專利名稱：一種新型的軋機剛度計算方法
技術領域：
本發(fā)明屬于金屬加工板帶產(chǎn)品軋制技術領域，涉及一種新型的軋機設備剛度設定計算方法，尤其是在線設定計算控制系統(tǒng)；同時，本發(fā)明還涉及一種反饋自適應計算方法。
背景技術：
金屬在軋制時，由于軋輥和軋件相互作用，產(chǎn)生巨大的作用力，該作用力引起軋機的變形，軋機的變形量計算采用胡克定律，即
AS = P/M
其中，P為軋制壓力，M為軋機剛度。軋機剛度M的計算精度決定了生產(chǎn)時自動控制的輥縫設定精度，也是反饋控制厚度計算的基礎。生產(chǎn)時自動控制輥縫設定計算模型如下 S = h - P/M (1)
(1)中，S為設定輥縫，h為預設定出口厚度，P為預設定軋制力，M為預計算軋機剛度。反饋控制厚度計算模型如(2 ) h = S + P/M (2)
(2)中，S為實測輥縫，P為實測軋制力，M為實際計算剛度。( 1)、(2)式是板材生產(chǎn)自動控制的基礎方程，這兩個方程都要用到軋機剛度，軋機剛度的精度決定了生產(chǎn)的控制精度，也決定了后續(xù)反饋自適應計算厚度的精度。軋機剛度計算是一個比較復雜的過程，其精確測定很困難。軋機剛度是軋件寬度和軋制壓力的函數(shù)，即
M = f(B, P) (3)
(3)中，B為軋件寬度，P為軋制壓力。目前還沒有精確的數(shù)學模型能夠精確描述軋機剛度隨著軋件寬度變化以及軋制壓力變化的變化規(guī)律。國內(nèi)的做法一般是通過軋制鋁板或者銅板獲得相應的回歸曲線。(2)式可變化為
M = P/(h - S) (4)
在(4)中，如果通過一定的方法獲得P，h以及S的數(shù)值，就可以獲得軋機剛度的數(shù)值。 該方法從理論上是可行的，但是需要按照一定的計劃進行編排，而且測量過程不可避免地出現(xiàn)測量偏差。其寬度編排是按照軋機能夠生產(chǎn)的板材寬度編排，每隔200-300mm設置一個寬度點；對于3000mm軋機，其厚度規(guī)格最少要8個，寬度規(guī)格要10個以上，即需要80個規(guī)格的鋁板或者銅板軋制才能確定軋機剛度M隨著寬度和厚度規(guī)格變化的趨勢。由于鋁板或者銅板的價格昂貴，這對于板帶材生產(chǎn)企業(yè)是難以做到的，而且該方法也只有相對的精度，很難覆蓋生產(chǎn)中可能遇到的規(guī)格。國外發(fā)達國家的板帶材生產(chǎn)企業(yè)，由于其工業(yè)化早，很多板帶材生產(chǎn)企業(yè)積累了大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，可從(4)反算出軋機的剛度，從而用于工業(yè)控制。國外很多相關企業(yè)都是采用這種經(jīng)驗數(shù)據(jù)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提出了一種新的方法，建立了軋機剛度隨軋件寬度和軋制壓力變化數(shù)學模型，不需要經(jīng)驗數(shù)據(jù)就可以獲得高精度軋機剛度的方法。軋機的彈性變形是一個復雜的模型。軋機由多個機械裝置組成，重要的軋機組成設備包括輥系(工作輥和支撐輥)、軸承座、壓下螺絲、液壓缸、球面墊、墊板等。軋機的變形就是以上機械設備變形的總和，軋機的變形同時受到軋制壓力和軋件寬度的影響，確定二者的影響模型，是一個難點。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案
首先從理論上計算出軋機剛度隨著軋制壓力和軋件寬度變化的變化規(guī)律，然后通過現(xiàn)場測量，采用Cramer法則動態(tài)計算出軋制剛度隨軋制壓力變化的物理規(guī)律，通過二者結(jié)合的方法，獲得高精度的軋機剛度算法模型。從材料力學可以推導出在一定的軋制壓力和軋件寬度下的軋機變形模型
權(quán)利要求
1.一種新型的軋機剛度計算方法，用于計算板帶軋機(含中厚板軋機、熱連軋軋機、熱軋爐卷軋機、冷連軋軋機、冷軋可逆式軋機)的剛度，其特征在于所述方法包含軋機機械參數(shù)格式文件、配套軋機剛度測試方法、配套數(shù)據(jù)接口、軋機彈性變形計算模塊、軋機理論剛度計算模塊、軋機剛度測試數(shù)據(jù)處理模塊、軋機剛度計算模塊、軋機剛度補償模塊；所述軋機機械參數(shù)格式文件，根據(jù)工廠軋機設備的實際情況進行數(shù)學建模，用于為軋機剛度的理論計算提供原始數(shù)據(jù)；所述配套軋機剛度測試方法，實地測量在不同軋制力條件下，軋機的實際彈跳變化情況；所述配套數(shù)據(jù)接口，從外部獲得計算軋機剛度所需各種數(shù)據(jù)； 所述軋機彈性變形計算模塊，根據(jù)輸入的軋機機械參數(shù)，計算不同板帶材寬度和理論軋制力時，軋機的彈性形變量；所述軋機理論剛度計算模塊，根據(jù)軋機彈性變形計算模塊的計算結(jié)果，板帶材寬度對軋機剛度的影響曲線；所述軋機剛度測試數(shù)據(jù)處理模塊，對從軋機剛度測試中采集到的數(shù)據(jù)進行處理，包括有效性校驗、濾波、計算；該模塊可以計算出不同實際軋制力對軋機剛度的影響曲線；所述軋機剛度計算模塊，根據(jù)板帶材寬度、軋制力對剛度的影響曲線，計算在實際軋制條件下的軋機剛度；所述軋機剛度補償模塊，用于補償在不同工業(yè)條件下的軋機剛度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述軋機剛度計算方法，其特征在于對于特定的板帶軋機，其機械參數(shù)格式文件通過數(shù)學建模確定，且不會發(fā)生變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述軋機剛度計算方法，其特征在于必須通過配套的軋機剛度測試方法能精確地獲得實際軋制力對軋機剛度的影響曲線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述軋機剛度計算方法，其特征在于對于機械參數(shù)信息不完整的板帶軋機，可通過單獨計算其輥系彈性變形推算出軋機的彈性變形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述軋機剛度計算方法，其特征在于軋機剛度測試數(shù)據(jù)處理模塊可以在線完成計算，計算出不同實際軋制力對軋機剛度的影響曲線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述軋機剛度計算方法，其特征在于軋機剛度計算模塊計算的軋機剛度會因不同的實際軋制條件而發(fā)生動態(tài)變化；軋機剛度計算模塊的計算方法有微分形式、差分形式和積分形式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述軋機剛度計算方法，其特征在于可以根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場的實施效果調(diào)節(jié)軋機剛度補償模塊，達到更高的計算精度。
8.一種利用權(quán)力1至7的任意一項所述軋機剛度計算方法，其特征在于，包含以下步驟步驟A 根據(jù)板帶軋機的設備情況建模，確定軋機機械參數(shù)格式文件； 步驟B 按照配套的軋機剛度測試方法要求，編寫軋機剛度測試程序； 步驟C 使用軋機彈性變形計算模塊，計算不同板坯寬度情況下，軋機的理論彈性形變；步驟D 使用軋機理論剛度計算模塊，計算板帶材寬度對軋機剛度的影響曲線； 步驟E 運行軋機剛度測試程序，對板帶軋機實施剛度測試并收集測試數(shù)據(jù)；步驟F 使用軋機剛度測試數(shù)據(jù)處理模塊，計算實際軋制力對軋機剛度的影響曲線； 步驟G 使用軋機剛度計算模塊，根據(jù)實際軋制條件計算軋機剛度； 步驟H 使用軋機剛度補償模塊，補償不同工業(yè)條件下的軋機剛度； 步驟I 結(jié)束。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種新型的軋機剛度計算方法，屬于金屬加工板帶產(chǎn)品軋制技術領域。本發(fā)明通過對軋機設備的數(shù)學建模獲得板帶材寬度對軋機剛度的影響；通過配套的軋機剛度測試方法和數(shù)據(jù)處理方法獲得實際軋制力對軋機剛度的影響。綜合考慮這兩種影響后，可精確計算軋機剛度，進而用于輥縫設定計算以及厚度計算，實現(xiàn)高精度的板帶材軋制自動控制。
文檔編號B21B38/00GK102179414SQ201110053608
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月7日
發(fā)明者楊雁青, 王 琦, 羅文濤 申請人:上海優(yōu)控科技有限公司