热轧薄板轧制规程设计

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1、轧制规程，轧制模型轧制模型分为工艺模型和控制模型。工艺模型主要用于轧线的二级设定计算，而控制模型主要用于轧线的一级控制。在实际生产中二者相互依存。以下章节将对轧线上的工艺模型以及轧制规程进行详细介绍。由于工艺模型分在线模型和离线模型。在线模型要求实时性和快速性，和离线模型差别较大。以下章节将本着介绍轧制原理，以及如何生成一份轧制规程角度，并结合离线分析程序，介绍轧线上的工艺模型。2.1轧制原理及基本模型公式2.1.1轧制过程的基本参数在生产实际中，有不同的轧机组成形式，无论是普通的3/4连轧、半连轧和全连轧等，实际上金属承受轧

2、制压力而产生塑性变形，只是在一对工作辊之间进行，而支承辊的数目和组成并不影响金属的变形。所以，一般地讲，除了分析系统受力外，对金属轧件的变形分析，仅仅局限在工作辊和轧件之间区域内的分析。图2-1变形区几何图形图中阴影部分为轧件在轧辊之间的变形区域。D为轧辊直径，H为轧件轧前的厚度，h为轧件轧后的厚度，轧制前后的厚度之差为轧件的压下量。----(2.1)该压下量又称为绝对压下量。绝对压下量和原始的轧件高度之比为相对压下量（或称为应变，或相对压下率），用如下公式表示：第35页共35页----(2.2)如果忽略宽展，则延伸系数可由上

3、式得出：----(2.3)l为延伸率。变形区的平均变形程度用如下公式表示：----(2.4)在大变形的情况下，上式不宜被采用，一般采用真实对数应变来表示：----(2.5)e称为真实应变。事实上，计算中采用较多的是平均厚度表示的相对变形：----(2.6)hc表示的平均厚度值。图2-1中的a表示的是咬入角。由于板带轧制时咬入角较小，一般采用如下式进行咬入角（弧度）的计算：----(2.7)现代热连轧机组中，粗轧时前面机架的咬入角在18~21°左右。一般地讲，超过这个角度会存在咬入困难。咬入角主要与摩擦状况相关，咬入角和摩擦系数

4、之间满足如下的数学关系：----(2.8)而轧制过程中的摩擦又与轧制温度以及轧制速度相关联，当前对于热轧过程中摩擦系数的确定，不同的学者提出不同的假设。其中以艾克隆德的摩擦系数确定方法应用最为普遍：----(2.9)其中c是轧辊的材质影响系数，T是变形温度(℃)，V是轧制速度(m/s)。最大的轧制速度不超过5.5m/s。这样对于精轧机组后面机架轧制时摩擦系数的确定还不能完全依照此公式进行计算，必须加以修正。图2-1中的AB两点弧长为接触弧长度，由于接触弧长度很小，一般工业上计算接触弧长度时，采用该实际接触弧长度在水平上的投影长

5、度Lc。Lc的古典公式为：----(2.10)第35页共35页其中R为轧辊的半径，Δh为该道次的绝对压下量，见公式2.1所示。由于在计算轧件变形时，轧件是塑性变形，而轧辊要发生弹性变形，尤其是轧件较薄时，轧辊弹性变形的影响越大，此时应当考虑轧辊的弹性压扁，从而影响接触弧长度。关于这个问题在轧件的力能参数计算一节中详细讨论。图2-1中的V代表轧件的速度。轧件的速度和轧辊的速度之间满足一定的数学关系。由于轧件的三维变形区域存在前滑和后滑，所以，轧件的速度和轧辊的线速度并不相同。这种关系用如下公式表达：----(2.11)其中，Vm

6、代表轧件的速度(m/s)，Vr代表轧辊的线速度(m/s)，f代表前滑值。对于热连轧机组来说，为了保持轧件同时在几个轧机中进行轧制，必须使各个轧机之间的速度协调，因此，前滑和后滑值是非常重要的。在计算前滑值时采用了Sims推导出的公式：----(2.12)其中，D为轧辊直径，摩擦系数按照式2-10进行计算。从式2-12可知，前滑值是变形量、轧件厚度、摩擦系数以及轧辊尺寸的函数。计算得到轧件的前滑值后，可以得到后滑值：----(2.13)从公式2.13中看出，后滑值不仅与影响前滑值的因素有关，而且与咬入角也有关。公式2.11列出了

7、轧件的速度和轧辊的线速度关系。而工业生产中轧辊的速度通常以转速进行描述。轧件速度和轧辊转速之间满足如下的关系：----(2.14)其中，nr表示轧辊的转速(rpm)。轧件在三维区进行变形时，轧件的变形速度对轧制力能参数的影响十分重要。它是指单位时间内的应变量，其和一般意义上的轧制速度或压缩速度是完全不同的概念。在三维轧制区域中，不同位置变形速度是互不相同的。当不同的轧制条件时，变形区的摩擦条件不同，其变形区间的变形速度按照两种方式进行：（1）轧件和轧辊之间没有相对滑动时，采用如下式子计算变形区域中的平均变形速度：----(2.

8、15)Vr轧辊线速度(m/s)，Lc接触弧长度。（2）轧件和轧辊之间存在相对滑动时，采用如下式子计算三维变形区域中的平均变形速度：----(2.16)第35页共35页一般地讲，在进行轧制力能参数计算时，热轧带钢前几个道次由于轧件较厚，变形渗透不到轧件内部，接近粘着条件，可采用