一種針對六輥軋機的彎輥力組合板形控制方法
【專利摘要】本發(fā)明一種針對六輥軋機的彎輥力組合板形控制方法，屬于機械自動化控制領(lǐng)域。目前主流的寬帶鋼六輥軋機均具備了工作輥彎輥與中間輥彎輥，本發(fā)明通過設(shè)計不同軋制工況下工作輥彎輥調(diào)節(jié)量與中間輥彎輥調(diào)節(jié)量的比例關(guān)系，使工作輥彎輥與中間輥彎輥同向調(diào)節(jié)時可以控制二次板形缺陷，反向調(diào)節(jié)時可以控制四次板形缺陷，從而依據(jù)以上原則針對六輥軋機建立了高效實用的彎輥力組合板形控制方法。利用本發(fā)明控制方法，可以通過人工手動干預(yù)或在線閉環(huán)系統(tǒng)模型兩種方法，對長期困擾生產(chǎn)的四次板形缺陷實施快速精確的控制。
【專利說明】一種針對六輥軋機的彎輥力組合板形控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請屬于機械自動化控制領(lǐng)域，尤其涉及一種針對六輥軋機彎輥力調(diào)節(jié)的板形控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著工業(yè)用戶對冷軋帶鋼產(chǎn)品質(zhì)量精度的要求日趨嚴格，促進了板帶材高精度軋制技術(shù)的發(fā)展。其中，板形控制技術(shù)得到了空前的發(fā)展，新型板形控制技術(shù)不斷問世，國際上先后開發(fā)出了一系列的以先進板形控制技術(shù)為標志的板帶軋機新機型，如HC系列(包括 HC，HCff, HCMW, UCM, UCMW), CVC 系列(包括 CVC4，CVC6)，DSR, PC 等軋機，統(tǒng)稱為新一代高技術(shù)軋機。
[0003]不同機型的設(shè)計理念均為實現(xiàn)更有效的板形控制，但目前對稱低階次(主要為2次)板形控制的研究相對成熟，而對高階次板形缺陷的研究卻嚴重不足。這里，板形指平坦度，板形階次指沿帶鋼全寬平坦度(通過相對延伸率差分布或縱向內(nèi)應(yīng)力分布表示)所擬合的多項式的階次。
[0004]目前，HC系列的UCM與UCMW機型以及CVC系列的CVC6等六輥軋機，多數(shù)具備工作輥正負彎輥以及中間輥正彎輥板形調(diào)控手段。
[0005]如圖1所示，兩種彎輥沿帶鋼全寬的板形調(diào)控特性存在較大的差別，中間輥彎輥調(diào)控效果沿帶鋼全寬比較均勻，其調(diào)控特性曲線可以較好地擬合為二次曲線，而工作輥彎輥調(diào)控效果在帶鋼邊部更為突出，其調(diào)控特性曲線應(yīng)擬合為四次或更高次曲線?？梢姡鶕?jù)兩組彎輥沿帶鋼全寬板形調(diào)控特性的差別，進行兩組彎輥的組合調(diào)節(jié)，可以對四次平坦度缺陷實施有效控制。
[0006]然而，在實際生產(chǎn)過程中，控制系統(tǒng)僅將兩組彎輥用于二次平坦度偏差的控制，四次平坦度偏差及擬合計算后剩余的平坦度偏差，均歸結(jié)為局部板形缺陷，依靠軋輥分段冷卻進行控制，而調(diào)控效果卻受限于分段冷卻的調(diào)控能力。
[0007]針對現(xiàn)場對四次平坦度偏差控制策略的迫切需求，本發(fā)明依據(jù)有限元仿真分析結(jié)果建立輥系-軋件-張力迭代計算模型，計算工作輥彎輥與中間輥彎輥沿帶鋼全寬板形調(diào)控特性的差別，并在此基礎(chǔ)上建立基于兩組彎輥力組合調(diào)節(jié)的、同時具備二次與四次平坦度調(diào)控能力的板形控制方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有六輥軋機板形控制系統(tǒng)缺乏四次板形控制能力的問題，開發(fā)了基于工作輥彎輥力與中間輥彎輥力組合調(diào)節(jié)的板形控制方法。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種針對六輥軋機的板形控制方法。
[0010]本發(fā)明涉及六輥軋機包括六輥HC系列(UCM與UCMW)軋機，以及六輥CVC軋機兩大類軋機，本發(fā)明中的板形控制方法針對兩類軋機沒有本質(zhì)區(qū)別，只是具體控制參數(shù)不同。
[0011]本發(fā)明首先通過建立輥系-軋件-張力一體化模型計算得到工作輥彎輥與中間輥彎輥的板形調(diào)控特性，從而得到二者針對二次平坦度調(diào)控能力的比例，在此基礎(chǔ)上形成彎輥力組合板形控制方法。具體計算流程如下:
(I)通過有限元輥系-軋件隱式靜力學(xué)模型求解工作輥有載輥形曲線建立有限元輥系-軋件隱式靜力學(xué)模型，采用1/2模型，提取有載狀態(tài)下與帶鋼接觸的工作輥單元節(jié)點的位移曲線，即工作輥有載輥形曲線，如圖2所示。
[0012](2)通過有限元輥系-軋件顯式動力學(xué)模型求解變形區(qū)橫向流動因數(shù)分布 建立有限元輥系-軋件顯式動力學(xué)模型(如圖3所示)，模型由一剛性軋輥與帶鋼組成，
軋輥輥形為根據(jù)隱式靜力學(xué)模型計算得出的工作輥有載輥形曲線，設(shè)沿帶鋼寬度方向坐標為_7，沿軋制方向坐標為A通過求解可以得到軋制變形區(qū)內(nèi)單元體的橫向應(yīng)變增量(沿帶鋼寬度方向應(yīng)變)S(H)以及縱向應(yīng)變增量(沿軋制方向應(yīng)變)G(H)，并進而得到橫向流動因數(shù)G(H):
這里，忽略沿高向U方向)上橫向流動因數(shù)變化，橫向流動因數(shù)^Cr，_F)為高向的平均值。
[0013](3)通過橫向流動因數(shù)計算結(jié)果修正三維差分軋件塑性變形模型
取軋制變形區(qū)的一半建立計算模型。將輥縫內(nèi)的軋件分割成如圖4所示的微小單元，變形區(qū)(半板寬方向被均分為》份，方向被均分為/7份。入口的板邊處為(1，/?)單元，任意單元以U』表示，其中i為縱向單元編號，J為橫向單元編號。
[0014]板厚方向的應(yīng)變增量i/ f z (i，J')為:
= (2)

k{1-17J)
式中，為單元體高度。
[0015]縱向應(yīng)變增量d ε χ (i,j)與橫向應(yīng)變增量d ε為:
—/“I)--':G令 \j)d
式中，為G(x,y、的離散形式；
軋件相對軋輥的縱向滑動位移階段增量?/Κ為:
dF = J^deJiJ)(4)

1-/
式中，/為當前單元縱向坐標，弋為變形區(qū)中性點對應(yīng)的離散單元縱向坐標。
[0016]軋件相對軋輥的橫向滑動位移階段增量W為:
J
dU = ^dey (i,j)(5)
J-1
式中，/為當前單元橫向坐標。
[0017]軋輥對軋件的摩擦力作用方向與軋件相對軋輥的滑動方向相反。摩擦應(yīng)力
【權(quán)利要求】
1.一種針對六輥軋機的彎輥力組合板形控制方法，其特征在于，該方法通過建立輥系-軋件-張力一體化模型計算得到工作輥彎輥與中間輥彎輥的板形調(diào)控特性，從而得到二者針對二次平坦度調(diào)控能力的比例，在此基礎(chǔ)上形成彎輥力組合板形控制方法，具體步驟如下: 步驟1.1通過有限元輥系-軋件隱式靜力學(xué)模型求解工作輥有載輥形曲線: 建立有限元輥系-軋件隱式靜力學(xué)模型，采用1/2模型，提取有載狀態(tài)下與帶鋼接觸的工作輥單元節(jié)點的位移曲線，即工作輥有載輥形曲線， 步驟1.2通過有限元輥系-軋件顯式動力學(xué)模型求解變形區(qū)橫向流動因數(shù)分布: 建立有限元輥系-軋件顯式動力學(xué)模型，該模型由一剛性軋輥與帶鋼組成，軋輥輥形為根據(jù)隱式靜力學(xué)模型計算得出的工作輥有載輥形曲線， 設(shè)沿帶鋼寬度方向坐標為_7，沿軋制方向坐標為A通過以下公式(I)求解得到軋制變形區(qū)內(nèi)單元體的橫向應(yīng)變增量dεy(x，y)以及縱向應(yīng)變增量dεy(x，y)，并進而得到橫向流動因數(shù)G(x，y):
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述板形控制方法，其特征在于:所述的六輥軋機包括中間輥連續(xù)可變凸度的六輥CVC軋機，以及萬能凸度軋機六輥UCM與UCMW軋機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述板形控制方法，其特征在于:所述軋件的板帶厚度<6mm，寬度>800mmo
【文檔編號】B21B37/38GK103567229SQ201310508874
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】王曉晨, 楊荃, 梁治國, 何飛, 孫友昭, 馬粹, 王敏, 肖會芳 申請人:北京科技大學(xué)