一種熱軋卷取側(cè)導(dǎo)板最佳控制壓力計算模型建立方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種模型建立方法，尤其是涉及一種熱乳卷取側(cè)導(dǎo)板最佳控制壓力計 算模型建立方法，屬于熱乳卷取側(cè)導(dǎo)板控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 卷取機是熱乳鋼板生產(chǎn)中重要的設(shè)備，負責(zé)把鋼板卷成鋼卷，便于運輸和銷售。卷 取鋼板的質(zhì)量直接影響實際使用，產(chǎn)品的成品率，以及生產(chǎn)廠家的銷售量和企業(yè)形象，所以 各大鋼鐵企業(yè)都對卷取機如何提高卷取質(zhì)量進行了大量的研究。
[0003] 帶鋼尾部離開精乳機末端機架后，精乳末端機架與卷取機之間建立的穩(wěn)定張力消 失，帶鋼尾部在層流輥道上極易產(chǎn)生左右擺動，而此時層流輥道、夾送輥提供的帶鋼后張力 又不足，從而造成卷形尾部容易形成塔形、錯層、出邊等質(zhì)量缺陷。為了解決這一問題，國 內(nèi)大部分鋼廠、例如首鋼、攀鋼、太鋼、梅鋼等都通過對卷取側(cè)導(dǎo)板進行壓力控制來改善，但 是，目前這些鋼廠僅僅借鑒國外經(jīng)驗和自身生產(chǎn)經(jīng)驗，對側(cè)導(dǎo)板壓力進行經(jīng)驗性的估算，導(dǎo) 致側(cè)導(dǎo)板的控制壓力值或大、或小，對卷形尾部形成塔形、錯層、出邊等質(zhì)量缺陷不能得到 有效解決，并且也帶來了另一種豁邊缺陷。所以，如果能夠從側(cè)導(dǎo)板的壓力控制對帶鋼產(chǎn)生 的運動作用機理上進行分析，掌握不同的側(cè)導(dǎo)板壓力對帶鋼造成的位移變化情況，就可以 在側(cè)導(dǎo)板的控制中采用最佳的壓力值，從根本上解決上述存在卷形的質(zhì)量缺陷問題。因此， 建立以熱乳產(chǎn)品參數(shù)、卷取設(shè)備參數(shù)為要素的卷取側(cè)導(dǎo)板最佳控制壓力計算模型就十分必 要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明正是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供一種熱乳卷取側(cè)導(dǎo)板最佳控制 壓力計算模型建立方法，根據(jù)熱乳產(chǎn)品參數(shù)、卷取設(shè)備參數(shù)，準(zhǔn)確計算側(cè)導(dǎo)板所需的最佳控 制壓力，供卷形控制使用，以帶鋼尾部離開精乳機到卷取結(jié)束整個過程為研究對象，利用三 維彈塑性板殼理論和板殼失穩(wěn)理論，建立熱乳產(chǎn)品參數(shù)、卷取設(shè)備參數(shù)為要素的卷取機側(cè) 導(dǎo)板最佳控制壓力計算數(shù)學(xué)模型，解決卷形質(zhì)量中存在的塔形、錯層、出邊等質(zhì)量缺陷。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為，一種熱乳卷取側(cè)導(dǎo)板最佳控制壓 力計算模型建立方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：1)數(shù)學(xué)模型的輸入和輸出參 數(shù)；2)熱乳卷取機側(cè)導(dǎo)板控制壓力數(shù)學(xué)模型的生成過程；3)卷取計算結(jié)構(gòu)模型；4)卷取過 程帶鋼橫向偏移量數(shù)學(xué)模型；5)、卷取機側(cè)導(dǎo)板壓力的數(shù)學(xué)模型。
[0006] 作為本發(fā)明的一種改進，所述步驟1中，1)數(shù)學(xué)模型的輸入和輸出參數(shù)具體如下， 模型的輸入?yún)?shù)： 熱乳產(chǎn)品： 11) 鋼種； 12) 常溫屈服強度、常溫彈性模量； 13) 卷取帶鋼溫度； 14) 板寬、板厚； 卷取設(shè)備參數(shù)： 15) 卷取速度； 16) 夾送輥平行度，垂直度； 17) 卷筒平行度，垂直度； 18) 側(cè)擋板接觸帶鋼長度。
[0007] 模型的輸出參數(shù)： 側(cè)導(dǎo)板最佳控制壓力。
[0008] 作為本發(fā)明的一種改進，所述步驟2中，2)熱乳卷取機側(cè)導(dǎo)板控制壓力數(shù)學(xué)模型 的生成過 程具體如下，21)熱乳產(chǎn)品參數(shù)輸入帶鋼溫度，常溫屈服強度，常溫彈性模量帶鋼板寬， 帶鋼板厚；22)卷取設(shè)備參數(shù)輸入，卷速，側(cè)擋板有效接觸長度，夾送輥平行度和垂直度，卷 筒平行度和垂直度；23)卷取過程帶鋼橫向偏移量數(shù)學(xué)模型；24)熱乳卷取機側(cè)導(dǎo)板壓力控 制數(shù)學(xué)模型。
[0009] 作為本發(fā)明的一種改進，所述步驟4中，4)卷取過程帶鋼橫向偏移量數(shù)學(xué)模型；具 體操作如下， 4. 1帶鋼橫向偏移量數(shù)學(xué)公式， 在側(cè)導(dǎo)板壓力P作用下，卷取過程帶鋼的橫向偏移量數(shù)學(xué)模型為
在公式（1)中： f卷取過程帶鋼的橫向偏移量，單位m ; F帶鋼寬度，單位m; ?-帶鋼厚度，單位m ; 側(cè)導(dǎo)板有效接觸長度，單位m ; 側(cè)導(dǎo)板有效接觸區(qū)帶鋼體積，單位m3; 彈塑性應(yīng)變，單位為應(yīng)變； Z7-板側(cè)向彎曲變形項，單位m 4; /u_橫向偏移系數(shù)，無量綱； 4. 2彈塑性應(yīng)變， 彈塑性應(yīng)變￡?包括兩部分：彈性壓縮應(yīng)變^和塑性壓縮應(yīng)變％
在公式（2)中： ej單塑性應(yīng)變，單位為應(yīng)變； 單性壓縮應(yīng)變，單位為應(yīng)變； 塑性彎曲應(yīng)變，單位為應(yīng)變； 彈性壓縮應(yīng)變A為
在公式（3)中： 單性壓縮應(yīng)變，單位為應(yīng)變； 戶側(cè)導(dǎo)板推力，單位N; f帶鋼高溫彈性模量，單位N/m2; ?-帶鋼厚度，單位m ; 側(cè)導(dǎo)板有效接觸長度，單位m ; 塑性壓縮應(yīng)變￡^為
在公式（4)中： % -塑性壓縮應(yīng)變，單位為應(yīng)變； 戶側(cè)導(dǎo)板推力，單位N; 6T帶鋼高溫屈服強度，單位Pa ; ?-帶鋼厚度，單位m ; 側(cè)導(dǎo)板有效接觸長度，單位m; i；-塑性臨界失穩(wěn)應(yīng)變值，單位為應(yīng)變； 4. 3塑性臨界失穩(wěn)應(yīng)變Yp， 塑性臨界失穩(wěn)應(yīng)變與夾送輥的平行度和垂直度有關(guān)，也與卷筒的平行度和垂直度有 關(guān)，夾送輥和卷筒的平行度越大，越容易發(fā)生塑性失穩(wěn)，帶鋼橫向偏移量越大；
在公式（5)中： 塑性臨界失穩(wěn)應(yīng)變值，單位為應(yīng)變； 理想工況塑性臨界失穩(wěn)應(yīng)變值，單位為應(yīng)變； //Γ實際工況修正系數(shù)，單位為應(yīng)變； 夾送輯平行度，單位m/m ; 夾送輯垂直度，單位m/m ; 卷筒平行度，單位m/m ; 卷筒垂直度，單位m/m ; 夾送輥平行度修正系數(shù)，無量綱； 夾送輥垂直度修正系數(shù)，無量綱； 卷筒平行度修正系數(shù)，無量綱； A_卷筒垂直度修正系數(shù)，無量綱； 4. 4橫向偏移系數(shù)Yu， 橫向偏移系數(shù)/u與卷取速度相關(guān)
在公式（6)中： 橫向偏移系數(shù)，無量綱； /?Γ橫向偏移基準(zhǔn)系數(shù)，無量綱； F卷取線速度，單位m/s ; t卷取基準(zhǔn)線速度，單位m/s ; λ-速度影響指數(shù)，無量綱； /-正負號系數(shù)，無量綱，咳Κ)，廬1;ΚΚ)，廬-1; 4. 5帶鋼側(cè)向彎曲變形項F， 帶鋼側(cè)向彎曲變形項包括板型項和側(cè)導(dǎo)板推力影響項兩部分：
在公式（7)中： Ζ7-板側(cè)向彎曲變形項，單位m 4; ar板型系數(shù)，無量綱； F帶鋼寬度，單位m; 側(cè)導(dǎo)板有效接觸長度，單位m ; 戶側(cè)導(dǎo)板推力，單位N; 外-帶鋼抗彎剛度，單位Nm ; 帶鋼抗彎剛度久的計算公式為
在公式（8)中： 外-帶鋼抗彎剛度，單位Nm ; f帶鋼高溫彈性模量，單位Pa ; ?-帶鋼厚度，單位m ; μ -帶鋼泊松比，無量綱。
[0010] 4. 6高溫彈性模量Ε， 帶鋼高溫彈性模量與溫度相關(guān)，為
在公式（9)中： f帶鋼高溫彈性模量，單位Pa ; 忍-帶鋼常溫彈性模量，單位Pa ; r-帶鋼卷取溫度，單位°c; 4-帶鋼高溫彈性模量基準(zhǔn)系數(shù)，無量綱； 帶鋼高溫彈性模量系數(shù)，單位（°C) S 4-帶鋼高溫彈性模量系數(shù)，單位（°c)2; 4-帶鋼高溫彈性模量系數(shù)，單位（°c)3; 4. 7高溫屈服強度&， 帶鋼高溫屈服強度與溫度相關(guān)，為
在公式（10)中： & -帶鋼高溫屈服強度，單位Pa ; 6b_帶鋼常溫屈服強度，單位Pa ; r-帶鋼卷取溫度，單位°C; a。-帶鋼高溫屈服強度基準(zhǔn)系數(shù)，無量綱； af帶鋼高溫屈服強度系數(shù)，單位（°C) S a2-帶鋼高溫屈服強度系數(shù)，單位（°C) 2。
[0011] 作為本發(fā)明的一種改進，所述步驟5中，5)卷取機側(cè)導(dǎo)板壓力的數(shù)學(xué)模型，具體步 驟如下，由卷取過程帶鋼橫向偏移量數(shù)學(xué)模型，計算出橫向偏移量戰(zhàn)I側(cè)導(dǎo)板壓力/?線， 側(cè)導(dǎo)板控制壓力/^ &￡11為
在公式（11)中： -^control 側(cè)導(dǎo)板控制壓力； 對應(yīng)不同橫向偏移量的側(cè)導(dǎo)板壓力； 最小橫向偏移量。
[0012] 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果如下：該技術(shù)方案開發(fā)了一種熱乳卷取機側(cè) 導(dǎo)板最佳控制壓力計算數(shù)學(xué)模型，根據(jù)熱乳產(chǎn)品參數(shù)、卷取設(shè)備參數(shù)，準(zhǔn)確計算側(cè)導(dǎo)板所需 的最佳控制壓力，供卷形控制使用，解決了熱乳企業(yè)對側(cè)導(dǎo)板控制壓力只能進行經(jīng)驗性的 估算，側(cè)導(dǎo)板的控制壓力值存在或大、或小的問題，提高了工作效率和確保了側(cè)壓板控制壓 力的精度； 通過熱乳卷取機側(cè)導(dǎo)板最佳控制壓力計算數(shù)學(xué)模型發(fā)明技術(shù)的實施，在卷取設(shè)備參數(shù) 一定的情況下，準(zhǔn)確地計算出了乳制不同鋼種、規(guī)格帶鋼時，卷取側(cè)導(dǎo)板所需的最佳控制壓 力，從而有效地解決了原來卷形質(zhì)量中存在的塔形、錯層、出邊等質(zhì)量缺陷。
[0013]
【附圖說明】
[0014] 圖1是卷曲計算結(jié)構(gòu)模型； 圖2夾送輥平行度和垂直度 圖3卷筒平行度和垂直度； 圖4為實施例1U-P曲線； 圖5為實施例2U-P曲線； 圖中：1-帶鋼，2-側(cè)導(dǎo)板，3-上夾送輥，4-上擋板，5-助卷輥，6-卷筒，7-下?lián)醢澹?-下 夾送輥，9-側(cè)擋板，Z-側(cè)導(dǎo)板有效接觸長度，r-熱乳帶鋼板寬，F(xiàn)卷取線速度，X-乳制和卷 取方向，_r-熱乳帶鋼寬度方向，高度方向。
[0015]
【具體實施方式】
[0016] 為了加深對本發(fā)明的理解和認識，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述和介紹。 [0017] 實施例1:一種熱乳卷取側(cè)導(dǎo)板最佳控制壓力計算模型建立方法，所述方法包括 以下步驟：1)數(shù)學(xué)模型的輸入和輸出參數(shù)；2)熱乳卷取機側(cè)導(dǎo)板控制壓力數(shù)學(xué)模型的生成 過程；3)卷取計算結(jié)構(gòu)模型；4)卷取過程帶鋼橫向偏移量數(shù)學(xué)模型；5)、卷取機側(cè)導(dǎo)板壓力 的數(shù)學(xué)模型。
[0018] 所述步驟1中，1)數(shù)學(xué)模型的輸入和輸出參數(shù)具體如下， 模型的輸入?yún)?shù)： 熱乳產(chǎn)品： 11) 鋼種； 12) 常溫屈服強度、常溫彈性模量； 13) 卷取帶鋼溫度； 14) 板寬、板厚； 卷取設(shè)備參數(shù)： 15) 卷取速度； 16) 夾送輥平行度，垂直度； 17) 卷筒平行度，垂直度； 18) 側(cè)擋板接觸帶鋼長度。
[0019] 模型的輸出參數(shù)： 側(cè)導(dǎo)板最佳控制壓力； 所述步驟2中，2)熱乳卷取機側(cè)導(dǎo)板控制壓力數(shù)學(xué)模型的生成過程具體如下，21)熱乳 產(chǎn)品參數(shù)輸入帶鋼溫度，常溫屈服強度，常溫彈性模量帶鋼板寬，帶鋼板厚；22)卷取設(shè)備參 數(shù)輸入，卷速，側(cè)擋板有效接觸長度，夾送輥平行度和垂直度，卷筒平行度和垂直度；23)卷 取過程帶鋼橫向偏移量數(shù)學(xué)模型；24)熱乳卷取機側(cè)導(dǎo)板壓力控制數(shù)學(xué)模型； 所述步驟3中，3)卷取計算結(jié)構(gòu)模型；具體過程如下，熱乳帶鋼在卷取過程中高速運 動，整個卷取過程的機構(gòu)動作復(fù)雜，通過正確認知帶鋼卷取過程運動機理，準(zhǔn)確計算帶鋼的 動態(tài)位移，所建立的結(jié)構(gòu)模型應(yīng)符合實際卷取狀況。通過整個卷取