本發(fā)明屬于順酐生產(chǎn)，具體涉及一種利用四輥軋機(jī)支撐輥輥型控制輥耗的方法。

背景技術(shù)：

1、有效控制輥縫形狀對于熱軋板帶鋼板形的調(diào)整至關(guān)重要。在承載輥縫形狀和初始等效凸度中，軋輥的原始輥型是最關(guān)鍵的影響因素，對軋輥輥型的調(diào)整是實(shí)現(xiàn)板形控制的最靈敏、最重要和最直接的方法。目前，國內(nèi)大多數(shù)熱軋帶鋼生產(chǎn)現(xiàn)場都已經(jīng)采用了這種方法來提升產(chǎn)品質(zhì)量。因此，研究和設(shè)計(jì)軋輥輥型，并建立一套適用于熱軋板帶鋼板形控制的軋輥輥型系統(tǒng)，具有重大意義。

2、現(xiàn)階段研究主要是通過不同類型軋輥的設(shè)計(jì)方法和裝置，以提高軋制過程的穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量。各文獻(xiàn)中提到的方法包括獲取軋輥參數(shù)、確定輥型曲線函數(shù)、設(shè)計(jì)支撐輥或者工作輥的目標(biāo)輥型，以解決在軋制過程中可能出現(xiàn)的問題，如邊浪缺陷、接觸區(qū)不均勻磨損和使用壽命減少等。這些設(shè)計(jì)方法改善了軋輥間的接觸壓力分布，減少了有害接觸和輥邊緣應(yīng)力集中現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了軋輥均勻磨損，有助于延長軋輥和機(jī)械設(shè)備的使用壽命，但是對于四輥軋機(jī)輥型優(yōu)化后軋輥疲勞硬化層深度的研究并沒有涉及到。

3、因此，綜合考慮到熱連軋精軋機(jī)組的軋制特點(diǎn)以及軋制壓力、帶鋼寬度等因素的影響，在結(jié)合軋輥磨損與疲勞機(jī)理模型、軋輥熱凸度模型以及輥間壓力與軋制力橫向分布模型的基礎(chǔ)上，特別設(shè)計(jì)一種利用四輥軋機(jī)支撐輥輥型控制輥耗的方法，通過調(diào)整支撐輥輥型曲線參數(shù)，減小軋制過程中輥間壓力峰值，降低軋輥剝落事故風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)計(jì)算了輥型優(yōu)化后疲勞硬化層深度度，對支撐輥的下機(jī)磨削量大小提供更為可靠的指導(dǎo)，減少磨削中不必要的損耗，從而降低支撐輥輥耗，提高現(xiàn)場帶鋼生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中提到的上述問題，本發(fā)明提供了一種利用四輥軋機(jī)支撐輥輥型控制輥耗的方法。

2、本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種利用四輥軋機(jī)支撐輥輥型控制輥耗的方法，它包括以下由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的步驟：

4、(a)針對熱軋四輥軋機(jī)支撐輥輥型曲線，收集四輥軋機(jī)設(shè)備參數(shù)、帶菜參數(shù)以及軋制工藝參數(shù)：主要為特定機(jī)架工作輥半徑rw、工作輥輥身長度lw、支撐輥半徑rb、支撐輥輥身長度lb、帶材寬度b、帶材平均入口厚度h、帶材平均出口厚度h、軋制壓力p、輥型曲線冪次量α；

5、(b)確定計(jì)算過程迭代參數(shù)：包括初始削肩長度ll0、初始削肩長度lh0、削肩長度迭代步長δl、削肩高度迭代步長δh、以及計(jì)算誤差ε；

6、(c)通過輥型參數(shù)計(jì)算支撐輥輥型曲線，得到支撐輥凸度；

7、(d)將軋輥輥身長度和帶材寬度進(jìn)行劃分并定義計(jì)算過程相關(guān)參數(shù)；

8、(e)計(jì)算載荷與撓度變化的影響函數(shù)以及支撐力與撓度變化的影響函數(shù)；

9、(f)計(jì)算分段后每段的輥間壓力值；

10、(g)計(jì)算輥間壓力優(yōu)化函數(shù)值，通過均勻輥間壓力分布，降低輥耗和輥間接觸壓力峰值，能夠提高支撐輥使用壽命，其目標(biāo)函數(shù)可表示為：

11、f1(x)＝(qmax-qavg)/qavg

12、式中：qmax為沿輥身單位寬度上最大的輥間壓力；qavg為平均單位寬度輥間壓力。

13、(h)判斷計(jì)算過程中是否不為原始支撐輥輥型以及是否|f1-f0|<ε，若為原始輥型，則令ll＝ll0，lh＝lh0，f0＝f1，若不滿足計(jì)算誤差則令ll＝ll+δl，f0＝f1，進(jìn)入步驟(c)；如果都成立則進(jìn)入步驟(i)；

14、(i)判斷計(jì)算過程中是否為初始削肩高度以及是否|f1-f0|<ε，若有一項(xiàng)不成立，則令lh＝lh+δh，f0＝f1，進(jìn)入步驟(c)，且在循環(huán)過程中不進(jìn)行步驟(h)；如果都成立進(jìn)入步驟(j)；

15、(j)輸出削肩長度ll和削肩高度lh最終計(jì)算結(jié)果，并根據(jù)優(yōu)化后的輥型參數(shù)得到的輥間壓力值，計(jì)算軋輥疲勞硬化層深度曲線。

16、進(jìn)一步的，步驟c)中支撐輥輥形曲線的計(jì)算模型如下所示：

17、

18、式中：lb—支撐輥輥身長；rb—支撐輥半徑；ll，lh—輥型優(yōu)化后支撐輥削肩長度與深度；α—輥型曲線優(yōu)化目標(biāo)的冪次量。

19、進(jìn)一步的，步驟d)中將支撐輥的輥身長度和軋制壓力非零部分的橫向分割分別劃分為2a+1段和2b+1段；令n2＝2a+1以及n1＝2b+1，分別為支撐輥輥身長度和軋制壓力非零部分橫向分段的總數(shù)；在這些分段中，分別選取特定的兩段i,j∈{1,2,...,2a+1}，j段載荷引起i段工作輥和支撐輥撓度的影響函數(shù)aij、bij，左右支撐力對第i段工作輥和支撐輥撓度的影響函數(shù)第j段輥間壓力值pj，第j段軋制壓力值p'j，特定機(jī)架的總軋制力p。

20、進(jìn)一步的，步驟e)中基于影響函數(shù)模型計(jì)算第j段載荷引起的第i段工作輥和支撐輥撓度變化的影響函數(shù)aij、bij，以及左右支撐力對支撐輥撓度變化的影響函數(shù)以及計(jì)算模型如下所示：

21、

22、式中：k＝10/9、

23、進(jìn)一步的，根據(jù)金屬塑性變形模型和輥系彈性變形模型計(jì)算每段的輥間壓力值pi，計(jì)算模型如下所示：

24、

25、式中：k為工作輥與支撐輥相互壓扁的柔度系數(shù)，f為過程函數(shù)，β為工作輥相對支撐輥的剛性轉(zhuǎn)角，經(jīng)求解可得β＝0，q*為單位輥身長度上的接觸壓力，b為兩輥接觸寬度的一半，ν1、ν2為兩個(gè)圓柱體(軋輥)上的泊松比，e1、e2為兩個(gè)圓柱體上的楊氏模量。

26、進(jìn)一步的，步驟j)中軋輥疲勞硬化層深度曲線計(jì)算模型如下所示：

27、

28、式中：b為接觸面半寬，mm；z為軋輥疲勞層深度，mm；p為線接觸壓力，kg/mm；dw、db分別為工作輥直徑和支撐輥直徑，mm；e1、e2分別為工作輥與支撐輥的彈性模量。

29、本發(fā)明提供的技術(shù)方案，具有如下的有益效果：

30、本發(fā)明通過對四輥軋機(jī)支撐輥輥型曲線進(jìn)行控制，綜合考慮工作輥直徑、支撐輥的直徑以及長度、帶材的入口厚度和出口厚度等生產(chǎn)參數(shù)，通過調(diào)整支撐輥輥型曲線參數(shù)，減小軋制過程中輥間壓力峰值，降低軋輥剝落事故風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)對輥型優(yōu)化后的軋輥疲勞層深度進(jìn)行計(jì)算，對支撐輥下機(jī)磨削量提供更為可靠的指導(dǎo)，減少磨削中不必要的損耗，降低支撐輥輥耗，從而給企業(yè)生產(chǎn)提供更好的經(jīng)濟(jì)效益。

31、圖說明：

32、圖1是本發(fā)明所述一種利用四輥軋機(jī)支撐輥輥型控制輥耗的方法流程圖；

33、圖2為優(yōu)化前輥間壓力曲線圖；

34、圖3為優(yōu)化后輥間壓力曲線圖；

35、圖4為優(yōu)化后輥型曲線圖；

36、圖5為優(yōu)化后支撐輥疲勞硬化層深度曲線圖；

37、圖6為優(yōu)化前輥間壓力曲線圖；

38、圖7為優(yōu)化后輥間壓力曲線圖

39、圖8為優(yōu)化后輥型曲線圖；

40、圖9為優(yōu)化后支撐輥疲勞硬化層深度曲線圖。

技術(shù)特征：

1.一種利用四輥軋機(jī)支撐輥輥型控制輥耗的方法，其特征在于：它包括以下由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的利用四輥軋機(jī)支撐輥輥型控制輥耗的方法，其特征在于：步驟c)中支撐輥輥形曲線的計(jì)算模型如下所示：

3.如權(quán)利要求1所述的利用四輥軋機(jī)支撐輥輥型控制輥耗的方法，其特征在于：步驟d)中將支撐輥的輥身長度和軋制壓力非零部分的橫向分割分別劃分為2a+1段和2b+1段；令n2＝2a+1以及n1＝2b+1，分別為支撐輥輥身長度和軋制壓力非零部分橫向分段的總數(shù)；在這些分段中，分別選取特定的兩段i,j∈{1,2,...,2a+1}，j段載荷引起i段工作輥和支撐輥撓度的影響函數(shù)aij、bij，左右支撐力對第i段工作輥和支撐輥撓度的影響函數(shù)第j段輥間壓力值pj，第j段軋制壓力值p'j，特定機(jī)架的總軋制力p。

4.如權(quán)利要求1所述的利用四輥軋機(jī)支撐輥輥型控制輥耗的方法，其特征在于：步驟e)中基于影響函數(shù)模型計(jì)算第j段載荷引起的第i段工作輥和支撐輥撓度變化的影響函數(shù)aij、bij，以及左右支撐力對支撐輥撓度變化的影響函數(shù)以及計(jì)算模型如下所示：

5.如權(quán)利要求1所述的利用四輥軋機(jī)支撐輥輥型控制輥耗的方法，其特征在于：根據(jù)金屬塑性變形模型和輥系彈性變形模型計(jì)算每段的輥間壓力值pi，計(jì)算模型如下所示：

6.如權(quán)利要求1所述的利用四輥軋機(jī)支撐輥輥型控制輥耗的方法，其特征在于：步驟j)中軋輥疲勞硬化層深度曲線計(jì)算模型如下所示：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種利用四輥軋機(jī)支撐輥輥型控制輥耗的方法,它包括以下由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的步驟：收集設(shè)備、帶材以及軋制工藝參數(shù)；確定計(jì)算過程迭代參數(shù)；通過輥型參數(shù)計(jì)算支撐輥輥型曲線；將軋輥輥身長度和帶材寬度進(jìn)行劃分并定義計(jì)算過程相關(guān)參數(shù)；計(jì)算載荷與撓度變化影響函數(shù)以及支撐力與撓度變化的影響函數(shù)；計(jì)算分段后每段的輥間壓力值；計(jì)算輥間壓力優(yōu)化函數(shù)值；判斷是否不為原始輥型以及優(yōu)化函數(shù)值差值是否小于計(jì)算誤差值；判斷是否不為初始削肩高度以及優(yōu)化函數(shù)值差值是否小于計(jì)算誤差值；輸出削肩高度以及削肩長度結(jié)果，并計(jì)算軋輥疲勞硬化層深度。本發(fā)明通過優(yōu)化輥型曲線并計(jì)算軋輥疲勞硬化層深度，降低支撐輥輥耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)研發(fā)人員：聶榮恩,安韶華,梁云科,王樑,李健,徐寧,郝艷強(qiáng),張樹山,曹留英
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津市新天鋼聯(lián)合特鋼有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19