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一种适用于高速线材轧机的轧辊热变形预报方法实质审查 发明

技术领域

[0001] 本发明涉及高速线材轧制技术,更具体地说,涉及一种适用于高速线材轧机的轧辊热变形预报方法。

相关背景技术

[0002] 近年来,随着建筑行业的快速发展,线材产品需求量逐渐增大。高速线材轧机已成为线材生产的主流,为了保证线材质量及产量,节约成本,降低产能,就必须保证轧辊的质量,使其磨损更少、缺陷发生率更低,减少因轧辊所带来的线材质量问题。因此,如何提高轧辊质量、降低辊耗、延长轧辊在线周期就成为现场急需解决的问题。目前高线中轧机组的13H和14V机架的轧辊存在出现热裂纹以及辊槽表面磨损量大的现象。热裂纹的形成一方面使得下机后轧辊车削量变大,加大了生产成本,另一方面热裂纹的出现会随着生产的进行逐渐加剧,可能导致辊面剥落,造成重大生产事故,影响机组生产效率。而辊面磨损量大一方面使得轧辊使用周期变短,增加换辊频率,不利于生产效率的提高,影响机组产量,另一方面磨损量的增加同样会导致轧辊车削量变大,提高产线的生产成本。因此就需要通过轧辊即生产工艺的研究,减小热裂纹的发生概率和辊槽磨损量。
[0003] 为了便于研究热裂纹的出现概率和辊槽表面磨损,就需要对高线轧机的轧辊热变形进行预报。目前,根据专利文献检索,国内对于热变形研究较多的是普通轧辊热变形预报方法,而对于高线轧机的轧辊热变形预报方法的研究几乎很少。

具体实施方式

[0031] 为了能更好地理解本发明的上述技术方案,下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
[0032] 结合图1所示,本发明所提供的一种适用于高速线材轧机的轧辊热变形预报方法:
[0033] 选取单元长度,将轧辊的辊槽按照辊槽的形状单元化,求解出轧辊各单元温度,通过计算得出的单元温度进而计算出各单元热变形,最终得到高速线材轧机的轧辊热变形,便于后续进行轧辊热裂纹以及辊槽磨损量的研究。具体包括以下步骤:
[0034] (A)确定设备和工艺参数,包括泊松比v,轧辊线膨胀系数α,轧辊半径Rw,轧辊辊槽半径Rc,轧件温度TA,冷却水温度TB,室内空气温度TC,轧件与轧辊的换热系数αA,冷却水与轧辊的换热系数αB,空气与轧辊的换热系数αC,轧辊密度ρ,热导率k1,k2,辊槽比热Cp1,轧辊比热Cp2,辊槽轴向长度lz,辊槽径向长度lr;
[0035] (B)引入计算参数:引入中间参数i,j,并令i=1,j=1;引入单元长度参数l,并令l等于设定大小;引入中间参数r=Rw‑lr‑l,为辊槽最低点到轧辊轴线的距离减去l;引入中间参数r0,r0=r+i·l;
[0036] (C)根据单元长度将轧辊的辊槽表面进行单元化,若轧辊为对称时,则截取轧辊一半的单元长度。将轧辊沿轴向划分并用j表示,最大值为jmax;在此基础上对每一部分再沿径向划分并用i表示,最大值为imax。
[0037] (D)通过温度场预报方法得出轧辊各单元温度Ti,j;
[0038] (E)判断j≤jmax是否成立,若成立,则转入步骤(F),若不成立,则转入步骤(H);
[0039] (F)判断i≤imax是否成立,若成立,则转入步骤(G),若不成立,则j=j+1,i=1并转入步骤(E);
[0040] (G)根据热变形计算模型 完成单元热变形计算,i=i+1,并转入步骤(F);
[0041] (H)根据计算模型 计算轧辊沿径向分布的热变形量;
[0042] (I)计算得出的一维数据μj(j=1,2,3......),即为轧辊沿轴向各处的热变形量。
[0043] 实施例1
[0044] 本实施例1以某高线中轧机组13H机架为例,再参考图1,一种适用于高速线材轧机的轧辊热变形预报方法,具体包括以下步骤:
[0045] (A)确定泊松比v=0.287,轧辊线膨胀系数α=0.000012,轧辊半径Rw=210,轧辊辊槽半径Rc=48,轧件温度TA=900,冷却水温度TB=60,室内空气温度TC=30,轧件与轧辊的换热系数αA=0.2185,冷却水与轧辊的换热系数αB=0.02163,空气与轧辊的换热系数αC=0.0023,轧辊密度ρ=0.01248,热导率k1=0.009,k2=0.05,辊槽比热Cp1=460,轧辊比热Cp2=460,辊槽轴向长度lz=48.24,辊槽径向长度lr=6.5;
[0046] (B)引入中间参数i,j,并令i=1,j=1;引用单元长度参数l,并令l=0.2;引入中间参数r=Rw‑lr‑l=203.3,其为辊槽最低点到轧辊轴线的距离减去l;引入中间参数r0,r0=r+i·l;
[0047] (C)根据单元长度将轧辊辊槽表面进行单元化,轧辊对称则截取一半计算。将轧辊沿轴向划分并用j表示,最大值为jmax=120。在此基础上对每一部分沿径向划分,用i表示,最大值为imax;
[0048] (D)通过温度场预报方法得出轧辊各单元温度Ti,j;
[0049] (E)判断j≤jmax是否成立?若成立,则转入步骤(F);若不成立,则转入步骤(H);
[0050] (F)判断i≤imax是否成立?若成立,则转入步骤(G);若不成立,则j=j+1,i=1并转入步骤(E);
[0051] (G)此时单元的热变形计算模型为:
[0052]
[0053] 单元热变形计算完成,i=i+1,并转入步骤(F);
[0054] (H)计算轧辊沿径向分布的热变形量,计算模型为:
[0055] (I)计算得出一维数组μj(j=1,2,3......)即为轧辊沿轴向各处的热变形量,μ1=2.0388mm,μ24=2.0410mm,μ68=2.0575mm,μ96=2.0789mm。
[0056] 实施例2
[0057] 本实施例2以某高线中轧机组13H机架为例,再参考图1,一种适用于高速线材轧机的轧辊热变形预报方法,具体包括以下步骤:
[0058] (A)确定泊松比v=0.300,轧辊线膨胀系数α=0.000020,轧辊半径Rw=210,轧辊辊槽半径Rc=48,轧件温度TA=900,冷却水温度TB=60,室内空气温度TC=30,轧件与轧辊的换热系数αA=0.2256,冷却水与轧辊的换热系数αB=0.02343,空气与轧辊的换热系数αC=0.0021,轧辊密度ρ=0.01156,热导率k1=0.008,k2=0.052,辊槽比热Cp1=455,轧辊比热Cp2=455,辊槽轴向长度lz=48.24,辊槽径向长度lr=6.5;
[0059] (B)引入中间参数i,j,并令i=1,j=1;引用单元长度参数l,并令l=0.2;引入中间参数r=Rw‑lr‑l=203.3,其为辊槽最低点到轧辊轴线的距离减去l;引入中间参数r0,r0=r+i·l;
[0060] (C)根据单元长度将轧辊辊槽表面进行单元化,轧辊对称则截取一半计算。将轧辊沿轴向划分并用j表示,最大值为jmax=120。在此基础上对每一部分沿径向划分,用i表示,最大值为imax;
[0061] (D)通过温度场预报方法得出轧辊各单元温度Ti,j;
[0062] (E)判断j≤jmax是否成立?若成立,则转入步骤(F);若不成立,则转入步骤(H);
[0063] (F)判断i≤imax是否成立?若成立,则转入步骤(G);若不成立,则j=j+1,i=1并转入步骤(E);
[0064] (G)此时单元的热变形计算模型为:
[0065]
[0066] 单元热变形计算完成,i=i+1,并转入步骤(F);
[0067] (H)计算轧辊沿径向分布的热变形量,计算模型为:
[0068] (I)计算得出一维数组μj(j=1,2,3......)即为轧辊沿轴向各处的热变形量,μ1=3.4207mm,μ24=3.4243mm,μ68=3.4524mm,μ96=3.4906mm。
[0069] 本技术领域中的普通技术人员应当认识到,以上的实施例仅是用来说明本发明,而并非用作为对本发明的限定,只要在本发明的实质精神范围内,对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

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