[发明专利]VC轧辊套筒内辊型曲线设计方法

权利要求书

1.一种VC轧辊套筒内辊型曲线设计方法，其特征是：包括以下可由计算机执行的步骤：

（a）收集VC轧机的设备特征参数，主要包括：工作辊与支撑辊直径D_w,D_b、工作辊与支撑辊原始辊型分布值ΔD_wi,ΔD_bi、工作辊与支撑辊辊身长度L₁,L₂、工作辊内外弯辊缸距l₂₁,l₂₂、压下螺丝中心矩l₁、VC辊套筒最大内直径D_t、VC辊套筒外半径r₁、VC辊油腔宽度L_t、VC辊油腔半宽l、VC辊芯轴直径D_xz、VC辊套筒的弹性模量E_t、VC辊芯轴的弹性模量E_xz、VC辊套筒的泊松比μ_t、VC辊芯轴的泊松比μ_xz；

（b）收集带材关键轧制工艺参数，主要包括：m组典型规格产品带材屈服极限σ_sk、来料带材的厚度H_k及其横向分布值H_ik、来料板形的横向分布值L_ik、带材的宽度B_k、平均后张力T_0k、平均前张力T_1k、轧制力P_k、轧制速度v_k、内弯辊力S_1k、外弯辊力S_2k、油压p_k，延伸率标准值ε_0k，带材的弹性模量E_k，带材的泊松比μ_k，各规格带材在总产量中的比重α_k，用户允许产品最大板形所对应的前张力横向分布差η_max，相关参数中下标i代表带材在横向的条元号，i＝1,2,…,n，n为带材总的条元数，下标k代表典型规格产品的编号，k＝1,2,…,m，m为典型规格产品的总数；

（c）给定内辊型综合优化目标函数的初始设定值G₀＝1.0×10¹⁰；

（d）以a、b为内辊型曲线参数和优化变量，设定内辊型曲线方程为y为VC辊沿辊身方向长度；a,b为VC辊内辊型曲线的特征系数，D_tn(y)为VC辊内辊型分布曲线；

（e）优化计算出内辊型优化曲线参数；

（f）将最优内辊型曲线参数代入内辊型曲线方程得到最优内辊型曲线方程。

2.根据权利要求1所述的VC轧辊套筒内辊型曲线设计方法，其特征是：所述优化计算出内辊型优化曲线参数，包括以下可由计算机执行的步骤：

e1）给定初始曲线参数X₀={a₀,b₀}；

e2）设定第k个典型规格产品轧制压力横向分布初始值q'_i0k；

e3）定义n_1k、n_2k为套筒与芯轴局部接触时接触部位起始点与终止点的分段数，且赋初始值n1k=n2+1,n2k=n2-1;]]>

e4）根据带材轧制压力横向分布值q'_i0k、辊间压力横向分布值q_ik给出内外弯辊力分别为S_1k与S_2k时工作辊的挠度表达式fwik=Σj=1nwij(qjk-q′j0k)-ws1iS1k-ws2iS2k]]>（式中，w_ij为j段载荷引起i段工作辊挠度的影响系数、w_s1i为内弯辊影响系数、w_s2i为外弯辊影响系数）；

e5）将辊间压力横向分布值q_ik带入VC辊型支撑辊的挠度表达式，表达如下（式中，b_ij为j段载荷引起i段支撑辊挠度的影响系数，b_pi为支撑辊影响系数）；

e6）计算VC辊油压为p_k时支撑辊的空载凸度，基本模型为：ΔDbpik=(2-μt)r2ir12pkEt(r2i2-r12)[1-3(yil)2+2(yil)3],]]>r_2i为VC辊套筒内半径，

e7）引入套筒与芯轴局部接触时接触部位的变形协调方程：Σj=1nsijqjk+Σj=n1kn2ksijqzjk-fybik=(Dti-Dxz)/2+Σj=n1kn2kcijqzjk,i=n1k,...,n2k,]]>并计算接触部位的作用力分布q_zjk（式中，s_ij为j段载荷引起i段位移的影响系数；c_ij为j段载荷引起i段挠曲的影响系数；D_ti为VC辊套筒内径；f_ybik为套筒与芯轴接触部位的弹性压扁）；

e8）计算带材轧制压力横向分布值q'_i0k、辊间压力横向分布值q_ik、接触部位作用力分布q_zjk、内外弯辊力分别为S_1k与S_2k、VC辊油压为p_k时VC辊的塌陷位移f_ik，表达式为：

fik=Σj=1nsijqjk+Σj=n1kn2ksijqzjk,i=1,...n1k-1;n2k+1...,n(Dti-Dxz)/2+fybik+Σj=n1kn2kcijqzjk,i=n1k,...,n2k]]>

e9）给出VC辊平整机组工作过程中工作辊与支撑辊的变形协调方程：fwik=-fbik+Kb(q1k-qik)+Kw(q′1k-q′ik)-ΔDwi+ΔDbi2-fik-ΔDbpik2]]>（k_w,k_b分别为工作辊与支承辊的柔度系数），并计算出相应的塌陷位移、工作辊与支撑辊挠度值；

e10)判断不等式是否成立？如果不等式成立，则令n_1k＝n_1k-1，n_2k＝n_2k+1，转入步骤（e7）；否则，直接转入步骤（e11）；

e11）根据工作辊的挠度f_wik计算出平整后带钢的出口厚度横向分布值h_ik，基本公式为hik=h1k-2fwik+ΔDwi22K′(q′1k-q′ik)]]>（式中，K'表示为工作辊与轧件间的压扁系数）；

e12）计算机组的前张力横向分布值σ_1ik、后张力横向分布值σ_0ik，σ1ik=T1k+Ek1-μk2[1+nhikΣi=1nhik-nHikΣi=1nHik-nLikΣi=1nLik],]]>σ0ik=T0kBkHk+Ek1-μk2{hikΣi=1nHikΣi=1nhikHik-LikΣi=1nLik};]]>

e13）利用实用轧制压力模型计算出口厚度横向分布值为h_ik、前张力横向分布值σ_1ik、后张力横向分布值σ_0ik时带材轧制压力横向分布值q'_ik；

e14）判断不等式是否成立？如果不等式成立，则转入步骤（e15）；否则，令q'_i0k=q'_ik，转入步骤（e3）；

e15）计算前张力横向分布差ηk=max[max(σ1ik)-min(σ1ik)T1k];]]>

e16）判断不等式η_k＜η_max是否成立？如果不等式成立，则转入步骤（e17）；否则，调整内辊型曲线参数，转入步骤（e2）；

e17）判断不等式k＜m是否成立？如果不等式成立，则令k=k+1，转入步骤（e2）；否则，转入步骤（e18）；

e18）计算目标函数G(X)=Σk=1m{αk[max(σ1ik)-min(σ1ik)T1k]};]]>

e19）判断Powell条件是否成立？若不成立，调整内辊型曲线参数，重复步骤（e2）至（e18）直至Powell条件成立，结束计算，得出最优内辊型曲线参数。