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1、遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計第9頁在熱軋帶鋼軋機機組上使用的前滑控制制度YoungHoonMoon*,ISeokJo釜山大學(xué)機械工程學(xué)院靜成形與模具制造工程技術(shù)研究中心釜山609-735,韓國ChesterJ.VanTyne美國科羅拉多州礦業(yè)學(xué)院冶金與材料工程部前滑作為一個重要的參數(shù)經(jīng)常被用在連續(xù)式熱軋帶鋼軋機軋輥速度控制模型上。在熱連軋過程中,在線測量帶鋼速度本身是非常困難的。因此,對于需設(shè)置軋輥速度的精軋機來說,前滑模型主要是用來計算每個機架上軋輥的圓周速度。由于他本身的復(fù)雜性,在確定前滑值時,以
2、前大多數(shù)的研究都是采用半經(jīng)驗法。雖然這些科學(xué)研究,可能在工藝流程的設(shè)計和控制方面有所幫助,但他們?nèi)鄙倮碚撘罁?jù)。在本次研究中,已經(jīng)建立了一個更好的前滑模型,通過它可以更好地設(shè)置和更精確的控制軋機速度。在這個模型中包含了諸如:中性點、摩擦系數(shù)、寬展量、軋輥咬入的變形區(qū)形狀等因素。在7機架熱連軋帶鋼軋機上,運用這個新的前滑模型,可顯著得提高軋輥輥速的控制精度。關(guān)鍵字:精軋機;前滑;熱軋帶鋼軋機;中性點;摩擦系數(shù)符號說明:遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計第9頁:第i架軋機上軋輥與軋件的切應(yīng)力;:第i架軋機上的前滑
3、值;:第i架軋機的平面變形前滑值:前滑值的寬度變化調(diào)整系數(shù):第i架軋機上軋制后軋件的厚度;:第i架軋機上的壓下量;:第i架軋機中性點處的軋件厚度;:接觸弧水平投影長度;:i輥軋機摩擦系數(shù)修正值;:第i架軋機上用于確定的系數(shù);:軋輥變形阻力;N:軋制到次數(shù);:軋制力:第i架軋機上輥面軋制力:第i架軋機上的軋輥壓力:第i架軋機軋輥半徑;:軋機扭矩:第i架軋機實際軋件速度(條件不變的情況下)遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計第9頁:第i架軋機上軋件預(yù)測速度誤差;:第i架軋機上軋件預(yù)測速度;:第i架軋機上軋件出口速
4、度;:第i架軋機上軋輥圓周速度;:第i架軋機中性點處軋件速度:第i架軋機軋件出口寬度;:第i架軋機中性點處軋件寬度;x:變形區(qū)水平投影長度;:第i架軋機的咬入角;:第i架軋機的臨界角;:第i架軋機平面應(yīng)變預(yù)測精度參數(shù);:變形區(qū)角坐標;:第i架軋機的摩擦系數(shù);:在平面變形中基于扭矩,載荷和軋輥半徑等反映摩擦條件的參數(shù);:第i架軋機變形區(qū)寬度變化參數(shù);遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計第9頁1.引言在精軋機組中,每臺精軋機的輥縫和輥速必須在板坯進入軋機之前進行預(yù)先設(shè)定。因此,設(shè)置值的精確度直接影響到前面熱軋帶鋼
5、尾部的質(zhì)量及后面的軋機控制系統(tǒng)的性能。軋輥速度模型是用來控制相鄰軋機的質(zhì)量平衡。因此,軋輥速度控制是負責(zé)實現(xiàn)穩(wěn)定的帶鋼速度和準確的帶鋼厚度的。一般來說,前滑模型之所以能被用來檢測軋輥速度是因為它在每一個軋機上把軋輥速度轉(zhuǎn)換成了板帶的速度。在連續(xù)式熱軋帶鋼軋機上,由于高溫和軋機周圍的惡劣環(huán)境,前滑值是很難進行測量的。因此,熱連軋軋機的前滑值通常是從一個預(yù)先的模型中獲得,但由于忽略了許多過程變量,很難獲得較高的準確度。因次,在實踐中,通過軋輥的圓周速度計算帶坯的速度,重要的是要有一個可靠的軋輥速度模型。
6、該軋輥速度模型不僅影響到板帶前后的厚度,而且還影響到軋機的整體得可使用性及穩(wěn)定性。軋輥速度模型的精確度直接依賴于預(yù)測前滑值的精確性。2.前滑值參數(shù)基本模式第i輥軋輥咬入示意圖如圖.1所示;在軋制過程的控制模型中,板坯和軋輥表面的相對滑動是一個重要的因素,一般而言,前滑值()是指相對滑動值,被定義為軋件圖1軋輥咬入幾何示意圖遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計第9頁速度()與軋輥圓周速度()的差值除以軋輥的圓周速度,即(1)根據(jù)相鄰軋機間軋件體積流量相等可得:(2)式中h和分別為第i架軋機上軋件軋制后的厚度和寬
7、度。從公式(1)中可得,軋件出口處的速度可表示為:(3)將公式(3)帶入體積流量平衡方程可得:(4)此體積容量平衡在咬入?yún)^(qū)任何一點都滿足,對于中性點(精確的定義見腳注N)(5)整理公式(5)可得:(6)將公式(3)帶入公式(6)中可得:(7)根據(jù)幾何學(xué),從圖(1)中可得:(8)式中R指第i架軋機的軋輥半徑,指中性角。當(dāng)中性點處沒有軋件時:(9)帶入公式(7),可得前滑值的基礎(chǔ)方程:(10)如果已知,則中性點處的帶鋼寬度()可以由公式(8)計算所得。同樣,如果中性角()和中性點處的板坯寬度()已知,則
8、由公式(10)可得前滑值。如圖.2所示,由軋輥咬入?yún)^(qū)力平衡可得:(11)遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計第9頁式中為第i輥的咬入角,為第i輥軋輥壓力,為第i輥的摩擦系數(shù)。如果摩擦系數(shù)、板坯寬度和軋輥壓力在咬入?yún)^(qū)域是恒定不變的,則中性角可由公式(11)求的即:(12)圖2咬入點受力圖咬入角()由幾何關(guān)系(見圖1)可得:(13)根據(jù)公式(10)并假定在軋制過程中軋件寬度不變(),平面變形狀態(tài)的前滑值可表示為:(14)式中:、,如果摩擦系數(shù)已知的話,值可由公式(12)確定。3.前