Vc軋輥套筒內輥型曲線設計方法
2023-06-17 19:33:36
專利名稱：Vc軋輥套筒內輥型曲線設計方法
技術領域：
本發明屬於VC軋機生產工藝技術領域，特別涉及一種適合於VC軋輥以塌陷位移抑制為目標的VC軋輥套筒內輥型曲線設計方法。
背景技術：
如附圖
I所示，VC軋輥由旋轉接頭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軋輥油腔內部液壓油的壓力可以調整套筒的外廓形狀。當油壓連續變化時，就會得到連續的輥面凸度變化。選擇不同的油壓，就可獲得不同的
輥凸度，以補償軋輥的撓度，實現板形控制。與此同時，正是由於油腔4的存在，所以在軋制過程中，當受到輥間壓力作用時，套筒除了產生一個整體撓度之外(類普通實心軋輥)，還將在受力區域產生一個塌陷位移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。當實際輥型達到附圖4、附圖5所示狀態時，將會給軋機出口帶材帶來較為嚴重的雙邊浪板形缺陷。以往VC輥軋機主要是用於小軋制壓力的鋁帶、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，隨著板帶工業的快速發展，VC輥軋機因其板形控制手段靈活且響應速度快，已經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展，塌陷位移對板形控制的影響已經不可忽視，並成為VC輥軋機進一步推廣應用的「瓶頸」。這樣，如何在不影響VC輥軋機板形控制能力的前提下解決塌陷位移的負面影響問題就成為現場攻關的重點。為此，本發明專利在大量的現場調研與理論研究的基礎上，充分結合VC軋機的設備與工藝特點，提出了一套VC輥內輥型優化設計技術，通過對VC軋輥套筒內凸式輥型的設計，使得軋機在大軋制壓力軋制時，VC輥套筒內壁與芯軸表面出現局部接觸，從而將套筒的塌陷位移控制在允許的範圍內、抑制雙邊浪等板形缺陷的發生，提高VC軋機的板形控制範圍，進一步拓寬VC軋機的應用領域。參考文獻[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.VC軋機板形控制關鍵技術的開發與研究[J].中國機械工程，2003，14(15) :1287 1289 ; [3]白振華，連家創，楊傑.可變凸度軋輥(VC輥)在不同油壓下的凸度分布曲線[J].機械工程學報，2002，38 (6):156^158 ； [4]白振華，楊傑.VC軋機板形控制及輥型優化技術的研究[J].重型機械，2004，(2):29 33)。
發明內容
本發明的目的是提供一種VC軋輥套筒內輥型曲線設計方法，本發明的方法通過對VC輥套筒內輥型曲線的優化設計來控制VC輥軋機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生，提聞成品帶材的板形精度。為實現以上目的，本發明採用以下技術方案一種適合於VC軋輥的套筒內輥型曲線設計方法，包括以下可由計算機執行的步驟(計算框圖見附圖6):
(a)收集VC軋機的設備特徵參數，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ADwi, ADbi、工作輥與支撐輥輥身長度L1, L2、工作輥內外彎輥缸距I21, I22、壓下螺絲中心矩I1^C輥套筒最大內直徑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)收集帶材關鍵軋制工藝參數，主要包括:m組典型規格產品帶材屈服極限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、平均後張力TQk、平均前張力Tlk、軋制力Pk、軋制速度vk、內彎輥力Slk、外彎輥力S2k、油壓pk，延伸率標準值Stlk，帶材的彈性模量Ek，帶材的泊松比Uk，各規格帶材在總產量中的比重ak，用戶允許產品最大板形所對應的前張力橫向分布差Hmax，相關參數中下標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,下標k代表典型規格產品的編號，k =I, 2,…，m, m為典型規格產品的總數；(C)給定內輥型綜合優化目標函數的初始設定值Gtl= LOXIOici;(d)以a、b為內輥型曲線參數和優化變量，設定內輥型曲線方程為
J)Ay') = Dt+a*(l-cm(h·^))，y為VC輥沿輥身方向長度；a，b為VC輥內輥型曲線的特徵
Lt
係數，Dtn(y)為VC輥內輥型分布曲線；(e)優化計算出內輥型優化曲線參數，包括以下可由計算機執行的步驟(如附圖7所示)el)給定初始曲線參數XQ={aQ，b。};e2)設定第k個典型規格產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，且
賦初始值~ + 1 =營—Ue4)根據帶材乳制壓力橫向分布值q』 i(lk、棍間壓力橫向分布值qik給出內外彎棍力
η
分別為Slk與Sa時工作輥的撓度表達式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係數、Wsli為內彎輥影響係數、Ws2i為外彎輥影響係數);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式，表達如下
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係數，bpi為支撐輥
i=i
影響係數);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調方程
nnikn2k
+ Σμ 講—= (A, — Dxz)/2+ YjCljqzjk，I = nlk,n2k，並計算接觸部位的作
j=1J=nIt用力分布(式中，\為j段載荷引起i段位移的影響係數；cu為j段載荷引起i段撓曲的影響係數；Dti為VC輥套筒內徑；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，表達式為
權利要求
1.ー種VC軋輥套筒內輥型曲線設計方法，其特徵是包括以下可由計算機執行的步驟 (a)收集VC軋機的設備特徵參數，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ADwi, ADbi、工作輥與支撐輥輥身長度L1, L2、工作輥內外彎輥缸距I21, I22、壓下螺絲中心矩I1JC輥套筒最大內直徑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)收集帶材關鍵軋制エ藝參數，主要包括:m組典型規格產品帶材屈服極限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、平均後張カTQk、平均前張カTlk、軋制力Pk、軋制速度vk、內彎輥カSlk、外彎輥カS2k、油壓pk，延伸率標準值Stlk，帶材的彈性模量Ek，帶材的泊松比μ k，各規格帶材在總產量中的比重ak，用戶允許產品最大板形所對應的前張カ橫向分布差Hmax，相關參數中下標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,下標k代表典型規格產品的編號，k = I, 2,…，m,m為典型規格產品的總數； (c)給定內輥型綜合優化目標函數的初始設定值Gtl= LOXIOki ； Cd)以a、b為內輥型曲線參數和優化變量，設定內輥型曲線方程為
2.根據權利要求I所述的VC軋輥套筒內輥型曲線設計方法，其特徵是所述優化計算出內輥型優化曲線參數，包括以下可由計算機執行的步驟 el)給定初始曲線參數Xci= {aQ, b0}； e2)設定第k個典型規格產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，且賦初始值
全文摘要
本發明涉及一種VC軋輥套筒內輥型曲線設計方法，經過大量的現場試驗與理論分析，充分結合VC軋機的設備與工藝特點，針對VC輥軋機在大軋制壓力軋制時，套筒塌陷位移抵消VC輥油壓凸度、減弱軋機的板形控制效果、並引起成品帶鋼產生雙邊浪板形缺陷的問題，通過對VC軋輥套筒內凸式輥型的計算機優化設計，使得軋機在大軋制壓力軋制時，套筒內壁與芯軸表面出現局部接觸，從而將套筒的塌陷位移控制在允許的範圍內、抑制雙邊浪等板形缺陷的發生，提高VC軋機的板形控制範圍，進一步拓寬了VC軋機的應用領域。
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 優先權日2012年7月31日
發明者白振華, 李經洲, 馬續創, 王瑞, 馮彬 申請人:燕山大學