酸轧机组卷取过程钢卷塔形量预报方法

616 编辑：中冶有色技术网来源：上海梅山钢铁股份有限公司

2024-05-11 17:01:01

权利要求书： 1.一种酸轧机组卷取过程钢卷塔形量预报方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：收集现场设备工艺参数；测量夹送辊与转向辊之间的距离L1，夹送辊与转向辊轴线夹角α，转向辊与正在卷取钢卷的相切距离L2，卷筒抗弯强度K1,托架抗弯强度K2，带钢宽度B，带钢厚度h，卷筒半径r，带钢单位体积的质量m，卷取层数n，卷筒的一端作为固定端与大转盘连接作为固定端，另一端作为自由端由托架支撑；当钢卷位于卷筒上时，卷筒在长度方向上能够分成3段，也即是，钢卷朝向固定端的端面到固定端的距离l1，钢卷自身宽度l2，钢卷的另一端面到自由端的距离l3，步骤2：定义塔形量修正系数λ1,λ2；其中，λ1的取值范围为0.09到0.11，λ2的取值范围为9到11；

步骤3：计算因夹送辊与转向辊轴线夹角而导致的带钢的跑偏量δ＝λ1L1sinα；计算因跑偏而导致的塔形量Δ1＝nδ；

步骤4：计算卷筒所受的均布载荷qn＝mgh[nπr+πhn(n+1)/2]；计算大转盘固定端的支反力FDy＝qnl2?F，以及计算大转盘固定端的力矩式中，F是大转盘自由端的托架对卷筒的托力；

步骤5：分段的三个弯矩方程如下：

当0≤x≤l1，

当l1≤x≤l1+l2，

当l1+l2≤x≤l1+l2+l3，

步骤6：根据材料力学的挠度曲线公式Kω″＝M进行计算，其中，K为抗弯强度，ω为挠度曲线；

令K＝K1，将上述的弯矩方程的M1,M2,M3分别带入M，并分别进行两次积分，每积分一次增加一个常数项；根据边界条件，在大转盘的固定端有ωx＝0＝0，ω′x＝0＝0，求解出K1ω′＝∫M1和K1ω＝∫∫M1中的两个常数项；将x＝l1代入到K1ω′＝∫M1，K1ω＝∫∫M1中，解出和的数值，根据挠度曲线的连续性，在x＝l1处，前后方程中的ω和ω′相等，将求解出和的数值代入到K1ω′＝∫M2和K1ω＝∫∫M2中，以此来求解出K1ω″＝M2两次积分的两个常数项，并解出的数值，在x＝l1+l2处前后方程中的ω和ω′相等，将求解的数值代入K1ω′＝∫M3和K1ω＝∫∫M3中，以此来求解出K1ω″＝M3两次积分的两个常数项；至此6个常数项全部求解完毕；

步骤7：将x＝l1+l2+l3代入到K1ω＝∫∫M3中，即可求解卷筒自由端的挠度，且其中只有F一个未知量，根据托架与卷筒在大转盘的活动端的挠度相同，利用和步骤6的方法求出的挠度值联立来求解出F；

步骤8：利用步骤7求解出的F，将x＝l1+l2+l3代入到K1ω′＝∫M3中，计算出ω′在x＝l1+l2+l3处的数值，利用Δ2＝λ2L2sinω′来计算因卷筒挠曲而造成钢卷塔形的塔形量；

步骤9：得出钢卷塔形量Δ＝Δ1+Δ2。

说明书：一种酸轧机组卷取过程钢卷塔形量预报方法技术领域[0001] 本发明涉及一种酸轧机组卷取过程钢卷塔形量预报方法，属于冶金技术领域。背景技术[0002] 随着我国制造业的不断发展，冷轧板带产业所发挥的作用也与日俱增。卷取作为钢卷最接近成品的一道工序，对钢卷的高质量储存与运输起着举足轻重的影响。由于工艺及设备的原因，在钢卷卷取过程中经常出现塔形缺陷。塔形缺陷的出现不仅影响钢卷质量和成材率，还容易在运输和吊装的过程中造成钢卷边部的损坏，增加返修成本，给机组带来较大的经济损失。[0003] 经过发明人对现场长期跟踪发现，在卷取过程中，夹送辊与转向辊安装精度不高或使用磨损，造成了两者之间的轴线不水平，使得带钢在卷取过程中出现跑偏，从而造成钢卷的塔形；也有因钢卷自身重力而引起的卷筒挠曲，使得卷筒轴线不在水平，也会造成钢卷的塔形。[0004] 现有技术中，没有通过生产过程中的卷取工艺参数来对待生产的钢卷进行塔形量的预报的技术方案，不能很好的避免因塔形量对现场造成的经济效益损失。发明内容[0005] 本发明要解决技术问题是：克服上述技术的缺点，提供一种结合生产设备和现场生产实际等，分别对因带钢跑偏和卷筒挠曲造成的塔形量进行预报，最终对卷取过程中钢卷塔形量进行预报的方法。[0006] 为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种酸轧机组卷取过程钢卷塔形量预报方法，包括如下步骤：[0007] 步骤1：收集现场设备工艺参数；测量夹送辊与转向辊之间的距离L1，夹送辊与转向辊轴线夹角α，转向辊与正在卷取钢卷的相切距离L2，卷筒抗弯强度K1,托架抗弯强度K2，带钢宽度B，带钢厚度h，卷筒半径r，带钢单位体积的质量m，卷取层数n，卷筒的一端作为固定端与大转盘连接作为固定端，另一端作为自由端由托架支撑；当钢卷位于卷筒上时，卷筒在长度方向上能够分成3段，也即是，钢卷朝向固定端的端面到固定端的距离l1，钢卷自身宽度l2，钢卷的另一端面到自由端的距离l3，[0008] 步骤2：定义塔形量修正系数λ1,λ2；其中，λ1的取值范围为0.09到0.11，λ2的取值范围为9到11；[0009] 步骤3：计算因夹送辊与转向辊轴线夹角而导致的带钢的跑偏量δ＝λ1L1sinα；计算因跑偏而导致的塔形量Δ1＝nδ；[0010] 步骤4：计算卷筒所受的均布载荷qn＝mgh[nπR+πhn(n+1)/2]；计算大转盘固定端的支反力FDy＝qnl2?F，以及计算大转盘固定端的力矩式中，F是大转盘自由端的托架对卷筒的托力；

[0011] 步骤5：分段的三个弯矩方程如下：[0012] 当0≤x≤l1，[0013] 当l1≤x≤l1+l2，[0014] 当l1+l2≤x≤l1+l2+l3，[0015][0016] 步骤6：根据材料力学的挠度曲线公式Kω″＝M进行计算，其中，K为抗弯强度，ω为挠度曲线；[0017] 令K＝K1，将上述的弯矩方程的M1，M2，M3分别带入M，并分别进行两次积分，每积分一次增加一个常数项；根据边界条件，在大转盘的固定端有ωx＝0＝0，ω′x＝0＝0，求解出K1ω′＝∫M1和K1ω＝∫∫M1中的两个常数项；将x＝l1代入到K1ω′＝∫M1，K1ω＝∫∫M1中，解出和的数值，根据挠度曲线的连续性，在x＝l1处，前后方程中的ω和ω′相等，将求解出和的数值代入到K1ω′＝∫M2和K1ω＝∫∫M2中，以此来求解出K1ω″＝M2两次积分的两个常数项，并解出的数值，在x＝l1+l2处前后方程中的ω和ω′相等，将求解的数值代入K1ω′＝∫M3和K1ω＝∫∫M3中，以此来求解出K1ω″＝M3两次积分的两个常数项；至此6个常数项全部求解完毕；

[0018] 步骤7：将x＝l1+l2+l3代入到K1ω＝∫∫M3中，即可求解卷筒自由端的挠度，且其中只有F一个未知量，根据托架与卷筒在大转盘的活动端的挠度相同，利用和步骤6的方法求出的挠度值联立来求解出F；

[0019] 步骤8：利用步骤7求解出的F，将x＝l1+l2+l3代入到K1ω′＝∫M3中，计算出ω′在x＝l1+l2+l3处的数值，利用Δ2＝λ2L2sinω′来计算因卷筒挠曲而造成钢卷塔形的塔形量；[0020] 步骤9：得出钢卷塔形量Δ＝Δ1+Δ2。[0021] 本发明提供的酸轧机组卷取过程钢卷塔形量预报方法，通过收集现场轧制工艺参数以及卷取工艺参数，对带钢在夹送辊处的跑偏量和卷筒在卷取过程中的挠曲量进行预报，从而对成品钢卷塔形量进行预报。可以对现场生产进行指导，并为后续塔形量的治理奠定良好基础。附图说明[0022] 图1是实施例中的卷取工序示意图。[0023] 图2是实施例中的卷筒受力分析图。具体实施方式[0024] 实施例1[0025] 本实施例的酸轧机组卷取过程钢卷塔形量预报方法，以某酸轧机组为例，结合图1和图2，进行详细说明。[0026] A)收集现场设备工艺参数，测量夹送辊与转向辊之间的距离L1＝2775mm，夹送辊与转向辊轴线夹角α＝0.0029°，转向辊与正在卷取钢卷的相切距离L2＝3688mm，卷筒抗弯强度K1＝1000MPa，托架抗弯强度K2＝400MPa，带钢宽度B＝898mm，带钢厚度h＝0.2mm，卷筒半径R＝508mm，带钢单位体积的质量m＝7850kg，卷取层数n＝2000，卷取工序示意图如图1所示；[0027] B)定义塔形量修正系数λ1，λ2，塔形量修正系数根据实际生产情况回归得到，该机组的塔形量修正系数取λ1＝0.1，λ2＝10；[0028] C)计算因夹送辊与转向辊轴线夹角而导致的带钢的跑偏量δ＝λ1L1sinα，再计算因跑偏而导致的塔形量Δ1＝nδ＝0.1×2775×sin0.0029×2000≈28mm；[0029] D)如图2所示，计算卷筒所受的均布载荷qn＝mgh[nπr+πhn(n+1)/2]＝69KN/m；求解出大转盘D端的支反力，用F表示自由端C处托架对卷筒的托力[0030] E)先分段表示出弯矩方程，如图2所示，分为0≤x≤l1，l1≤x≤l1+l2，l1+l2≤x≤l1+l2+l3，弯矩方程分别为，[0031][0032][0033][0034] F)再根据公式Kω″＝M计算挠度曲线，ω即表示挠度曲线，M为上述的弯矩方程；[0035] G)为方便描述，将Kω″＝M记为f″(ω)，分别将三个弯矩方程代入其中，再积分两次，三个式子积分两次多出6个常数项，根据边界条件，在D端有ω＝0，ω′＝0，即可求解出f1′(ω)和f1(ω)中两个常数项，根据挠度的连续性，当x＝l1时，有f1′(ω)＝f2′(ω)和f1(ω)＝f2(ω)，即可求解出f2′(ω)和f2(ω)中的两个常数项，同理，6个常数项都已解出；[0036] H)根据托架与卷筒在C端的挠度相同，利用ωc＝F/K2来替换f2′(ω)和f2(ω)中的托架托力F；取l1＝470mm，l2＝898mm，l3＝800mm计算得出F＝200KN；[0037] I)将x＝l1+l2+l3代入到f3′(ω)中，计算出ω′＝0.0089°，利用Δ2＝λ2L2sinω′来计算因卷筒挠曲而造成钢卷塔形的塔形量，现场实测L2＝3688mm，计算出Δ2＝5.7mm；[0038] J)结合步骤C中的公式，得出钢卷塔形量计算模型为Δ＝Δ1+Δ2＝33.7mm。[0039] 实施例2[0040] A)收集现场设备工艺参数，测量夹送辊与转向辊之间的距离L1＝2775mm，夹送辊与转向辊轴线夹角α＝0.003°，转向辊与正在卷取钢卷的相切距离L2＝3688mm，卷筒抗弯强度K1＝1000MPa，托架抗弯强度K2＝400MPa，带钢宽度B＝1003mm，带钢厚度h＝0.48mm，卷筒半径R＝508mm，带钢单位体积的质量m＝7850kg，卷取层数n＝2000，卷取工序示意图如图1所示；[0041] B)定义塔形量修正系数λ1，λ2，塔形量修正系数根据实际生产情况回归得到，该机组的塔形量修正系数取λ1＝0.1，λ2＝10；[0042] C)计算因夹送辊与转向辊轴线夹角而导致的带钢的跑偏量δ＝λ1L1sinα，再计算因跑偏而导致的塔形量Δ1＝nδ＝0.1×2775×sin0.003×2000≈29mm；[0043] D)如图2所示，计算卷筒所受的均布载荷qn＝mgh[nπr+πhn(n+1)/2]＝69KN/m；求解出大转盘D端的支反力，用F表示自由端C处托架对卷筒的托力[0044] E)先分段表示出弯矩方程，如图2所示，分为0≤x≤l1，l1≤x≤l1+l2，l1+l2≤x≤l1+l2+l3，弯矩方程分别为，[0045][0046][0047][0048] F)再根据公式Kω″＝M计算挠度曲线，ω即表示挠度曲线，M为上述的弯矩方程；[0049] G)为方便描述，将Kω″＝M记为f″(ω)，分别将三个弯矩方程代入其中，再积分两次，三个式子积分两次多出6个常数项，根据边界条件，在D端有ω＝0，ω′＝0，即可求解出f1′(ω)和f1(ω)中两个常数项，根据挠度的连续性，当x＝l1时，有f1′(ω)＝f2′(ω)和f1(ω)＝f2(ω)，即可求解出f2′(ω)和f2(ω)中的两个常数项，同理，6个常数项都已解出；[0050] H)根据托架与卷筒在C端的挠度相同，利用ωc＝F/K2来替换f2′(ω)和f2(ω)中的托架托力F；取l1＝417.5mm，l2＝1003mm，l3＝747.5mm计算得出F＝223KN：[0051] I)将x＝l1+l2+l3代入到f3′(ω)中，计算出ω′＝0.0099°，利用Δ2＝λ2L2sinω′来计算因卷筒挠曲而造成钢卷塔形的塔形量，计算出Δ2＝6.4mm；[0052] J)结合步骤C中的公式，得出钢卷塔形量计算模型为Δ＝Δ1+Δ2＝35.4mm。[0053] 本发明不局限于上述实施例。凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。