一种采用角轧建立板带轧制过程宽展模型的方法

1.本发明属于轧制技术领域，具体涉及一种建立板带轧制过程宽展模型的方法。


背景技术：

2.板带轧制的目的是通过对轧件沿厚度方向施加力进行压下，厚度变薄的同时，获得沿轧制方向上的延伸。但是，如果轧件的宽度较小，厚度较大，宽度和厚度的比值(宽厚比)小，轧制过程为三维变形过程，金属除了沿轧制方向流动外，还有沿垂直于轧制方向的流动，即产生横向的变形，这个变形称为宽展。宽展会降低延伸的效率，同时因宽展的影响，增加了宽度控制的难度。因此，正确地计算和控制宽展是确保板带轧制尺寸的关键。
3.在板带轧制过程中，宽展受到钢板几何尺寸的影响，其中宽厚比是一个重要影响因素，轧件的宽度越小厚度越大，宽厚比越小，金属轧制过程中越容易沿宽向流动，宽展量越大。为了获得不同宽厚比条件下的宽展量，建立宽展模型，采用常规轧制时道次的宽厚比是固定的，需要不同尺寸规格的原料进行多次实验，才能获取不同宽厚比下的宽展率，实验过程复杂且耗费大量实验原料。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明提出一种采用角轧建立板带轧制过程宽展模型的方法。如图1所示，角轧是指在轧制时坯料的中心线偏离轧向一定角度进行轧制。轧制过程中，轧件与轧辊的接触横截面宽度逐渐变化，轧件的厚度不变，因此轧制过程的宽厚比会逐渐变化。因此，可以利用角轧代替常规轧制过程，通过一道次角轧，就可以获取不同宽厚比条件下的宽展量，进而建立宽展模型。
5.本发明为了获取关于板带轧制过程宽厚比影响下的宽展模型，提出了一种利用角轧技术建立板带宽展模型的方法。
6.利用角轧技术的工艺特点，本发明提出一种采用角轧方式，获取不同宽厚比下的宽展率，对数据进行拟合，进而得到轧制宽展模型的方法。
7.本发明的技术方案：
8.(1)角轧转角计算
9.轧件尺寸为厚度h，宽度w，长度l。如图2所示，为了获取更多的宽厚比，在进行角轧时选择轧件的对角线与轧辊平行时进行轧制，即转角α满足公式(1)：
[0010][0011]
(2)角轧宽度检测点划分和宽厚比计算
[0012]
转角确定后，沿垂直于轧制方向进行划线，如图3所示，为方便操作，沿垂直轧制方向，从顶点到最大宽度的距离d，设定n个宽度检测点，按照n段进行平均划分，并对轧件进行划线；其中顶点到最大宽度的距离d满足公式(2)：
[0013]
d＝lsinα
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0014]
每个间距的计算值满足公式(3)：
[0015][0016]
每一段宽度计算值满足公式(4)：
[0017][0018]
得出多组不同的宽度值wi(i＝1,2,3,
…
,n)，进而可以获得不同的宽厚比λi，其满足公式(5)：
[0019][0020]
(3)角轧转角控制
[0021]
由步骤(1)得到角轧道次的转角，利用推床进行角度控制，推床间的宽度为：
[0022][0023]
当坯料在旋转过程中，顶点处与推床相互接触则说明已达到所需转角。
[0024]
(4)轧后宽展率计算
[0025]
利用角轧进行一道次轧制后，对轧后轧件每一处划线的宽度wi(i＝1,2,3,
…
,n)进行测量，并得到该处宽厚比条件下的宽展率br的实测值，宽展率实测值的计算公式如下：
[0026][0027]
(5)回归拟合
[0028]
通过数学分析软件对上述所得的不同宽厚比下的宽展率进行回归拟合，得到基于宽厚比影响下的板带轧制宽展模型，如公式(8)，式中，a、b为模型的回归系数。
[0029]
br＝a
·
(λ)bꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0030]
本发明的有益效果：
[0031]
本发明提出利用角轧技术，替代多组不同宽厚比条件下的常规轧制，建立板带轧制宽展模型的方法。优势在于减少建立板带轧制宽展模型的实验数量和实验用料。
附图说明
[0032]
图1为本发明一种角轧过程示意图；
[0033]
图2为本发明一种角轧转角计算示意图；
[0034]
图3为本发明一种角轧宽度选取与宽厚比计算示意图；
[0035]
图4为本发明轧件宽度画线与宽厚比计算。
具体实施方式
[0036]
下面结合附图对本发明的一种实施方式作详细说明。
[0037]
将本实施方式应用于某单机架轧机，轧机设备参数见表1。
[0038]
表1轧机设备参数表
[0039]
参数数值
轧辊直径/mm450辊身长度/mm450最大轧制力/kn4000最大开口度/mm170轧制速度/m
·
s-10～1.5
[0040]
(1)角轧转角计算
[0041]
坯料厚度h＝3mm，宽度为w＝90mm，长度为l＝120mm，为了获取更多宽厚比，在进行角轧时应选择轧件的对角线与轧辊平行时进行轧制。根据图2和公式(1)，得到转角为α＝37
°
。
[0042]
(2)角轧宽度检测点划分和宽厚比计算
[0043]
转角确定后，沿垂直于轧制方向进行划线，根据公式(2)，d＝lsinα＝120sin37
°
＝72mm，从顶点到最大宽度的距离d＝72mm，并选取n＝12，根据公式(3)，每一条线之间的距离为d＝6mm，如图4所示。根据公式(4)和公式(5)：
[0044][0045][0046][0047][0048][0049][0050][0051][0052][0053][0054][0055]
[0056]
得到每一段画线宽度以及对应的宽厚比，结果汇总如表2所示。
[0057]
表2角轧前宽度和宽厚比计算
[0058]
wi宽度/mm宽厚比λiw112.54.2w225.08.3w337.512.5w450.016.7w562.520.8w675.025.0w787.529.2w8100.033.3w9112.537.5w
10
125.041.7w
11
137.545.8w
12
150.050.0
[0059]
(3)角轧转角控制
[0060]
由(1)可以得到角轧道次的转角，利用推床进行角度控制，根据公式(6)，设定推床间的宽度为w
推床
＝150mm。
[0061]
(4)轧后宽展率计算
[0062]
利用角轧进行一道次轧制后，对轧后轧件每一处划线的宽度进行测量，并得到该处宽厚比条件下的宽展率。根据公式(7)：
[0063][0064][0065][0066][0067][0068][0069][0070]
[0071][0072][0073][0074][0075]
得到轧件轧后的宽展率，结果汇总如表3所示。
[0076]
表3角轧后宽度测量及宽展率计算
[0077][0078][0079]
(5)回归拟合
[0080]
通过数学分析软件对上述所得的不同宽厚比下的宽展率进行回归拟合，则可以得到基于宽厚比影响下的板带轧制宽展模型，利用公式(8)：
[0081]
br＝a
·
(λ)b[0082]
其中：a＝48.14717
±
6.16137，b＝-1.10935
±
0.06849。

技术特征：
1.一种采用角轧建立板带轧制过程宽展模型的方法，其特征在于采用角轧方式，获取不同宽厚比下的宽展率，对数据进行拟合，得到轧制宽展模型。2.根据权利要求1所述的一种采用角轧建立板带轧制过程宽展模型的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)角轧转角计算轧件尺寸为厚度h，宽度w，长度l，在进行角轧时选择轧件的对角线与轧辊平行时进行轧制，通过轧件宽度w和长度l计算转角α；(2)角轧宽度检测点划分和宽厚比计算转角确定后，沿垂直于轧制方向进行划线，沿垂直轧制方向，从轧件顶点到最大宽度的距离d，设定n个宽度检测点，按照n段进行平均划分，并对轧件进行划线，距离d通过转角α和长度l计算得到；每个间距的计算值满足公式：每一段宽度计算值满足公式：得出多组不同的宽度值w
i
(i＝1，2，3，
…
，n)，进而能够获得不同的宽厚比λ
i
；(3)角轧转角控制由步骤(1)得到角轧道次的转角，利用推床进行角度控制；当坯料在旋转过程中，顶点处与推床相互接触则说明已达到所需转角；(4)轧后宽展率计算利用角轧进行一道次轧制后，对轧后轧件每一处划线的宽度w
i
(i＝1,2,3,
…
,n)进行测量，并得到该处宽厚比条件下的宽展率br的实测值；(5)回归拟合通过数学分析软件对上述所得的不同宽厚比下的宽展率进行回归拟合，得到基于宽厚比影响下的板带轧制宽展模型。3.根据权利要求2所述的一种采用角轧建立板带轧制过程宽展模型的方法，其特征在于所述步骤(1)中，转角α满足公式：4.根据权利要求2所述的一种采用角轧建立板带轧制过程宽展模型的方法，其特征在于所述步骤(2)中，其中顶点到最大宽度的距离d满足公式：d＝l sinα。5.根据权利要求2所述的一种采用角轧建立板带轧制过程宽展模型的方法，其特征在于所述步骤(2)中，宽厚比λ
i
满足公式：6.根据权利要求2所述的一种采用角轧建立板带轧制过程宽展模型的方法，其特征在于所述步骤(3)中，推床间的宽度满足公式：7.根据权利要求2所述的一种采用角轧建立板带轧制过程宽展模型的方法，其特征在
于所述步骤(4)中，宽展率的实测值满足公式：8.根据权利要求2所述的一种采用角轧建立板带轧制过程宽展模型的方法，其特征在于所述步骤(5)中，得到的基于宽厚比影响下的板带轧制宽展模型为br＝a
·
(λ)
b
，a、b为模型的回归系数。

技术总结
一种采用角轧建立板带轧制过程宽展模型的方法，属于轧制技术领域，本发明采用角轧方式，获取不同宽厚比下的宽展率，对数据进行拟合，进而得到轧制宽展模型的方法。包括步骤：(1)角轧转角计算；(2)角轧宽度检测点划分和宽厚比计算；(3)角轧转角控制；(4)轧后宽展率计算；(5)回归拟合。本发明技术方案替代多组不同宽厚比条件下的常规轧制，建立板带轧制宽展模型的方法，优势在于减少建立板带轧制宽展模型的实验数量和实验用料。的实验数量和实验用料。的实验数量和实验用料。


技术研发人员：矫志杰 王志强 罗钧译 何纯玉 赵忠 吴志强
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：2023.06.20
技术公布日：2023/9/16