[發明專利]一種SMS-EDC軋機軋制帶材邊部減薄量的預報方法

有效

• 申請號: 201010220590.0
• 申請日: 2010-07-03
• 公開（公告）號: CN101898202A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發明（設計）人: 彭艷;賈廣順
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B21B37/28
• 分類號: B21B37/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種SMS-EDC軋機軋制帶材邊部減薄量的預報方法，其特征在于：包括以下由計算機系統執行的步驟：

(a)收集SMS-EDC軋機的設備參數及軋件工藝參數；

(b)將輥系及軋件沿輥身方向離散化；

(c)假設初始輥縫形狀和軋后輥縫形狀；

c1)假設初始輥縫形狀；

c2)假設軋后輥縫形狀；

(d)計算單位長度的軋制壓力與前后張應力橫向分布；

d1)計算參數入口平均厚度、出口平均厚度；

d2)計算各條元出口橫向位移量；

d3)計算條元上前張應力橫向分布值σ_1j(x_j)、后張應力橫向分布值σ_0j(x_j)；

d4)計算單位長度軋制力p_j，計算結束；

(e)輥系受力與變形模型計算輥間壓力及出口厚度橫向分布；

e1)利用工作輥與支承輥之間的位移協調方程、工作輥彎輥力與力矩平衡方程求解輥間接觸壓力；

e2)以輥間接觸壓力相鄰兩次迭代的均方差是否在0～1.0×10^-4N范圍之內為收斂判據，若收斂進入步驟e3)；否則，用松弛因子法修改輥間接觸壓力，轉入步驟e1)；

e3)計算軋件出口厚度橫向分布

(f)以出口厚度橫向分布相鄰兩次迭代變化量的最大值為收斂判據，精度控制在0.1μm以內。若收斂則輸出板厚橫向分布值、邊部減薄量和中心板凸度等值；不收斂則轉入步驟(d)。

2.如權利要求1所述的SMS-EDC軋機軋制帶材邊部減薄量的預報方法，其特征在于，所述步驟(a)收集SMS-EDC軋機的設備參數及軋件工藝參數：支承輥的輥身長度L_b、輥身直徑D_b(半徑R_b)、輥頸直徑D_b1、彈性模量E_b、泊松比v_b，工作輥輥身長度L_w、輥身直徑D_w(半徑R_w)、彈性模量E_w、泊松比v_w，軋件來料規格尺寸b×h×l_s、彈性模量E_s、泊松比v_s，前后總張力T₁、T₀。

3.如權利要求1所述的SMS-EDC軋機軋制帶材邊部減薄量的預報方法，其特征在于，所述步驟(b)將輥系及軋件沿輥身方向離散化：在工作輥和支承輥接觸長度l范圍內，沿輥身方向，將輥系劃分為m個單元，將軋件劃分為n個單元，其中m＝n+2d，m、n均為奇數，d為輥身端部到同側軋件邊部的輥系單元劃分個數。以左壓下支點為坐標原點，單元寬度為Δx_i(i＝1，2，…，m)，各單元的中點坐標為x_i(i＝1，2，…，m)。將作用在軋輥上的軋制壓力、輥間壓力及輥系變形也按相同單元離散化。

4.如權利要求1所述的SMS-EDC軋機軋制帶材邊部減薄量的預報方法，其特征在于，所述步驟(e)工作輥與支承輥之間的位移協調方程：

f_wi＝f_bi+δ_wbi+ΔD_i(i＝1，2，…，m)

式中

fwi=fwiK+Σj=1mαwijΔxi(pij-qj)-fwFri-fwFli(i=1,2,···,m)]]>

fwiK=C1+(C2-C1)l(yi-C)]]>

其中α_wij——工作輥彎曲影響函數系數，它表示在x_j點作用單元力，在x_i點引起的撓度

當x_i≤f≤x_j時，有

αwij=(l-xj)xi{1EwIwl2[lxi2-f33+l(f2-xi2)2]+αs1(l-f)GwAwl2+]]>

1EwIwrl2[l(xi2-f2)2-xi3-f33+xj(l-xj)23]+αs2fGwAwrl2}]]>

當x_i≤x_j≤f時，有

αwij=xiEwIwl2{(l-xj)(l-xi)xi23+(l-xj)[l(xj2-xi2)2-(xj3-xi3)3]-xj[(l-f)3-(l-xj)3]3}]]>

+xjxi(l-f)23EwIwrl2+αs1xiGwAwl2[(l-xj)2+xj(f-xj)]+αs2xixjGwAwrl2(l-f)]]>

當f≤x_i≤x_j時，有

αwij=(l-xj)EwIwrl2[(l-xi)(xi3-f3)3+xi3l(xj2-xi2)-2(xj3-xi3)6+(l-xj)2xjxi3]+]]>

(l-xj)(l-xi)f33EwIwl2+αs1(l-xj)(l-xi)fGwAw1l2+αs2(l-xj)GwAwrl2(lxi-lf+fxi)]]>

當f≤x_j≤x_i時，有

αwij=(l-xi)EwIwrl2[(l-xj)(xj3-f3)3+xj3l(xi2-xj2)-2(xi3-xj3)6+(l-xi)2xjxi3]+]]>

(l-xj)(l-xi)f33EwIwl2+αs1(l-xj)(l-xi)fGwAwl2+αs2(l-xi)GwAwrl2(lxj-lf+fxj)]]>

當x_j≤f≤x_i時，有

αwij=(l-xi)xjEwIwl2[lxj2-f33+l(f2-xj.2)2]+αs1(l-xi)xj(l-f)GwAwl2+]]>

xj(l-xi)EwIwrl2[l(xj2-f2)2-xj3-f33+xi(l-xi)23]+αs2xj(l-xi)fGwAwrl2]]>

當x_j≤x_i≤f時，有

αwij=xjEwIwl2{(l-xj)(l-xi)xj23+(l-xi)[l(xi2-xj2)2-(xi3-xj3)3]-xi[(l-f)3-(l-xi)3]3}]]>

+xjxi(l-f)23EwIwrl2+αs1xjGwAwl2[(l-xi)2+xi(f-xi)]+αs2xixjGwAwrl2(l-f)]]>

f_wFri——工作輥右彎輥力引起工作輥撓度的計算

當x_i≥f時，有

fwFri=MrEwIwl2[lf22-f33-lxi26]+MrxiEwIwrl2[l36-lf22+f33]]]>

當x_i＜f時，有

fwFri=Mr(l-xi)f33EwIwl2+Mr(l-xi)EwIwrl2[lxi(l+xi)6-f33]]]>

Mr=Fwr(E+C+lb-b2+rx+s)]]>

f_wFri——工作輥左彎輥力引起工作輥撓度的計算

當x_i＜f時，有

fwFli=Mlxi6El{[(l-xi)l(2l-xi)-2(l-f)3]Iw+2(l-xi)3Iwr}]]>

當x_i≥f時，有

fwFli=Ml(l-xi)6Ew[l2Iw+2xil-xi2-l2Iwr]]]>

Ml=Fwl(lw-l-E-C-lb-b2-rx-s)]]>

式中Δx_i——單元寬度，mm

p_j——單位寬度軋制壓力，kN

q_j——單位寬輥間接觸壓力，kN

F_wl——操作側工作輥彎輥力，kN

F_wr——傳動側工作輥彎輥力，kN

C——支承輥壓下支點與支承輥輥身長度之差的一半，mm

D——支承輥壓下支點與工作輥輥身長度之差的一半，mm

E——工作輥彎輥與支承輥壓下支點長度之差的一半，mm

——工作輥軸線的剛性位移，mm

C₁——工作輥輥身左端軸線位移，mm

C₂——工作輥輥身右端軸線位移，mm

l——工作輥與支承輥接觸長度，mm

α_s1——截面系數，對于圓截面，

α_s2——柔性區截面系數，α_s2＝2

f——工作輥實心部分與支承輥接觸長度，mm

δ_wbi——工作輥與支承輥彈性壓扁量，mm

f_wi——工作輥任意單元軸線的總位移，mm

f_bi——支承輥任意單元軸線的總位移，mm

ΔD_i——輥間原始間隙或者空載間隙(凸度)，mm

rx——工作輥柔性區長度，mm

s——工作輥橫移量，mm

G_w——工作輥剪切彈性模量，MPa

I_w，I_wr——工作輥實心部分彈性模量，柔性區部分彈性模量，mm⁴

A_w，A_wr——工作輥實心部分橫截面積，柔性區部分橫截面積，mm²。