【技术实现步骤摘要】
本专利申请属于轧辊使用，涉及热轧板带轧机中的轧辊维护工艺，更具体地说，是涉及一种板带热轧辊系旋转形状及其垂向稳定性的预测方法。
技术介绍
1、热连轧机设备管理的核心之一是轧机刚度。轧机的刚度非恒定，是随着轧机的磨损和设备构件的环境而变化。其中，辊系是设备构件的重要组成部分，它的稳定性是轧机实现高附加值品种钢的前提保障。
2、辊系中比较重要的是辊系垂向稳定性，由于辊系垂向稳定性变化造成了轧机产生周期性自激振动，可能影响轧线压头的测量精度，从而导致轧机两侧的测量误差增大，进而导致agc在快速动作过程中实际控制量与agc液压缸的产生尺寸精度控制方面的复杂问题。这类轧机振动现象普遍存在，是轧制领域的热点话题。
3、科研人员经过实践探索后发现，辊系旋转形状是影响垂向稳定性的关键因素之一。由于阶梯板、传动副、磨削托瓦(架)等原因，导致辊系的旋转形状发生明显劣化，进而导致在轧制或者磨削时的垂向稳定性产生周期性失衡。失衡后的表现特征有：轧制力波动更大、有害振动更大，轧机刚度下降、辊系平面平行度变差，从而引起轧制过程中发生不易察觉的楔形、轧辊轴向力窜动等诸多问题，最终破坏设备、影响轧制稳定性，轧辊修磨质量亦不达标，同时也加大了高端产品的开发难度、降低了生产产量，给企业带来经济损失，成为制约生产的瓶颈。
4、为了减少或规避以上不利后果，通过深入分析与研究热轧板带辊系诸元，在其旋转形状方向上对其垂向稳定性实现预测功能，达到强化管理效能的目的。另外，利用该方法还可以持续优化完善辊系旋转形状资料库，进而实现动态掌握垂向
技术实现思路
1、本专利技术需要解决的技术问题是提供一种板带热轧辊系旋转形状及其垂向稳定性的预测方法，能够补足垂向稳定性在技术或管理方面的短板，加强事故原因的预防应变能力，降低或杜绝失衡现象。
2、为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种板带热轧辊系旋转形状及其垂向稳定性的预测方法，包括如下步骤：
4、步骤1：采集轧制过程的辊系垂向稳定性的使用信息
5、在板带轧制生产中发现一类普遍现象：一套新辊上机使用时，辊系的垂向稳定性骤然恶化：轧机两侧(传动侧、操作测)的尺寸差异增大，产生周期性大幅振动，浪形急剧变化，板型调控能力减弱甚至失去作用。轻则引起带钢或轧辊的表面产生振痕、挫伤等质量缺陷，缩短轧辊在线使用寿命；重则引发甩尾、轧破、堆钢、掉块等恶性事故(见图1)。上述问题，严重危害轧机安全生产，同时也加大了高端产品的开发难度、降低了生产产量，给企业带来经济损失，成为制约生产的瓶颈。
6、为了补足垂向稳定性在技术或管理方面的短板，加强事故原因的预防应变能力，尽可能地收集与整理了关于轧机辊系垂向稳定性的信息，包括但不限于轧机的机架编号、轧制线速度、弧形垫、阶梯板、压下机构、传动副，轧制力波动数据(比如波幅、周期、形状等)，以及四辊辊系(上下支撑辊、上下工作辊)的辊形、圆度等。
7、步骤2：采集轧辊修磨过程的辊系旋转形状及其垂向稳定性的磨削信息
8、根据步骤1取得的信息，对轧机辊系诸元分析与研究后发现一项可能被忽视的因素——辊系旋转形状。即在轧制过程发生辊系垂向稳定性失衡的案例中，存在轧辊修磨后形状(圆度)不佳的现象(见图2)。
9、为此，进一步收集与整理轧辊在修磨工序时，与辊系旋转形状的相关信息。在收集时又有了新的发现：辊系在磨床磨削过程中，与在轧制过程中存在极为相似的垂向稳定性的问题(见图2)。基于上述情况，收集的信息增加但不限于轧辊的类型、材质、直径、圆度、辊面磨削质量，以及磨床的传动副、磨削托瓦(架)等信息。
10、步骤3：分析与研究轧机的关于辊系旋转形状及其垂向稳定性的特征公式
11、第一步：用数学方程近似归纳多种实物轧辊的旋转形状，即修磨后(上机)的圆度(见公式1)，包括但不限于以下类型：三尖瓣形、心脏形、梅花形、内摆形、外摆形、卵圆形、椭圆形、随机震荡等等(见图3)。
12、
13、式中：t为时间；ω为轧辊旋转角速度，d为轧辊直径，v0为线速度(见图4)；a、b、c、d、m、n为常数变量；ex为x(水平)方向偏心距；ey为y(垂直)方向偏心距。
14、第二步：关于辊系旋转形状及其垂向稳定性的前提要素。
15、据图4设定，h0为带钢厚度的中心线，bt为上支撑辊的旋转形状相对于h0的垂向波动尺寸差；wt为上工作辊的旋转形状相对于h0的垂向波动尺寸差；st为板带上表面相对于h0的垂向波动尺寸差；sb为板带上表面相对于h0的垂向波动尺寸差；wb为上工作辊的旋转形状相对于h0的垂向波动尺寸差；bb为上支撑辊的旋转形状相对于h0的垂向波动尺寸差；kt为上阶梯板、传动副、压下机构等组合而成的等效刚度系数；kb为下阶梯板、传动副、弧形垫等组合而成的等效刚度系数；另外，增加2个自由参照物垂向尺寸波动尺寸差参照物，分别是，ot1为带钢上表面及之上的自由垂向尺寸波动尺寸差；ot2为带钢下表面及之下的自由垂向尺寸波动尺寸差。
16、第三步：解出轧机的关于辊系旋转形状及其垂向稳定性的特征公式。
17、现假定，轧机其它设备垂向稳定性良好，振动尺寸差异趋近于零的条件时，研究对象只限于由于辊系旋转形状导致的垂向稳定性差异变化。由公式1得出，辊系中各单元的垂向尺寸差异，分别如下：
18、支撑辊的垂向振动尺寸差异：
19、
20、工作辊的垂向振动尺寸差异：
21、
22、板带表面的垂向振动尺寸差异：
23、
24、自由参照物的垂向振动尺寸差异：
25、
26、式中：a0为垂向等效轧制力；δbt、δbb、δwt、δwb、δst、δsb、δot1、δot2为辊系各单元的垂向等效轧制力偏差(单位：千牛/微米)；t为时间，t为轧辊旋转周期，d为轧辊直径，v0为线速度。
27、综上，将公式1与公式2～公式5进行合并，得到辊系垂向合振动尺寸差异(稳定性)公式为：
28、
29、的值越趋近于零，辊系垂向合稳定性越好。
30、步骤4：将特征公式转化为关于垂向稳定性的预测曲线
31、利用excel等工具软件，绘制出关于辊系垂向合振动尺寸差异(稳定性)公式的时间曲线，即曲线；分解并绘制辊系内各类旋转诸元的傅里叶变换曲线。
32、由于采用了上述技术方案，本专利技术取得的有益效果是：
33、本专利技术通过积累的大量现场数据，针对辊系诸元素中影响垂向稳定性的一项重要因素——辊系旋转形状，在此研究方向上，提出了辊系的组成、旋转行为、垂向合振动尺寸差异(稳定性)等观点。由于轧机垂向稳定性呈复杂、多态等特点，本专利技术通过对辊系旋转形状信息上的掌控，一方面能够便捷、准确地预测出未来新辊系的垂向稳定性表现情况；本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种板带热轧辊系旋转形状及其垂向稳定性的预测方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种板带热轧辊系旋转形状及其垂向稳定性的预测方法，其特征在于：S1中，轧制力波动数据包括但不限于波幅、周期、形状。
3.根据权利要求2所述的一种板带热轧辊系旋转形状及其垂向稳定性的预测方法，其特征在于：S3具体包括如下步骤，
4.根据权利要求3所述的一种板带热轧辊系旋转形状及其垂向稳定性的预测方法，其特征在于：S31中，旋转形状包括但不限于以下类型：三尖瓣形、心脏形、梅花形、内摆形、外摆形、卵圆形、椭圆形、随机震荡；
5.根据权利要求4所述的一种板带热轧辊系旋转形状及其垂向稳定性的预测方法，其特征在于：S32中，前提要素包括但不限于如下元素：
6.根据权利要求5所述的一种板带热轧辊系旋转形状及其垂向稳定性的预测方法，其特征在于：S32中，还另外增加2个自由参照物垂向尺寸波动尺寸差参照物，分别是，
7.根据权利要求5或6所述的一种板带热轧辊系旋转形状及其垂向稳定性的预测方法，其特征在于：S33具体为：>...
【技术特征摘要】
1.一种板带热轧辊系旋转形状及其垂向稳定性的预测方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种板带热轧辊系旋转形状及其垂向稳定性的预测方法，其特征在于：s1中，轧制力波动数据包括但不限于波幅、周期、形状。
3.根据权利要求2所述的一种板带热轧辊系旋转形状及其垂向稳定性的预测方法，其特征在于：s3具体包括如下步骤，
4.根据权利要求3所述的一种板带热轧辊系旋转形状及其垂向稳定性的预测方法，其特征在于：s31中，旋转形状包括但不限于以下类型：...
【专利技术属性】
技术研发人员：李华，马冬凯，申海龙，宋丽娟，孙倩，侯钢铁，
申请(专利权)人：邯郸钢铁集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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