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考虑轧辊弹性压扁的冷轧轧制力数学模型研究

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第３ 卷 第２ ７ 期 ２０ 年 ４ ０８ 月
有色金属加工
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考虑轧辊弹性压扁的冷轧轧制力数学模型研究
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以弦代弧，Ｚ Ｂｑ 的方程为：二 ＋ 边界条件： ｙｃ ｄ ｘ ； 在Ｂ 点，＝ ，二 ／ 一 ２在 ｑ 点， 二 Ｚ 二 ／。 ： ｘ ０ｙ 人２ 乙 ； ｘ ｘ， ｈ ｙ ２ 由 此求出。 △／２ ＝ ／ 一 ，则： ＝ ２ ， ｈ △， ｘ ｄ ２
ｙ ＝ 一 劣 ＋ 二， 一 凸 ，
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５ 结束语
轧制力计算的各种公式之间的主要区别在于各 自 的假设条件不同。本文在考虑轧辊弹性压扁的情 况下建立的平均单位轧制力数学模型虽然比较复杂， 应用于轧制过程在线控制的可能性不大， 但具有一定 的理论意义， 对于制定轧制规程及现代冷轧机设计有
７ ， ， ｒ Ｅ
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互压缩时的计算公式求出：
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以：ｆ ＝Ｐ 代人公式（） ４得： 业＿ （ ） 二立 土 ＝ 应 ０ ８
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３３ 中性点位置的确定 ．
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（ 昆明理工大学机电工程学院， 云南昆明 ６０９ ５０３
摘 要： 在冷轧轧制中轧辊会产生弹性压扁， 对轧制力影响较大。本文以卡尔曼单位压力微分方程与采利柯 夫解为基础， 并考虑轧辊弹性压扁建立的单位轧制压力数学模型， 具有一定理论意义和实用价值。 关健词： 轧辊弹性压扁； 冷轧； 轧制力； 数学模型
度川（ ） 一 采用如 公式 接触弧 图１。 般 下 计算 长：
二ｘ ，＋劣 ２二
（＋ ２ ） ２ ｈ ， ２ ２Ａ Ａ Ｒ ‘ ＋ 小 Ｒ， （ △Ａ Ｌ
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图， 轧辊与轧件弹性变形对变形区长的影响
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扁和轧件弹性恢复时， 直接求解平均单位轧 在下一节确定。 ‘ ． ３２ 丸区单位轧制力 ｘ 区为弹性恢复区， ： 可视为前滑区（ 摩擦力向
后） 。取任意微分体分析可得：
这一参数， 而压扁弧长 １ ’ 的计算公式中又有平均单位
压力这一参数。在实际计算时， 可采用逐渐逼近的方
工
，， ，） 、 气１ 名
在ｘ 区， ， 如果以弦代弧， 则弦人Ｂ 的方程为ｙ ： ＝ ｘ ｂ ａ ＋ 边界条件： Ｂ 点， 二 ， ＝ ／ 一 ２在人 ； 在 ： ｘ ０ｙ ｈ 乙 ； ２ 点，二 ； ＝ 夕 。由此求出ｂ ｈ 一 ２ａ 乙 ／ ｘ ，， 月２ ｙ ＝ ／ 连 ， 二（ 人２ ２ ＋ ，／ ｌ 乙） ｘ， 则
版社， ７ ． １３ ９
［」 ６ 钟卫佳． 铜加工技术实用手册〔 ］北京： Ｍ． 冶金工业出版社， ０． ２７ ０
Ｉ ｅｔ ａｉ ｏ Ｐ ｒ ｒ ａ ｃ ｏ ｓ ｔｎｙ Ｅｔ ｄ ｄ ｐ ｅ Ａｌ Ｔ ｂ ｎ ｓｉ ｔ ｎ ｅｆ ｍ ｎ Ｃ ｎ ｉｅ ｃ ｏ ｘｒ ｅ Ｃ ｐ ｒ ｙ ｅ ｖ ｇ ｏ ｆ ｏ ｅ ｓ ｆ ｕ ｏ ｌ ｕ ｏ
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△ △ 乙
轧辊的弹性变形量； 轧件弹性恢复变形量。
式中， 十 适用于后滑区， “ ” 平面变形抗力 ， １１ － Ｋ＝ ．５ｏ 。 ， ｓ Ａ 二 。 假设摩擦条件符合干摩擦定律 ．Ｈ．玖
ｙ １ １ 适用于前滑区； Ｋ为
、， 近似地用弹塑性理论中两圆 △ 可以 柱体相 一２ ； １
得中性面的高度ｙ ｙ应满足下式： ｒ ， 。
Ｚｌ ｘ
代人（０ 式， １ ） 得到：
，・肴・令‘ ） ＝“（丁“ ｄ 干冷‘ 云 玲 ｙ
压力计算公式：
（２ １）
对（２式积分， １） 对后滑区、 前滑区分别得到单位
３４ 轧制力 ． 单位宽度轧制力计算公式：
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ｐ助 ・ ， 一补 ＝“ 平均单位轧制力： （４ １ ｐｃ一 ） ４ 计算方法 、 声补 ＝ ｈ
，， ，、
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（５ ２）
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由以上导出的公式可以看出， 在考虑轧辊弹性压
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（３ ２）
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将张 力边界条件：二， ＝， ，二 ，（， ｘ ｘ， 月２ Ｋ， ，叮 为 ｙ ｐ
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１ ， 一２ １ ｘ ２＝８ 峥
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（） ６
１ 接触弧长
在冷轧板带时， 由于轧制力较大轧辊会产生严重 的局部弹性压扁， 使轧制变形区接触弧长度增加； 另 外， 由于轧件出辊后的弹性恢复也会增大接触弧长
１ ２ 一，
此微分方程的一般解为： 在ｙ 为线性关系时， 与ｘ
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式中 ，Ｎ 轧辊与轧件的泊桑系数； ，２ Ｖ —
收稿 日期 ： ０－ － ２ ７１ ７ ０ ２
万方数据
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重要实用价值。
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（９ １）
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有色金属加工
社 ， ８． １４ ９
第３卷 ７
量和国际竞争力。
［］重有色金属材料加工手册》 ４（ 编写组． 重有色金属材料加工手册 参 献 考文 ［ ］北京： 冶金工业出 Ｍ． 版社， ８． １０ ９ ［］田 １ 荣璋， 王祝堂． 铜合金及其加工手册【 ］长沙： Ｍ． 中南大学出版 ［］冶金常识》 ５《 编写组． 有色金属与压力加工【 ］北京： Ｍ． 冶金工业出 社 ， ０． ２ ２ ０ ［」王树勋． ２ 摸具实用技术手册〔 ． Ｍ］广州： 华南理工大学出版 社， ９． １５ ９ ［］ ３ 魏 军． 有色金属挤压车间机械设备【 ］北京： Ｍ． 冶金工业出版

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单机架轧机生产冷轧薄板中的轧制力预测模型研究

单机架轧机生产冷轧薄板中的轧制力预测模型研究

单机架轧机生产冷轧薄板中的轧制力预测模型研究摘要：轧制力是冷轧薄板生产过程中的重要参数之一，对轧机操作和产品质量具有重要影响。

本文研究了单机架轧机生产冷轧薄板中的轧制力预测模型，以提高生产效率和产品质量。

引言轧制力的准确预测在冷轧薄板生产中非常重要，因为它直接影响到轧机的操作参数的设定以及产品质量的保证。

准确的轧制力预测模型可以帮助运营人员优化轧机操作，降低能耗，同时提高产品质量。

在过去的几十年里，许多研究工作投入到了轧制力预测模型的研究中，本文将对单机架轧机生产冷轧薄板中的轧制力预测模型进行深入研究。

1. 轧制力的影响因素轧制力受多种因素的影响，包括材料性质、轧机结构和操作参数等。

材料性质主要包括初始板厚、初始温度、材料硬度和流变应力等。

轧机结构方面，主要包括辊系结构、辊缝形状和辊系刚度等。

操作参数包括设定轧辊压力、轧辊间距、传动方式和冷却方式等。

本文将聚焦于单机架轧机生产冷轧薄板中的轧制力预测模型研究，这些因素将成为我们研究的重点。

2. 数据收集与预处理为了建立准确的轧制力预测模型，我们需要收集大量相关的数据。

数据采集可以通过实验或者实际生产中的数据记录仪来进行。

收集的数据应包括轧制力、材料性质和操作参数等。

同时，还需进行数据预处理，包括数据清洗、缺失值处理和特征选择等。

预处理的目的是为了减少噪音数据的影响，提高模型的准确性和稳定性。

3. 特征选取与数据分析在数据预处理后，我们需要进行特征选取和数据分析。

特征选取的目的是选择对轧制力具有较大影响的特征变量，以降低模型的复杂度和计算成本。

常用的特征选取方法包括相关系数分析、主成分分析和决策树等。

数据分析的目的是深入了解数据之间的关系，以发现其内在规律。

数据分析可以利用统计学和数据挖掘的方法，例如回归分析、神经网络和支持向量机等。

4. 建立轧制力预测模型在数据分析的基础上，我们可以根据选取的特征变量建立轧制力预测模型。

常用的建模方法包括多元线性回归、人工神经网络和支持向量机等。

锆合金管材两辊冷轧的轧制力模型建立和应用

锆合金管材两辊冷轧的轧制力模型建立和应用

锆合金管材两辊冷轧的轧制力模型建立和应用张海芹;王旭峰;尉北玲;杨锋【摘要】The rolling force has significant influence on the dimension of finished tube, tooling life and stability of cold pilgering process.In this research, the Neumann-Siebel method was modified by Hitchcook formula, and the influence of elastic deformation of the roller and the diameter reduction without wall thickness on the rolling force wereconsidered.Based on the modified Neumann-Siebel method, the rolling force calculation model was established by using Matlab software, and this model was used to reveal the effect of ring die curve, wall thickness of shell, feeding and friction on the rolling force.The results show that,at only diameter reduction zone, the rolling force increases slowly, and then it increases to peak value when the tube is in diameter-wall thickness reduction zone, after that it decreases slowly.The ring die curve has significant effect on the rolling force.When the ring die exponent eaqual to 2.0, the distribution of rolling force is the most reasonable.The rolling force of cold pilgering increases with the increase of wall thickness of shell, feed and friction.%管材皮尔格两辊冷轧过程中的轧制力影响成品管材的尺寸精度、轧制模具寿命以及轧制过程的稳定性.本研究基于Neumann-Siebel轧制力计算方法,考虑了轧辊弹性变形和空减径对轧制力的影响,依据Hitchcook方程对其进行了修正,利用Matlab软件建立了皮尔格两辊冷轧过程中的轧制力计算模型,并以KPW25轧机轧制Zr-4合金管材的轧制过程为研究对象,通过实验验证了该模型的可靠性.以R6072锆合金管材轧制为例,通过该轧制力计算模型分析了孔型曲线、管坯壁厚、送进量和摩擦对轧制力的影响.结果表明:轧制力在空减径段缓慢增加,进入减径减壁段后迅速增加至峰值,之后缓慢降低;孔型曲线对轧制力的分布有显著影响,当孔型指数等于2.0时,轧制力分布最为合理;轧制力随管坯壁厚、送进量和摩擦力的增大而增加.【期刊名称】《钛工业进展》【年(卷),期】2017(034)004【总页数】6页(P39-44)【关键词】锆合金;管材;皮尔格两辊冷轧;轧制力模型【作者】张海芹;王旭峰;尉北玲;杨锋【作者单位】西部新锆核材料科技有限公司,陕西西安 710299;西部新锆核材料科技有限公司,陕西西安 710299;西部新锆核材料科技有限公司,陕西西安 710299;西部新锆核材料科技有限公司,陕西西安 710299【正文语种】中文【中图分类】TG146.4+14皮尔格两辊冷轧是一种先进的管材成形技术。

考虑轧辊弹性压扁的铝带冷轧轧制力有限元模拟研究

考虑轧辊弹性压扁的铝带冷轧轧制力有限元模拟研究


１ ＡＮＳ ／ Ｓ ＤＹＮＡ建模 操 作 分 析 ＹＳＬ —
１１ 材 料属性 定 义【 ． ’ ｌ
在铝 带 冷轧 时 ，轧 辊会 发 生严 重 的弹 性 压扁 ，
本 文 设 置 了轧 辊 弹 性 与 刚性 两 种 情 况 下 的 轧 制 ．
２ 计 算 结 果 分 析
２１ 刚性 轧辊轧 制与 弹性 辊轧 制 ．
３ ０ Ｚ ２ ５ ２０ １ ５ １ ０
卅
比较 其 轧 制力 的不 同之 处 。 首先 将 轧 辊 辊 身设 置 为 线 弹性 材 料 模 型 ．轧辊 辊径 采 用 刚 性模 型 ，轧
件 铝带 采 用 双 线 性 硬 化 材 料模 型 ．分 析 过 程 中轧
件 和轧辊 均采 用 Ｓ ＬＤ１４单 元 。然后 做 轧辊 辊 身 ＯＩ ６
为 刚 性 体 的分 析 。采 用 铝 １ ０ 一Ｈ１ １０ ８进 行 分 析 ， 定义 轧件 铝带材 料模 型 。
ＤＮ Ｅ Ｓ 输 入 ２ １０ （ 的 密 度 ２ １ｋ／３ ７ ００ 铝 ７ ０ ｇｍ ， 但 为节 约计 算 时间 ，将 密 度设 为 ２ １０ ｇ ７ ０ ０ｋ ／ ，这样 ｍ 计算结 果不会 有太 大 的差别 ）
文 所 建 全模 且 考 虑轧 辊 弹 性 压 扁 的铝 带 冷 轧 轧 制 力 有限元 模拟研 究研 究很有 必要
模好得 多。轧件长 ０５ ． ｍ，宽 １ ５ ． ｍ，厚高 ０ ０ ｍ。 ６ ．７ ０
将 ｘ方 向设 为延伸 方 向 ．ｚ方 向 为宽展 方 向 ．Ｙ方 向 为厚 度 方 向 。工 作辊 辊 身 直 径 ０４ ｍ．长 １ ｍ． ．２ ． ９ 辊 径 直 径 ０３ ． ｍ，辊 径 长 ０１ ｍ。 工 作 辊 辊 身 直 径 ．５
冷轧四辊轧机弹性变形在线模型

冷轧四辊轧机弹性变形在线模型

冷轧四辊轧机弹性变形在线模型陈树宗;彭良贵;王力;张殿华【摘要】为提高轧机弹跳值的计算精度,开发一种四辊轧机弹性变形的在线计算模型,模型中将轧机弹性变形分为辊系弹性变形和轧机牌坊弹性变形;综合考虑各影响因素,设计辊系和轧机牌坊弹性变形的模型结构.基于所设计的模型结构和测试方案,针对某l 800 mm单机架可逆冷轧机,采用影响函数法得到支撑辊辊径、工作辊辊径、带钢宽度、轧制力和弯辊力等因素对辊系弹性变形的影响,并建立辊系弹性变形在线模型;通过对轧机的现场测试,回归得到轧机牌坊弹性变形模型中的系数,并应用于该机组中.研究结果表明:采用该模型,辊缝设定值的计算偏差可控制在±0.1 mm以内,表明该模型具有较高的计算精度,满足现场控制要求.%In order to improve the mill spring calculation accuracy,a new online elastic deformation model for 4-high cold mill was put forward.In the model,the mill elastic deformation was divided into two parts,i.e.rolls elastic deformation and mill housing elastic bining all the influence factors,the model structure of rolls and mill housing elastic deformation were designed.Based on the proposed model structure and test scheme,aiming at a 1 800 mm single-stand reversible cold mill,the effect of every factors on the rolls elastic deformation,such as back-up roll diameter,work roll diameter,strip width,rolling force and bending force,were obtained by means of influential function method,and the online model of rolls elastic deformation was established.Based on the actual test data of a single-stand cold mill,the coefficients of mill housing elastic deformation model were obtained,and the proposed mill elasticdeformation model was applied in this mill.The results indicate that the calculation deviation of roll gap value is within ±0.1 mm,which shows that the model is accurate and it can meet the requirement of online process control.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(048)006【总页数】7页(P1432-1438)【关键词】轧机弹跳;辊系弹性变形;影响函数法;牌坊弹性变形;轧机刚度;辊缝【作者】陈树宗;彭良贵;王力;张殿华【作者单位】东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,辽宁沈阳,110819;东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,辽宁沈阳,110819;东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,辽宁沈阳,110819;东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,辽宁沈阳,110819【正文语种】中文【中图分类】TG333.5在轧制过程中，在轧制力和弯辊力作用下，轧机的轧辊辊系及轧辊轴承座、牌坊等部件会产生弹性变形，这一系列受力部件产生的弹性变形总和称为轧机弹性变形(即轧机弹跳)[1−2]。