连退机组炉子段炉辊辊型的设计方法
【专利摘要】一种连退机组炉子段炉辊辊型设计方法，主要包括以下由计算机执行的步骤：1.收集机组的关键设备与工艺参数；2.收集m个规格带钢样本的参数；3.定义相关参数；4.相关参数赋初值；5.令炉辊凸台区长度S=Smin+t1×ΔS；6.令炉辊凸度δ=δmin+t2×Δδ；7.令炉辊凸台区曲线系数a=amin+t3×Δa；8.令炉辊边部曲线次数k=kmin+t4×Δk；9.计算m个规格带钢样本的平均稳定通板综合指标；10.判断、k<kmax、a<amax、δ<δmax、S<Smax是否成立；11.输出辊型参数S、δ、a、k。本发明避免了带钢跑偏和瓢曲，使常规来料带钢的稳定通板性达到了最佳效果。
【专利说明】连退机组炉子段炉辊辊型的设计方法
【技术领域】
[0001]本发明属于冶金轧钢【技术领域】，特别涉及一种连退机组炉辊辊型的设计方法。
【背景技术】
[0002]在连退生产过程中，带钢的高速稳定通板性往往受到“跑偏”和“瓢曲”两种缺陷的双重考验。所谓的“跑偏”缺陷是指带钢在连续退火炉内运行中自行偏离生产线的中心，向辊子的一边移动的现象；所谓的“瓢曲”缺陷就是指带钢在连续退火炉内由于带钢横向受力不均，产生了斜向褶皱的板面。缺陷发生后，往往发生带钢断带事故，不但影响生产效率，甚至会造成产品降级或判废，给企业带来了较大的经济损失。为此，为了避免带钢跑偏，同时又要防止瓢曲的发生，需要对炉内炉辊进行合理的辊型设计，常见炉辊有三种辊型:双锥度辊、单锥度辊、平辊。文献[1，2]根据现场情况定性分析了辊型因素对带钢“跑偏”和“瓢曲”的影响。从炉辊凸度、平台区长度等方面入手，同时兼顾带钢“跑偏”和“瓢曲”，为辊型的设计给出了一些参考。但是，到目前为止，国内外学者对辊型因素对带钢“跑偏”和“瓢曲”的影响都还仅仅停留在定性分析阶段。尚未检索到有关从力学角度建立数学模型定量研究辊型因素对带钢“跑偏”和“瓢曲”影响的文献公诸于世，更未有以两种缺陷的发生率最小为目标对炉辊辊型进行优化的研究见诸于文献。这样，如何定量分析炉辊辊型对带钢“跑偏”和“瓢曲”的影响，并相应对辊型进行优化仍然是现场攻关的重点。
[0003](参考文献:[I]杨静.连退炉内炉辊的选择与优化设计[J].工业炉，2011(6):23-27.[2]王彬.连退炉辊凸度控制技术在预防带钢瓢曲上的应用[J].梅山科技，2009
[4]:14-16.[3]张靖周.传热学[M],科学出版社，2009.)
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种能够防止带钢“跑偏”和“瓢曲”的连退机组炉辊辊型的设计方法。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]本发明包括以下由计算机执行的步骤:
[0007](a)收集机组的关键设备与工艺参数，主要包括以下步骤:
[0008](al)收集炉辊辊形参数，主要包括:炉辊最大辊径D、炉辊辊身长度L、炉辊表面粗糙度Rart ；
[0009](a2)收集此工艺段的工艺参数，主要包括:工艺段的设定张力σ、设定温度Τ，一般条件下的室内温度Tsw;
[0010](a3)收集传热学相关参数，主要包括:炉辊与带钢换热系数B1、炉辊与气体换热系数％、炉辊比热Cp、炉辊热膨胀系数β、炉辊导热系数K及炉辊密度P等。
[0011](b)收集m个规格带钢样本的参数，主要包括:带钢钢种、带钢宽度B1、带钢厚度
4、带钢温度Tg1、带钢表面粗糙度Ra,21、带钢来料板形ε。、带钢常温下弹性模量￡；° (其中i=l, 2，…m，j板形测量第j个通道，也是炉辊或带钢横向第j个取样点)；[0012](C)定义相关参数，包括辊型参数:炉辊凸台区长度S、炉辊凸度δ、凸台区曲线系数a、炉辊边部曲线次数k，炉辊凸台区长度优化范围Smin、Smax，炉辊凸度优化范围Smin、δ _，凸台区曲线系数优化范围a.、a_，炉辊边部曲线次数优化范围k^、k_，炉辊凸台区长度调整步长AS、调整参数^，炉辊凸度调整步长Λ δ、调整参数t2，凸台区曲线系数调整步长Λ a、调整参数&，炉辊边部曲线次数调整步长Λ k、调整参数14，带钢加热后弹性模量Ep炉棍与带钢摩擦系数Ui (其中i=l, 2，炉棍或带钢横向取样点个数2n+l,第j个样点距带钢中心距离Xj，炉辊实际辊型Dj，炉辊热凸度ADj (其中j=l，2，…2n+l)，第i种规格带钢张力分布值σ ^ (其中j=l，2，"jn+l)及其最大值σ imax，带钢泊松比u，带钢临界屈曲指数kra，摩擦系数影响指数％，跑偏因子V1、瓢曲指数A1、临界跑偏因子V'临界瓢曲指数λ*、稳定通板综合指标Cti，加权系数A，m个规格带钢样本的平均稳定通板综合指标平均值I m个规格带钢样本的平均稳定通板综合指标平均值的初始值&。
[0013](d)相关参数赋初值，包括:炉辊凸台区长度优化范围Smin、Smax，炉辊凸度优化范围5min> δ_，凸台区曲线系数优化范围&ηι?η、&ΜΧ，炉辊边部曲线次数优化范围IiniinAniax，炉辊凸台区长度调整步长AS、调整参数^坤，炉辊凸度调整步长Λ δ、调整参数t2=0，凸台区曲线系数调整步长Λ a、调整参数丨3=0，炉辊边部曲线次数调整步长八1^、调整参数丨4=0，临界跑
偏因子Ψ'临界瓢曲指数λ'm个规格带钢样本的平均稳定通板综合指标初始值&二10'
加权系数A ；
[0014](e)令炉辊凸台区长度S=SniiJt1X AS ；
[0015](f)令炉辊凸度 5 = 5min+t2X Δ δ ；
[0016](g)令炉棍凸台区曲线系数a=amin+t3X Aa;
[0017](h)令炉辊边部曲线次数I^kniiJt4X Ak ；
[0018](i)由于炉辊辊型应在同时考虑经常生产的m个规格的基础上进行优化，因此，计算m个规格带钢样本的平均稳定通板综合指标^，包括以下步骤:
[0019](il)根据带钢钢种及其常温下的弹性模量P以及带钢表面粗糙度Rarfi和炉辊表面粗糙度Rart，计算该工艺段温度下第i种规格带钢弹性模量Ei及与炉辊之间的摩擦系数U i，其中 i=l, 2，---m ；
[0020]
【权利要求】
1.连退机组炉子段炉辊辊型设计方法，其特征在于:它包括以下由计算机执行的步骤: (a)收集机组的关键设备与工艺参数，主要包括以下步骤: (al)收集炉辊辊形参数，主要包括:炉辊最大辊径D、炉辊辊身长度L、炉辊表面粗糙度Rarl ； (a2)收集此工艺段的工艺参数，主要包括:工艺段的设定张力σ、设定温度Τ，一般条件下的室内温度TSW=25°C ； (a3)收集传热学相关参数，主要包括:炉辊与带钢换热系数B1、炉辊与气体换热系数a2、炉辊比热Cp、炉辊热膨胀系数β、炉辊导热系数K及炉辊密度P等； (b)收集m个规格带钢样本的参数，主要包括:带钢钢种、带钢宽度B,.、带钢厚度匕、带钢温度Tg1、带钢表面粗糙度Rart1、带钢来料板形ε u、带钢常温下弹性模I E其中i=l，2，…m, j板形测量第j个通道，也是炉辊或带钢横向第j个取样点； (C)定义相关参数，包括辊型参数:炉辊凸台区长度S、炉辊凸度δ、凸台区曲线系数a、炉辊边部曲线次数k，炉辊凸台区长度优化范围Smin、Smax，炉辊凸度优化范围δπ?η、δ_，凸台区曲线系数优化范围a.、aMX，炉辊边部曲线次数优化范围k^、kMX，炉辊凸台区长度调整步长AS、调整参数^，炉辊凸度调整步长Λ δ、调整参数〖2，凸台区曲线系数调整步长Δ a、调整参数t3，炉辊边部曲线次数调整步长Λ k、调整参数t4，带钢加热后弹性模量E1、炉棍与带钢摩擦系数μ i，其中i=l, 2，…m,炉棍或带钢横向取样点个数2n+l,第j个样点距带钢中心距离炉辊实际辊型Dp炉辊热凸度ADp其中j=l，2，…2n+l，第i种规格带钢张力分布值％.，其中」=1，2^"211+1，及其最大值σ_，带钢泊松比u，带钢临界屈曲指数kra，摩擦系数影响指数％，跑偏因子V1、瓢曲指数A1、临界跑偏因子Ψ'临界瓢曲指数λ'稳定通板综合指标Φ?，加权系数A，m个规格带钢样本的平均稳定通板综合指标平均值&，m个规格带钢样本的平均稳定通板综合指标平均值的初始值&; Cd)相关参数赋初值，包括:炉辊凸台区长度优化范围Smin、Smax，炉辊凸度优化范围δ min> δ _，凸台区曲线系数优化范围a^、a_，炉辊边部曲线次数优化范围k.、kmax,炉辊凸台区长度调整步长Λ S、调整参数^坤，炉辊凸度调整步长Λ δ、调整参数丨2=0，凸台区曲线系数调整步长Λ a、调整参数t3=0，炉辊边部曲线次数调整步长八1^、调整参数扒=0，临界跑偏因子Ψ*、临界瓢曲指数λ *、m个规格带钢样本的平均稳定通板综合指标初始值φ0 = IOig，加权系数A ; (e)令炉辊凸台区长度S=SmiJt1XAS ; (f)令炉辊凸度S= Ut2XA δ ； (g)令炉棍凸台区曲线系数a=amin+t3XAa ； (h)令炉辊边部曲线次数Ii=Ut4XAk ； (i)由于炉辊辊型应在同时考虑经常生产的m个规格的基础上进行优化，因此，计算m个规格带钢样本的平均稳定通板综合指标^，包括以下步骤: (j)判断^ <也是否成立？若不等式成立，记录记录S、δ、a、k,令A =φ ,转入步骤(k);若不等式不成立，转入步骤(k)；(k)判断k〈kmax是否成立？若不等式成立，令t4=t4+l,转入步骤(h);若不等式不成立，转入步骤(1)； (1)判断a〈amax是否成立？若不等式成立，令t3=t3+l,转入步骤(g);若不等式不成立，转入步骤(m)； (m)判断δ〈δ_是否成立？若不等式成立,令t2=t2+l,转入步骤(f);若不等式不成立，转入步骤(η)； (η)判断S〈Smax是否成立？若不等式成立，令tftAl,转入步骤(e);若不等式不成立，转入步骤(O)； (O)输出辊型参数S、δ、a、k; (P)结束计算。
2.根据权利要求1所述的连退机组炉子段炉辊辊型设计方法，其特征在于:所述的步骤(i)包括以下步骤: (il)根据带钢钢种及其常温下的弹性模量P以及带钢表面粗糙度Rarfi和炉辊表面粗糙度Rart,计算该工艺段温度下第i种规格带钢弹性模量Ei及与炉辊之间的摩擦系数U i，其中 i=l, 2，---m ；
=208639-0.217^ Tgi——第i种规格带钢温度； (?2)由传热学相关参数，炉辊与带钢换热系数B1、炉辊与气体换热系数&2、炉辊比热Cp、炉辊热膨胀系数β、炉辊导热系数K及炉辊密度P、工艺段设定温度Τ、第i种规格带钢温度Tgi等，根据传热学原理，计算炉辊原始辊型与热凸度叠加后的实际辊型Dp其中j=l, 2,…2n+l ；
【文档编号】G06F17/50GK103605842SQ201310560674
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月12日 优先权日:2013年11月12日
【发明者】白振华, 王瑞, 王凯, 朱厚鸿, 任亚超, 兴百宪, 骆国玲 申请人:燕山大学