一种热连轧机组板形板凸度综合控制能力评价方法

摘要

一种热连轧机组板形板凸度综合控制能力评价方法，它主要包括以下由计算机执行的步骤：1、收集轧机参数与带材工艺参数；2、根据带材工艺参数计算在末机架带材凸度处于允许偏差范围内并且各机架板形良好时允许的最大最小凸度；3、根据轧机参数计算各机架板形控制参数达到极限状态时负载辊缝的最大最小凸度；4、形成热连轧机组各机架板形板凸度控制能力评价指标与热连轧机板形板凸度综合控制能力评价指标。本发明提供了一种热连轧机组板形板凸度综合控制能力评价方法，该方法综合考虑轧机的板形控制参数与轧制带材的工艺参数，以能够生产出符合板形板凸度质量要求的带材为目标，定量评价热连轧机的板形板凸度综合控制能力，更加符合实际生产状况。

说明书

技术领域

本发明属于冶金轧制技术领域，特别涉及一种热连轧机组板形板凸度综合 控制能力评价方法。

背景技术

目前主要的板形板凸度控制手段为液压弯辊、轧辊轴移、轧辊交叉等。其 中液压弯辊是开发与应用最早的板形控制技术，其工作原理是通过弯辊装置改 变轧辊辊间压力分布和轧辊弯曲变形，至今仍被广泛使用。轧辊轴移类轧机主 要可分成两类，一类是HC及其派生出来的其他轧辊轴移式轧机，由于该类轧机 消除了带宽以外工作辊与中间辊间的接触，从而减小了工作辊挠度和带材边部 减薄，并可根据需要进行调整，提高了板形控制的能力，因而目前已得到广泛 应用，另一类是CVC系列轧机，该轧机采用S型辊型曲线，且呈反对称布置， 通过轧辊移位改变轧制宽度范围内的辊缝形状，从而提高轧机的板形板凸度控 制能力。典型的轧辊交叉类轧机为PC轧机，通过上下轧辊成对交叉使两工作辊 间的最小间隙沿板宽方向呈对称的抛物线形状，从而产生板形板凸度控制效应。 目前HC系列机型主要用于冷轧，热连轧机使用的主要机型为普通四辊、CVC 四辊轧机与PC四辊轧机。

国内外已经对于各种不同热连轧机机型的板形与板凸度控制能力进行了广 泛的分析，但所有的分析均单纯着眼于轧机本身的板形与板凸度控制能力，忽 视了轧机的作用对象——带材，实际上轧机的板形板凸度控制能力强并不一定 能够生产出质量最佳的产品。只有将轧机能力与带材实际工艺参数结合起来才 能够更加符合实际的对轧机的板形板凸度综合控制能力进行分析评价。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热连轧机组板形板凸度综合控制能力评价方 法，本发明主要是综合考虑轧机的板形控制参数与轧制带材工艺参数，以能够 生产出符合质量要求的带材为目标，定量评价热连轧机的板形板凸度综合控制 能力。

本发明的热连轧机组板形板凸度综合控制能力评价方法主要包括以下由计 算机执行的步骤：

a、收集轧机参数与带材工艺参数，具体包括：

a1、收集热连轧机参数：连轧机机架数n、各机架工作辊辊身长度L_wi、各机 架工作辊直径D_wi、各机架支撑辊辊身长度L_bi、各机架支撑辊直径D_bi、各机架支 撑辊辊颈直径D_bni、各机架工作辊弯辊缸间距L_1i、各机架压下油缸中心距L_3i，各 机架工作辊辊型曲线1次项系数3次项系数5次项系数各机架工 作辊辊型初始磨辊偏移量各机架支撑辊辊型曲线1次项系数3次项系 数5次项系数各机架工作辊弯辊力上、下限各机架工作辊 窜辊量上、下限各机架轧辊交叉角上、下限

a2、收集带材工艺参数：来料宽度B，来料厚度来料凸度C₀，各机架变 形抗力σ_si，各机架出口厚度第一机架入口张力T₀，各机架出口张力T_i，各机 架摩擦系数μ_i，目标凸度C_ob，目标凸度允许上下偏差tol；

b、根据带材工艺参数计算在末机架带材凸度处于允许偏差范围内并且各机 架板形良好时允许的最大最小凸度，具体包括：

b1、令i＝n；

b2、计算末机架出口凸度允许最大值C_maxn＝C_ob+tol；

b3、计算末机架出口凸度允许最小值C_minn＝C_ob-tol；

b4、根据等比例凸度原则计算第i-1机架出口凸度最大值

b5、根据等比例凸度原则计算第i-1机架出口凸度最小值

b6、判断i＝2是否成立，如果成立，转入b7；否则，令i＝i-1，转入b4；

b7、令i＝1，中间变量C_max0＝C₀；

b8、判断大于是否成立，如果成立，转入b9； 否则，转入b10；

b9、令C_maxi-1＝C_maxi-1+0.05|C_maxi-1|，转入b8；

b10、判断小于是否成立，如果成立，转入b11； 否则，转入b12；

b11、令C_maxi-1＝C_maxi-1-0.05|C_maxi-1|，转入b10；

b12、判断i＝n是否成立，如果成立，转入b13；否则，令i＝i+1，转入b8；

b13、令i＝1，中间变量C_min0＝C₀；

b14、判断大于是否成立，如果成立，转入b15； 否则，转入b16；

b15、C_mini-1＝C_mini-1+0.05|C_mini-1|，转入b14；

b16、判断小于是否成立，如果成立，转入b17； 否则转入b18；

b17、令C_mini-1＝C_mini-1-0.05|C_mini-1|，转入b16；

b18、判断i＝n是否成立，如果成立，转入c；否则，令i＝i+1，转入b14；

c、根据轧机参数计算各机架板形控制参数达到极限状态时负载辊缝的最大 最小凸度，具体包括：

c1、令i＝1；

c2、将带材工艺参数来料宽度B，来料厚度各机架变形抗力给定值σ_si、 各机架出口厚度第一机架入口张力T₀、各机架出口张力T_i、各机架摩擦系数 μ_i作为输入参数，根据轧制力公式计算第i机架轧制力P_i；

c3、令第i机架工作辊弯辊力第i机架工作辊窜辊量第 i机架轧辊交叉角将第i机架轧制力P_i，第i机架工作辊辊身长度L_wi，工 作辊直径D_wi，支撑辊辊身长度L_bi，支撑辊直径D_bi，支撑辊辊颈直径D_bni，工作 辊弯辊缸间距L_1i，压下油缸中心距L_3i，工作辊辊型C_wi，支撑辊辊型C_bi以及 S_1i,RS_wi,θ_i作为输入参数，根据辊系弹性变形理论计算第i机架负载辊缝凸度最大 值

c4、令第i机架工作辊弯辊力第i机架工作辊窜辊量第i机架轧辊交叉角将第i机架轧制力P_i，第i机架工作辊辊身长度L_wi， 工作辊直径D_wi，支撑辊辊身长度L_bi，支撑辊直径D_bi，支撑辊辊颈直径D_bni，工 作辊弯辊缸间距L_1i，压下油缸中心距L_3i，工作辊辊型C_wi，支撑辊辊型C_bi以及 S_1i,RS_wi,θ_i作为输入参数，根据辊系弹性变形理论计算第i机架负载辊缝凸度最小 值

c5、判断i＝n是否成立，如果成立，转入d；如果不成立，令i＝i+1，转入 c2；

d、形成热连轧机组各机架板形板凸度控制能力评价指标index_i与热连轧机板 形板凸度综合控制能力评价指标index，具体包括：

d1、令i＝1；

d2、判断并且是否成立，如果成立，令 ${\mathrm{index}}_i=(C_{\max i}^m-C_{\min i}^m)/(C_{\max i}-C_{\min i}),$转入d8；否则，转入d3；

d3、判断并且是否成立，如果成立，令index_i＝1，转入 d8；否则，转入d4；

d4、判断是否成立，如果成立，令index_i＝0，转入d8；否则，转 入d5；

d5、判断是否成立，如果成立，令index_i＝0，转入d8；否则，转 入d6；

d6、判断并且是否成立，如果成立，令 ${\mathrm{index}}_i=(C_{\max i}-C_{\min i}^m)/(C_{\max i}-C_{\min i}),$转入d8；否则，转入d7；

d7、令${\mathrm{index}}_i=(C_{\max i}^m-C_{\min i})/(C_{\max i}-C_{\min i}),$转入d8；

d8、判断i＝n是否成立，如果成立，转入d9；如果不成立，令i＝i+1，转入 d2；

d9、计算根据index的数值对热连轧机组板形板凸度综合控 制能力进行评价，index的取值范围为0～n，其数值越大，证明轧机对于给定的 带材板形板凸度综合控制能力越强，其数值越小，证明轧机对于给定的带材板 形板凸度综合控制能力越弱，结束。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明在进行热连轧机的板形板凸度控制能力评价时，不仅考虑了生产工 具——轧机本身的控制能力，还考虑了工件——带材本身需要的控制能力，通 过本发明可以定量评价一套特定的连轧机是否可以生产出板形与板凸度完全合 格的特定规格带材，既可以保证轧机的控制能力满足实际生产需要，又可以避 免轧机控制能力与设备投资的浪费。

附图说明

图1是本发明计算总流程图。

图2是本发明步骤b的计算流程图。

图3是本发明步骤c的计算流程图。

图4是本发明步骤d的计算流程图。

具体实施方式

实施例1

一种热连轧机组板形板凸度综合控制能力评价方法，对某6机架普通四辊 热连轧机组板形板凸度综合控制能力的评价过程，如图1所示，首先在步骤a 中，收集轧机参数与带材工艺参数，具体包括：

a1、收集热连轧机参数：连轧机机架数为6、各机架工作辊辊身长度为 1750mm、各机架工作辊直径为710mm、各机架支撑辊辊身长度为1750mm、各 机架支撑辊直径为1430mm、各机架支撑辊辊颈直径为955mm、各机架工作辊 弯辊缸间距为3000mm、各机架压下油缸中心距为2900mm、各机架工作辊辊型 曲线1次项系数为0mm、3次项系数为0mm、5次项系数为0mm，各机架工作 辊辊型曲线初始磨辊偏差为0mm，各机架支撑辊辊型曲线1次项系数为0mm、 3次项系数为0mm、5次项系数为0mm，各机架工作辊弯辊力上、下限分别为 1500kN、0，各机架工作辊窜辊量上、下限分别为0mm、0mm，各机架轧辊交 叉角上、下均为0，即轧机无轧辊窜辊与交叉功能；

a2、收集带材工艺参数：来料宽度1550mm、来料厚度40mm、来料凸度 0.8mm、第一机架变形抗力为132MPa、第二机架变形抗力为158MPa、第三机 架变形抗力为174MPa、第四机架变形抗力为184MPa、第五机架变形抗力为 190MPa、第六机架变形抗力为181MPa，第一机架出口厚度为23.7mm、第二机 架出口厚度为14.04mm、第三机架出口厚度为9.27mm、第四机架出口厚度为 6.71mm、第五机架出口厚度为5.05mm、第六机架出口厚度为4.11mm，第一机 架入口张力以及各机架出口张力均为0，各机架摩擦系数均为0.3，目标凸度为 0.04mm，目标凸度允许上下偏差为0.02mm；

随后，在步骤b中，如图2所示，根据带材工艺参数计算在末机架带材凸 度处于允许偏差范围内并且各机架带材出口板形良好时允许的最大最小凸度， 根据a中所给参数计算出第一机架允许最大凸度为0.345985mm，第一机架允许 最小凸度为0.115328mm；第二机架允许最大凸度为0.204964mm，第二机架允 许最小凸度为0.0683212mm；第三机架允许最大凸度为0.135328mm，第三机架 允许最小凸度为0.0451095mm；第四机架允许最大凸度为0.0979562mm，第四 机架允许最小凸度为0.0326521mm；第五机架允许最大凸度为0.0737226mm， 第五机架允许最小凸度为0.0245742mm；第六机架允许最大凸度为0.06mm，第 六机架允许最小凸度为0.02mm；

随后，在步骤c中，如图3所示，根据轧制力公式计算得到第一机架轧制 力为24650.4kN、第二机架轧制力为26347kN、第三机架轧制力为22434.6kN、 第四机架轧制力为18398.4kN、第五机架轧制力为16682.7kN、第六机架轧制力 为11813.9kN，根据辊系弹性变形理论计算各机架板形控制参数达到极限状态时 负载辊缝最大最小凸度，第一机架负载辊缝最大凸度为0.49992mm，第一机架 负载辊缝最小凸度为0.22959mm；第二机架负载辊缝最大凸度为0.39239mm， 第二机架负载辊缝最小凸度为0.12227mm；第三机架负载辊缝最大凸度为 0.21325mm，第三机架负载辊缝最小凸度为-0.0585mm；第四机架负载辊缝最大 凸度为0.06534mm，第四机架负载辊缝最小凸度为-0.2084mm；第五机架负载辊 缝最大凸度为0.05372mm，第五机架负载辊缝最小凸度为-0.1479mm；第六机架 负载辊缝最大凸度为0.08031mm，第六机架负载辊缝最小凸度为-0.123mm；

随后，在步骤d中，如图4所示，根据步骤b与步骤c结果，计算得到第 一机架的控制能力评价指标为0.5046、第二机架的控制能力评价指标为0.6052、 第三机架的控制能力评价指标为1、第四机架的控制能力评价指标为0.5005、第 五机架的控制能力评价指标为0.5930、第六机架的控制能力评价指标为1，最终 得到热连轧机组的综合板形板凸度控制能力为4.2034，与最大值6相差较大， 说明该轧机对于给定的带材具有较弱的板形板凸度控制能力，计算结束。

实施例2

以下给出评价某6机架四辊CVC热连轧机组板形板凸度综合控制能力的具 体过程：

首先，在步骤a中，收集轧机参数与带材工艺参数，具体包括：

a1、收集热连轧机参数：连轧机机架数为6、各机架工作辊辊身长度为 2000mm、各机架工作辊直径为710mm、各机架支撑辊辊身长度为1750mm、各 机架支撑辊直径为1430mm、各机架支撑辊辊颈直径为955mm、各机架工作辊 弯辊缸间距为3000mm、各机架压下油缸中心距为2900mm，第一机架工作辊辊 型曲线1次项为-0.5954mm、3次项为1.1696mm、5次项为-01002mm、初始磨 辊偏差为-92mm，第二机架工作辊辊型曲线1次项为-0.5778mm、3次项为 1.1646mm、5次项为-0.0995mm、初始磨辊偏差为-59mm，第三机架工作辊辊型 曲线1次项为-0.5458mm、3次项为1.0840mm、5次项为-0.0928mm、初始磨辊 偏差为-18mm，第四机架工作辊辊型曲线1次项为-0.5458mm、3次项为 1.0840mm、5次项为-0.0928mm、初始磨辊偏差为-18mm，第五机架工作辊辊型 曲线1次项为-0.5458mm、3次项为1.0840mm、5次项为-0.0928mm、初始磨辊 偏差为-18mm，第六机架工作辊辊型曲线1次项为-0.4526mm、3次项为 0.9288mm、5次项为-0.0796mm、初始磨辊偏差为0，各机架支撑辊辊型曲线1 次项为0mm、3次项为0mm、5次项为0mm，各机架工作辊弯辊力上、下限分 别为1500kN、0，各机架工作辊窜辊量上、下限分别为125mm、125mm，各机 架轧辊交叉角上、下均为0，即轧机无轧辊交叉功能；

a2、收集带材工艺参数：来料宽度1550mm、来料厚度40mm、来料凸度 0.8mm、第一机架变形抗力为132MPa、第二机架变形抗力为158MPa、第三机 架变形抗力为174MPa、第四机架变形抗力为184MPa、第五机架变形抗力为 190MPa、第六机架变形抗力为181MPa、第一机架出口厚度为23.7mm、第二机 架出口厚度为14.04mm、第三机架出口厚度为9.27mm、第四机架出口厚度为 6.71mm、第五机架出口厚度为5.05mm、第六机架出口厚度为4.11mm、第一机 架入口张力以及各机架出口张力均为0、各机架摩擦系数均为0.3、目标凸度为 0.04mm、目标凸度允许上下偏差为0.02mm；

随后，在步骤b中，根据带材工艺参数计算在末机架带材凸度处于允许偏 差范围内并且各机架带材出口板形良好时允许的最大最小凸度，根据a中所给 参数计算出第一机架允许最大凸度为0.345985mm，第一机架允许最小凸度为 0.115328mm；第二机架允许最大凸度为0.204964mm，第二机架允许最小凸度为 0.0683212mm；第三机架允许最大凸度为0.135328mm，第三机架允许最小凸度 为0.0451095mm；第四机架允许最大凸度为0.0979562mm，第四机架允许最小 凸度为0.0326521mm；第五机架允许最大凸度为0.0737226mm，第五机架允许 最小凸度为0.0245742mm；第六机架允许最大凸度为0.06mm，第六机架允许最 小凸度为0.02mm；

随后，在步骤c中，根据轧制力公式计算得到第一机架轧制力为24650.4kN、 第二机架轧制力为26347kN、第三机架轧制力为22434.6kN、第四机架轧制力为 18398.4kN、第五机架轧制力为16682.7kN、第六机架轧制力为11813.9kN，根据 辊系弹性变形理论计算各机架板形控制参数达到极限状态时负载辊缝最大最小 凸度，第一机架负载辊缝最大凸度为0.701632mm，第一机架负载辊缝最小凸度 为-0.182918mm；第二机架负载辊缝最大凸度为0.632901mm，第二机架负载辊 缝最小凸度为-0.252141mm；第三机架负载辊缝最大凸度为0.481267mm，第三 机架负载辊缝最小凸度为-0.362954mm；第四机架负载辊缝最大凸度为 0.370794mm，第四机架负载辊缝最小凸度为-0.473415mm；第五机架负载辊缝 最大凸度为0.358548mm，第五机架负载辊缝最小凸度为-0.412614mm；第六机 架负载辊缝最大凸度为0.323544mm，第六机架负载辊缝最小凸度为-0.365433 mm；

随后，在步骤d中，根据步骤b与步骤c结果，计算得到第一机架的控制 能力评价指标为1、第二机架的控制能力评价指标为1、第三机架的控制能力评 价指标为1、第四机架的控制能力评价指标为1、第五机架的控制能力评价指标 为1、第六机架的控制能力评价指标为1，最终得到热连轧机组的综合板形板凸 度控制能力等于最大值6，说明该轧机对于给定的带材具有很强的板形板凸度控 制能力，完全能够满足该带材的板形与板凸度控制要求，计算结束。