CN114632823B - 一种提高宽厚板轧制力模型预报精度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高宽厚板轧制力模型预报精度的方法，包括如下步骤：1、根据实际轧制过程数据，计算变形区形状参数；2、通过实测轧制力与模型预报轧制力的比值计算轧制力几何修正系数；3、根据实际轧制数据得到几何修改系数和变形区形状参数，进行多项式回归；4、计算几何修正系数后的轧制力。本发明基于现场实际轧制数据，通过多元非线性回归建立轧制力模型几何修正系数与变形区形状参数之间的关系，在轧制力模型中增加几何修正系数，提高宽厚板轧制力模型预报精度。

Description

一种提高宽厚板轧制力模型预报精度的方法

技术领域

本发明属于轧制技术领域，尤其涉及一种提高宽厚板轧制力模型预报精度的方法。

背景技术

宽厚板生产对产品的尺寸精度要求的不断提高，因此要求轧机的设定和控制具有更高的精度。轧制力是宽厚板轧制过程中最重要的工艺参数之一，精确预报轧制力，才能够提高宽厚板产品的厚度控制精度。

宽厚板轧制力计算模型一般采用基于工程法的一维解析模型。但与热轧带钢或冷轧带钢过程对比，宽厚板轧制过程中，轧件厚度较大，因此轧件厚度与轧辊半径的比值较大。基于工程法的一维分析模型针对不均匀变形程度较小的带材轧制情况，能够以合理的精度计算轧制力。但用一维分析模型预测宽厚板轧制的轧制力时，模型预测精度较差。因此，必须通过在线的自学习功能提高宽厚板轧制力模型的计算精度。但在线应用时，采用常规的自学习方法，仍然会出现轧制力精度偏差较大的情况。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种提高宽厚板轧制力模型预报精度的方法，考虑宽厚板轧制过程的工艺特点，在宽厚板轧制力计算模型中增加宽厚板轧制过程变形区影响项，提高宽厚板轧制力模型预报精度。

技术方案：本发明的提高宽厚板轧制力模型预报精度的方法，包括如下步骤：

步骤1、根据实际轧制过程数据，计算变形区形状参数；

步骤2、通过实测轧制力与模型预报轧制力的比值计算轧制力几何修正系数；

步骤3、根据实际轧制数据得到几何修改系数和变形区形状参数，进行多项式回归；

步骤4、计算几何修正系数后的轧制力。

进一步地，步骤1中计算变形区形状参数的公式为：

Δh＝h_in-h_out (6)

式中，λ—变形区形状参数；h_m—道次平均厚度；h_in—道次入口厚度；h_out—道次出口厚度；l—接触弧长；Δh—压下量；R′—轧辊压扁半径；R—轧辊初始半径；F—轧制力；W—轧件宽度；ν—泊松比；E—轧辊弹性模量。

进一步地，步骤2的具体步骤为：通过实测轧制力与模型预报轧制力的比值得到几何修正系数，具体计算如下：

ge＝F_act/F_cal (7)

式中：ge—几何修正系数；F_act—道次实际轧制力；F_cal—道次计算轧制力。

进一步地，步骤3的具体步骤为：根据实际轧制数据得到几何修改系数ge和变形区形状参数λ，根据如下函数形式进行多项式回归；

进一步地，步骤4的具体步骤为：计算几何修正系数后的轧制力计算公式如下：

F′＝F_o·ge (9)

式中：F′—考虑了几何修正系数的轧制力；F_o—未考虑几何修正系数的轧制力。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：本发明基于现场实际轧制数据，通过多元非线性回归建立轧制力模型几何修正系数与变形区形状参数之间的关系，在轧制力模型中增加几何修正系数，提高宽厚板轧制力模型预报精度。轧制力精度直接影响钢板轧制过程的厚度、宽度、板形等尺寸形状控制精度。轧制力预报精度提高后，能够改善钢板的尺寸控制控制效果。

附图说明

图1为宽厚板轧制过程变形区示意图；

图2为原模型预测精度；

图3为考虑几何修正系数的模型预测精度。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

本发明的技术方案：

(1)变形区形状参数计算

宽厚板轧制过程变形区示意图如图1所示。根据实际轧制过程数据，可以计算变形区形状参数。具体方法如下：

Δh＝h_in-h_out (6)

式中：λ—变形区形状参数；h_m—道次平均厚度；h_in—道次入口厚度；h_out—道次出口厚度；l—接触弧长；Δh—压下量；R′—轧辊压扁半径；R—轧辊初始半径。F—轧制力；W—轧件宽度；ν—泊松比；E—轧辊弹性模量。

(2)轧制力几何修正系数计算

通过实测轧制力与模型预报轧制力的比值得到几何修正系数。具体计算如下：

ge＝F_act/F_cal (7)

式中：ge—几何修正系数；F_act—道次实际轧制力；F_cal—道次计算轧制力。

(3)回归几何修正系数与变形区形状参数之间的函数关系式。

根据实际轧制数据得到几何修改系数ge和变形区形状参数λ，根据如下函数形式进行多项式回归。

(4)考虑几何修正系数后的轧制力计算公式如下：

F′＝F_o·ge (9)

式中：F′—考虑了几何修正系数的轧制力；F_o—未考虑几何修正系数的轧制力。

将本实施方式应用于单机架宽厚板轧机的轧制力计算。轧机的设备参数见表1，采用本发明方法进行轧制力计算。

表1：单机架宽厚板轧机设备参数表

轧机形式	单机架四辊可逆轧机
		支撑辊尺寸(mm)	Φ2100/2300×4950
工作辊尺寸(mm)	Φ1110/1210×5300
		最大轧制力(kN)	120000
额定轧制力矩(kN·m)	2×2122
		主电机功率(kW)	2×10000
电机额定转速(r/min)	45
		电机最大转速(r/min)	100

一种提高宽厚板轧制力模型精度的方法的具体实施过程如下：

(1)变形区形状参数计算

以一块轧件的实际变形区形状参数计算为例，该块轧件的基本信息数据如表2所示，该块轧件的实际轧制数据如表3所示，工作辊的直径为1142.2mm。

表2：轧件基本信息数据表

表3：实际轧制数据表

计算过程中模型参数取值如下：

泊松比ν＝0.3；轧辊弹性模量E＝21700*9.80665N/mm²；

计算

轧辊初始半径R₀＝1142.2/2＝571.1mm

(1)计算第1道次的变形区形状参数：

该道次的实际数据如下：

轧制力F：25039kN；压下量Δh：14.208mm；W：2613.09mm。

根据公式(4)计算得到轧辊压扁半径R′＝579.5mm；

根据公式(3)计算得到接触弧长l＝90.74mm

根据公式(2)计算得到平均厚度h_m＝256.039mm

根据公式(1)计算得到变形区形状参数λ＝2.82

(2)计算轧制力几何修正系数

根据公式(7)计算第1道次的几何修正系数：

ge＝F_act/F_cal＝1.33

(3)回归几何修正系数与变形区形状参数之间的关系式

计算不同工艺条件下的几何修正系数和变形区形状参数，回归获得公式(8)的模型参数。

回归后的模型参数如下：

a₀＝2.66905；a₁＝-5.60981；a₂＝6.36016；a₃＝-2.42084；

b₀＝0.89784；b₁＝0.14166；b₂＝-0.04473；b₃＝0.00519；

将增加了几何修正系数的模型用于轧制力计算，图2为原模型计算精度。图3为考虑几何修正系数后的模型计算精度。

图2为原来模型数据，模型的预测轧制力和实测轧制力偏差较大，大量的点偏离中间线；图3为考虑几何修正系数后的模型数据，预测轧制力和实测轧制力偏差变小后，大量的点集中在中间线附近。

Claims (2)

1.一种提高宽厚板轧制力模型预报精度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、根据实际轧制过程数据，计算变形区形状参数；

步骤2、通过实测轧制力与模型预报轧制力的比值计算轧制力几何修正系数；

步骤3、根据实际轧制数据得到几何修正系数和变形区形状参数，进行多项式回归；

步骤4、计算几何修正系数后的轧制力；

其中，步骤1中计算变形区形状参数的公式为：

Δh＝h_in-h_out (6)

式中，λ—变形区形状参数；h_m—道次平均厚度；h_in—道次入口厚度；h_out—道次出口厚度；l—接触弧长；Δh—压下量；R′—轧辊压扁半径；R—轧辊初始半径；F—轧制力；W—轧件宽度；ν—泊松比；E—轧辊弹性模量；

其中，步骤2的具体步骤为：通过实测轧制力与模型预报轧制力的比值得到几何修正系数，具体计算如下：

ge＝F_act/F_cal (7)

式中：ge—几何修正系数；F_act—道次实际轧制力；F_cal—道次计算轧制力；

其中，步骤4的具体步骤为：计算几何修正系数后的轧制力计算公式如下：

F′＝F_o·ge (9)

式中：F′—考虑了几何修正系数的轧制力；F_o—未考虑几何修正系数的轧制力。

2.根据权利要求1所述的提高宽厚板轧制力模型预报精度的方法，其特征在于，步骤3的具体步骤为：根据实际轧制数据得到几何修改系数ge和变形区形状参数λ，根据如下函数形式进行多项式回归；