冷軋硅鋼邊降控制調(diào)控功效系數(shù)的確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于冷社工藝控制領(lǐng)域，特別涉及一種冷社娃鋼單錐度工作漉竄漉社機(jī)的 邊降控制調(diào)控功效系數(shù)的確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 冷社娃鋼作為國家優(yōu)先發(fā)展的高效節(jié)能、用量大的優(yōu)秀軟磁功能材料，是我國鋼 鐵工業(yè)品種結(jié)構(gòu)調(diào)整的重中之重，廣泛應(yīng)用于電力、機(jī)電、郵電和軍工等領(lǐng)域。橫向厚差 是娃鋼產(chǎn)品的重要質(zhì)量指標(biāo)，決定了娃鋼的疊片系數(shù)，因此為了提高電機(jī)和變壓器效率，對 娃鋼的橫向厚差的要求極高，普通要求《loum，高級要求《Sum。為了能夠反映帶鋼橫 向厚差的情況，目前通常采用邊緣降量的方法，就是帶鋼邊部特定點與基準(zhǔn)點厚度的差值 量。冷社過程中帶鋼邊部減薄現(xiàn)象是由社機(jī)工作漉的彈性壓扁及帶鋼邊部區(qū)域金屬的橫 向流動引起的。為了減少帶鋼的邊部減薄缺陷，通常采用具有單錐度工作漉竄漉的社機(jī) T-WRS燈aperWorkRollShiftingMill),其工作漉分為常規(guī)段（一般為平漉）和錐形段， 如圖1所示。
[0003] 娃鋼邊降控制的目的是使帶鋼實測邊降值與目標(biāo)邊降值一致。為此，需要根據(jù)工 作漉錐形段對帶鋼邊部各個特征點的影響效果，綜合考慮確定錐形段插入調(diào)節(jié)量。為了達(dá) 到送一目的，在竄漉調(diào)節(jié)量計算中需要采取有效的調(diào)控功效系數(shù)，通過檢測到的特定點實 際邊部減薄量與相應(yīng)的調(diào)控功效系數(shù)乘積，獲得有效的竄漉插入調(diào)節(jié)量來消除邊部減薄缺 陷。邊降控制模型中引入調(diào)控功效系數(shù)送一概念，導(dǎo)致了模型控制邏輯的革新，將有助于提 高邊降控制系統(tǒng)的效能，進(jìn)一步改善帶鋼橫向厚度質(zhì)量。
[0004] 國內(nèi)外有關(guān)邊降控制調(diào)控功效系數(shù)工藝方法的專利和文獻(xiàn)幾乎沒有，調(diào)控功效系 數(shù)經(jīng)常作為帶鋼板形控制的重要因素提出，且有過相關(guān)文獻(xiàn)介紹，但作為邊降控制中調(diào)控 功效系數(shù)的工藝方法，尚未見相關(guān)文獻(xiàn)介紹，可W說是一直作為最核必技術(shù)而未公開。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明旨在提供一種適合于冷社娃鋼單錐度工作漉竄漉社機(jī)的邊降控制調(diào)控功 效系數(shù)的確定方法，通過綜合考慮帶鋼邊部多個特征點的邊部減薄程度，給出社機(jī)S1 (第1 機(jī)架）精確計算竄漉插入量的有效調(diào)控功效系數(shù)，從而提高娃鋼生產(chǎn)過程中邊緣降量的控 制精度。
[0006] 為達(dá)此目的，本發(fā)明采取了如下解決方案：
[0007] -種冷社娃鋼邊降控制調(diào)控功效系數(shù)的確定方法，其特征在于，冷社娃鋼單錐度 工作漉竄漉社機(jī)的邊降控制調(diào)控功效系數(shù).V的定義如下式所示：
[0008]
[0009] 式中；i為機(jī)架號；j為特征點位置；δS"為工作漉竄漉量變化；δ邸1,。,為第i機(jī) 架的aj特征點在竄漉量變化δS"時的邊降變化量。
[0010] 單錐度工作漉竄漉邊降調(diào)控功效系數(shù)的計算是基于漉系-社件一體彈塑性有限 元模型的仿真得來。調(diào)控功效系的具體確定方法為：
[0011] 1、彈塑性材料設(shè)定
[0012] 彈性模量主要隨溫度變化而變化，一般正比于金屬的沸點，隨溫度的升高而降低； 帶鋼社制屬于大應(yīng)變塑性問題，彈性變形占總變形量10 2,可W簡化為理想塑性問題處理； 在板帶冷連社的過程中，金屬均受Η向壓縮，不存在反向屈服的可能，因而，采用各向同性 硬化準(zhǔn)則；在冷連社生產(chǎn)中，社制速度由很低增加到很高，社制平均單位壓力不變或降低， 因此不考慮變形速度對變形抗力的影響；根據(jù)冷連社的特點，無取向娃鋼的靜態(tài)變形抗力 主要與相應(yīng)的累計變形程度有關(guān)，需要通過將帶鋼社制不同厚度進(jìn)行拉伸試驗進(jìn)行回歸， 取前幾機(jī)架累計變形量的真實應(yīng)變所對應(yīng)的真實應(yīng)力為下一道次的屈服強度；有限元模型 中的材料參數(shù)為：社漉彈性模量為2. 1X105MPa，帶鋼彈性模量為2. 05X105MPa，社機(jī)5個機(jī) 架的帶鋼變形抗力分別為 280MPa, 660MPa, 764MPa,SlOMPa, 832MPa。
[0013] 2、接觸邊界設(shè)置
[0014] 漉系-社件禪合模型中，社漉之間、工作漉與帶鋼之間存在復(fù)雜的接觸關(guān)系，對于 接觸問題，接觸體的變形和接觸邊界的摩擦作用使得邊界條件隨加載過程而變，兩接觸體 間的接觸面積和接觸壓力分布隨外載荷的變化而變化，并與接觸體的剛度系數(shù)有關(guān)，屬于 邊界非線性問題。
[0015] 為了反映社制過程的真實受力情況，模型中考慮漉系的挽曲和壓扁變形W及帶鋼 的塑性變形，因此接觸均采用柔-柔接觸類型的面-面接觸方式；采用直接約束的接觸算法 追蹤物體的運動軌跡，一旦檢測出接觸的發(fā)生，便將接觸所需的運動約束即法向無相對運 動，切向可滑動和節(jié)點力作為邊界條件，直接施加在產(chǎn)生接觸的節(jié)點上，程序根據(jù)物體的運 動約束和相互作用自動探測接觸區(qū)域；摩擦模型采用滑動庫倫摩擦模型，根據(jù)冷社現(xiàn)場實 際情況，將摩擦系數(shù)定義為0. 05。
[001引 3、模型網(wǎng)格劃分
[0017] 網(wǎng)格劃分是有限元分析中最重要的因素之一，所劃分的網(wǎng)格形式對計算精度和計 算規(guī)模有決定性的影響；社漉和社件均采用六面體8節(jié)點等參單元劃分網(wǎng)格，為保證精度， 各接觸區(qū)域網(wǎng)格細(xì)分；考慮到帶鋼邊部發(fā)生橫向流動，為較準(zhǔn)確地描述其流動特性，帶鋼邊 部進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)劃，單元長寬高尺寸為1:1:1，但由于模型中帶鋼寬厚比很大，為了保證計算 模型不過大，劃分網(wǎng)格時，考慮到帶鋼寬向變形遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于社制方向和帶鋼厚向的變形，帶鋼 寬度方向網(wǎng)格尺寸設(shè)置為厚度方向的20倍，社制方向和厚向網(wǎng)格尺寸應(yīng)趨于1:1 寬度 為1230mm、厚度為2mm的典型娃鋼帶鋼建模，帶鋼厚度方向的網(wǎng)格尺寸為0. 5mm，帶鋼長度 方向的網(wǎng)格尺寸為0. 5mm，帶鋼寬度方向網(wǎng)格尺寸為10mm;由于采用直接解法求解接觸問 題，同時由于漉-漉及漉-帶鋼接觸區(qū)受力彈性壓扁，近似直線，因此接觸區(qū)域網(wǎng)格密度只 需保證社后帶鋼運動方向不出現(xiàn)銀齒形厚度分布即可。
[001引 4、邊界條件設(shè)置
[0019] 模型在帶鋼1/2寬度截面施加Z向?qū)ΨQ約束UZ= 0,在社漉漉徑中必施加X向位 移約束UX= 0 ;另外，為便于帶鋼咬入，在帶鋼尾部設(shè)置速度低于社漉線速度的剛性面迫使 帶鋼咬入，咬入后剛性面與帶鋼脫離接觸，并在帶鋼頭部尾部施加前張應(yīng)力σf和后張應(yīng)力 οb;各機(jī)架前后張力逐漸增大，第3機(jī)架前張力適當(dāng)減小，在工作漉的端部W旋轉(zhuǎn)的剛性面 帶動工作漉旋轉(zhuǎn)，中間漉及支持漉在摩擦力帶動下被動旋轉(zhuǎn)，摩擦系數(shù)取0. 1，在支持漉漉 頸中必施加Y向位移邊界，模擬漉系壓下。
[0020] 5、N-R迭代非線性求解
[0021] 由于材料中所發(fā)生的塑性應(yīng)變是不可逆的，并且塑性應(yīng)變要消耗能量，因此塑性 是一種路徑相關(guān)現(xiàn)象；對于大應(yīng)變的有限塑性變形問題，模型采用更新的Lagrangian格式 確定應(yīng)變的定義，非線性方程組采用迭代的方法求解，本模型所用的迭代方法稱為化wton Raphson法，可寫成下式：
[0022]
[002引式中，j為化cobian形式系數(shù)矩陣；ω為未知自由度值的向量；I為第i次迭 代；{Ffj為對應(yīng)單元增量載荷的內(nèi)力向量；爐}為名義載荷向量；
[0024] 將化wtonRaphson法在一個載荷步內(nèi)分為Η個子步，每個子步通過3次平衡迭代 后達(dá)到平衡收斂；
[0025] 根據(jù)同一道次不同竄漉量邊部增厚的實際檢測數(shù)據(jù)，從中提取工作漉竄漉量改變 量δS"的特征點aj的邊降改變值δ邸1,。,，代入上述方程中計算得到一系列邊降調(diào)控功效 系數(shù)Α\、.. ,1;,離散點，形成調(diào)控功效系數(shù)，即竄漉量與邊升量的對應(yīng)關(guān)系。
[0026] 本發(fā)明的主要特點及有益效果為：
[0027] 本發(fā)明W五機(jī)架冷社娃鋼單錐度工作漉竄漉社機(jī)為對象，W帶鋼邊降最小作為目 標(biāo)函數(shù)，應(yīng)用娃鋼材