制板的判断结果，采用二分法确定下一组模拟参数组，重复上述步骤，直至确定出轧制板板型合格参数的上限和下限。本发明采用二分法确定模拟参数组，并用数值模拟法对蛇形轧制过程进行模拟，通过分析模拟结果，层层筛选确定蛇形轧制板的工艺参数。

Description

一种确定蛇形轧制板轧制工艺参数的方法
技术领域
本发明涉及轧制工艺参数筛选技术领域。具体地说是一种确定蛇形轧制板轧制工艺参数的方法。
背景技术
蛇形轧制技术是近年来兴起的一种新型轧制加工技术，相对于其它非对称轧制技术，其最大的特点是同时存在异速比和水平错位量两个非对称因素。蛇形轧制技术具有增加剪切变形，使变形渗透到轧制板心部的优点，并且能够克服异步轧制板材生产过程中轧制板弯曲的问题。由于蛇形轧制技术中存在两个非对称因素(异速比和错位量)，而单一的非对称因素对轧制板弯曲行为的影响已比较复杂，因此蛇形轧制过程中轧制板的弯曲行为将更为复杂。目前关于蛇形轧制技术的研究报道很少，蛇形轧制对轧制板曲率的影响仍不清晰。因而，急需找到一种高效、有效的方法快速获得轧制工艺参数组，通过该参数组轧制的板材板型合格。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种确定蛇形轧制板轧制工艺参数的方法，该方法可以快速确定轧制出板型合格板材的工艺参数，为快速准确确定蛇形轧制工艺参数提供技术支持。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种确定蛇形轧制板轧制工艺参数的方法，包括如下步骤：
步骤A：采用二分法确定模拟参数组；
步骤B：根据确定的模拟参数组采用塑性变形有限元模拟软件模拟蛇形轧制过程，获得模拟轧制板；
步骤C：计算模拟轧制板的曲率，作为表征轧制板板型优劣的标准；
步骤D：继续采用二分法确定下一组模拟参数组，并重复步骤B和步骤C，得到模拟轧制板曲率的计算结果，判断拟轧制板板型的优劣；
步骤E：根据步骤D中模拟轧制板的判断结果，采用二分法确定下一组模拟参数组，重复步骤B、步骤C和步骤D，直至确定出轧制板板型合格参数的上限和下限。
上述确定蛇形轧制板轧制工艺参数的方法，在步骤C中，采用三节点标定模拟轧制板的曲率半径，具体方法为：从模拟轧制板的稳定轧制区沿着轧制方向取三个点A、B和C，三个点的坐标分别是A(x1，y1)、B(x2，y2)和C(x3，y3)，将A、B和C三点顺序连接后形成圆的两条弦；分别取两条弦的中点做垂线，两条弦的垂线交点O即为圆心，而圆心O到A、B和C中的任意一点为曲率半径R，则曲率k＝1/R。
上述确定蛇形轧制板轧制工艺参数的方法，在步骤C中，假设蛇形轧制板板型合格的曲率区间为[k1，k2]；当k1≤k≤k2时，模拟轧制板合格；当k>k2或k<k1时，模拟轧制板不合格。
上述确定蛇形轧制板轧制工艺参数的方法，在步骤A中，二分法确定模拟参数组的方法为：
(A-1)：将蛇形轧制板的工艺参数设为(压下率r，异速比ω，错位量s)作为参数组，成为二分搜索的元素；
(A-2)：根据技术经验确定二分搜索元素的空间上限为{r＝a，ω＝b，s＝c}，所述空间下限为{r＝0，ω＝1.0，s＝0}；
(A-3)：确定搜索空间为：({r＝0，ω＝1.0，s＝0},{r＝a，ω＝b，s＝c})；
(A-4)：采用二分法确定第一模拟参数组：{r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}。
上述确定蛇形轧制板轧制工艺参数的方法，在步骤D中，搜索空间被第一模拟参数组{r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}分成两个子搜索空间，分别为({r＝0，ω＝1.0，s＝0}，{r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}]和({r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}，{r＝a，ω＝b，s＝c})；
采用二分法分别确定两个子搜索空间的模拟参数组，得到两个第二模拟参数组：{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}和{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}。
上述确定蛇形轧制板轧制工艺参数的方法，在步骤E中，根据步骤D模拟轧制板的合格情况确定下一组模拟参数组；步骤D中模拟轧制板板型品质的优劣可分为如下4种情况：
(1)两个第二模拟参数组：{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}和{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}模拟得到的模拟轧制板的板型都合格；说明在搜索空间[{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}，{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}]内板型都合格；为了获得板型不合格的下极限，继续对区间({r＝0，ω＝1.0，s＝0}，{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4})进行二分搜索，确定模拟参数组为{r＝a/8，ω＝(7+b)/8，s＝c/8}，以寻找板型不合格的下极限；为了获得板型不合格的上极限，继续对区间({r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}，{r＝a，ω＝b，s＝c})进行二分搜索，确定模拟参数组为{r＝7a/8，ω＝(1+7b)/8，s＝7c/8}，以寻找板型不合格的上极限；
(2)模拟参数组{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}模拟得到的模拟轧制板的板型合格，模拟参数组{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}模拟得到的模拟轧制板的板型不合格；说明在区间({r＝0，ω＝1.0，s＝0}，{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4})内板型存在合格，在区间[{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}，{r＝a，ω＝b，s＝c})内板型不合格，可以确定的是板型不合格的上极限为{r＝3a/4,ω＝(1+3b)/4,s＝3c/4}，因此在二分搜索时，仅需要将搜索空间定在区间({r＝0，ω＝1.0，s＝0}，{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4})中进行二分搜索，确定模拟参数组为{r＝3a/8，ω＝(5+3b)/8，s＝3c/8}，以寻找板型不合格的下极限；
(3)模拟参数组{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}模拟得到的模拟轧制板的板型不合格，模拟参数组{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}模拟得到的模拟轧制板的板型合格；说明在区间({r＝0，ω＝1.0，s＝0}，{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}]内板型不合格，在区间({r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}，{r＝a，ω＝b，s＝c})内板型存在合格，可以确定的是板型不合格的下极限为{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}，因此在二分搜索时，仅需要将搜索空间定在区间({r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}，{r＝a，ω＝b，s＝c})中进行二分搜索，确定模拟参数组为{r＝5a/8，ω＝(3+5b)/8，s＝5c/8}，以寻找板型不合格的上极限；
(4)两个第二模拟参数组：{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}和{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}模拟得到的模拟轧制板的板型都不合格；说明板型合格的区间已经缩小为({r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}，{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4})，因此以{r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}将区间({r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}，{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4})分为两个搜索空间，继续进行二分搜索，确定模拟参数组分别为{r＝3a/8，ω＝(5+3b)/8，s＝3c/8}和{r＝5a/8，ω＝(3+5b)/8，s＝5c/8}，以分别寻找板型不合格的上极限和下极限。
上述确定蛇形轧制板轧制工艺参数的方法，在步骤E中，如果从步骤D中得到如下结果：
(2-1)模拟参数组{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}模拟得到的模拟轧制板的板型合格，模拟参数组{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}模拟得到的模拟轧制板的板型不合格，且{r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}模拟得到的模拟轧制板的板型不合格；说明在区间({r＝0，ω＝1.0，s＝0}，{r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2})内板型存在合格，在区间[{r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}，{r＝a，ω＝b，s＝c})内板型不合格；在二分搜索时，仅需要将搜索空间定在区间({r＝0，ω＝1.0，s＝0}，{r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}]中，并以{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}分成的({r＝0，ω＝1.0，s＝0}，{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}]和({r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}，{r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}]两个区间为搜索空间，确定模拟参数组为{r＝a/8，ω＝(7+b)/8，s＝c/8}和{r＝3a/8，ω＝(5+3b)/8，s＝3c/8}，以分别寻找板型不合格的下极限和上极限；
(2-2)模拟参数组{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}模拟得到的模拟轧制板的板型合格，模拟参数组{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}模拟得到的模拟轧制板的板型不合格，且{r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}模拟得到的模拟轧制板的板型合格；说明在区间({r＝0，ω＝1.0，s＝0}，{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4})内板型存在合格，在区间[{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}，{r＝a，ω＝b，s＝c})内板型不合格；在二分搜索时，仅需要以({r＝0，ω＝1.0，s＝0}，{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}]和({r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}，{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}]两个区间作为搜索区间进行二分搜索，确定模拟参数组为{r＝a/8，ω＝(7+b)/8，s＝c/8}和{r＝5a/8，ω＝(3+5b)/8，s＝5c/8}，以分别寻找板型不合格的下极限和上极限。
上述确定蛇形轧制板轧制工艺参数的方法，在步骤E中，如果从步骤D中得到如下结果：
(3-1)模拟参数组{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}模拟得到的模拟轧制板的板型不合格，模拟参数组{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}模拟得到的模拟轧制板的板型合格；且{r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}模拟得到的模拟轧制板的板型不合格；说明在区间({r＝0，ω＝1.0，s＝0}，{r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}]内板型不合格，在区间({r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}，{r＝a，ω＝b，s＝c})内板型存在合格；在二分搜索时，仅需要将搜索空间定在区间[{r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}，{r＝a，ω＝b，s＝c})中，并以{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}分成的[{r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}，{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}]和({r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}，{r＝a，ω＝b，s＝c})两个区间为搜索空间，确定模拟参数组为{r＝5a/8，ω＝(3+5b)/8，s＝5c/8}和{r＝7a/8，ω＝(1+7b)/8，s＝7c/8}，以分别寻找板型不合格的下极限和上极限；
(3-2)模拟参数组{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}模拟得到的模拟轧制板的板型不合格，模拟参数组{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}模拟得到的模拟轧制板的板型合格；且{r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}模拟得到的模拟轧制板的板型合格；说明在区间({r＝0，ω＝1.0，s＝0}，{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4})内板型不合格，在区间({r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}，{r＝a，ω＝b，s＝c})内板型存在合格；在二分搜索时，仅需要以({r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}，{r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2})和[{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}，{r＝a，ω＝b，s＝c})两个区间作为搜索空间，确定模拟参数组为{r＝3a/8，ω＝(5+3b)/8，s＝3c/8}和{r＝7a/8，ω＝(1+7b)/8，s＝7c/8}，以分别寻找板型不合格的下极限和上极限。
上述确定蛇形轧制板轧制工艺参数的方法，在步骤E中，在用二分法确定模拟参数组时，可采用控制变量法分别对单一参数进行二分：只改变压下率r、异速比ω或错位量s中的一个参数形成搜索空间，控制另外两个参数不变，以确定三种参数的极限值。
本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：
(1)本发明通过二分法筛选必要对照组，对压下率、异速比和水平错位量参数的筛选。依据板型的评估方法，对轧制后轧制板进行曲率计算分析，筛选板型合格的参数，最终确立合格板型的工艺参数范围，为蛇形轧制出7055铝合金板的合格率提供了理论依据。
(2)本发明中的数值模拟是采用成熟的塑性变形有限元模拟软件模拟蛇形轧制过程，准确性好，效率高；本发明采用数值模拟法对蛇形轧制过程进行模拟，并用二分法确定模拟参数组，通过分析模拟结果，层层筛选确定蛇形轧制板的工艺参数；另外，本发明在用二分法确定模拟参数组时，可以结合控制变量法确定单因素的参数范围，得到更加精确的工艺参数范围。
附图说明
图1本发明中三节点标定曲率半径示意图；
图2本发明实施例中参数组{r＝30％,ω＝1.1,s＝1.875}条件下蛇形轧制板模拟结果图；
图3本发明实施例中参数组{r＝30％,ω＝1.1,s＝1.875}条件下蛇形轧制板实验结果图；
图4本发明实施例中参数组{r＝30％,ω＝1.1,s＝1.25}条件下蛇形轧制板模拟结果图；
图5本发明实施例中参数组{r＝30％,ω＝1.1,s＝1.25}条件下蛇形轧制板实验结果图；
图6本发明实施例中参数组{r＝30％,ω＝1.1,s＝2.028}条件下蛇形轧制板模拟结果图；
图7本发明实施例中参数组{r＝30％,ω＝1.1,s＝2.028}条件下蛇形轧制板实验结果图。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种确定蛇形轧制板轧制工艺参数的方法，包括如下步骤：
步骤A：采用二分法确定模拟参数组；
步骤B：根据确定的模拟参数组采用塑性变形有限元模拟软件模拟蛇形轧制过程，获得模拟轧制板；
步骤C：计算模拟轧制板的曲率，作为表征轧制板板型优劣的标准；
步骤D：继续采用二分法确定下一组模拟参数组，并重复步骤B和步骤C，得到模拟轧制板曲率的计算结果，判断拟轧制板板型的优劣；
步骤E：根据步骤D中模拟轧制板的判断结果，采用二分法确定下一组模拟参数组，重复步骤B、步骤C和步骤D，直至确定出轧制板板型合格参数的上限和下限。
本实施例中，选区初始厚度为12mm的7055铝合金进行分析。对于7055铝合金板曲率处于[-1.5m-1，1.5m-1]的区间内符合工业合格标准。
在步骤A中，根据行业技术经验，将蛇形轧制板的工艺参数设为(压下率r，异速比ω，错位量s)作为参数组，成为二分搜索的元素；并将搜索空间的上限设定为{r＝60％，ω＝2.4，s＝5}，搜索空间的下限设定为{r＝0，ω＝1.0，s＝0}，以区间({r＝0，ω＝1.0，s＝0}，{r＝60％，ω＝2.4，s＝5})作为搜索空间进行二分搜索；采用二分法进行第一次参数二分后得到{r＝30％，ω＝1.2，s＝2.5}作为第一模拟参数组。
在步骤B中，在第一模拟参数组{r＝30％，ω＝1.2，s＝2.5}条件下进行第一次模拟，得到模拟轧制板。
在步骤C中，对第一模拟参数组{r＝30％，ω＝1.2，s＝2.5}条件下得到的模拟轧制板板，采用三节点标定模拟轧制板的曲率半径，具体方法(参见图1)为：从模拟轧制板的稳定轧制区沿着轧制方向取三个点A、B和C，三个点的坐标分别是A(-47.891，99.822)、B(-86.280，97.741)和C(-124.278，96.258)，将A、B和C三点顺序连接后形成圆的两条弦；分别取两条弦的中点做垂线，两条弦的垂线交点O即为圆心，而圆心O到A、B和C中的任意一点为曲率半径，计算得到曲率半径R＝2515.632，曲率值为ρ＝0.00040，曲率为-0.4m-1，处于[-1.5m-1，1.5m-1]的区间内，符合工业直板标准，表明其板型控制良好。
在步骤D中，搜索空间被第一模拟参数组{r＝30％，ω＝1.2，s＝2.5}分成两个子搜索空间，分别为({r＝0，ω＝1.0，s＝0}，{r＝30％，ω＝1.2，s＝2.5}]和({r＝30％，ω＝1.2，s＝2.5}，{r＝60％，ω＝2.4，s＝5})；采用二分法分别确定两个搜索空间的模拟参数组，得到两个第二模拟参数组：{r＝15％，ω＝1.1，s＝1.25}与{r＝45％，ω＝1.3，s＝3.75}；
先进行参数组{r＝15％，ω＝1.1，s＝1.25}的模拟，然后选轧制板上同样位置直线上的三个参考点分别为A(-44.315，117.181)、B(-56.619，121.855)、C(-68.382，127.554)，计算曲率半径R＝148.903，曲率值ρ＝0.00671579，即曲率为6.7m-1，不符合直板标准，结果表明这组参数{r＝15％,ω＝1.1,s＝1.25}轧制板板型较差，超过工业规定。
对参数组{r＝45％，ω＝1.3，s＝3.75}进行模拟，然后选择轧制板上同样位置直线上的三个参考点分别为A(-35.461，101.988)、B(-54.446，102.118)、C(-73.330，101.770)，计算曲率半径R＝749.261，曲率值ρ＝0.00133464，即曲率为1.3m-1，符合工业直板标准，表明轧制板板型控制良好。
在步骤E中，根据步骤C和步骤D三个模拟参数组得到的板型结果，可以确定板型不合格的下极限为{r＝15％，ω＝1.1，s＝1.25}，搜索空间为({r＝15％，ω＝1.1，s＝1.25}，{r＝30％，ω＝1.2，s＝2.5}]，对此区间继续二分法确定新的模拟参数组为{r＝22.5％，ω＝1.15，s＝1.875}；接着对此参数组进行模拟，然后选轧制板上同样位置直线上的三个参考点分别为A(-394.473，106.414)、B(-425.209，108.829)、C(-453.500，112.752)，计算得曲率半径R＝500.211，曲率值ρ＝0.00199915，即曲率为-2.0m-1，不符合工业直板标准。
根据模拟结果可知，模拟参数组为{r＝22.5％，ω＝1.15，s＝1.875}的板型(曲率为-2.0m-1)控制相比该搜索空间下边界参数组{r＝15％，ω＝1.1，s＝1.25}的板型(曲率为6.7m-1)要好，但依旧不合格；而该搜索空间的上边界参数组{r＝30％，ω＝1.2，s＝2.5}的板型较好(曲率为1.3m-1)，因此，考虑使用板型较好情况下，控制变量的二分法。具体做法如下：
(1)只改变压下率r的参数，将异速比ω和错位量s的设定为板型较好的上边界参数组中参数，并维持不变；模拟并判断压下率r在22.5％-30％之间变化时轧制板的优劣，即确定搜索空间为({r＝22.5％，ω＝1.2，s＝2.5}，{r＝30％，ω＝1.2，s＝2.5}]，对此区间采用二分法确定模拟参数组为{r＝26.25％，ω＝1.2，s＝2.5}；然后对此参数组进行模拟，并计算其曲率：选轧制板上同样位置直线上的三个参考点分别为A(-153.770，96.936)、B(-171.221，97.334)、C(-191.944，98.470)，计算得曲率半径R＝597.536，曲率值ρ＝0.00167354，即曲率为1.6m-1，不符合工业直板标准；
该轧制板板型比参数组为{r＝22.5％,ω＝1.15,s＝1.875}要好，但依旧不达标；从而可推测板型控制效果在其余参数不变的情况下与压下率r呈正相关，并可知r＝26.25％板型依旧不合格；因此将r＝30％作为板型合格情况下压下率r的下边界。
(2)只改变异速比ω的参数，将压下率r和错位量s的设定为板型较好的上边界参数组中参数，并维持不变；模拟并判断异速比ω变化时轧制板的优劣；先确定搜索空间为({r＝30％，ω＝1.1，s＝2.5}，{r＝30％，ω＝1.2，s＝2.5}]，先对该搜索空间的下边界{r＝30％，ω＝1.1，s＝2.5}参数组进行模拟，然后选轧制板上同样位置直线上的三个参考点分别为A(-29.102，102.591)、B(-52.768，103.622)、C(-76.054，105.430)，计算得曲率半径R＝4992.610，曲率值ρ＝0.000200296，即曲率为-0.2m-1，符合工业直板标准，表明轧制板板型控制良好；
为确定异速比ω下限，以搜索空间为({r＝30％，ω＝1.0，s＝2.5}，{r＝30％，ω＝1.1，s＝2.5}]进行二分，确定模拟参数组为{r＝30％，ω＝1.05，s＝2.5}；由于此搜索空间未进行下限评估，因此需要对参数组{r＝30％，ω＝1.05，s＝2.5}与{r＝30％，ω＝1.0，s＝2.5}的模拟；对轧制参数组{r＝30％，ω＝1.05，s＝2.5}进行模拟后，选轧制板上同样位置直线上的三个参考点分别为A(3.225，101.587)、B(-29.434，98.461)、C(-61.016，97.952)，计算得曲率半径R＝406.042，曲率值ρ＝0.0024628，即曲率为-2.4m-1，不符合工业直板标准，表明轧制板板型控制无法达到工业要求；对轧制参数组{r＝30％，ω＝1.0，s＝2.5}进行模拟后，选轧制板上同样位置直线上的三个参考点分别为A(-4.69768，107.289)、B(-17.644，110.109)、C(-30.396，113.491)，计算得曲率半径R＝295.260，曲率值ρ＝0.00338685，曲率为3.4m-1，不符合工业直板标准，表明轧制板板型控制无法达到工业要求。
由模拟结果可知，异速比为1.0与1.05的参数板型均无法达到要求；但ω＝1.05比ω＝1.0的板型控制要好，因此可以认为板型控制效果在其余参数不变的情况下与异速比呈正相关，且由于ω＝1.05板型不合格，因此认为ω＝1.1为板型合格的参数下限。
(3)压下率r和异速比ω两个参数的下限已确定，以错位量s作为变量，搜索空间进一步确定为({r＝30％，ω＝1.1，s＝1.25},{r＝30％，ω＝1.1，s＝2.5}]，采用二分法确定模拟参数组为{r＝30％，ω＝1.1，s＝1.875}；由于该搜索空间的下边界未进行评估，则需要对下边界参数和二分法模拟参数分别进行模拟与评估；先对参数组{r＝30％，ω＝1.1，s＝1.875}进行模拟，并选轧制板上同样位置直线上的三个参考点分别为A(-114.063，110.052)、B(-136.568，109.354)、C(-158.005，107.546)，计算得曲率半径R＝414.356，曲率值ρ＝0.00241338，即曲率为-2.4m-1，不符合工业直板标准，表明轧制板板型控制无法达到工业要求；模拟结果和实验结果分别见图2和图3；然后对参数组{r＝30％,ω＝1.1,s＝1.25}进行模拟，并选择轧制板上同样位置直线上的三个参考点分别为A(-120.573，108.744)、B(-143.516，107.866)、C(-161.043，106.066)，计算得曲率半径R＝316.636，曲率值ρ＝0.0031582，即曲率为3.2m-1，不符合工业直板标准，表明轧制板板型控制无法达到工业要求，模拟结果和实验结果分别见图4和图5。由此可知，两个参数组条件下模拟的轧制板板型控制均不合格，且板型控制效果与参数无明显关系；但是由于错位量参数间隔过大，因此需要进行再次二分来尝试得出下限。
搜索空间进一步确定为({r＝30％，ω＝1.1，s＝1.875}，{r＝30％，ω＝1.1，s＝2.5}]，采用二分法确定模拟参数组为{r＝30％，ω＝1.1，s＝2.18}，并进行模拟，然后选轧制板上同样位置直线上的三个参考点分别为A(3.903，101.009)、B(-20.356，102.026)、C(-43.530，103.688)，计算得曲率半径R＝787.458，曲率值ρ＝0.00126991，即曲率为-1.2m-1，符合工业直板标准，表明轧制板板型控制合格。
进一步将搜索空间确定为({r＝30％，ω＝1.1，s＝1.875}，{r＝30％，ω＝1.1，s＝2.18}]，采用二分法确定模拟参数组为{r＝30％，ω＝1.1，s＝2.028}并进行模拟，然后选轧制板上同样位置直线上的三个参考点分别为A(-3.359，101.253)、B(-27.4867，101.961)、C(-52.056，102.562)，计算得曲率半径R＝692.909，曲率值ρ＝0.00144319，即曲率为-1.4m-1，符合工业直板标准，表明轧制板板型控制合格；故可知此时错位量s区间(1.875,2.028]必然包括错位量合格下限，并且由于此时参数间隔合格，且由于其区间长度足够小，因此可以将此区间的上限s＝2.028作为板型控制合格的下限，故可知板型合格下限为{r＝30％,ω＝1.1,s＝2.028}，对模拟结果和实验结果分别见图6和图7。
综上，五组参数组{r＝30％，ω＝1.2，s＝2.5}、{r＝45％，ω＝1.3，s＝3.75}、{r＝30％，ω＝1.1，s＝2.5}、{r＝30％，ω＝1.1，s＝2.18}和{r＝30％，ω＝1.1，s＝2.028}的板型合格，由上述参数组遴选过程可以得知，板型合格的下限参数组为{r＝30％,ω＝1.1,s＝2.028}；同理可得板型合格的上限参数组为{r＝50％,ω＝1.3,s＝4}。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种确定蛇形轧制板轧制工艺参数的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A：采用二分法确定模拟参数组；
步骤B：根据确定的模拟参数组采用塑性变形有限元模拟软件模拟蛇形轧制过程，获得模拟轧制板；
步骤C：计算模拟轧制板的曲率，作为表征轧制板板型优劣的标准；
步骤D：继续采用二分法确定下一组模拟参数组，并重复步骤B和步骤C，得到模拟轧制板曲率的计算结果，判断拟轧制板板型的优劣；
步骤E：根据步骤D中模拟轧制板的判断结果，采用二分法确定下一组模拟参数组，重复步骤B、步骤C和步骤D，直至确定出轧制板板型合格参数的上限和下限。
2.根据权利要求1所述的一种确定蛇形轧制板轧制工艺参数的方法，其特征在于，在步骤C中，采用三节点标定模拟轧制板的曲率半径，具体方法为：从模拟轧制板的稳定轧制区沿着轧制方向取三个点A、B和C，三个点的坐标分别是A(x1，y1)、B(x2，y2)和C(x3，y3)，将A、B和C三点顺序连接后形成圆的两条弦；分别取两条弦的中点做垂线，两条弦的垂线交点O即为圆心，而圆心O到A、B和C中的任意一点为曲率半径R，则曲率k＝1/R。
3.根据权利要求2所述的一种确定蛇形轧制板轧制工艺参数的方法，其特征在于，在步骤C中，假设蛇形轧制板板型合格的曲率区间为[k1，k2]；当k1≤k≤k2时，模拟轧制板合格；当k>k2或k<k1时，模拟轧制板不合格。
4.根据权利要求3所述的一种确定蛇形轧制板轧制工艺参数的方法，其特征在于，在步骤A中，二分法确定模拟参数组的方法为：
(A-1)：将蛇形轧制板的工艺参数设为(压下率r，异速比ω，错位量s)作为参数组，成为二分搜索的元素；
(A-2)：根据技术经验确定二分搜索元素的空间上限为{r＝a，ω＝b，s＝c}，所述空间下限为{r＝0，ω＝1.0，s＝0}；
(A-3)：确定搜索空间为：({r＝0，ω＝1.0，s＝0},{r＝a，ω＝b，s＝c})；
(A-4)：采用二分法确定第一模拟参数组：{r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}。
5.根据权利要求4所述的一种确定蛇形轧制板轧制工艺参数的方法，其特征在于，在步骤D中，搜索空间被第一模拟参数组{r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}分成两个子搜索空间，分别为({r＝0，ω＝1.0，s＝0}，{r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}]和({r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}，{r＝a，ω＝b，s＝c})；
采用二分法分别确定两个子搜索空间的模拟参数组，得到两个第二模拟参数组：{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}和{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}。
6.根据权利要求5所述的一种确定蛇形轧制板轧制工艺参数的方法，其特征在于，在步骤E中，根据步骤D模拟轧制板的合格情况确定下一组模拟参数组；步骤D中模拟轧制板板型品质的优劣可分为如下4种情况：
(1)两个第二模拟参数组：{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}和{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}模拟得到的模拟轧制板的板型都合格；说明在搜索空间[{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}，{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}]内板型都合格；为了获得板型不合格的下极限，继续对区间({r＝0，ω＝1.0，s＝0}，{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4})进行二分搜索，确定模拟参数组为{r＝a/8，ω＝(7+b)/8，s＝c/8}，以寻找板型不合格的下极限；为了获得板型不合格的上极限，继续对区间({r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}，{r＝a，ω＝b，s＝c})进行二分搜索，确定模拟参数组为{r＝7a/8，ω＝(1+7b)/8，s＝7c/8}，以寻找板型不合格的上极限；
(2)模拟参数组{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}模拟得到的模拟轧制板的板型合格，模拟参数组{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}模拟得到的模拟轧制板的板型不合格；说明在区间({r＝0，ω＝1.0，s＝0}，{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4})内板型存在合格，在区间[{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}，{r＝a，ω＝b，s＝c})内板型不合格，可以确定的是板型不合格的上极限为{r＝3a/4,ω＝(1+3b)/4,s＝3c/4}，因此在二分搜索时，仅需要将搜索空间定在区间({r＝0，ω＝1.0，s＝0}，{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4})中进行二分搜索，确定模拟参数组为{r＝3a/8，ω＝(5+3b)/8，s＝3c/8}，以寻找板型不合格的下极限；
(3)模拟参数组{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}模拟得到的模拟轧制板的板型不合格，模拟参数组{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}模拟得到的模拟轧制板的板型合格；说明在区间({r＝0，ω＝1.0，s＝0}，{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}]内板型不合格，在区间({r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}，{r＝a，ω＝b，s＝c})内板型存在合格，可以确定的是板型不合格的下极限为{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}，因此在二分搜索时，仅需要将搜索空间定在区间({r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}，{r＝a，ω＝b，s＝c})中进行二分搜索，确定模拟参数组为{r＝5a/8，ω＝(3+5b)/8，s＝5c/8}，以寻找板型不合格的上极限；
(4)两个第二模拟参数组：{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}和{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}模拟得到的模拟轧制板的板型都不合格；说明板型合格的区间已经缩小为({r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}，{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4})，因此以{r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}将区间({r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}，{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4})分为两个搜索空间，继续进行二分搜索，确定模拟参数组分别为{r＝3a/8，ω＝(5+3b)/8，s＝3c/8}和{r＝5a/8，ω＝(3+5b)/8，s＝5c/8}，以分别寻找板型不合格的上极限和下极限。
7.根据权利要求6所述的一种确定蛇形轧制板轧制工艺参数的方法，其特征在于，在步骤E中，如果从步骤D中得到如下结果：
(2-1)模拟参数组{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}模拟得到的模拟轧制板的板型合格，模拟参数组{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}模拟得到的模拟轧制板的板型不合格，且{r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}模拟得到的模拟轧制板的板型不合格；说明在区间({r＝0，ω＝1.0，s＝0}，{r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2})内板型存在合格，在区间[{r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}，{r＝a，ω＝b，s＝c})内板型不合格；在二分搜索时，仅需要将搜索空间定在区间({r＝0，ω＝1.0，s＝0}，{r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}]中，并以{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}分成的({r＝0，ω＝1.0，s＝0}，{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}]和({r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}，{r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}]两个区间为搜索空间，确定模拟参数组为{r＝a/8，ω＝(7+b)/8，s＝c/8}和{r＝3a/8，ω＝(5+3b)/8，s＝3c/8}，以分别寻找板型不合格的下极限和上极限；
(2-2)模拟参数组{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}模拟得到的模拟轧制板的板型合格，模拟参数组{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}模拟得到的模拟轧制板的板型不合格，且{r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}模拟得到的模拟轧制板的板型合格；说明在区间({r＝0，ω＝1.0，s＝0}，{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4})内板型存在合格，在区间[{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}，{r＝a，ω＝b，s＝c})内板型不合格；在二分搜索时，仅需要以({r＝0，ω＝1.0，s＝0}，{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}]和({r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}，{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}]两个区间作为搜索区间进行二分搜索，确定模拟参数组为{r＝a/8，ω＝(7+b)/8，s＝c/8}和{r＝5a/8，ω＝(3+5b)/8，s＝5c/8}，以分别寻找板型不合格的下极限和上极限。
8.根据权利要求6所述的一种确定蛇形轧制板轧制工艺参数的方法，其特征在于，在步骤E中，如果从步骤D中得到如下结果：
(3-1)模拟参数组{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}模拟得到的模拟轧制板的板型不合格，模拟参数组{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}模拟得到的模拟轧制板的板型合格；且{r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}模拟得到的模拟轧制板的板型不合格；说明在区间({r＝0，ω＝1.0，s＝0}，{r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}]内板型不合格，在区间({r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}，{r＝a，ω＝b，s＝c})内板型存在合格；在二分搜索时，仅需要将搜索空间定在区间[{r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}，{r＝a，ω＝b，s＝c})中，并以{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}分成的[{r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}，{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}]和({r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}，{r＝a，ω＝b，s＝c})两个区间为搜索空间，确定模拟参数组为{r＝5a/8，ω＝(3+5b)/8，s＝5c/8}和{r＝7a/8，ω＝(1+7b)/8，s＝7c/8}，以分别寻找板型不合格的下极限和上极限；
(3-2)模拟参数组{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}模拟得到的模拟轧制板的板型不合格，模拟参数组{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}模拟得到的模拟轧制板的板型合格；且{r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2}模拟得到的模拟轧制板的板型合格；说明在区间({r＝0，ω＝1.0，s＝0}，{r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4})内板型不合格，在区间({r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}，{r＝a，ω＝b，s＝c})内板型存在合格；在二分搜索时，仅需要以({r＝a/4，ω＝(3+b)/4，s＝c/4}，{r＝a/2，ω＝(1+b)/2，s＝c/2})和[{r＝3a/4，ω＝(1+3b)/4，s＝3c/4}，{r＝a，ω＝b，s＝c})两个区间作为搜索空间，确定模拟参数组为{r＝3a/8，ω＝(5+3b)/8，s＝3c/8}和{r＝7a/8，ω＝(1+7b)/8，s＝7c/8}，以分别寻找板型不合格的下极限和上极限。
9.根据权利要求6所述的一种确定蛇形轧制板轧制工艺参数的方法，其特征在于，在步骤E中，在用二分法确定模拟参数组时，可采用控制变量法分别对单一参数进行二分：只改变压下率r、异速比ω或错位量s中的一个参数形成搜索空间，控制另外两个参数不变，以确定三种参数的极限值。
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