CN116078831B - 一种板带冷轧动态减薄生产过程中轧制力的计算方法 - Google Patents

一种板带冷轧动态减薄生产过程中轧制力的计算方法 Download PDF

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CN116078831B CN202310284337.9A CN202310284337A CN116078831B CN 116078831 B CN116078831 B CN 116078831B CN 202310284337 A CN202310284337 A CN 202310284337A CN 116078831 B CN116078831 B CN 116078831B
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Abstract

本发明公开了一种板带冷轧动态减薄生产过程中轧制力的计算方法，属于轧制技术领域。本发明在综合考虑减薄轧制过程各个工艺参数的基础上，精确的预测板带冷轧动态减薄生产过程中的轧制力，解决了在不同生产条件下减薄轧制过程中实时轧制力的预测问题。本发明安全可靠，计算准确，能够在线实时计算得到减薄轧制过程中的轧制力，在节约生产成本的同时，提高了产品厚度的控制精度。本发明对板带冷轧动态减薄生产过程中轧制力的计算，得到实时预测的轧制力更接近现场实测值。

Description

一种板带冷轧动态减薄生产过程中轧制力的计算方法
技术领域
本发明属于轧制技术领域，具体涉及一种板带冷轧动态减薄生产过程中轧制力的计算方法。
背景技术
随着全球钢铁行业竞争越来越激烈，生产出优质钢板已经成为行业追求的目标。动态减薄轧制也是一种非常重要的轧制方法之一，动态减薄轧制是指轧机工作辊在工作的时候具有垂直向下速度，减薄轧制轧出的板带具有强度高、减重效果好、成本低、效率高、机械性能好等优点，减薄板已经越来越多的应用于汽车制造以及其他工业领域，并且需求量还在日益扩大。
动态减薄轧制的核心是轧制过程中辊缝的调节，而轧制力计算的精度决定了辊缝调节的精度，目前等厚轧制过程中轧制力的计算模型已经比较完善，但是动态减薄轧制过程中轧制力的计算模型却不多见，以前基于等厚轧制过程建立的数学模型不再适用于动态减薄轧制过程，因此必须建立新的数学模型来研究动态减薄轧制过程的轧制力。
发明内容
针对目前在不同生产条件下减薄轧制过程中实时轧制力难以准确计算的问题，本发明提供了一种板带冷轧动态减薄生产过程中轧制力的计算方法。
为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
一种板带冷轧动态减薄生产过程中轧制力的计算方法，包括以下步骤：
步骤1：按照板带冷轧动态减薄某道次工艺规程数据，确定板坯入口半厚度
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步骤5.2：根据轧辊半径、入口和出口弹性变形区压下半厚度，计算入口弹性区入口接触点和轧辊圆心的连线与轧辊连心线的夹角
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，以及出口弹性恢复区对应的角度
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步骤5.3：计算减薄轧制时塑性变形区出口位置偏离轧辊连心线的距离
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步骤6：采用轧制塑性变形区总功率泛函最小化，预测板带冷轧动态减薄过程中塑性变形区的轧制力；
步骤6.1：根据板带减薄轧制变形区速度边界条件、体积不变条件，建立满足运动许可条件的轧制变形区的速度场和应变速度场；
步骤6.2：利用减薄轧制中性面处的速度、中性角和板坯与轧辊的几何尺寸来表示入口单位秒流量
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步骤6.3：根据冷轧板坯的材料和轧制工艺参数，从而计算冷轧板带塑性变形区的变形抗力；
步骤6.4：根据步骤6.1的速度场和应变速度场以及步骤6.3的变形抗力，计算板带冷轧动态减薄生产过程中任一
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，根据轧制力与轧辊压扁半径相互耦合，通过迭代运算，计算出符合收敛条件的轧制力。
进一步，所述步骤3根据步骤1得到的数据计算板坯减薄区的倾角的具体方法是：
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与现有技术相比本发明具有以下优点：
本发明对板带冷轧动态减薄生产过程中轧制力的计算，得到实时预测的轧制力更接近现场实测值。综合考虑减薄轧制过程各个工艺参数的基础上，精确的预测板带冷轧动态减薄生产过程中的轧制力，解决了在不同生产条件下减薄轧制过程中实时轧制力的预测问题。本发明安全可靠，计算准确，能够在线实时计算得到减薄轧制过程中的轧制力，在节约生产成本的同时，提高了产品厚度的控制精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中减薄轧制咬入区和成品四分之一示意图，分别为A图和B图。
图2为本发明实施例中某厂减薄轧制后板坯的成型示意图。
图3为本发明实施例中减薄轧制的轧制力计算流程图。
图4为本发明实施例中轧制力的实测值与计算值随时间变化的图。
具体实施方式
为使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其它实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。板带冷轧动态减薄生产过程的轧制力计算过程如图3所示，下面以CR340高强度合金钢减薄轧制为例，说明应用本发明的方法计算轧制力的过程。
步骤1：按照板带冷轧动态减薄某道次工艺规程数据，确定板坯入口半厚度
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本实施方式中减薄轧制变形区的四分之一的三维示意图如图一所示，设x、y、z轴分别为板坯长度、厚度和宽度方向，坐标原点选在轧辊连心线的中点。
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Figure SMS_261
，以及出口弹性恢复区对应的角度
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。
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；
Figure SMS_264
；
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；
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；
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确定上述公式都能求出结果。
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步骤6：采用轧制塑性变形区总功率泛函最小化，预测板带冷轧动态减薄过程中塑性变形区的轧制力；
步骤6.1根据板带减薄轧制变形区速度边界条件、体积不变条件，建立满足运动许可条件的轧制变形区的速度场和应变速度场。
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综上，本发明的计算过程全部结束，采用本发明的方法计算的轧制力，与工程法计算的轧制力以及现场轧制力实测值对比如图4所示，本发明与现场实测值的吻合度更好，误差在5%以内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (6)

1.一种板带冷轧动态减薄生产过程中轧制力的计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：按照板带冷轧动态减薄某道次工艺规程数据，确定板坯入口半厚度
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步骤6：采用轧制塑性变形区总功率泛函最小化，预测板带冷轧动态减薄过程中塑性变形区的轧制力；
步骤6.1：根据板带减薄轧制变形区速度边界条件、体积不变条件，建立满足运动许可条件的轧制变形区的速度场和应变速度场；
步骤6.2：利用减薄轧制中性面处的速度、中性角和板坯与轧辊的几何尺寸来表示入口单位秒流量
Figure QLYQS_23
；
步骤6.3：根据冷轧板坯的材料和轧制工艺参数，从而计算冷轧板带塑性变形区的变形抗力；
步骤6.4：根据步骤6.1的速度场和应变速度场以及步骤6.3的变形抗力，计算板带冷轧动态减薄生产过程中任一
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时刻的总功率泛函；
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步骤7：由步骤5和6将弹性变形区与塑性变形区的轧制力相加从而得到总的轧制力
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，根据轧制力与轧辊压扁半径相互耦合，通过迭代运算，计算出符合收敛条件的轧制力。
2.根据权利要求1所述的一种板带冷轧动态减薄生产过程中轧制力的计算方法，其特征在于：所述步骤3根据步骤1得到的数据计算板坯减薄区的倾角的具体方法是：
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Figure QLYQS_190
为剪切功率。
6.根据权利要求1所述的一种板带冷轧动态减薄生产过程中轧制力的计算方法，其特征在于：所述步骤7由步骤5和6将弹性变形区与塑性变形区的轧制力相加从而得到总的轧制力，根据轧制力与轧辊压扁半径相互耦合，通过迭代运算，计算出符合收敛条件的轧制力；
Figure QLYQS_198
；迭代运算/>
Figure QLYQS_201
；
Figure QLYQS_206
；收敛条件：/>
Figure QLYQS_211
；其中，/>
Figure QLYQS_212
为轧辊的压扁半径，
Figure QLYQS_213
为轧辊的原始半径，/>
Figure QLYQS_214
为轧辊的泊松比，/>
Figure QLYQS_215
为轧辊的弹性模量，/>
Figure QLYQS_216
为板坯宽度的一半，/>
Figure QLYQS_217
为塑性变形区入口半厚度，/>
Figure QLYQS_218
为塑性变形区出口半厚度，/>
Figure QLYQS_219
为两轧辊辊缝之间的距离的一半，/>
Figure QLYQS_220
为张力对轧辊弹性压扁的影响，/>
Figure QLYQS_221
为出口弹性恢复区的压下半厚度，/>
Figure QLYQS_222
为入口弹性变形区的压下半厚度，/>
Figure QLYQS_199
为带钢的泊松比，/>
Figure QLYQS_200
为带钢的弹性模量，/>
Figure QLYQS_202
为后张应力，/>
Figure QLYQS_203
为前张应力，/>
Figure QLYQS_204
为板坯入口半厚度，/>
Figure QLYQS_205
为板坯出口半厚度，
Figure QLYQS_207
为第/>
Figure QLYQS_208
次迭代的轧辊半径，/>
Figure QLYQS_209
为第/>
Figure QLYQS_210
次迭代的轧辊半径。/>
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