本發(fā)明涉及冶金軋制的，具體而言，尤其涉及一種基于反向迭代法的六輥軋機板形預報方法。

背景技術(shù)：

1、冷軋銅帶作為高端精品有色金屬帶材，具有優(yōu)良的性能和廣泛的應(yīng)用，在電子信息、新能源、航空航天及機械制造等領(lǐng)域占據(jù)了重要的地位，對各行各業(yè)的發(fā)展起到了重要的推動作用[1]。隨著全球新能源原材料市場競爭的不斷加劇，如何提高銅帶的質(zhì)量成為生產(chǎn)商的重要挑戰(zhàn)。六輥軋機[2]在銅帶軋制中運用廣泛。在銅帶的生產(chǎn)過程中，多次遇到板形(平直度)不良問題。為減少板形不良的發(fā)生，需要對板形進行有效控制。板形控制技術(shù)的核心是板形預報模型，即如何根據(jù)軋機設(shè)備參數(shù)、工藝參數(shù)與板形調(diào)節(jié)參數(shù)精確預報板形。以板形預報模型為基礎(chǔ)，可以實現(xiàn)板形設(shè)定與反饋控制，進行軋制規(guī)程和輥型優(yōu)化[3]。板形預報模型[4]包含帶材塑性變形和輥系彈性變形兩個相互耦合的子模型。國內(nèi)、外對板形預報模型的研究主要集中于如何對兩個子模型進行建模，以及如何處理兩者的耦合關(guān)系。

2、參考文獻：

3、[1]高心成,劉宏民,王東城,等.冷軋銅帶板形控制系統(tǒng)數(shù)字孿生研究[j].中國有色金屬學報,2024,34(09):2978-2988.

4、[2]白振華,馮彬,劉亞星,等.六輥軋機非對稱軋制過程板形模型與控制應(yīng)用技術(shù)(ⅰ)——六輥軋機非對稱軋制過程中板形機理模型及其應(yīng)用[j].塑性工程學報,2015,22(04):61-66.

5、[3]王東城,馬慶龍,劉宏民.冷軋帶鋼平整機支撐輥輥型優(yōu)化技術(shù)的研究[j].鋼鐵,2009,44(08):56-59.

6、[4]王東城,張威,王志杰,等.六輥冷軋機板形快速預報方法[j].鋼鐵,2016,51(09):51-56.

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、根據(jù)上述提出六輥軋機在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)板形(平直度)不良的技術(shù)問題，而提供一種基于反向迭代法的六輥軋機板形預報方法。本發(fā)明一種基于反向迭代法的六輥軋機板形預報方法，本發(fā)明使用輥系彈性變形模型計算軋制壓力分布，同時使用塑性變形模型計算帶材出口厚度橫向分布。盡管使用較大的松弛因子進行迭代計算，依然可以保證計算穩(wěn)定性，且計算速度整體變快。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

3、一種基于反向迭代法的六輥軋機板形預報方法，包括以下步驟：

4、步驟1：獲取六輥軋機的基本設(shè)備參數(shù)以及典型規(guī)格產(chǎn)品的軋制工藝參數(shù)；

5、步驟2：將軋輥與帶材的整體進行單元劃分，將軋輥與帶材的整體共分為t個單元；每個單元的寬度中心點的坐標為yi，i＝1,2,…,t，每個單元的寬度為δyi，i＝1,2,…,t；

6、步驟3：求解各輥撓曲影響系數(shù)；所述輥撓曲影響系數(shù)包括：工作輥撓曲影響系數(shù)αwij，中間輥撓曲影響系數(shù)αmij，支撐輥撓曲影響系數(shù)αbij，工作輥彎輥力對工作輥撓曲的影響系數(shù)αfwi以及中間輥彎輥力對中間輥撓曲的影響系數(shù)αfmi；

7、步驟4：預設(shè)帶材出口厚度分布初始值h1i；

8、步驟5：計算各輥間輥壓扁影響系數(shù)以及帶材與工作輥壓扁影響系數(shù)；

9、步驟6：根據(jù)輥系彈性變形模型推導出有關(guān)軋制壓力分布公式；步驟7：聯(lián)立輥間變形協(xié)調(diào)方程與力與力矩平衡方程以及步驟6中推導出的公式，未知數(shù)個數(shù)與方程數(shù)目一致，求出輥間壓力分布、剛性位移以及軋制壓力分布；步驟8：判斷不等式max|q′-q|<0.01n/mm是否成立；如果不成立，令q＝q+0.1(q′-q)，轉(zhuǎn)入步驟5，如果成立，則轉(zhuǎn)入步驟9；其中，q′表示輥間壓力計算值，q表示輥間壓力迭代值；

10、步驟9：通過條元變分法計算金屬橫向流動，對節(jié)線出口橫向位移方程組進行求解；

11、步驟10：根據(jù)帶材塑性變形模型計算帶材出口厚度橫向分布；

12、步驟11：判斷不等式max|h′1-h1|<0.0001mm是否成立；如果不成立，令h1＝h1+0.2(h′1-h1)，轉(zhuǎn)入步驟5，如果成立，則轉(zhuǎn)入步驟12；其中，h′1表示帶材出口厚度橫向分布計算值，h1表示帶材出口厚度橫向分布迭代值；

13、步驟12：計算帶材前張應(yīng)力橫向分布σ1i，并計算出當前時刻帶材的板形分布fi；

14、

15、進一步地，所述步驟1中，六輥軋機基本設(shè)備參數(shù)包括：工作輥輥身半徑rw、中間輥輥身半徑rm、支撐輥輥身半徑rb、工作輥彈性模量ew、中間輥彈性模量em、支撐輥彈性模量eb、工作輥泊松比υw、中間輥泊松比υm、支撐輥泊松比υb、兩側(cè)壓下支點距離ls、工作輥身長度lw、中間輥輥身長度lm、支撐輥輥身長度lb、工作輥和中間輥軋輥凸度δdwmi、中間輥和支撐輥軋輥凸度δdmbi、工作輥彎輥液壓缸距離lfw、中間輥彎輥液壓缸距離lfm、工作輥彎輥力fw以及中間輥彎輥力fm。

16、進一步地，所述步驟1中，所述典型規(guī)格產(chǎn)品的軋制工藝參數(shù)包括：帶材來料平均厚度寬度b、帶材彈性模量es、帶材泊松比υs、帶材變形抗力σs、帶材剪切變形抗力ks、帶材平均后張應(yīng)力以及帶材平均前張應(yīng)力

17、進一步地，所述步驟2中，坐標原點設(shè)置在帶材中點；將軋輥與帶材整體進行單元劃分，共分為t個單元；每個單元寬度中心點的坐標為yi，i＝1,2,…,t，每個單元寬度為δyi，i＝1,2,…,t；

18、其中，t1表示中間輥與支撐輥接觸部分的起始單元，t2表示中間輥與支撐輥接觸部分的終了單元；t5表示工作輥與帶材接觸部分的起始單元，t6表示工作輥與帶材接觸部分的終了單元；在進行帶材塑性變形計算時，將帶材單元節(jié)線的出口橫向位移作為未知量；因此，對帶材單元節(jié)線進行重新編號；工作輥與帶材接觸部分的起始單元t5對應(yīng)的兩條節(jié)線編號為0與1，工作輥與帶材接觸部分的終了單元t6對應(yīng)的兩條節(jié)線編號為n－1與n，n＝t6－t5+1，其他單元的節(jié)線編號以此類推得到。

19、進一步地，所述步驟5中，計算工作輥與中間輥之間彈性壓扁影響系數(shù)αwmi，中間輥與支撐輥之間彈性壓扁影響系數(shù)dmbi以及帶材與工作輥壓扁影響系數(shù)αwsij；

20、輥間壓扁量與輥間壓力分布的方程為：

21、

22、其中，qwmi表示工作輥與中間輥輥間壓力分布，qmbi表示中間輥與支撐輥輥間壓力分布。

23、進一步地，所述步驟6中，根據(jù)輥系彈性變形模型推導出有關(guān)軋制壓力分布公式；

24、

25、其中，pi表示軋制壓力分布，s0表示空載輥縫值，d1、d2分別表示工作輥左、右側(cè)剛性位移，δdwi表示工作輥輥型分布值。

26、進一步地，所述步驟9中，通過條元變分法計算金屬橫向流動的表達式為：

27、

28、其中，u0、u1、…un分別表示帶材單元節(jié)線出口橫向位移，為未知量；分別表示與單元寬度、帶材彈性模量、帶材泊松比、帶材剪切變形抗力、中性點厚度、工作輥彈性壓扁半徑、摩擦系數(shù)、變形區(qū)接觸面平均摩擦應(yīng)力、軋前厚度、壓下量、變形區(qū)長度、應(yīng)力狀態(tài)系數(shù)有關(guān)。

29、進一步地，所述步驟10中，根據(jù)帶材塑性變形模型計算帶材出口厚度橫向分布：

30、

31、其中，分別表示帶材入、出口平均厚度，fi表示與單元寬度、帶材彈性模量、帶材泊松比、中性點厚度、變形區(qū)接觸面平均摩擦應(yīng)力、壓下量、帶材剪切變形抗力以及變形區(qū)長度有關(guān)。

32、較現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

33、本發(fā)明一種基于反向迭代法的六輥軋機板形預報方法，本發(fā)明使用輥系彈性變形模型推導出有關(guān)軋制壓力分布的公式，同時使用塑性變形模型計算帶材出口厚度橫向分布。盡管使用較大的松弛因子進行迭代計算，依然可以保證計算穩(wěn)定性，且計算速度整體變快。基于反向迭代法的六輥軋機板形預報方法的計算結(jié)果與傳統(tǒng)方法吻合良好，而計算速度卻提升了3倍左右。