專利名稱：Vc軋輥套筒內(nèi)輥型曲線設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于VC軋機(jī)生產(chǎn)工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種適合于VC軋輥以塌陷位移抑制為目標(biāo)的VC軋輥套筒內(nèi)輥型曲線設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
如附圖
I所示，VC軋輥由旋轉(zhuǎn)接頭I、芯軸2、套筒3、油腔4以及孔道5等五個部分組成。在軋制過程中，通過控制VC軋輥油腔內(nèi)部液壓油的壓力可以調(diào)整套筒的外廓形狀。當(dāng)油壓連續(xù)變化時，就會得到連續(xù)的輥面凸度變化。選擇不同的油壓，就可獲得不同的
輥凸度，以補(bǔ)償軋輥的撓度，實現(xiàn)板形控制。與此同時，正是由于油腔4的存在，所以在軋制過程中，當(dāng)受到輥間壓力作用時，套筒除了產(chǎn)生一個整體撓度之外(類普通實心軋輥)，還將在受力區(qū)域產(chǎn)生一個塌陷位移6 (如附圖I中的虛線部分所示)。塌陷位移6與VC輥油壓凸度相疊加，使得VC輥實際輥型按照軋制壓力的大小分別如附圖2、附圖3、附圖4、附圖5所示形狀分布。當(dāng)實際輥型達(dá)到附圖4、附圖5所示狀態(tài)時，將會給軋機(jī)出口帶材帶來較為嚴(yán)重的雙邊浪板形缺陷。以往VC輥軋機(jī)主要是用于小軋制壓力的鋁帶、銅帶等有色金屬的軋制，塌陷位移對板形控制的影響幾乎可以忽略。近年來，隨著板帶工業(yè)的快速發(fā)展，VC輥軋機(jī)因其板形控制手段靈活且響應(yīng)速度快，已經(jīng)逐步從小軋制壓力的有色金屬軋制向軋制壓力相對較大的黑色金屬軋制發(fā)展，塌陷位移對板形控制的影響已經(jīng)不可忽視，并成為VC輥軋機(jī)進(jìn)一步推廣應(yīng)用的“瓶頸”。這樣，如何在不影響VC輥軋機(jī)板形控制能力的前提下解決塌陷位移的負(fù)面影響問題就成為現(xiàn)場攻關(guān)的重點。為此，本發(fā)明專利在大量的現(xiàn)場調(diào)研與理論研究的基礎(chǔ)上，充分結(jié)合VC軋機(jī)的設(shè)備與工藝特點，提出了一套VC輥內(nèi)輥型優(yōu)化設(shè)計技術(shù)，通過對VC軋輥套筒內(nèi)凸式輥型的設(shè)計，使得軋機(jī)在大軋制壓力軋制時，VC輥套筒內(nèi)壁與芯軸表面出現(xiàn)局部接觸，從而將套筒的塌陷位移控制在允許的范圍內(nèi)、抑制雙邊浪等板形缺陷的發(fā)生，提高VC軋機(jī)的板形控制范圍，進(jìn)一步拓寬VC軋機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。參考文獻(xiàn)[I]白振華.平整軋制工藝模型[M].北京中國冶金出版社，2010 :117^156； [2]白振華，連家創(chuàng).VC軋機(jī)板形控制關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)與研究[J].中國機(jī)械工程，2003，14(15) :1287 1289 ; [3]白振華，連家創(chuàng)，楊杰.可變凸度軋輥(VC輥)在不同油壓下的凸度分布曲線[J].機(jī)械工程學(xué)報，2002，38 (6):156^158 ； [4]白振華，楊杰.VC軋機(jī)板形控制及輥型優(yōu)化技術(shù)的研究[J].重型機(jī)械，2004，(2):29 33)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種VC軋輥套筒內(nèi)輥型曲線設(shè)計方法，本發(fā)明的方法通過對VC輥套筒內(nèi)輥型曲線的優(yōu)化設(shè)計來控制VC輥軋機(jī)在大軋制壓力下筒壁的塌陷量，從而抑制雙邊浪等板形缺陷的發(fā)生，提聞成品帶材的板形精度。為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種適合于VC軋輥的套筒內(nèi)輥型曲線設(shè)計方法，包括以下可由計算機(jī)執(zhí)行的步驟(計算框圖見附圖6):
(a)收集VC軋機(jī)的設(shè)備特征參數(shù)，主要包括工作輥與支撐輥直徑Dw，Db、工作輥與支撐輥原始輥型分布值A(chǔ)Dwi, ADbi、工作輥與支撐輥輥身長度L1, L2、工作輥內(nèi)外彎輥缸距I21, I22、壓下螺絲中心矩I1^C輥套筒最大內(nèi)直徑Dt、VC輥套筒外半徑ri、VC輥油腔寬度Lt、VC輥油腔半寬1、VC輥芯軸直徑DXZ、VC輥套筒的彈性模量Et、VC輥芯軸的彈性模量EXZ、VC輥套筒的泊松比μ t、VC輥芯軸的泊松比μ χζ ；(b)收集帶材關(guān)鍵軋制工藝參數(shù)，主要包括:m組典型規(guī)格產(chǎn)品帶材屈服極限O sk、來料帶材的厚度Hk及其橫向分布值Hik、來料板形的橫向分布值Lik、帶材的寬度Bk、平均后張力TQk、平均前張力Tlk、軋制力Pk、軋制速度vk、內(nèi)彎輥力Slk、外彎輥力S2k、油壓pk，延伸率標(biāo)準(zhǔn)值Stlk，帶材的彈性模量Ek，帶材的泊松比Uk，各規(guī)格帶材在總產(chǎn)量中的比重ak，用戶允許產(chǎn)品最大板形所對應(yīng)的前張力橫向分布差Hmax，相關(guān)參數(shù)中下標(biāo)i代表帶材在橫
向的條元號，i = I, 2, ···, η, η為帶材總的條元數(shù),下標(biāo)k代表典型規(guī)格產(chǎn)品的編號，k =I, 2,…，m, m為典型規(guī)格產(chǎn)品的總數(shù)；(C)給定內(nèi)輥型綜合優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的初始設(shè)定值Gtl= LOXIOici;(d)以a、b為內(nèi)輥型曲線參數(shù)和優(yōu)化變量，設(shè)定內(nèi)輥型曲線方程為
J)Ay') = Dt+a*(l-cm(h·^))，y為VC輥沿輥身方向長度；a，b為VC輥內(nèi)輥型曲線的特征
Lt
系數(shù)，Dtn(y)為VC輥內(nèi)輥型分布曲線；(e)優(yōu)化計算出內(nèi)輥型優(yōu)化曲線參數(shù)，包括以下可由計算機(jī)執(zhí)行的步驟(如附圖7所示)el)給定初始曲線參數(shù)XQ={aQ，b。};e2)設(shè)定第k個典型規(guī)格產(chǎn)品軋制壓力橫向分布初始值q’ i0k ;e3)定義nlk、n2k為套筒與芯軸局部接觸時接觸部位起始點與終止點的分段數(shù)，且
賦初始值~ + 1 =營—Ue4)根據(jù)帶材乳制壓力橫向分布值q’ i(lk、棍間壓力橫向分布值qik給出內(nèi)外彎棍力
η
分別為Slk與Sa時工作輥的撓度表達(dá)式Λ* =EhV^-—紇》) —一化# (式中，Wij
J=I
為j段載荷引起i段工作輥撓度的影響系數(shù)、Wsli為內(nèi)彎輥影響系數(shù)、Ws2i為外彎輥影響系數(shù));e5)將輥間壓力橫向分布值qik帶入VC輥型支撐輥的撓度表達(dá)式，表達(dá)如下
η
frn =YMc^b P< (式中，bu為j段載荷引起i段支撐輥撓度的影響系數(shù)，bpi為支撐輥
i=i
影響系數(shù));e6)計算VC輥油壓為pk時支撐輥的空載凸度，基本模型為
^Dbpac = C'S 1-3^] +2^1 ，1^為乂(棍套筒內(nèi)半徑>.DtnQO .
—\ 1 J K1J& — 2 ，e7)引入套筒與芯軸局部接觸時接觸部位的變形協(xié)調(diào)方程
nnikn2k
+ Σμ 講—= (A, — Dxz)/2+ YjCljqzjk，I = nlk,n2k，并計算接觸部位的作
j=1J=nIt用力分布(式中，\為j段載荷引起i段位移的影響系數(shù)；cu為j段載荷引起i段撓曲的影響系數(shù)；Dti為VC輥套筒內(nèi)徑；fybik為套筒與芯軸接觸部位的彈性壓扁)；e8)計算帶材軋制壓力橫向分布值q’ i(lk、棍間壓力橫向分布值qik、接觸部位作用力分布q_、內(nèi)外彎輥力分別為Slk與S2k、VC輥油壓為pk時VC輥的塌陷位移fik，表達(dá)式為
權(quán)利要求
1.ー種VC軋輥套筒內(nèi)輥型曲線設(shè)計方法，其特征是包括以下可由計算機(jī)執(zhí)行的步驟 (a)收集VC軋機(jī)的設(shè)備特征參數(shù)，主要包括工作輥與支撐輥直徑Dw，Db、工作輥與支撐輥原始輥型分布值A(chǔ)Dwi, ADbi、工作輥與支撐輥輥身長度L1, L2、工作輥內(nèi)外彎輥缸距I21, I22、壓下螺絲中心矩I1JC輥套筒最大內(nèi)直徑Dt、VC輥套筒外半徑ri、VC輥油腔寬度Lt、VC輥油腔半寬1、VC輥芯軸直徑DXZ、VC輥套筒的彈性模量Et、VC輥芯軸的彈性模量EXZ、VC輥套筒的泊松比μ t、VC輥芯軸的泊松比μ χζ ； (b)收集帶材關(guān)鍵軋制エ藝參數(shù)，主要包括:m組典型規(guī)格產(chǎn)品帶材屈服極限Osk、來料帶材的厚度Hk及其橫向分布值Hik、來料板形的橫向分布值Lik、帶材的寬度Bk、平均后張カTQk、平均前張カTlk、軋制力Pk、軋制速度vk、內(nèi)彎輥カSlk、外彎輥カS2k、油壓pk，延伸率標(biāo)準(zhǔn)值Stlk，帶材的彈性模量Ek，帶材的泊松比μ k，各規(guī)格帶材在總產(chǎn)量中的比重ak，用戶允許產(chǎn)品最大板形所對應(yīng)的前張カ橫向分布差Hmax，相關(guān)參數(shù)中下標(biāo)i代表帶材在橫向的條元號，i = 1，2，…，η, η為帶材總的條元數(shù),下標(biāo)k代表典型規(guī)格產(chǎn)品的編號，k = I, 2,…，m,m為典型規(guī)格產(chǎn)品的總數(shù)； (c)給定內(nèi)輥型綜合優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的初始設(shè)定值Gtl= LOXIOki ； Cd)以a、b為內(nèi)輥型曲線參數(shù)和優(yōu)化變量，設(shè)定內(nèi)輥型曲線方程為
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的VC軋輥套筒內(nèi)輥型曲線設(shè)計方法，其特征是所述優(yōu)化計算出內(nèi)輥型優(yōu)化曲線參數(shù)，包括以下可由計算機(jī)執(zhí)行的步驟 el)給定初始曲線參數(shù)Xci= {aQ, b0}； e2)設(shè)定第k個典型規(guī)格產(chǎn)品軋制壓力橫向分布初始值q’ i0k ； e3)定義nlk、n2k為套筒與芯軸局部接觸時接觸部位起始點與終止點的分段數(shù)，且賦初始值
全文摘要
本發(fā)明涉及一種VC軋輥套筒內(nèi)輥型曲線設(shè)計方法，經(jīng)過大量的現(xiàn)場試驗與理論分析，充分結(jié)合VC軋機(jī)的設(shè)備與工藝特點，針對VC輥軋機(jī)在大軋制壓力軋制時，套筒塌陷位移抵消VC輥油壓凸度、減弱軋機(jī)的板形控制效果、并引起成品帶鋼產(chǎn)生雙邊浪板形缺陷的問題，通過對VC軋輥套筒內(nèi)凸式輥型的計算機(jī)優(yōu)化設(shè)計，使得軋機(jī)在大軋制壓力軋制時，套筒內(nèi)壁與芯軸表面出現(xiàn)局部接觸，從而將套筒的塌陷位移控制在允許的范圍內(nèi)、抑制雙邊浪等板形缺陷的發(fā)生，提高VC軋機(jī)的板形控制范圍，進(jìn)一步拓寬了VC軋機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。
文檔編號G06F17/50GK102819637SQ20121027321
公開日2012年12月12日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者白振華, 李經(jīng)洲, 馬續(xù)創(chuàng), 王瑞, 馮彬 申請人:燕山大學(xué)