轧制自动控制板形分析模型PPT学习教案

1、会计学12021年12月16日星期四第1页/共33页2021年12月16日星期四FSD FSD FSD FSD FFB FFB FFB FFB Load distribution between work and backup rollLoad distribution inthe roll gaphCL-hCx考虑轧制过程中在轧制力、弯辊力作用下，工作辊与支撑辊的弹性弯曲与压扁变形第2页/共33页2021年12月16日星期四KKK112FwFFFwww2m+1单元 NR-NL单元2m+1单元 NR-NL单元四辊轧机分割模型获得解析解极为困难，目前主要是采用数值解法第3页/共33页2021年1

2、2月16日星期四 轧辊弹性变形模型影响函数法是一种离散化方法，基本思想如下： 将轧辊离散成若干单元，同时把轧辊所承受的载荷及轧辊弹性变形也按相同单元离散化 应用影响函数的概念，确定对各单元施加单位力时在辊身各点引起的变形 将全部载荷作用时在各单元引起的变形进行叠加，就得出各单元的总变形 进而确定出轧件出口处的厚度和张力分布等 第4页/共33页2021年12月16日星期四 离散化过程在一般的对称轧制中，轧辊所承受的载荷及其变形是左右对称的，所以研究对象为半辊身长。对于非对称轧制，可以考虑辊身全长，但基本方法是一样的。如右图所示，可以将半辊身长抽象为一个悬臂梁，轧辊中心为悬臂梁的固定端，辊肩部为其

3、自由端。将轧辊沿轴线方向分为 n 个单元，各单元中点的序号分别为1，2， n。各单元的长度分别为Dx(i)，各单元中心到固定端距离为： 1112x ix ix iiDDp(1)p(2)p(i)p(n)p(j)y(n)y(j)y(i)辊身的离散化（3-1）第5页/共33页2021年12月16日星期四将作用于轧辊上的载荷单位宽轧制力p*(x)及辊间接触压力q*(x)按相同单元离散化，即将作用于上述各单元的分布载荷以集中力代表，则作用于 i 单元上的轧制力和辊间接触压力分布为： *0px ix iimp iimD *q iqx ix iD这里假设板宽范围之外，工作辊相互不接触。当 im 时，在板宽范

4、围之内，辊缝中有轧件；当 i m 时，在板宽之外，辊缝中无轧件。 离散化过程（3-3）（3-2）第6页/共33页2021年12月16日星期四 辊间弹性接触宽度的计算将工作辊和支撑辊的弹性接触区分为n 个单元，如图所示。但接触区的宽度是由该区域作用的接触压力q(i)决定的，设接触区半宽为b(i)，则由黑尔茨公式可知： 4wbwbwbkkR Rq ib iRRx iDlr (辊身长)Dx(i)2b(i)2b(i)支撑辊工作辊（3-4）第7页/共33页2021年12月16日星期四 影响函数影响函数又称格林函数或权重函数。当将分布载荷离散化为一系列集中力后，影响函数可以表述为：当在j单元作用单位力时，

5、在i单元产生的变形g(i,j)，这个关系就是影响函数。则在j单元作用p(j)时，在i单元发生的变形为：xxp(x)=1y(x)xxp*(x)Y(x)dx（3-5） 0,yi jg i j p j第8页/共33页2021年12月16日星期四 影响函数法本城模型力学模型和假设条件工作辊支撑在弹性基础梁支撑辊上，它所受的载荷为单位宽轧制力p*(x)和弹性基础反力q*(x)及弯辊力Fw和弯辊力矩Mw；支撑辊受力为辊间接触载荷及支撑辊弯辊力Fb，压下螺丝反力P及弯辊力矩Mb。KFbFbFwFwp*(x)dPP2LIIIxzMbMw2bqbqwrbrwxyeq*(x)第9页/共33页2021年12月16日

6、星期四基本方程轧辊静力平衡方程轧辊力矩平衡方程辊间位移协调方程工作辊轧件间位移协调方程工作辊静力平衡方程支撑辊静力平衡方程支撑辊静力平衡方程支撑辊静力平衡方程工作辊第10页/共33页2021年12月16日星期四6mlm21WLWRBLBR6mlm2, 6mlm26mlm26mlm2, 11 , 1ffYYYY)NR(P)NL(P) 1m2(q) i (qaaaa第11页/共33页2021年12月16日星期四第12页/共33页2021年12月16日星期四Data of roll set:- diameter- materialProcess Data:- thickness- width- te

7、mperature- speedMill Status (cyclical):- stand loaded- status of roll cooling- circumference speed- coolant temperatureParameter:- Heat transfer coefficient plate to roll- Heat transfer coefficient environment - roll- Heat expansion coefficientsfor calculation of thermal crown2 - dimensional modelCo

8、ntour of thermal crown along barrellength第13页/共33页2021年12月16日星期四1454321121086421mm3m4m1m2盐崎差分模型中的单元划分tcq)TT(ATTmdmmmmimimmD第14页/共33页2021年12月16日星期四)n,m(C)n,m(QC)n,m(T)m(TCC)n,m(T)m(T)m(CCctc)1n,m(Cy)n,m(T)1n,m(T)n,m(Cy)n,m(T)1n,m(T)n,m(Cx)n,m(T)n, 1m(T)n,m(Cx)n,m(T)n, 1m(T)n,m(T)n,m(TapQ1rATACTA1rcTC

9、1r1r1r1r1r1r1r1r1rrD2、轧辊表面膨胀量)n,m(T)n,m, k()k(M1mN1nrrDD3、热凸度计算式2)x) 1k(a2/B(x)k() 1k()k() 1 (CrrrrTDD第15页/共33页2021年12月16日星期四(1) 温度场差分式 轧辊任意节点(m,n)的温度 实际热变形模型),(/),( )(),()( )(),()( )1,(),()1,( ),(),()1,( ),(),(), 1( ),(),(), 1( ),(),(11111111111nmCapnmQCmCCcnmTrmTmcCcCcnmTrmTcnmCynmTrnmTrnmCynmTrnm

10、TrnmCxnmTrnmTrnmCxnmTrnmTrnmTrnmTrQTATAATTD(3-9) 第16页/共33页2021年12月16日星期四 实际热变形模型第17页/共33页2021年12月16日星期四 实际热变形模型(2) 轧辊表面膨胀量)n,m(T)n,m, k()k(M1mN1nrrDD(3) 热凸度计算式2)x) 1k(a2/B(x)k() 1k()k() 1 (CrrrrTDD式中： 工作辊表面k节点半径方向热膨胀量； kr节点(m,n)产生1温升时轧辊表面k点半径方向 的位移。 nmkr,D(3-10) (3-11) 第18页/共33页2021年12月16日星期四 轧辊温度场与

11、热变形计算a）工作辊冷却示意图 b）工作辊圆周方向换热条件分区宝钢研究院李维刚取得的新进展第19页/共33页2021年12月16日星期四 轧辊温度场与热变形计算轧辊不同深度处的温度变化，重要发现：浅层效应定量关系 第20页/共33页2021年12月16日星期四 轧辊温度场与热变形计算等效处理方法：不响应精度前提下简化计算过程第21页/共33页2021年12月16日星期四 轧辊温度场与热变形计算工作辊热凸度形成过程模拟计算轧辊热凸度随时间的变化规律 第22页/共33页2021年12月16日星期四Edge部Edge部定常部WSDS轧制一卷带钢后轧辊磨损图第23页/共33页2021年12月16日星期

12、四) i (C) i (B) j, i (A) i (b) i (D) i (a) j, i (W) i () i (wD轧制力作用项) i (H) i (ldB10) j , i (P) j , i (AR3变形区几何形状影响项) i (ld) 1HH() i (Boutin轧制带钢长度影响项) i (hBLBH) i (LSSS第24页/共33页2021年12月16日星期四+/- schkvTvTBbaCenter of mill standB = plate widthV = roll wear in the center of barrela,b,k = coefficience fo

13、r description of wear at the plate edgesch = lateral flow of the plate Main parameters for roll wear: Roll material and surface hardness Rolling force Contact length Relative speeds of roll and stock Steel grade (alloy) Scale Roll surface temperature Roll gap lubrication第25页/共33页2021年12月16日星期四 工作辊磨损

14、模型BLWR102SFVt11Vt2345678SF带钢跑偏量；Vt轧辊中心磨损量；Vt1轧辊边部磨损量LWR工作辊辊身长度；B带钢宽度 轧制一卷带钢时工作辊磨损示意图第26页/共33页2021年12月16日星期四(1) 轧制一卷带钢时轧辊磨损量1KsBpLvtKwLsDwLvtvtKe中部定常磨损区边部集中磨损区(3-12) 式中： Kw工作辊磨损系数；Dw工作辊直径； LS该道次轧制带钢的长度； L工作辊压扁接触弧长； pB单位宽度轧制力； KS工作辊磨损指数；vt边部磨损倍率。第27页/共33页2021年12月16日星期四(2) 工作辊磨损的计算 工作辊8个特定磨损点将工作辊辊面分为9个

15、磨损段。首先确定8个特定电的磨损量；然后沿工作辊辊面全长共分301个磨损点。根据各磨损点所处磨损段的不同，进行工作辊各点的磨损插值计算。 10 xxVwVw21) 12(1211xxxyyxxxxyVwVw322xxxypyVwVw(3-13) (3-14) (3-15) 第28页/共33页2021年12月16日星期四54) 45(4544xxxypyyxxxxyVwVw766xxxypyVwVwypyyxxxxyVwVw)87(8787WRLENxxVwVw8(3-16) (3-17) (3-18) (3-19) (2) 工作辊磨损的计算第29页/共33页2021年12月16日星期四(3) 工作辊磨损凸度的计算 工作辊磨损凸度是指带钢参考点对应的轧辊磨损凸度的平均值。所以，只要求出工作辊的两个参考点的磨损量和轧辊中心磨损量即可得出工作辊的磨损凸度。)(5 . 0)150(DRUNRDRUNLVtCORR(3-20) 式中：Vt(150)工作辊中心点的磨损量； DRUNL工作辊左侧参考点磨损