技术特征：
1.一种热镀锌沉没辊系转动失效预报方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤a、设定沉没辊系的各辊的辊号k，初值k＝1；步骤b、获取镀锌机组沉没辊系各辊的设备参数以及带钢生产工艺参数；步骤c、将辊接触区带钢沿辊周向划分m个横向条元；再沿任意辊接触区带钢横向条元的横向划分n个子单元，并计算与沉没辊接触带钢的任意(i,j)子单元坐标值(θ
i
，z
j
)；单元的编号初值i＝1，j＝1，打滑单元数n
h
＝0，单元(1，1)的旋入段张力的初值辊的驱动力矩的初始值m
s
＝0；其中，t0为带钢生产工艺参数，表示带钢初始设定张力；步骤d、利用镀锌机组沉没辊系辊号为k的辊设备参数，根据现场辊面摩擦系数经验模型确定辊面最大静摩擦系数τ
max
和平均摩擦系数τ；步骤e、利用镀锌机组沉没辊系辊号为k的辊设备参数以及带钢生产工艺参数，根据能量守恒原理和达朗贝尔原理确定带钢单元与辊面间接触压力n
i,j
、滚动摩擦力f
i,j
及总接触压力n分量；步骤f、判断带钢单元打滑临界条件是否成立：若带钢单元打滑临界条件成立，则单元(i,j)不发生打滑；若带钢单元打滑临界条件不成立，则单元(i,j)发生打滑，并令n
h
＝n
h
+1，判断i≤m且j≤n是否成立；若i≤m且j≤n成立，则令i＝i+1，j＝j+1，t
i,j
＝t
′
i,j
，其中，t
′
i,j
为带钢单元旋出端的张力，并返回步骤f；若i≤m且j≤n不成立，则判断辊打滑条件是否成立；若辊打滑条件成立，则认定辊发生打滑；若辊打滑条件不成立，则认定辊未发生打滑；式中，ξ
n
为带钢子单元发生打滑数量的最大占比，根据机组实际工况及生产效率预先设定；若单元(i,j)不发生打滑，则计算带钢有效驱动力矩m
s
和刮刀力对辊的总阻力矩m
z
，计算公式如下：m
s
＝f
i,j
r+m
s
；m
z
＝m
d
+m
g
；其中，m
g
为刮刀力对辊的阻力矩；m
d
为轴端摩擦阻力矩；步骤g、判断辊发生转动条件δ≥[δ]是否成立，其中，转动动力因数[δ]为转动动力因数临界值；若辊发生转动条件成立，则辊未发生转动失效；若辊发生转动条件不成立，则辊发生转动失效。2.根据权利要求1所述的一种热镀锌沉没辊系转动失效预报方法，其特征在于，沉没辊系包括包：沉没辊、稳定辊及矫正辊。3.根据权利要求2所述的一种热镀锌沉没辊系转动失效预报方法，其特征在于，所述方法还包括：步骤i、判断k≤3是否成立；其中，沉没辊、稳定辊及矫正辊的辊号为1、2、3；若k≤3成立，则k＝k+1，并转入步骤b判断辊是否发生转动失效。4.根据权利要求1所述的一种热镀锌沉没辊系转动失效预报方法，其特征在于，计算与沉没辊接触带钢的任意(i,j)子单元坐标值(θ
i
，z
j
)：
其中，l为辊的设备参数，表示辊身长，b、θ、θ-为带钢生产工艺参数，b表示带材宽度，θ表示带钢与辊包角初始值，θ-表示包角的负角。5.根据权利要求4所述的一种热镀锌沉没辊系转动失效预报方法，其特征在于，确定辊面最大静摩擦系数τ
max
和平均摩擦系数τ，包括：在辊面沿辊身方向在带钢接触辊的部分均匀选取m
s
个点，并通过测量传感器测量这些点所在区域锌渣厚度h
k
，其中k＝1,2,...,m
s
，m
s
≤n根据测量得到的h
k
计算各辊的辊面平均锌渣沉积厚度锌渣沉积厚度计算辊面子单元所在辊的全周向区域摩擦系数τ：τ0为带钢生产工艺参数，表示带钢与辊的辊面间的初始摩擦系数；计算辊面的最大静摩擦系数τ
max
：其中，h
max
为h
k
中的最大值，6.根据权利要求4所述的一种热镀锌沉没辊系转动失效预报方法，其特征在于，确定带钢单元与辊面间接触压力n
i,j
、滚动摩擦力f
i,j
及总接触压力n分量，包括：计算带钢单元受到重力与浮力的合力δg
i,j
：δg
i,j
＝(ρ
fe-ρ
zn
)g
·
δθ
·
r
·
δz
·
h；其中，依据能量平衡建立方程：式中，i为带钢单元的惯性矩，e为高温下带弹性模量；沿带钢单元沿辊的径向和切向建立动力学方程：式中，r为辊的设备参数，表示辊半径；h、ρ
fe
、ρ
zn
、v为带钢生产工艺参数，分别表示带材的厚度、带钢密度、锌锅内高温下锌液
密度、带钢运行速度；联立上述方程求出接触压力n
i,j
、摩擦力f
i,j
；计算总接触压力x向分力n
x
、y向分力n
y
：7.根据权利要求6所述的一种热镀锌沉没辊系转动失效预报方法，其特征在于，m
g
的计算方式如下：m
g
＝τf
g
rcosγ；其中，f
g
、γ为带钢生产工艺参数，分别表示刮刀力、刮刀力与辊径向的夹角。8.根据权利要求6所述的一种热镀锌沉没辊系转动失效预报方法，其特征在于，m
d
的计算方式如下：计算辊的最大承载量[p]、辊受到的外载荷p：式中，β为轴颈在轴瓦间隙内转动时最小油膜厚度至出口间的夹角；χ表示辊的轴端偏心率；ζ
*
表示辊系轴端安全承载系数；δg为沉没辊系重力与浮力的合力，δg＝g-ρ
zn
gv；其中，g为重力加速常量；v、g、η、l
d
、d、d为辊的设备参数，分别表示辊的有效体积、辊的重力、锌锅内锌液的粘度、轴端的轴瓦长度、轴颈半径、轴瓦内径；判断辊的轴端的轴瓦与轴颈是否接触：判断p≤[p]是否成立；若成立，则计算轴端摩擦阻力矩：若不成立，则转入计算轴端摩擦阻力矩：式中，ζ1为速度影响系数；ζ2为镀锌量影响系数，q
s
为带钢生产工艺参数，表示带钢表面单位面积上镀锌量，μ0为辊的设备参数，表示辊的轴套与轴瓦间初始摩擦系数。
技术总结
本发明提供了一种热镀锌沉没辊系转动失效预报方法，涉及热镀锌技术领域，该方法基于条元法对与辊面接触带钢划分单元，基于辊面粗糙度测量值计算辊面摩擦系数，再根据能量平衡方程、达朗贝尔原理建立带钢条元动力学方程求出条元摩擦力及接触压力，并依据打滑临界条件对任意条元判断是否打滑，求出带钢对辊面总滚动摩擦力和总接触压力，将总接触压力与轴端间隙所承受最大承载比较来判断轴端间隙接触关系，依次分别求出带钢对辊面摩擦驱动力矩、刮刀对辊面阻力矩、轴端摩擦阻力矩，依据辊系转动失效临界条件判断实时在线预测辊的运行状态。本发明为后续的沉没辊系各辊工艺参数优化的实现提供数据支撑，从而实现对沉没辊系受力状态精确动态调控。状态精确动态调控。状态精确动态调控。
技术研发人员：白振华 钱胜 王孝建 徐烨明
受保护的技术使用者：燕山大学
技术研发日：2022.04.06
技术公布日：2022/6/28