CN108687139B - 一种适用于二次冷轧机组小变形条件下轧制稳定校核方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于二次冷轧机组小变形条件下轧制稳定校核方法，在实验室轧机试验与变形工艺研究的基础上，结合稳定轧制因素分析研究成果、与相关优化技术，针对需要小变形轧制的典型规格钢种，以其稳定轧制变形量最小为目标函数，不发生打滑、Jumping现象为约束条件，对二次冷轧机组小变形稳定轧制能力进行校核。在保证打滑因子、轧制应力在许可范围前提下，通过寻优得到压下率ε值的最小值。

Description

一种适用于二次冷轧机组小变形条件下轧制稳定校核方法

技术领域

本发明涉及冷轧领域，尤其涉及一种二次冷轧机组小变形条件下轧制稳定校核方法。

背景技术

在冷连轧生产过程中，对于冷轧机组在不同变形条件下轧制稳定性校核已经越来越重要。对于二次冷轧机组小变形的稳定性研究主要有轧辊工艺参数优化技术研究、轧制工艺参数优化技术研究、轧机整体刚度曲线对轧制稳定性影响的研究、AGC控制技术对轧制稳定性影响的研究，对于二次冷轧机组变形量大时，轧制压力和前滑值都较大，需要采用小粗糙度的工作辊，以降低辊缝摩擦系数，而对于二次冷轧机组变形量小时，轧制压力偏小，轧制不稳定，需要采用大粗糙度的工作辊，以提高辊缝摩擦系数，因此基于二次冷轧机组不同变形量的产品各自对轧辊工艺参数的需求，分别找到轧机工作辊的辊径、粗糙度的最优值，实现二次冷轧机组的稳定轧制的轧辊工艺参数的优化对于二次冷轧机组变形量大时，轧制压力和前滑值都较大，需要朝着降低轧制力和前滑值的方向调整轧制工艺参数，而对于二次冷轧机组变形量小时，轧制压力偏小，轧制不稳定，需要朝着提高轧制力的方向调整轧制工艺参数，因此基于二次冷轧机组不同变形量的产品各自对轧制工艺参数的需求，分别调整轧制过程中前后张力和轧制速度到最优值，实现二次冷轧机组的稳定轧制的轧制工艺参数的优化。采用现场试验跟踪与实验轧机实验相结合的方法，研究二次冷轧机组的稳定轧制能力与轧机整体刚度曲线之间的关系。AGC控制技术对轧制稳定性影响的研究为了保证二次冷轧机组在小变形量下的轧制稳定性，即轧制压力、前滑值在许可范围内，在其原有的轧制、润滑及轧辊工艺制度的基础上，特利用上述小变形量下轧制工艺参数、轧辊工艺参数以及乳化液工艺参数的优化技术对二次冷轧机组的一整套工艺参数进行综合优化，将理论同实际生产联系起来，效果明显。

发明内容

本发明目的在于提供一种以稳定轧制变形量最小为目标函数，不发生打滑、Jumping现象为约束条件的适用于二次冷轧机组小变形条件下轧制稳定校核方法。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明所述方法包括以下步骤：

步骤a，收集冷轧机组的设备与工艺参数；

步骤b，定义压下率ε，最大压下率ε_min，初始化ε₀＝10％，给定压下率的设定步长Δε；

步骤c，初始化压下率中间过程参数k_ε＝0；

步骤d，计算压下率ε＝ε₀-k_ε·Δε；

步骤e，计算当前工况下摩擦系数μ,由以下公式得出其计算模型为：

式中：a为液体摩擦影响系数；b为干摩擦影响系数；B_ξ为摩擦系数衰减指数；ξ₀₂为轧辊粗糙度对润滑油膜厚度影响量，取决于轧辊实际粗糙度；ξ₀₁为光辊轧制时的动态油膜厚度

式中：ε为压下率；h₀是轧机入口带钢厚度；K_m平均变形抗力；σ₀为单位后张力，k_c为乳化液浓度影响系数；θ为乳化液的粘度压缩系数；ψ为润滑油膜速度影响系数，

其中V为轧制速度；工作辊的弹性压扁半径

步骤f，计算当前工况下轧制应力p₁、打滑因子ψ；轧制应力p₁＝P/(B·l)；

打滑因子

步骤g，不等式

k_σ为等效张力影响系数，判断不等式是否成立；如果成立，则令k_ε＝k_ε+1,转入步骤d；否则，直接转入步骤h；

步骤h，输出最小压下率ε_min＝ε，完成二次冷轧机组小变形稳定轧制能力的校核。

进一步的，步骤a中，收集冷轧机组的设备与工艺参数；包括以下步骤：

步骤a1，收集冷轧机组的轧辊工艺参数，包括：工作辊半径R、原始表面粗糙度Ra_r0、工作辊的弹性模量E、工作辊的泊松比ν；

步骤a2，收集冷轧机组相关轧制工艺参数，包括：带材的平均变形抗力K_m和屈服强度σ_s、带材的宽度B、来料的厚度h₀、正常轧制速度V、轧制压力设定值P、单位前张力σ₁、单位后张力σ₀；

步骤a3，收集工艺润滑制度参数，包括：乳化液浓度c、初始温度t₀、流量w、乳化液的动力粘度η、压缩系数θ；

步骤a4，收集冷轧机组的工艺特征参数，包括：许可最大轧制压力P^*，临界最大前滑值S^*。

与现有技术相比，本发明方法具有如下优点：

1、实现了二次冷轧机组小变形稳定轧制能力的校核，可以有效且及时的对二次冷轧机组小变形稳定轧制能力进行校核。

2、为了保证二次冷轧机组在小变形量下轧制压力、前滑值在许可范围内，避免在冷轧过程中小变形时出现轧制不稳定，导致轧机出现轧制不均匀、板型出现不良表现等。实行稳定性校核，有助于对轧机问题进行及时调整和解决，有效避免出现较大损失，变相提高了生产企业的效益。

附图说明

图1是本发明方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明做进一步说明：

实施例1

如图1所示，本发明方法的步骤如下：

(a)收集冷轧机组的主要设备与工艺参数，主要包括以下步骤：

a1)收集冷轧机组的轧辊工艺参数，主要包括：工作辊半径R＝107.5mm、原始表面粗糙度Ra_r0＝0.75、工作辊的弹性模量E＝217×9.806、工作辊的泊松比ν＝0.3；

a2)收集冷轧机组相关轧制工艺参数，主有：带材的平均变形抗力K_m＝475MPa和屈服强度σ_s＝240MPa、带材的宽度B＝966mm、来料的厚度h₀＝0.275mm、正常轧制速度v＝453m/min、轧制压力设定值P＝1000kN、前张力σ₁＝129MPa、后张力σ₀＝79MPa；

a3)收集工艺润滑制度参数，主要包括：乳化液浓度c＝2.3％初始温度t₀＝58.7℃、流量w＝22.0L/min、乳化液的动力粘度η＝0.016Pa.s、压缩系数θ＝0.01；

a4)收集冷轧机组的工艺特征参数，主要包括：许可最大轧制压力P^*＝4899.574kN，临界最大前滑值S^*＝0.1499mm；

(b)定义压下率ε，最小压下率ε_min，初始化ε₀＝10％，给定压下率的设定步长Δε＝0.1％；

(c)初始化压下率中间过程参数k_ε＝0；

(d)计算压下率ε＝ε₀-k_ε·Δε＝10％；

(e)计算当前工况下摩擦系数；

(f)计算当前工况下轧制应力p₁＝P/(B·l)＝240.586kN、打滑因子

(g)判断不等式

(由经验取k_σ＝1.6)成立，则令k_ε＝k_ε+1＝1,转入步骤(d)；給k_ε赋值直到不等式不成立转入步骤(h)；

(h)最后输出最小压下率ε_min＝ε＝4.1％，完成二次冷轧机组小变形稳定轧制能力的校核。

实施例2

(a)收集冷轧机组的主要设备与工艺参数，主要包括以下步骤：

a1)收集冷轧机组的轧辊工艺参数，主要包括：工作辊半径R＝90mm、原始表面粗糙度Ra_r0＝0.75、工作辊的弹性模量E＝217×9.806、工作辊的泊松比ν＝0.3；

a2)收集冷轧机组相关轧制工艺参数，主有：带材的平均变形抗力K_m＝475MPa和屈服强度σ_s＝240MPa、带材的宽度B＝1050mm、来料的厚度h₀＝0.185mm、正常轧制速度v＝360m/min、轧制压力设定值P＝1260kN、前张力σ₁＝138MPa、后张力σ₀＝69MPa；

a3)收集工艺润滑制度参数，主要包括：乳化液浓度c＝1.8％初始温度t₀＝55℃、流量w＝22.0L/min、乳化液的动力粘度η＝0.016Pa.s、压缩系数θ＝0.01；

a4)收集冷轧机组的工艺特征参数，主要包括：许可最大轧制压力P^*＝4899.574kN，临界最大前滑值S^*＝0.1499mm；

(b)定义压下率ε，最小压下率ε_min，初始化ε₀＝10％，给定压下率的设定步长Δε＝0.1％；

(c)初始化压下率中间过程参数k_ε＝0；

(d)计算压下率ε＝ε₀-k_ε·Δε＝10％；

(e)计算当前工况下摩擦系数；

(f)计算当前工况下轧制应力p₁＝P/(B·l)＝235.35kN、打滑因子

(g)判断不等式

(由经验取k_σ＝1.6)成立，则令k_ε＝k_ε+1＝1,转入步骤(d)；給k_ε赋值直到不等式不成立转入步骤(h)；

(h)最后输出最小压下率ε_min＝ε＝5.6％，完成二次冷轧机组小变形稳定轧制能力的校核。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (1)

1.一种适用于二次冷轧机组小变形条件下轧制稳定校核方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤a，收集冷轧机组的设备与工艺参数，包括以下步骤：

步骤a1，收集冷轧机组的轧辊工艺参数，包括：工作辊半径R、原始表面粗糙度Ra_r0、工作辊的弹性模量E、工作辊的泊松比ν；

步骤a2，收集冷轧机组相关轧制工艺参数，包括：带材的平均变形抗力K_m和屈服强度σ_s、带材的宽度B、来料的厚度h₀、出口厚度h、正常轧制速度V、轧制压力设定值P、单位前张力σ₁、单位后张力σ₀、总前张力T₁、总后张力T₀；

步骤a3，收集工艺润滑制度参数，包括：乳化液浓度c、初始温度t₀、流量w、乳化液的动力粘度η、压缩系数θ；

步骤a4，收集冷轧机组的工艺特征参数，包括：许可最大轧制压力P*，临界最大打滑因子ψ*；

步骤b，定义压下率ε，最小压下率ε_min，初始化压下率ε₀＝10％，给定压下率的设定步长Δε；

步骤c，初始化压下率中间过程参数k_ε＝0；

步骤d，计算压下率ε＝ε₀-k_ε·Δε；

步骤e，计算当前工况下摩擦系数μ,由以下公式得出其计算模型为：

式中：a为液体摩擦影响系数；b为干摩擦影响系数；B_ξ为摩擦系数衰减指数；ξ₀₂为轧辊粗糙度对润滑油膜厚度影响量，取决于轧辊实际粗糙度；ξ₀₁为光辊轧制时的动态油膜厚度

式中：k_c为乳化液浓度影响系数；

为润滑油膜速度影响系数，

工作辊的弹性压扁半径

步骤f，计算当前工况下轧制应力p₁、打滑因子ψ；轧制应力p₁＝P/(B·l)，l为轧制变形区长度；

打滑因子

Δh为压下量；

步骤g，不等式

k_σ为等效张力影响系数，判断不等式是否成立；如果成立，则令k_ε＝k_ε+1,转入步骤d；否则，直接转入步骤h；

步骤h，输出最小压下率ε_min＝ε，完成二次冷轧机组小变形稳定轧制能力的校核。

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