【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于热轧，涉及一种基于cvc轧机热凸度对工作辊辊形预测的方法。
技术介绍
1、目前，热轧带钢过程中通过轧机工作辊轴向横移获得所需辊缝凸度己成为一种主要的板形控制手段，具有代表性的轧机为cvc轧机，cvc轧机可以通过工作辊轴向横移达到控制带钢平直度和凸度的目的。工作辊辊型是影响带钢板形控制最直接、最活跃的因素，因此轴向横移变凸度轧机的工作辊原始辊型直接影响其板形的控制能力和效果。以cvc轧机工作辊为例，目前cvc工作辊普遍采用3次曲线设计，3次曲线设计的不同将直接影响工作辊的辊型，进而影响cvc轧机对带钢板形的控制效果，因此结合现场工艺条件给出工作辊辊型曲线优化与设计的具体方法具有重要意义。
2、在热轧带钢生产中，工作辊热辊形是影响带钢板形重要因素之一。为提高带钢质量必须对工作辊热凸度进行准确计算及预报。在热轧过程中带钢温度不断输入工作辊中，造成工作辊中部和边部温度不均匀，中部膨胀量大于边部膨胀量，使得辊形曲线发生改变，进而辊缝形状也发生改变，带材厚度沿横向分布也发生变化，对板形造成影响。
3、针对热轧生产过程中存在的热辊型问题，国内研究人员进行了许多相关的研究。申请号为cn202210448408.x的中国专利技术专利申请“一种分析冷连轧过程中热凸度对板形影响的方法”，专利技术了一种将热凸度数值仿真模型和轧制过程数值仿真模型相结合的方法，该方法可以直观的反映工作辊的热凸度变化情况，工作辊的热膨胀会对板形产生影响，进一步可以得出在不同热凸度情况下的板形情况。中国期刊“热连轧机工作辊热辊形仿真研究”
4、上述研究所存在不足主要有三个方面：（1）传统工作辊的热凸度模型设置为二维理想模型，但在实际轧制过程中存在复杂的传热过程，若在仿真过程中使用理想的二维理想模型势必与实际轧制过程不相符。二维理想模型忽略了轧辊周向上的温度传递和热膨胀，与实际生产过程中的误差较大，使热凸度仿真模型存在一定局限性；（2）差分模型和数学模型未考虑轧辊轴向上的热传导，且计算过程复杂。（3）热轧过程中工作辊的传热情况比冷轧更加复杂，且热辊形的变化更加剧烈，有些方案只考虑了冷轧板形预测问题，没有考虑到热辊形的影响，所以不适合应用到热轧中。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于cvc轧机热凸度对工作辊辊形预测的方法。
2、本专利技术提供一种基于cvc轧机热凸度对工作辊辊形预测的方法，包括：
3、步骤1：采集现场实测的带钢参数、轧制工艺参数、冷却水参数、cvc轧机参数和工作辊温度数据；
4、步骤2：根据步骤1采集的cvc轧机参数建立cvc工作辊的三维热凸度有限元模型；
5、步骤3：根据步骤1采集的带钢参数、轧制工艺参数、冷却水参数计算轧制过程中工作辊与带钢、工作辊与空气、工作辊与冷却水的对流换热系数，将对流换热系数施加到三维热凸度有限元模型中，进行有限元仿真实验；
6、步骤4：调整三维热凸度有限元模型的温度边界条件，使得有限元仿真实验的工作辊温度数据曲线与现场实测的工作辊温度数据曲线一致；
7、步骤5：基于调整后的三维热凸度有限元模型进行有限元仿真实验，提取有限元仿真实验中不同时间节点的工作辊表面热膨胀量横向分布数据，与初始cvc工作辊辊形曲线拟合得到新的工作辊辊形曲线；
8、步骤6：根据步骤5中得到的新的工作辊辊形曲线，分析不同时间节点工作辊热凸度变化对cvc工作辊辊形曲线的影响。
9、进一步的，所述步骤1具体为：从热轧产线上获取带钢参数、轧制工艺参数、冷却水参数、cvc轧机参数和工作辊温度场数据；
10、所述带钢参数包括：带钢钢种、带钢宽度、带钢厚度和带钢温度；
11、所述轧制工艺参数包括：轧制速度、摩擦系数、轧制间隙时间和工作辊横移量；
12、所述冷却水参数包括：冷却水温度、冷却水流量和冷却水喷射压力；
13、所述cvc轧机参数包括：工作辊直径、工作辊辊身长度、工作辊密度、工作辊弹性模量、工作辊泊松比、工作辊热膨胀系数、工作辊比热容、工作辊导热系数和初始cvc工作辊辊形曲线；
14、所述工作辊温度场数据是在下机后的工作辊上沿轴向贴上反光胶带，利用热成像仪拍下工作辊的温度场云图。
15、进一步的，初始cvc工作辊辊形曲线方程为三次多项式函数，具体为：
16、；
17、；
18、式中， ru( x)为工作辊的上辊形函数， rl( x)为工作辊的下辊形函数， x为轧辊横向坐标； r0为工作辊名义半径，单位mm； a1、 a2和 a3为辊形待定系数； lref为工作辊设计长度，单位mm。
19、进一步的，所述步骤2具体为：
20、步骤2.1：根据步骤1采集的cvc轧机参数确立cvc工作辊的三维热凸度有限元模型的建模尺寸参数；
21、步骤2.2：根据步骤1采集的cvc轧机参数确立cvc工作辊的三维热凸度有限元模型的材料参数；
22、步骤2.3：建立cvc工作辊的三维热凸度有限元模型，为缩短计算时间取工作辊圆周方向的1/30进行建模；
23、步骤2.4：简化边界条件。
24、进一步的，所述步骤2.3具体为：选择solid164八节点六面体单元进行建模，定义工作辊材料热物性参数，基于步骤1采集的cvc轧机参数，采用高次b样条曲线绘制工作辊的辊形曲线；在工作辊表面进行网格细化确保计算精度，由外到内逐渐稀疏缩短计算时间，表面网格尺寸为长度方向10mm、宽度方向2mm、深度方向3mm。
25、进一步的，所述步骤2.4具体假设和简化内容为：
26、（1）轧制过程中任意节点温度呈周期性变化，假设工作辊不旋转，让边界条件反向旋转来模拟工作辊的旋转；
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【技术保护点】
1.一种基于CVC轧机热凸度对工作辊辊形预测的方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于CVC轧机热凸度对工作辊辊形预测的方法，其特征在于，所述步骤1具体为：从热轧产线上获取带钢参数、轧制工艺参数、冷却水参数、CVC轧机参数和工作辊温度场数据；
3.如权利要求2所述的基于CVC轧机热凸度对工作辊辊形预测的方法，其特征在于，初始CVC工作辊辊形曲线方程为三次多项式函数，具体为：
4.如权利要求1所述的基于CVC轧机热凸度对工作辊辊形预测的方法，其特征在于，所述步骤2具体为：
5.如权利要求4所述的基于CVC轧机热凸度对工作辊辊形预测的方法，其特征在于，所述步骤2.3具体为：选择SOLID164八节点六面体单元进行建模，定义工作辊材料热物性参数，基于步骤1采集的CVC轧机参数，采用高次B样条曲线绘制工作辊的辊形曲线；在工作辊表面进行网格细化确保计算精度，由外到内逐渐稀疏缩短计算时间，表面网格尺寸为长度方向10mm、宽度方向2mm、深度方向3mm。
6.如权利要求4所述的基于CVC轧机热凸度对工作辊辊形预测的方法，其
7.如权利要求1所述的基于CVC轧机热凸度对工作辊辊形预测的方法，其特征在于，所述步骤3具体为：
8.如权利要求7所述的基于CVC轧机热凸度对工作辊辊形预测的方法，其特征在于，所述步骤3.2具体为：
9.如权利要求1所述的基于CVC轧机热凸度对工作辊辊形预测的方法，其特征在于，所述步骤5具体为：
10.如权利要求1所述的基于CVC轧机热凸度对工作辊辊形预测的方法，其特征在于，所述步骤6中所述的热凸度对辊形曲线和带钢板形的影响为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于cvc轧机热凸度对工作辊辊形预测的方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于cvc轧机热凸度对工作辊辊形预测的方法，其特征在于，所述步骤1具体为：从热轧产线上获取带钢参数、轧制工艺参数、冷却水参数、cvc轧机参数和工作辊温度场数据；
3.如权利要求2所述的基于cvc轧机热凸度对工作辊辊形预测的方法，其特征在于，初始cvc工作辊辊形曲线方程为三次多项式函数，具体为：
4.如权利要求1所述的基于cvc轧机热凸度对工作辊辊形预测的方法，其特征在于，所述步骤2具体为：
5.如权利要求4所述的基于cvc轧机热凸度对工作辊辊形预测的方法，其特征在于，所述步骤2.3具体为：选择solid164八节点六面体单元进行建模，定义工作辊材料热物性参数，基于步骤1采集的cvc轧机参数，采用高次b样条曲线绘制...
【专利技术属性】
技术研发人员：李旭，赵海金，廖哲，栾峰，吴艳，丁敬国，姬亚锋，曹剑钊，马冰冰，高坤，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：
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