DOI :10. 13228/j . boyuan 2006. issn 年10032月-99·96第. 232006卷. ·01第. 0014
期轧 钢
热轧带钢凸度影响率计算软件开发
龚殿尧, 徐建忠, 刘相华, 王国栋
(东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室, 辽宁 沈阳 110004)
摘 要:采用影响函数法开发了热轧带钢凸度影响率计算软件, 使用该软件可以计算压下量影响率、轧辊直径影响率、单位宽度轧制力影响率、工作辊弯辊力影响率、工作辊凸度影响率、带钢入口凸度影响率和负荷分布影响率等带钢凸度影响率基本值及6次多项式拟合系数。关键词:热轧带钢; 板凸度; 影响函数法; 软件开发
中图分类号:T P319; TG 335. 55 文献标识码:A 文章编号:1003-9996(2006) 01-0011-04
Software Development for C alculating Strip Crown Effect Rate in Hot Strip Mill
GONG Dian -yao , XU Jian -zhong , LIU Xiang -hua WANG Guo -dong
(The S tate Key Lab of Roll ing Technology &Automation of Northeastern Univers ity , S henyang 110004, China )
Abstract :Software fo r calcula ting the strip profile in 4-high hot rolling mill was developed by using influence coeffi -cient method . T he six pow er fitting coefficients of strip crown effect rate of bending force , unit width rolling fo rce and ro ller diameter were calculated .
Key words :hot rolled strip ; strip crow n ; effect coefficient method ; software development
1 前言
参数的改变会导致带钢产生一个新的板凸度值, 随着对热轧带钢产品质量要求的提高, 特别称之为再生板凸度[2]。是AGC 的在线应用, 提高了通条带钢的厚度精2. 2 带钢凸度影响率
度, 但由于检测设备的局限, 板形质量的控制只带钢凸度影响率K i 是指再生板凸度与基本
能主要依赖于设定模型的精度, 因而板形问题始板凸度的差值同影响参数变化量的比值, 如式(1) 终是热轧带钢领域重要的研究课题。带钢凸度影所示。本文所开发软件的目的在于确定带钢凸度响率[1]是热轧带钢板形设定的重要参数, 编制影响率K i 的6次多项式系数, 进而建立计算影带钢凸度影响率计算软件, 研究各种因素对带钢响率的数学模型。
凸度的影响规律, 对于板形设定控制模型参数调K i =
i 0
优具有重要的理论和实际价值。
X i -X 0
(1)
2 带钢凸度影响率
式中, X i 为影响参数实际值; X 0为影响参数基本
值; C 0为基本中心板凸度, 是带钢宽度的函数, 2. 1 基本板凸度和再生板凸度
mm ; C i 为影响参数X i 对应的再生板凸度, mm 。在进行板凸度分析时, 首先对基本状况进行2. 3 板凸度计算理论模型
计算, 即轧辊直径、轧辊凸度、弯辊力、单位宽以基本板凸度的计算为基准, 带钢板凸度与度轧制力及其沿带钢宽度方向分布等参数取基准影响参数的理论模型如下:
值, 带钢在这种条件下获得的凸度称为基本板凸n
度。为了确定各种参数对板凸度的影响, 选定一C =C 0+i ∑=1
K i ×(X i -X 0)
(2)
个参数(如轧制力、轧辊凸度等) 对板凸度的影式中, C 为板凸度计算值, 是带钢宽度的函数, 响, 其他与基本状况相关的参数保持不变, 所选
mm ; n 为影响参数个数。
收稿日期:2005-08-29 收修改稿日期:2005-10-10
:, , , ,
3 影响函数法
影响函数法是K . N . Shohet 和Tow nsend 在20世纪60年代后期提出的。他们首先将数学物理中影响函数的概念引入到轧辊的弹性变形分析之中, 导出了工作辊和支撑辊弹性弯曲的影响函数, 并在此基础上给出了计算轧辊弹性变形的影响函数方法。
影响函数法基本思想[3]是:将轧辊离散成若干单元, 将轧辊所承受的载荷及轧辊弹性变形也按相同单元离散化, 应用数学物理方程中关于影响函数的概念, 先确定对各单元施加单位力时在辊身各点引起的变形, 然后将全部载荷作用时在各单元引起的变形叠加, 就得出各单元的变形值, 从而可以确定出口处的厚度分布和张力分布等。由于采用了离散化方法, 所以对轧制力、辊间接触压力以及轧辊工作凸度等的分布无需做出假定, 可以灵活地处理各类复杂问题。
近年来, 影响函数法在计算轧辊弹性变形中得到较广泛的应用, 并收到较好效果, 因此, 本文采用影响函数法计算轧辊弹性变形, 并开发了带钢凸度影响率计算软件。
4 带钢凸度影响率计算
4. 1 计算程序介绍
带钢板形受到压下量、支撑辊直径、工作辊直径、单位宽度轧制力、工作辊弯辊力、工作辊凸度、带钢入口凸度和负荷分布等多种因素的影响, 本软件具备分别计算上述各种因素带钢凸度影响率的功能, 用户可以根据需要选择。选定某带钢板形影响参数的基本值、最小值和最大值, 分别计算带钢基本凸度和再生板凸度, 得到3种条件下的带钢凸度影响率, 采用最小二乘法拟合得出带钢凸度影响率的6次多项式拟合系数。由于影响带钢板形的因素, 同时受到其他因素的影响, 因此为了研究这种多种因素的耦合影响, 计算了影响因素修正指数的6次多项式拟合系数。
带钢凸度影响率计算流程见图1, 轧辊弹性变形计算模块的计算流程见图2。轧辊和轧件的单元划分及相关模型见参考文献
[3]
并可对默认输入数据进行修改和更新, 也可选择软件功能模块。软件的输出界面十分复杂, 限于篇幅, 本文只列出中心板凸度计算输出界面和单位宽度轧制力影响率计算输出界面, 见图3、图4。在影响率输出界面, 用户可以直接在界面上选择输出影响率基本值、相应影响参数变化时的带钢凸度影响率随带钢宽度变化曲线, 以及带钢
。
采用Visual Basic6. 0和VBA 技术开发了用户界面, 用户可以从主界面获取软件的相关信息, 在数据输入和功能选择界面进行数据输入
,
图3
基本中心板凸度输出界面
图4 单位宽度轧制力影响率计算结果输出界面
凸度影响率6次多项式拟合系数。因为软件中所表1 轧辊和轧件基本参数
有曲线的输出均采用了VBA 技术, 用户可以直参 数基本值接在界面上编辑所选定的曲线。输出界面还具备支撑辊辊身长度/mm 2050支撑辊直径/mm Υ1440打印报表功能。该软件在界面开发过程中加强了支撑辊液压缸中心距/mm 3150错误处理机制, 即使用户对软件的内核或者原理支撑辊原始凸度/mm 0并不熟悉, 也可以方便地得到计算结果。支撑辊辊面长度/mm
1950
工作辊辊身长度/mm 22504. 2 计算结果及分析
工作辊直径/mm
Υ722利用本文开发的带钢凸度影响率计算软件来工作辊液压弯辊缸中心距/mm
3150计算带钢凸度影响率, 并在此基础上建立了带钢工作辊原始凸度/mm 0凸度计算模型。采用国内某厂的现场实际数据工作辊弯辊力/kN
500轧辊压扁系数/mm ·(kN /mm )
-1
0. 0273(部分参数见表1) , 该模型计算带钢凸度与理论单位宽度轧制力/kN ·mm
-1
4值之差随带钢宽度的变化规律如图5所示。随着压下量基本值/mm
0. 3带钢宽度的增加, 计算结果与理论值之间的差值带钢宽度/mm
650～1850
增大, 当带钢宽度为1. 85m 时, 两者差值最大为4. 88μm , 但不超过5μm , 这表明本文开发的5 结语
带钢凸度影响率计算软件有较高的计算精度。
采用影响函数法计算热轧带钢轧辊弹性变
技术开发的计算软件方便、简捷、友好, 可作为热轧带钢板形参数调优工具使用, 具有很高的实用价值。
参考文献:
[1]王国栋. 板形控制和板形理论[M ]. 北京:冶金工业出版
社, 1986. 289-306.
[2]Ginzburg V B . High -Quality Steel Rolling :Theory and Prac -tice [M ]. New York :M arcel Dekker Inc , 1993. 345-346.
[3]徐建忠, 张凤琴, 龚殿尧. 四辊轧机轧辊弹性变形解析模
块的开发[J ]. 轧钢, 2003, 20(2) :8-11.
图5 计算值与理论值偏差分布
形, 并计算带钢凸度影响率及其多项式拟合系数, 计算精度较高; 采用Visual Basic6. 0和VBA
俄罗斯新利佩茨克钢铁公司热带钢自动表面检测技术
俄罗斯NLM K 公司在其新利佩茨克钢铁公司2000mm 热轧宽带钢轧机上成功安装了1台带钢表面自动检测系统。该系统能对连铸坯缺陷进行准确探测, 从而减少了由此产生的轧制缺陷, 进而可减少材料损耗, 提高成材率。当前该系统与跟踪系统集合在一起并有效用于冷轧带钢生产中。
新利佩茨克钢铁公司的2000mm 热带钢轧机可用于生产碳钢、低合金钢和电工钢等。其最大轧制速度达20m /s , 所能生产产品规格厚度为1. 2～16. 0mm , 宽度为900～1850mm 。由5台板坯加热炉供料。生产线主要设备包括:1台立式除鳞机、5
机架粗轧机组、7机架精轧机组、1组带有扁平喷射式集尘器的输出辊道和5台卷取机。
新利佩茨克钢铁公司于2004年开始在其热带轧机上实施在线表面自动检测。该表面控制系统安装工程由俄罗斯N LM 公司、瑞士Sy tco 公司和奥钢联法国S IAS 联合完成。Sytco 公司负责全部项目并提供机械设备, 奥钢联负责提供带钢自动表面控制技术, 提供摄像机和计算机及计算机控制设备, 实施控制系统的安装调试, 和对N LM K 公司技术人员进行该系统的技术培训。
谢艳峰摘自《M PT International 》2005, (5)
2006年中国金属学会轧钢会议计划
序号[***********]4
名 称
2006年薄板坯连铸连轧国际研讨会2006年全国轧钢生产技术会轧钢分会第5届委员会一次工作会议冷轧板带学术委员会五届二次工作会议暨
生产技术交流会热轧板带学术年会中厚板学术会议
深度加工学术委员会工作会议大、中型钢学术年会带钢学术年会无缝钢管学术年会轧辊生产技术交流会小型型钢生产技术研讨会轧钢青年工作委员会学术年会焊管学术年会
时间4月11～13日上半年3月9月2季度4季度4季度3季度4季度4季度4季度2季度4月待定
规模(人)
[1**********]～12010080～1004080～[**************]80
地点广州待定鞍山成都武汉上海待定待定深圳待定待定待定待定待定
主办单位
中国金属学会中国金属学会轧钢分会轧钢分会
轧钢分会热轧板带学委会轧钢分会轧钢分会
轧钢分会大、中型钢学委
会
轧钢分会带钢学委会轧钢分会无缝钢管学委会轧钢分会轧辊学委会轧钢分会小型型钢学委会轧钢分会青年工作委员会轧钢分会焊接钢管学委会
联系人赵 晶黄 洁王耀琨周积智陈其安周积智陈守群张志宏周积安陈其安唐 荻陈其安周积智王秉毅陈其安王继超王 伟陈其安成海涛陈其安聂仲毅郝进元杨静波唐 荻李 轩陈其安王晓香
DOI :10. 13228/j . boyuan 2006. issn 年10032月-99·96第. 232006卷. ·01第. 0014
期轧 钢
热轧带钢凸度影响率计算软件开发
龚殿尧, 徐建忠, 刘相华, 王国栋
(东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室, 辽宁 沈阳 110004)
摘 要:采用影响函数法开发了热轧带钢凸度影响率计算软件, 使用该软件可以计算压下量影响率、轧辊直径影响率、单位宽度轧制力影响率、工作辊弯辊力影响率、工作辊凸度影响率、带钢入口凸度影响率和负荷分布影响率等带钢凸度影响率基本值及6次多项式拟合系数。关键词:热轧带钢; 板凸度; 影响函数法; 软件开发
中图分类号:T P319; TG 335. 55 文献标识码:A 文章编号:1003-9996(2006) 01-0011-04
Software Development for C alculating Strip Crown Effect Rate in Hot Strip Mill
GONG Dian -yao , XU Jian -zhong , LIU Xiang -hua WANG Guo -dong
(The S tate Key Lab of Roll ing Technology &Automation of Northeastern Univers ity , S henyang 110004, China )
Abstract :Software fo r calcula ting the strip profile in 4-high hot rolling mill was developed by using influence coeffi -cient method . T he six pow er fitting coefficients of strip crown effect rate of bending force , unit width rolling fo rce and ro ller diameter were calculated .
Key words :hot rolled strip ; strip crow n ; effect coefficient method ; software development
1 前言
参数的改变会导致带钢产生一个新的板凸度值, 随着对热轧带钢产品质量要求的提高, 特别称之为再生板凸度[2]。是AGC 的在线应用, 提高了通条带钢的厚度精2. 2 带钢凸度影响率
度, 但由于检测设备的局限, 板形质量的控制只带钢凸度影响率K i 是指再生板凸度与基本
能主要依赖于设定模型的精度, 因而板形问题始板凸度的差值同影响参数变化量的比值, 如式(1) 终是热轧带钢领域重要的研究课题。带钢凸度影所示。本文所开发软件的目的在于确定带钢凸度响率[1]是热轧带钢板形设定的重要参数, 编制影响率K i 的6次多项式系数, 进而建立计算影带钢凸度影响率计算软件, 研究各种因素对带钢响率的数学模型。
凸度的影响规律, 对于板形设定控制模型参数调K i =
i 0
优具有重要的理论和实际价值。
X i -X 0
(1)
2 带钢凸度影响率
式中, X i 为影响参数实际值; X 0为影响参数基本
值; C 0为基本中心板凸度, 是带钢宽度的函数, 2. 1 基本板凸度和再生板凸度
mm ; C i 为影响参数X i 对应的再生板凸度, mm 。在进行板凸度分析时, 首先对基本状况进行2. 3 板凸度计算理论模型
计算, 即轧辊直径、轧辊凸度、弯辊力、单位宽以基本板凸度的计算为基准, 带钢板凸度与度轧制力及其沿带钢宽度方向分布等参数取基准影响参数的理论模型如下:
值, 带钢在这种条件下获得的凸度称为基本板凸n
度。为了确定各种参数对板凸度的影响, 选定一C =C 0+i ∑=1
K i ×(X i -X 0)
(2)
个参数(如轧制力、轧辊凸度等) 对板凸度的影式中, C 为板凸度计算值, 是带钢宽度的函数, 响, 其他与基本状况相关的参数保持不变, 所选
mm ; n 为影响参数个数。
收稿日期:2005-08-29 收修改稿日期:2005-10-10
:, , , ,
3 影响函数法
影响函数法是K . N . Shohet 和Tow nsend 在20世纪60年代后期提出的。他们首先将数学物理中影响函数的概念引入到轧辊的弹性变形分析之中, 导出了工作辊和支撑辊弹性弯曲的影响函数, 并在此基础上给出了计算轧辊弹性变形的影响函数方法。
影响函数法基本思想[3]是:将轧辊离散成若干单元, 将轧辊所承受的载荷及轧辊弹性变形也按相同单元离散化, 应用数学物理方程中关于影响函数的概念, 先确定对各单元施加单位力时在辊身各点引起的变形, 然后将全部载荷作用时在各单元引起的变形叠加, 就得出各单元的变形值, 从而可以确定出口处的厚度分布和张力分布等。由于采用了离散化方法, 所以对轧制力、辊间接触压力以及轧辊工作凸度等的分布无需做出假定, 可以灵活地处理各类复杂问题。
近年来, 影响函数法在计算轧辊弹性变形中得到较广泛的应用, 并收到较好效果, 因此, 本文采用影响函数法计算轧辊弹性变形, 并开发了带钢凸度影响率计算软件。
4 带钢凸度影响率计算
4. 1 计算程序介绍
带钢板形受到压下量、支撑辊直径、工作辊直径、单位宽度轧制力、工作辊弯辊力、工作辊凸度、带钢入口凸度和负荷分布等多种因素的影响, 本软件具备分别计算上述各种因素带钢凸度影响率的功能, 用户可以根据需要选择。选定某带钢板形影响参数的基本值、最小值和最大值, 分别计算带钢基本凸度和再生板凸度, 得到3种条件下的带钢凸度影响率, 采用最小二乘法拟合得出带钢凸度影响率的6次多项式拟合系数。由于影响带钢板形的因素, 同时受到其他因素的影响, 因此为了研究这种多种因素的耦合影响, 计算了影响因素修正指数的6次多项式拟合系数。
带钢凸度影响率计算流程见图1, 轧辊弹性变形计算模块的计算流程见图2。轧辊和轧件的单元划分及相关模型见参考文献
[3]
并可对默认输入数据进行修改和更新, 也可选择软件功能模块。软件的输出界面十分复杂, 限于篇幅, 本文只列出中心板凸度计算输出界面和单位宽度轧制力影响率计算输出界面, 见图3、图4。在影响率输出界面, 用户可以直接在界面上选择输出影响率基本值、相应影响参数变化时的带钢凸度影响率随带钢宽度变化曲线, 以及带钢
。
采用Visual Basic6. 0和VBA 技术开发了用户界面, 用户可以从主界面获取软件的相关信息, 在数据输入和功能选择界面进行数据输入
,
图3
基本中心板凸度输出界面
图4 单位宽度轧制力影响率计算结果输出界面
凸度影响率6次多项式拟合系数。因为软件中所表1 轧辊和轧件基本参数
有曲线的输出均采用了VBA 技术, 用户可以直参 数基本值接在界面上编辑所选定的曲线。输出界面还具备支撑辊辊身长度/mm 2050支撑辊直径/mm Υ1440打印报表功能。该软件在界面开发过程中加强了支撑辊液压缸中心距/mm 3150错误处理机制, 即使用户对软件的内核或者原理支撑辊原始凸度/mm 0并不熟悉, 也可以方便地得到计算结果。支撑辊辊面长度/mm
1950
工作辊辊身长度/mm 22504. 2 计算结果及分析
工作辊直径/mm
Υ722利用本文开发的带钢凸度影响率计算软件来工作辊液压弯辊缸中心距/mm
3150计算带钢凸度影响率, 并在此基础上建立了带钢工作辊原始凸度/mm 0凸度计算模型。采用国内某厂的现场实际数据工作辊弯辊力/kN
500轧辊压扁系数/mm ·(kN /mm )
-1
0. 0273(部分参数见表1) , 该模型计算带钢凸度与理论单位宽度轧制力/kN ·mm
-1
4值之差随带钢宽度的变化规律如图5所示。随着压下量基本值/mm
0. 3带钢宽度的增加, 计算结果与理论值之间的差值带钢宽度/mm
650～1850
增大, 当带钢宽度为1. 85m 时, 两者差值最大为4. 88μm , 但不超过5μm , 这表明本文开发的5 结语
带钢凸度影响率计算软件有较高的计算精度。
采用影响函数法计算热轧带钢轧辊弹性变
技术开发的计算软件方便、简捷、友好, 可作为热轧带钢板形参数调优工具使用, 具有很高的实用价值。
参考文献:
[1]王国栋. 板形控制和板形理论[M ]. 北京:冶金工业出版
社, 1986. 289-306.
[2]Ginzburg V B . High -Quality Steel Rolling :Theory and Prac -tice [M ]. New York :M arcel Dekker Inc , 1993. 345-346.
[3]徐建忠, 张凤琴, 龚殿尧. 四辊轧机轧辊弹性变形解析模
块的开发[J ]. 轧钢, 2003, 20(2) :8-11.
图5 计算值与理论值偏差分布
形, 并计算带钢凸度影响率及其多项式拟合系数, 计算精度较高; 采用Visual Basic6. 0和VBA
俄罗斯新利佩茨克钢铁公司热带钢自动表面检测技术
俄罗斯NLM K 公司在其新利佩茨克钢铁公司2000mm 热轧宽带钢轧机上成功安装了1台带钢表面自动检测系统。该系统能对连铸坯缺陷进行准确探测, 从而减少了由此产生的轧制缺陷, 进而可减少材料损耗, 提高成材率。当前该系统与跟踪系统集合在一起并有效用于冷轧带钢生产中。
新利佩茨克钢铁公司的2000mm 热带钢轧机可用于生产碳钢、低合金钢和电工钢等。其最大轧制速度达20m /s , 所能生产产品规格厚度为1. 2～16. 0mm , 宽度为900～1850mm 。由5台板坯加热炉供料。生产线主要设备包括:1台立式除鳞机、5
机架粗轧机组、7机架精轧机组、1组带有扁平喷射式集尘器的输出辊道和5台卷取机。
新利佩茨克钢铁公司于2004年开始在其热带轧机上实施在线表面自动检测。该表面控制系统安装工程由俄罗斯N LM 公司、瑞士Sy tco 公司和奥钢联法国S IAS 联合完成。Sytco 公司负责全部项目并提供机械设备, 奥钢联负责提供带钢自动表面控制技术, 提供摄像机和计算机及计算机控制设备, 实施控制系统的安装调试, 和对N LM K 公司技术人员进行该系统的技术培训。
谢艳峰摘自《M PT International 》2005, (5)
2006年中国金属学会轧钢会议计划
序号[***********]4
名 称
2006年薄板坯连铸连轧国际研讨会2006年全国轧钢生产技术会轧钢分会第5届委员会一次工作会议冷轧板带学术委员会五届二次工作会议暨
生产技术交流会热轧板带学术年会中厚板学术会议
深度加工学术委员会工作会议大、中型钢学术年会带钢学术年会无缝钢管学术年会轧辊生产技术交流会小型型钢生产技术研讨会轧钢青年工作委员会学术年会焊管学术年会
时间4月11～13日上半年3月9月2季度4季度4季度3季度4季度4季度4季度2季度4月待定
规模(人)
[1**********]～12010080～1004080～[**************]80
地点广州待定鞍山成都武汉上海待定待定深圳待定待定待定待定待定
主办单位
中国金属学会中国金属学会轧钢分会轧钢分会
轧钢分会热轧板带学委会轧钢分会轧钢分会
轧钢分会大、中型钢学委
会
轧钢分会带钢学委会轧钢分会无缝钢管学委会轧钢分会轧辊学委会轧钢分会小型型钢学委会轧钢分会青年工作委员会轧钢分会焊接钢管学委会
联系人赵 晶黄 洁王耀琨周积智陈其安周积智陈守群张志宏周积安陈其安唐 荻陈其安周积智王秉毅陈其安王继超王 伟陈其安成海涛陈其安聂仲毅郝进元杨静波唐 荻李 轩陈其安王晓香