一種四輥軋機(jī)軋制過程中的軋機(jī)彈性變形預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于板帶乳制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種四輥乳機(jī)乳制過程中的乳機(jī)彈性變 形預(yù)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 乳制過程中，在乳制力和彎輥力的作用下，乳機(jī)的乳輥輥系及乳輥軸承、軸承座、 牌坊等部件會(huì)產(chǎn)生彈性變形，這一系列受力部件產(chǎn)生的彈性變形總和稱為乳機(jī)彈性變形。 在乳機(jī)彈性變形中，乳機(jī)牌坊和其它機(jī)械部件的剛度特性在制造安裝后基本不會(huì)發(fā)生變 化，其彈性變形僅僅與乳制力、彎輥力等受力大小有關(guān)。而輥系的彈性變形包括支撐輥撓 曲、工作輥撓曲、輥間壓扁和工作輥壓扁等部分，在板帶生產(chǎn)過程中，輥系的彈性變形會(huì)隨 著乳輥的幾何尺寸、帶鋼寬度、彎輥力和乳制力等生產(chǎn)條件的變化而發(fā)生改變。
[0003] 乳機(jī)彈性變形計(jì)算的應(yīng)用分為兩種情形，第一種是用于輥縫設(shè)定值的計(jì)算，即根 據(jù)各道次或各機(jī)架厚度分配及相應(yīng)乳制力求該乳機(jī)各道次/各機(jī)架的輥縫設(shè)定值；第二種 情形是根據(jù)實(shí)測的輥縫和乳制力反求相應(yīng)彈性變形量和厚度，計(jì)算各道次/各機(jī)架出口厚 度和AGC調(diào)節(jié)中的瞬時(shí)厚度。因此，可以說乳機(jī)彈性變形的預(yù)測精度直接影響著輥縫設(shè)定 及帶鋼出口厚度軟測量的精度。目前，國內(nèi)冷乳機(jī)過程控制中的乳機(jī)彈性預(yù)測一般采用通 過壓靠法或乳板法得到的彈性變形曲線來確定乳機(jī)彈性變形值，并僅對帶鋼寬度影響項(xiàng)進(jìn) 行補(bǔ)償，而乳輥尺寸和彎輥力等因素對彈性變形的影響在傳統(tǒng)模型中沒有得到體現(xiàn)。但是， 在實(shí)際生產(chǎn)中，由于乳輥尺寸、板帶寬度等因素變化范圍都比較大，且現(xiàn)場乳制工況與壓靠 工況有很大不同，因此傳統(tǒng)的彈性變形預(yù)測方法中因未充分考慮影響彈性變形的各因素而 具有一定的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種四輥乳機(jī)乳制過程中的乳機(jī)彈性變形 預(yù)測方法。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0006] -種四輥乳機(jī)乳制過程中的乳機(jī)彈性變形預(yù)測方法，包括如下步驟：
[0007] 步驟1、獲取帶鋼參數(shù)、乳輯參數(shù)和乳制參數(shù)；
[0008] 所述帶鋼參數(shù)包括：帶鋼寬度；
[0009] 所述乳輥參數(shù)包括：工作輥輥徑、支撐輥輥徑、工作輥輥身長度、支撐輥輥身長度、 液壓缸中心距離；
[0010] 所述乳制參數(shù)包括：機(jī)架乳制力、機(jī)架彎輥力；
[0011] 步驟2、根據(jù)帶鋼參數(shù)、乳輥參數(shù)和乳制參數(shù)分別預(yù)測輥系彈性變形和乳機(jī)牌坊彈 性變形；
[0012] 步驟2. 1、根據(jù)輥系彈性變形模型預(yù)測輥系彈性變形；
[0013] 所述輥系彈性變形模型描述的是與乳制力相關(guān)輥系彈性變形、彎輥力相關(guān)彈性變 形和回歸偏差之和，輥系彈性變形與乳制力、工作輥彎輥力成正比；
[0014] 步驟2. 2、根據(jù)乳機(jī)牌坊彈性變形模型預(yù)測乳機(jī)牌坊彈性變形；所述乳機(jī)牌坊彈 性變形模型描述的是乳輥全長壓靠得到的總的乳機(jī)彈性變形減去輥系彈性變形；
[0015] 步驟3、對預(yù)測的輥系彈性變形和牌坊彈性變形求和得到乳機(jī)總彈性變形預(yù)測值。
[0016] 所述輥系彈性變形模型的建立過程如下：
[0017] 步驟2. 1. 1、采用影響函數(shù)法計(jì)算不同參數(shù)下四輥乳機(jī)的輥系彈性變形；
[0018] 步驟2. 1. 2、建立輥系彈性變形回歸數(shù)學(xué)模型，該模型將輥系彈性變形分為與乳制 力相關(guān)輥系彈性變形、彎輥力相關(guān)彈性變形和回歸偏差；
[0019] 輥系彈性變形回歸數(shù)學(xué)模型如下：
[0020]
(1)
[0021] 式中，Srci1^乳輥輥系彈性變形，mm;F為總?cè)橹屏?，kN;Fwb為工作輥彎輥力，kN; xroll為與乳制力相關(guān)的輥系彈性變形系數(shù)，mm/kN ;xbend為與工作輥彎輥力相關(guān)的輥系 彈性變形系數(shù)，mm/kN ;為輥系彈性變形回歸偏差，mm ;
[0022] 與乳制力相關(guān)的輥系彈性變形系數(shù)xroll、與工作輥彎輥力相關(guān)的輥系彈性變形 系數(shù)xbend均與工作輥直徑、支撐輥直徑及乳件寬度相關(guān)。工作輥直徑、支撐輥直徑及乳件 寬度與輥系彈性變形系數(shù)之間的關(guān)系采用多項(xiàng)式回歸方程表達(dá)為：
[0023]
[0024]
[0025]
[0026]
[0027]
[0028]
[0029]
[0030]
[0031]
[0032]
[0033] 式（2)、（3)中，a!~a 12為xroll相關(guān)的多項(xiàng)式擬合系數(shù)；b丨~b 12為xbend相關(guān) 的多項(xiàng)式擬合系數(shù);W為帶鋼寬度，m ;Dto、D"分別為支撐輥直徑和工作輥直徑，m。
[0034] 分析式（1)~（3)可以看出，輥系彈性變形與乳制力和工作輥彎輥力成正比；乳制 力相關(guān)輥系彈性變形系數(shù)的多項(xiàng)式回歸方程和彎輥力相關(guān)輥系彈性變形系數(shù)的多項(xiàng)式回 歸方程綜合考慮了工作輥直徑、支撐輥直徑及乳件寬度等因素的影響，應(yīng)用該多項(xiàng)式回歸 方程可以快速求解出不同條件下的輥系彈性變形系數(shù)，進(jìn)而求解出輥系彈性變形。
[0035] 步驟2. 1. 3、將影響函數(shù)法計(jì)算得到的輥系彈性變形作為擬合源數(shù)據(jù)，通過最小二 乘法獲得輥系彈性變形回歸數(shù)學(xué)模型中的參數(shù)擬合值，即&1~a 12、bi~b 12和的具體數(shù) 值；
[0036] 步驟2. 1. 4、將輥系彈性變形回歸數(shù)學(xué)模型中的參數(shù)擬合值帶入輥系彈性變形回 歸數(shù)學(xué)模型中，得到輥系彈性變形模型。
[0037] 所述乳機(jī)牌坊彈性變形模型的建立過程如下：
[0038] 步驟2. 2. 1、通過乳輥全長壓靠法來獲得乳制力、彎輥力及對應(yīng)的輥縫值，得到乳 機(jī)彈性變形曲線，即得到總的乳機(jī)彈性變形；
[0039] 步驟2. 2. 2、對乳制力、彎輥力及對應(yīng)的輥縫值進(jìn)行增量化處理，對得到的乳制力 增量值、輥縫增量值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，剔除數(shù)據(jù)異常點(diǎn)，即剔除明顯偏離乳機(jī)彈性變形曲線的 數(shù)據(jù)點(diǎn)；
[0040] 步驟2. 2. 3、總的乳機(jī)彈性變形減去采用輥系彈性變形回歸模型計(jì)算的四輥乳機(jī) 的輥系彈性變形，得到乳機(jī)牌坊彈性變形曲線；
[0041 ] 步驟2. 2. 4、建立乳機(jī)牌坊彈性變形回歸數(shù)學(xué)模型；
[0042] 乳機(jī)牌坊彈性變形回歸數(shù)學(xué)模型如下：
[0043]
[0044] 式中，Mh為乳機(jī)牌坊的剛度系數(shù)，kN/mm ;△ S H、aH均為牌坊彈性變形模型參數(shù)；
[0045] 步驟2. 2. 5、利用獲得的乳機(jī)牌坊彈性變形曲線，對乳機(jī)牌坊彈性變形回歸數(shù)學(xué)模 型中的系數(shù)進(jìn)行擬合，得到乳機(jī)牌坊彈性變形模型。
[0046] 有益效果：
[0047] 針對傳統(tǒng)乳機(jī)彈性變形預(yù)測方法未充分考慮影響輥系彈性變形各影響因素、計(jì)算 精度低的缺陷，本發(fā)明將理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸相結(jié)合，將乳制過程的乳機(jī)彈性變形分 為兩部分：輥系彈性變形、乳機(jī)牌坊彈性變形。其中，輥系的彈性變形通過基于影響函數(shù)法 的離線計(jì)算和數(shù)據(jù)回歸獲得，而牌坊彈性變形通過對乳機(jī)壓靠實(shí)驗(yàn)獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回 歸獲得。本發(fā)明方法在大多數(shù)四輥乳機(jī)調(diào)試過程中均能方便的實(shí)現(xiàn)，且不需要成本上的投 入，通過本發(fā)明提供的方法可以提高不同乳制工況下的乳機(jī)彈性變形計(jì)算精度，從而有效 的提高板帶乳制過程的厚度控制精度。本發(fā)明具有推廣應(yīng)用價(jià)值，可推廣應(yīng)用于單機(jī)架以 及多機(jī)架連乳機(jī)的乳機(jī)彈性變形計(jì)算中。
【附圖說明】
[0048] 圖1為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的支撐輥輥徑和乳制力對輥系彈性變形的影響曲線；
[0049] 圖2為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的工作輥輥徑和乳制力對輥系彈性變形的影響曲線；
[0050] 圖3為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的帶鋼寬度和乳制力對輥系彈性變形的影響曲線；
[0051] 圖4為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的支撐輥輥徑和彎輥力對輥系彈性變形的影響曲線；
[0052] 圖5為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的工作輥輥徑和彎輥力對輥系彈性變形的影響曲線；
[0053] 圖6為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的帶鋼寬度和彎輥力對輥系彈性變形的影響曲線；
[0054] 圖7為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的乳機(jī)彈性變形測量數(shù)據(jù)及擬合曲線；其中，a為乳機(jī) 總彈性變形實(shí)測曲線；b為輥系彈性變形計(jì)算曲線；c為乳機(jī)牌坊彈性變形增量；d乳機(jī)牌 坊彈性變形擬合曲線；
[0055] 圖8為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的乳機(jī)牌坊彈性變形的擬合誤差曲線；
[0056] 圖9為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的四輥乳機(jī)乳制過程中的乳機(jī)彈性變形預(yù)測方法流 程圖；
[0057] 圖10為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的輥系彈性變形模型的建立流程圖；
[0058] 圖11為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的乳機(jī)牌坊彈性變形模型的建立流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0059] 為了能更好地理解本發(fā)明的上述技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn) 一步詳細(xì)的說明。
[0060] 基于本發(fā)明的四輥乳機(jī)乳制過程中的乳機(jī)彈性變形預(yù)測方法適應(yīng)于單機(jī)架或連 乳機(jī)組中，本實(shí)施方式是針對某1800mm單機(jī)架四輥可逆乳機(jī)的乳機(jī)彈性變形進(jìn)行預(yù)測，該 乳機(jī)工作輥、支撐輥均為平輥。
[0061] -種四輥乳機(jī)乳制過程中的乳機(jī)彈性變形預(yù)測方法，如圖9所示，包括如下步驟：
[0062] 步驟1、獲取帶鋼參數(shù)、乳輯參數(shù)和乳制參數(shù)；
[0063] 所述帶鋼參數(shù)包括：帶鋼寬度；
[0064] 所述乳輥參數(shù)包括：工作輥輥徑、支撐輥輥徑、工作輥輥身長度、支撐輥輥身長度、 液壓缸中心距離；
[0065] 所述乳制參數(shù)包括：機(jī)架乳制力、機(jī)架彎輥力；
[0066] 本實(shí)施方式中獲取的參數(shù)如表1所示。
[0067] 表1計(jì)算參數(shù)
[0070] 步驟2、根據(jù)帶鋼參數(shù)、乳輥參數(shù)和乳制參數(shù)分別預(yù)測輥系彈性變形和牌坊彈性變 形；
[0071] 步驟2. 1、根據(jù)輥系彈性變形模型預(yù)測輥系彈性變形；
[0072] 所述輥系彈性變形模型描述的是與乳制力相關(guān)輥系彈性變形、彎輥力相關(guān)彈性變 形和回歸偏差之和，輥系彈性變形與乳制力、工作輥彎輥力成正比；
[0073] 如圖10所示，輥系彈性變形模型的建立過程如下：
[0074] 步驟2. 1. 1、采用影響函數(shù)法計(jì)算四輥乳機(jī)的輥系彈性變形；
[0075] 針對選取的乳機(jī)，在采用影響函數(shù)法計(jì)算時(shí)，輥系彈性變形各影響因素的數(shù)值大 小如表2所示。
[0076] 表2輥系彈性變形計(jì)算過程中的參數(shù)值
[0077]
[0078] 在采用影響函數(shù)法計(jì)算輥系彈性變形過程中，支撐輥直徑共選取8個(gè)數(shù)值，分別 為 I. 300m、I. 320m、I. 340m、I. 360m、I. 380m、I. 400m、I. 420m 和 I. 450m ;工作輥直徑共選取 8 個(gè)數(shù)值，分別為 0· 420m、0. 430m、0. 440m、0. 450m、0. 460m、0. 470m、0. 480m 和 0· 490m ;帶鋼 寬度共選取6個(gè)數(shù)值，分別為(λ 800m、L 000m、L 200m、L 400m、L 600m和L 800m ;總?cè)橹屏?共選取 7 個(gè)數(shù)值，分別為 5000kN、8000kN、llOOOkN、14000kN、17000kN、20000kN 和 23000kN ; 工作輥總彎輥力共選取6個(gè)數(shù)值，分別為