CN112207139A - 六辊平整机轧制力的计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于轧机运行技术领域，尤其涉及一种六辊平整机轧制力的计算方法。本发明首先改进了上支撑辊辊面重力G_BURRF、上中间辊辊面重力G_IRRF和上工作辊辊面重力G_WRRF的计算模型；然后，依据正、负弯辊缸力特性，对负弯辊缸力的取值进行了处理，将正弯辊缸力取正数，将负弯辊缸力取负数来进行计算。由此，让改进后的轧制力数学模型计算值与实际轧制力值相符。

Description

六辊平整机轧制力的计算方法

技术领域

本发明属于轧机运行技术领域，尤其涉及一种六辊平整机轧制力的计算方法。

背景技术

单机架六辊CVC平整机由主液压缸、支撑辊平衡缸、轧辊辊系、中间辊弯辊缸、工作辊弯辊缸、防皱辊和防护辊、轧制线调整机构、平整机牌坊等构成。其中，轧辊辊系包括上支撑辊、上中间辊以及上工作辊。

实际生产中，单机架六辊CVC平整机的轧制线调整机构首先将下支撑辊、中间辊和工作辊垂直推移上行到带钢轧制线位置，使工作辊辊面距离带钢5～10mm。然后，主液压缸垂直推动上支撑辊、中间辊和工作辊下行，使上下工作辊对带钢产生一定压下率(0.5％～4％)，这样做的目的有三个：其一，是将工作辊表面的粗糙度印到带钢表面，使带钢表面粗糙度均匀，得到反光美观的表面，从而为涂装处理创造条件；其二，是对带钢进行一定压下量轧制，消除带钢的屈服平台和屈服纹，从而提升带钢的机械性能；其三，是在轧制力作用下，驱使上下中间辊弯辊缸、工作辊弯辊缸动作，产生一定的弯辊缸力，使工作辊在轴线方向实现微量变形，通过工作辊变形的辊面来消除带钢的中浪或边浪，达到平整带钢板型的目的。由此可见，单机架六辊CVC平整机在平整带钢的过程中，其轧制力大小必须要随时满足生产要求，否则会影响产品质量。因此，有必要综合考虑平整过程中影响轧制力的主要因素，对轧制力的数学模型进行深入研究，以此较为精确的计算出轧制力，满足实际生产的需要。

迄今为止，对冷轧连退平整机轧制力数学模型的研究主要集中在两个方面：一是轧制力预报模型的研究；二是轧制力控制模型的研究。在轧制力预报模型的研究中，考虑到不同带钢产品需要不同的预设轧制力以及生产过程中多种因素对轧制力的综合影响，很多学者都针对轧制力的数学模型进行了深入研究并做了相应的改进，以求得到较为精确的、和实际轧制力相符的轧制力预设值。这些研究并未涉及平整机本身轧制力的数学模型问题。实际上，轧制力预设值固然重要，而平整机本身所产生的轧制力同样会影响产品的质量。因此，很多学者就对轧制力的控制模型进行了研究。他们认为平整机是一个高度非线性***，因此采用***辨识理论以及智能控制理论对其轧制过程进行控制，以求提高平整机轧制力的控制精度。然而，用复杂的控制理论去实现轧制力的控制，不但可能会增加控制成本，而且可能达不到需要的控制效果，这就导致轧制力控制模型的实用性有待商榷。

鉴于此，本发明在明确产生轧制力的各种设备的基础上，在预设轧制力是正确无误的情况下，对计算平整机本身轧制力的数学模型进行深入研究。通过现场实际运行发现，由于辊面磨损造成的重力变化以及负弯辊缸力的取值问题，使得原有单机架六辊CVC平整机轧制力的数学模型计算值与实际轧制力的值偏差较大，特别是在需求轧制力很小时不能很好地适应生产需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种六辊平整机轧制力的计算方法，以使得计算得到的轧制力与实际轧制力更相符。

为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：六辊平整机轧制力的计算方法，轧制力根据如下公式计算:

F_N＝F_MAIN+(G_BUR+G_IR+G_WR)-(F_IRB+F_WRB+F_BURB) (1)，

在公式(1)中：F_N为平整机轧制力，单位为kN；F_MAIN为主液压缸力，单位为kN；G_BUR为上支撑辊重力，单位为kN；G_IR为上中间辊重力，单位为kN；G_WR为上工作辊重力，单位为kN；F_IRB为上中间辊弯辊缸力，单位为kN；F_WRB为上工作辊弯辊缸力，单位为kN；F_BURB为上支撑辊平衡缸力，单位为kN；

其中，主液压缸力F_MAIN按如下公式计算：

F_MAIN＝(P_MAINROD×S_MAINROD-P_MAINROD-LESS×S_MAINROD-LESS)×K₁÷100 (2)，

在公式(2)中：P_MAINROD为主液压缸有杆腔压力，单位为bar；S_MAINROD为主液压缸有杆面积，单位为cm²；P_MAINROD-LESS为主液压缸无杆腔压力，单位为bar；S_MAINROD-LESS为主液压缸无杆面积，单位为cm²；K₁为主液压缸数量；

上支撑辊重力G_BUR按如下公式计算：

G_BUR＝G_BURRF+G_BURSH+G_BURBH (3)，

在公式(3)中：G_BURRF为上支撑辊辊面重力，单位为kN；G_BURSH为上支撑辊轴头重力，单位为kN；G_BURBH为上支撑辊轴承座重力，单位为kN；

上中间辊重力G_IR按如下公式计算：

G_IR＝G_IRRF+G_IRSH+G_IRBH (4)，

在公式(4)中：G_IRRF为上中间辊辊面重力，单位为kN；G_IRSH为上中间辊轴头重力，单位为kN；G_IRBH为上中间辊轴承座重力，单位为kN；

上工作辊重力G_WR按如下公式计算：

G_WR＝G_WRRF+G_WRSH+G_WRBH (5)，

在公式(5)中：G_WRRF为上工作辊辊面重力，单位为kN；G_WRSH为上工作辊轴头重力，单位为kN；G_WRBH为上工作辊轴承座重力，单位为kN；

上中间辊弯辊缸力F_IRB按如下公式计算：

在公式(6)中：P_IRBROD为上中间辊弯辊缸有杆腔压力，单位为bar；S_IRBROD为上中间辊弯辊缸有杆面积，单位为cm²；P_IRBROD-LESS为上中间辊弯辊缸无杆腔压力，单位为bar；S_IRBROD-LESS为上中间辊弯辊缸无杆面积，单位为cm²；A为上中间辊弯辊缸力限幅补偿系数；K₂为上中间辊弯辊缸数量；

上工作辊弯辊缸力F_WRB按如下公式计算：

在公式(7)中：P_WRBROD为上工作辊弯辊缸有杆腔压力，单位为bar；S_WRBROD为上工作辊弯辊缸有杆面积，单位为cm²；P_WRBROD-LESS为上工作辊弯辊缸无杆腔压力，单位为bar；S_WRBROD-LESS为上工作辊弯辊缸无杆面积，单位为cm²；B为上工作辊弯辊缸力限幅补偿系数；K₃为上工作辊弯辊缸数量；

上支撑辊平衡缸力F_BURB按如下公式计算：

在公式(8)中：P_BURBROD为上支撑辊平衡缸有杆腔压力，单位为bar；S_BURBROD为上支撑辊平衡缸有杆面积，单位为cm²；P_BURBROD-LESS为上支撑辊平衡缸无杆腔压力，单位为bar；S_BURBROD-LESS为上支撑辊平衡缸无杆面积，单位为cm²；K₄为上支撑辊平衡缸数量；

在公式(3)中的上支撑辊辊面重力G_BURRF按如下公式计算：

在公式(9)中：D_BURRF为上支撑辊辊面使用直径，单位为m；L_BURRF为上支撑辊辊面长度，单位为m；ρ_Fe1为上支撑辊密度，单位为kN/m³；

在公式(4)中的上中间辊辊面重力G_IRRF按如下公式计算：

在公式(10)中：D_IRRF为上中间辊辊面使用直径，单位为m；L_IRRF为上中间辊辊面长度，单位为m；ρ_Fe2为上中间辊密度，单位为kN/m³；

在公式(5)中的上工作辊辊面重力G_WRRF按如下公式计算：

在公式(11)中：D_WRRF为上工作辊辊面使用直径，单位为m；L_WRRF为上工作辊辊面长度，单位为m；ρ_Fe3为上工作辊密度，单位为kN/m³；

对上中间辊弯辊缸力F_IRB和上工作辊弯辊缸力F_WRB而言，将正弯辊缸力取正数，将负弯辊缸力取负数，然后带入公式(1)中进行计算。

进一步的是：根据主液压缸力F_MAIN的取值不同，对弯辊缸力设定最大限幅补偿系数，

按照上表的参数进行控制。

本发明的有益效果是：首先改进了上支撑辊辊面重力G_BURRF、上中间辊辊面重力G_IRRF和上工作辊辊面重力G_WRRF的计算模型；然后，依据正、负弯辊缸力特性，对负弯辊缸力的取值进行了处理，将正弯辊缸力取正数，将负弯辊缸力取负数来进行计算。由此，让改进后的轧制力数学模型计算值与实际轧制力值相符。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

本发明中的轧制力根据如下公式计算:

F_N＝F_MAIN+(G_BUR+G_IR+G_WR)-(F_IRB+F_WRB+F_BURB) (1),

在公式(1)中：F_N为平整机轧制力，单位为kN；F_MAIN为主液压缸力，单位为kN；G_BUR为上支撑辊重力，单位为kN；G_IR为上中间辊重力，单位为kN；G_WR为上工作辊重力，单位为kN；F_IRB为上中间辊弯辊缸力，单位为kN；F_WRB为上工作辊弯辊缸力，单位为kN；F_BURB为上支撑辊平衡缸力，单位为kN；

其中，主液压缸力F_MAIN按如下公式计算：

F_MAIN＝(P_MAINROD×S_MAINROD-P_MAINROD-LESS×S_MAINROD-LESS)×K₁÷100 (2),

在公式(2)中：P_MAINROD为主液压缸有杆腔压力，单位为bar；S_MAINROD为主液压缸有杆面积，单位为cm²；P_MAINROD-LESS为主液压缸无杆腔压力，单位为bar；S_MAINROD-LESS为主液压缸无杆面积，单位为cm²；K₁为主液压缸数量；

上支撑辊重力G_BUR按如下公式计算：

G_BUR＝G_BURRF+G_BURSH+G_BURBH (3),

在公式(3)中：G_BURRF为上支撑辊辊面重力，单位为kN；G_BURSH为上支撑辊轴头重力，单位为kN；G_BURBH为上支撑辊轴承座重力，单位为kN；

上中间辊重力G_IR按如下公式计算：

G_IR＝G_IRRF+G_IRSH+G_IRBH (4),

在公式(4)中：G_IRRF为上中间辊辊面重力，单位为kN；G_IRSH为上中间辊轴头重力，单位为kN；G_IRBH为上中间辊轴承座重力，单位为kN；

上工作辊重力G_WR按如下公式计算：

G_WR＝G_WRRF+G_WRSH+G_WRBH (5),

在公式(5)中：G_WRRF为上工作辊辊面重力，单位为kN；G_WRSH为上工作辊轴头重力，单位为kN；G_WRBH为上工作辊轴承座重力，单位为kN；

上中间辊弯辊缸力F_IRB按如下公式计算：

在公式(6)中：P_IRBROD为上中间辊弯辊缸有杆腔压力，单位为bar；S_IRBROD为上中间辊弯辊缸有杆面积，单位为cm²；P_IRBROD-LESS为上中间辊弯辊缸无杆腔压力，单位为b_ar；S_IRBROD-LESS为上中间辊弯辊缸无杆面积，单位为cm²；A为上中间辊弯辊缸力限幅补偿系数；K₂为上中间辊弯辊缸数量；

上工作辊弯辊缸力F_WRB按如下公式计算：

在公式(7)中：P_WRBROD为上工作辊弯辊缸有杆腔压力，单位为bar；S_WRBROD为上工作辊弯辊缸有杆面积，单位为cm²；P_WRBROD-LESS为上工作辊弯辊缸无杆腔压力，单位为bar；S_WRBROD-LESS为上工作辊弯辊缸无杆面积，单位为cm²；B为上工作辊弯辊缸力限幅补偿系数；K₃为上工作辊弯辊缸数量；

上支撑辊平衡缸力F_BURB按如下公式计算：

在公式(8)中：P_BURBROD为上支撑辊平衡缸有杆腔压力，单位为bar；S_BURBROD为上支撑辊平衡缸有杆面积，单位为cm²；P_BURBROD-LESS为上支撑辊平衡缸无杆腔压力，单位为bar；S_BURBROD-LESS为上支撑辊平衡缸无杆面积，单位为cm²；K₄为上支撑辊平衡缸数量。

利用公式(3)计算上支撑辊重力G_BUR时，通过查询详细设计图纸，上支撑辊装配最大重力G_BURmax为344.93kN；其中，上支撑辊轴头重力G_BURSH为66.07kN和上支撑辊轴承座重力G_BURBH为117.10kN是两个固定值，只有上支撑辊辊面重力G_BURRF是随着辊径变化的。上支撑辊辊面长度为1.98m，辊面使用直径在1.15m～1.00m之间。上支撑辊在使用一段时间后，要对辊面进行磨削后将再次上机使用，从而造成上支撑辊辊面重力G_BURRF将随着辊面直径减小而减小，为此，在上支撑辊重力G_BUR的原有计算模型中，G_BURRF将不再用固定值带入，而是用下面的公式(9)来计算：

在公式(9)中：D_BURRF为上支撑辊辊面使用直径，单位为m；L_BURRF为上支撑辊辊面长度，单位为m；ρ_Fe1为上支撑辊密度，单位为kN/m³。

利用公式(4)计算上中间辊重力G_IR时，通过查询详细设计图纸，上中间辊装配最大重力G_IRmax为117.96kN；其中，上中间辊轴头重力G_IRSH为23.04kN和上中间辊轴承座重力G_IRBH为28.84kN是两个固定值，只有上中间辊辊面重力G_IRRF是随着辊径变化的，上中间辊辊面长度为2.18m，辊面使用直径在0.7m～0.62m之间，上中间辊在使用一段时间后，要对辊面进行磨削后将再次上机使用，从而造成上中间辊辊面重力G_IRRF随着辊面直径减小而减小。为此，在上中间辊重力G_IR的原有计算模型中，G_IRRF将不再用固定值带入，而是用下面的公式(10)来计算：

在公式(10)中：D_IRRF为上中间辊辊面使用直径，单位为m；L_IRRF为上中间辊辊面长度，单位为m；ρ_Fe2为上中间辊密度，单位为kN/m³。

利用公式(5)计算上工作辊重力G_WR时，通过查询详细设计图纸，上工作辊装配最大重力G_WRmax为42.49kN；其中，上工作辊轴头重力G_WRSH为9.05kN和上工作辊轴承座重力G_WRBH为13.89kN是两个固定值，只有上工作辊辊面重力G_WRRF是随着辊径变化的。上工作辊辊面长度为1.98m，辊面使用直径在0.40m～0.35m之间，上工作辊在使用一段时间后，要对辊面进行磨削后将再次上机使用，从而造成上工作辊辊面重力G_WRRF随着辊面直径减小而减小。为此，在上工作辊重力G_WR的原有计算模型中，G_WRRF将不再用固定值带入，而是用下面的公式(11)来计算：

在公式(11)中：D_WRRF为上工作辊辊面使用直径，单位为m；L_WRRF为上工作辊辊面长度，单位为m；ρ_Fe3为上工作辊密度，单位为kN/m³。

此外，本发明依据正、负弯辊缸力特性，对负弯辊缸力的取值进行了处理，对上中间辊弯辊缸力F_IRB和上工作辊弯辊缸力F_WRB而言，将正弯辊缸力取正数，将负弯辊缸力取负数，然后带入公式(1)中进行计算，以此达到计算轧制力和实际轧制力相符的目的。

为了防止弯辊缸力反向冲击使得主液压缸力F_MAIN受到影响，造成轧制力F_N震荡过大，本发明对弯辊缸力设定最大限幅补偿系数，具体方式为：根据主液压缸力F_MAIN的取值不同，对弯辊缸力设定最大限幅补偿系数，限幅补偿系数按照表1中的参数进行控制。

表1不同主液压缸力下工作辊与中间辊弯辊缸力限幅补偿系数

在实际生产过程中，由上述原有数学模型计算出来的轧制力表现为与实际轧制力之间偏差大，轧制力较小时不能够实现轧制功能，无法实现板型及外观的美化，甚至可能会轧烂带钢。本申请的发明人经过现场运行分析，找到了导致这些情况的原因，具体包括两个方面：

一、上支撑辊重力G_BUR、上中间辊重力G_IR和上工作辊重力G_WR的计算问题：

在原有数学模型公式(1)中，上支撑辊重力G_BUR、上中间辊重力G_IR和上工作辊重力G_WR计算出来的值一直是一个固定值。即是说，不管运行的实际情况如何，该模型一直都是用最大辊径计算得到这三个重力中各自所包含的辊面重力G_BURRF、G_IRRF和G_WRRF，然后分别再带入公式(3)、(4)和(5)中计算得到G_BUR、G_IR和G_WR。然而，这与实际生产不相符。因为上支撑辊、上中间辊和上工作辊在使用过程中有厚度磨损，导致辊径变小，造成辊面重力降低，进而使得G_BUR、G_IR和G_WR变小，造成利用原有数学模型计算出的轧制力比实际轧制力偏大。当需求轧制力很大时，这个偏差值占比较小，影响不突出。当需求轧制力很小时，这个偏差值占比较大，将会引起轧制力波动，不利于消除带钢的屈服平台和屈服纹，影响产品质量。

二、负弯辊缸力的取值问题：

上中间辊弯辊缸力F_IRB和上工作辊弯辊缸力F_WRB有正、负弯辊缸力之分。正弯辊缸力方向垂直向上，与轧制力方向相反，与轧制力是相减的关系；此时，F_IRB和F_WRB应该取正数带入公式(1)进行计算。负弯辊缸力方向垂直向下，与轧制力方向相同，与轧制力是相加的关系；此时，F_IRB和F_WRB应该取负数带入公式(1)进行计算。而原有数学模型中只取了F_IRB和F_WRB的正值带入到公式(4)中参与计算，造成原有数学模型计算出的轧制力与实际轧制力之间存在偏差。当轧制力很大时，这种偏差较小。当轧制力较小时，上中间辊负弯辊缸力F_IRB和上工作辊负弯辊缸力F_WRB的取正将会对原有数学模型的轧制力计算值造成锐减，使得计算出的轧制力远远小于实际轧制力，此时，为了满足预设轧制力，主液压缸力F_MAIN就会增大，这就会造成实际产生的轧制力高于预设轧制力，从而轧烂带钢，导致小轧制力不能实现的假象。

实施例

现场实际数据介绍及相关计算:

实际生产现场中，单机架六辊CVC平整机预设轧制力F_N范围是800kN～12000kN，配置的主液压缸力F_MAIN范围是0～12000kN，上支撑辊实际应用的平衡缸力F_BURB为400kN。

又根据实际生产中上支撑辊、上中间辊以及上工作辊辊径的变化情况，采用公式(3)、(4)和(5)以及本发明改进后的公式(9)、(10)和(11)，可以计算出对应最大辊径和最小辊径时的G_BUR，G_IR以及G_WR，如表2所示。表2中同时给出了原有数学模型计算出的G_BUR，G_IR以及G_WR。

表2最大辊径和最小辊径时G_BUR，G_IR以及G_WR的计算数据

由表2可知，G_BUR，G_IR以及G_WR各自在最大辊径和最小辊径时的值相差较大，因此，在实际轧制力计算时，考虑辊径变化对轧制力的影响是有必要的。

实际生产中，平整机配置的中间辊正、负弯辊缸力范围为2400kN～-1800kN，平整机配置的工作辊正、负弯辊缸力范围为1000kN～-700kN；由此根据公式(6)与公式(7)，以及表1中的数据，可以计算得到对应F_MAIN变化的F_IRB与F_WRB，如表4所示。

表3不同F_MAIN所对应的F_IRB与F_WRB的计算数据

F<sub>MAIN</sub>/kN	F<sub>IRB</sub>/kN	F<sub>WRB</sub>/kN
			0～800	1200～-900	500～-350
8000～12000	240～-180	100～-70

表3中，F_IRB与F_WRB中所对应的正值表示最大正弯辊缸力，负值表示最大负弯辊缸力。由此可以看出，在计算轧制力时，对负弯辊缸力处理不合理，将会给轧制力的计算带来较大误差。

根据上述数据，对原有数学模型和本发明的实际应用情况进行分析。此处需要说明两点：一是限于篇幅，本发明仅讨论了几种现场应用情况；二是实际生产现场中，认为轧制力偏差值波动在1％以内可以满足轧制要求。

考虑辊径变化与最大正弯辊缸力时的应用情况分析：当上支撑辊、上中间辊以及上工作辊辊径处于最大辊径或者最小辊径时，考虑上中间辊弯辊缸力F_IRB和上工作辊弯辊缸力F_WRB具有最大正弯辊缸力，此时由原有模型和本发明得到的轧制力如表4和表5所示。表4和表5中同时给出了生产现场的实际轧制力以及生产需求的预设轧制力。

表4考虑最大辊径与最大正弯辊缸力时轧制力模型改进前后的对比

表5考虑最小辊径与最大正弯辊缸力时轧制力模型改进前后的对比

由表4可以发现，当上支撑辊、上中间辊和上工作辊为最大辊径时，无论主液压缸力F_MAIN处于最小情况还是最大情况，两种数学模型计算出的轧制力分别与实际轧制力相符，但均小于预设轧制力。因此，对于F_MAIN为0的情况，可通过提升主液压缸力达到预设轧制力；对于F_MAIN为12000kN的情况，可通过降低正弯辊缸力让实际轧制力达到预设轧制力。

由表5可以看出：

(1)当上支撑辊、上中间辊和上工作辊为最小辊径，主液压缸力F_MAIN在最小情况下，原有数学模型计算出的轧制力大于实际轧制力59.3kN，且与实际轧制力的偏差为3.6％。此时，即使通过增加主液压缸力，让原有数学模型计算出的轧制力达到800kN的预设轧制力，则该模型实际达到的轧制力与预设轧制力之间仍存在偏差为7.4％(59.3/800)，无法满足轧制力偏差值波动在1％以内的轧制要求。而由本发明得到的轧制力与实际轧制力无偏差，在提升主液压缸力之后完全可以达到预设轧制力，满足轧制要求。

(2)当上支撑辊、上中间辊和上工作辊为最小辊径时，主液压缸力F_MAIN在最大情况下，原有数学模型计算出的轧制力大于实际轧制力59.3kN，与实际轧制力偏差约为0.5％。此时，由于原有数学模型计算出的轧制力小于预设轧制力12000kN，因此会通过降低正弯辊缸力来达到预设轧制力，最后实际达到的轧制力与预设轧制力之间存在偏差为0.5％(59.3/12000)，但满足轧制力偏差值波动在1％以内的轧制要求。由此可见，此种情况下，大轧制力时，由原有数学模型得到的轧制力偏差小，可以忽略不计。同时还发现，本发明计算出的轧制力与实际轧制力相符，但小于预设轧制力，通过降低正弯辊缸力可做到与预设轧制力无偏差，满足轧制要求。

考虑辊径变化与最大负弯辊缸力时的应用情况分析：当上支撑辊、上中间辊以及上工作辊辊径处于最大辊径或者最小辊径时，考虑上中间辊弯辊缸力F_IRB和上工作辊弯辊缸力F_WRB具有最大负弯辊缸力，此时由原有模型和本发明得到的轧制力如表6和表7所示。表6和表7中同时给出了生产现场的实际轧制力以及生产需求的预设轧制力。

表6考虑最大辊径与最大负弯辊缸力时轧制力模型改进前后的对比

表7考虑最小辊径与最大负弯辊缸力时轧制力模型改进前后的对比

由表6可以发现：

(1)当主液压缸力F_MAIN在最小情况下，原有数学模型计算出的轧制力比实际轧制力小2500kN，与实际轧制力偏差184.4％。此时，由于该模型计算出的轧制力远远低于预设轧制力，所以会通过两种方式增加轧制力：一是通过增加主液压缸力1944.6kN(1144.6+800)，但此时现场实际的轧制力是1355.4kN，已经比预设轧制力800kN大很多了，再次增加1944.6kN来达到预设轧制力的话，则最后的结果是实际的轧制力变成了3300kN(1355.4+1944.6)，与预设轧制力偏差为312.5％(2500/800)，从而会出现轧烂带钢的情况；二是由于该模型将负弯辊缸力取的正数，所以会通过降低负弯辊缸力来试图达到预设轧制力，但实际情况是，此时负弯辊缸力调节范围1250kN(900+350)小于1944.6kN，这意味着即使降低弯辊缸力到零也无法达到预设轧制力，更何况为了满足带钢边浪的处理要求，负弯辊缸力必须保证一定的值而不允许降为零。因此，原有模型在现场实际生产中就会表现出无法实现小轧制力生产的假象。而本发明计算出的轧制力虽然和实际轧制力相符，但大于预设轧制力，可以通过降低负弯辊缸力555.4kN(1355.4-800)达到预设轧制力，满足轧制要求。

(2)当主液压缸力F_MAIN在最大情况下，原有数学模型计算出的轧制力小于实际轧制力500kN，与实际轧制力的偏差为4％。此时，由于原有模型计算出的轧制力低于预设轧制力，因此会通过降低负弯辊缸力144.6kN(12000-11855.4)来试图达到预设轧制力。但此时实际轧制力是12355.4kN，因此，即使将负弯辊缸力降低了144.6kN，最后实际得到的轧制力为12210.8kN(12355.4-144.6)，与预设轧制力偏差为1.8％(210.8/12000)，无法满足轧制力偏差值波动在1％以内的轧制要求。而本发明计算出的轧制力与实际轧制力没有偏差，但大于预设轧制力，可以通过降低主液压缸力达到预设轧制力，满足轧制要求。

由表7可以发现：

(1)当主液压缸力F_MAIN在最小情况下，原有数学模型计算出的轧制力小于实际轧制力2440.7kN，与实际轧制力偏差188.3％。此时，由于原有模型计算出的轧制力远远低于预设轧制力，所以会通过两种方式增加轧制力：一是通过增加主液压缸力1944.6kN(1144.6+800)，但此时现场实际的轧制力是1296.1kN，已经比预设轧制力800kN大很多了，再次增加1944.6kN来达到与预设轧制力，则最后的结果是实际的轧制力变成了3240.7kN(1296.1+1944.6)，与预设轧制力的偏差为305％(2440.7/800)，从而会出现轧烂带钢的情况；二是会通过降低负弯辊缸力来试图达到预设轧制力，但实际情况是，此时负弯辊缸力调节范围1250kN(900+350)小于1944.6kN，这意味着即使降低弯辊缸力到零也无法达到需求轧制力，更何况为了满足带钢边浪的处理要求，负弯辊缸力必须保证一定的值而不允许降为零。因此，原有模型在现场实际生产中就会表现出无法实现小轧制力生产的假象。而本发明计算出的轧制力虽然和实际轧制力相符，但大于预设轧制力，可以通过降低负弯辊缸力496.1kN(1 296.1-800)达到预设轧制力，满足轧制要求。

(2)当主液压缸力F_MAIN在最大情况下，原有数学模型模型计算出的轧制力小于实际轧制力440.7kN，与实际轧制力偏差3.6％。此时，由于原有模型计算出的轧制力低于预设轧制力，因此会通过降低负弯辊缸力144.6kN(12000-11855.4)来试图达到预设轧制力，但实际轧制力是12296.1kN，因此，即使将负弯辊缸力降低了144.6kN，最后实际得到的轧制力为12151.5kN(12296.1-144.6)，与预设轧制力偏差为1.3％(151.5/12 000)，无法满足轧制力偏差值波动在1％之内的轧制要求。而本发明计算出的轧制力与实际轧制力没有偏差，但大于预设轧制力，可以通过降低主液压缸力达到预设轧制力，满足轧制要求。

通过以上对原有轧制力数学模型以及本发明的应用情况分析，可得到如下结论：

(1)原有轧制力数学模型计算出的轧制力与实际轧制力以及预设轧制力之间存在偏差大，不满足轧制要求，会有轧烂带钢导致无法实现小轧制力生产的情况。

(2)本发明所计算出的轧制力与实际轧制力相符，可达到与预设轧制力之间无偏差，所有轧制力均能实现。

(3)将本发明应用于某钢厂的实际生产中，证明该计算方法能够满足从软料、薄料到厚料高强钢全系列品种生产的实际需要，能够准确地控制轧制力，提升了带钢机械性能、板型及表面质量。因此，该计算方法可以在类似平整机上推广应用，具有广泛的实用性。

Claims (2)

1.六辊平整机轧制力的计算方法，轧制力根据如下公式计算:

F_N＝F_MAIN+(G_BUR+G_IR+G_WR)-(F_IRB+F_WRB+F_BURB) (1)，

在公式(1)中：F_N为平整机轧制力，单位为kN；F_MAIN为主液压缸力，单位为kN；G_BUR为上支撑辊重力，单位为kN；G_IR为上中间辊重力，单位为kN；G_WR为上工作辊重力，单位为kN；F_IRB为上中间辊弯辊缸力，单位为kN；F_WRB为上工作辊弯辊缸力，单位为kN；F_BURB为上支撑辊平衡缸力，单位为kN；

其中，主液压缸力F_MAIN按如下公式计算：

F_MAIN＝(P_MAINROD×S_MAINROD-P_MAINROD-LESS×S_MAINROD-LESS)×K₁÷100 (2)，

在公式(2)中：P_MAINROD为主液压缸有杆腔压力，单位为bar；S_MAINROD为主液压缸有杆面积，单位为cm²；P_MAINROD-LESS为主液压缸无杆腔压力，单位为bar；S_MAINROD-LESS为主液压缸无杆面积，单位为cm²；K₁为主液压缸数量；

上支撑辊重力G_BUR按如下公式计算：

G_BUR＝G_BURRF+G_BURSH+G_BURBH (3)，

在公式(3)中：G_BURRF为上支撑辊辊面重力，单位为kN；G_BURSH为上支撑辊轴头重力，单位为kN；G_BURBH为上支撑辊轴承座重力，单位为kN；

上中间辊重力G_IR按如下公式计算：

G_IR＝G_IRRF+G_IRSH+G_IRBH (4)，

在公式(4)中：G_IRRF为上中间辊辊面重力，单位为kN；G_IRSH为上中间辊轴头重力，单位为kN；G_IRBH为上中间辊轴承座重力，单位为kN；

上工作辊重力G_WR按如下公式计算：

G_WR＝G_WRRF+G_WRSH+G_WRBH (5)，

在公式(5)中：G_WRRF为上工作辊辊面重力，单位为kN；G_WRSH为上工作辊轴头重力，单位为kN；G_WRBH为上工作辊轴承座重力，单位为kN；

上中间辊弯辊缸力F_IRB按如下公式计算：

在公式(6)中：P_IRBROD为上中间辊弯辊缸有杆腔压力，单位为bar；S_IRBROD为上中间辊弯辊缸有杆面积，单位为cm²；P_IRBROD-LESS为上中间辊弯辊缸无杆腔压力，单位为bar；S_IRBROD-LESS为上中间辊弯辊缸无杆面积，单位为cm²；A为上中间辊弯辊缸力限幅补偿系数；K₂为上中间辊弯辊缸数量；

上工作辊弯辊缸力F_WRB按如下公式计算：

在公式(7)中：P_WRBROD为上工作辊弯辊缸有杆腔压力，单位为bar；S_WRBROD为上工作辊弯辊缸有杆面积，单位为cm²；P_WRBROD-LESS为上工作辊弯辊缸无杆腔压力，单位为bar；S_WRBROD-LESS为上工作辊弯辊缸无杆面积，单位为cm²；B为上工作辊弯辊缸力限幅补偿系数；K₃为上工作辊弯辊缸数量；

上支撑辊平衡缸力F_BURB按如下公式计算：

在公式(8)中：P_BURBROD为上支撑辊平衡缸有杆腔压力，单位为bar；S_BURBROD为上支撑辊平衡缸有杆面积，单位为cm²；P_BURBROD-LESS为上支撑辊平衡缸无杆腔压力，单位为bar；S_BURBROD-LESS为上支撑辊平衡缸无杆面积，单位为cm²；K₄为上支撑辊平衡缸数量；

其特征在于：

在公式(3)中的上支撑辊辊面重力G_BURRF按如下公式计算：

在公式(9)中：D_BURRF为上支撑辊辊面使用直径，单位为m；L_BURRF为上支撑辊辊面长度，单位为m；ρ_Fe1为上支撑辊密度，单位为kN/m³；

在公式(4)中的上中间辊辊面重力G_IRRF按如下公式计算：

在公式(10)中：D_IRRF为上中间辊辊面使用直径，单位为m；L_IRRF为上中间辊辊面长度，单位为m；ρ_Fe2为上中间辊密度，单位为kN/m³；

在公式(5)中的上工作辊辊面重力G_WRRF按如下公式计算：

在公式(11)中：D_WRRF为上工作辊辊面使用直径，单位为m；L_WRRF为上工作辊辊面长度，单位为m；ρ_Fe3为上工作辊密度，单位为kN/m³；

对上中间辊弯辊缸力F_IRB和上工作辊弯辊缸力F_WRB而言，将正弯辊缸力取正数，将负弯辊缸力取负数，然后带入公式(1)中进行计算。

2.如权利要求1所述的六辊平整机轧制力的计算方法，其特征在于：根据主液压缸力F_MAIN的取值不同，对弯辊缸力设定最大限幅补偿系数，

按照上表的参数进行控制。