二次冷轧机组轧制变形区带钢上下表面油膜厚度预报方法

摘要

一种二次冷轧机组轧制变形区带钢上下表面油膜厚度预报方法，其主要包括：1、收集待生产带钢轧制润滑预设定工艺参数；2、初始化轧制变形区出口上下工作辊表面附着油膜厚度迭代值；3、计算轧制前区带钢上下表面析出的油膜厚度；4、计算轧制前区上下工作辊表面附着油膜厚度；5、计算轧制前区入口带钢上下表面油膜厚度；6、计算轧制变形区入口带钢上下表面油膜厚度；7、计算轧制变形区出口带钢上下表面油膜厚度；8、计算轧制变形区出口上下工作辊表面附着油膜厚度；9、输出轧制变形区入口带钢上下表面油膜厚度预报结果。本发明能够预报出对应的二次冷轧机组轧制变形区带钢上下表面油膜厚度，控制和提高二次冷轧机组轧制过程润滑性能。

说明书

技术领域

本发明属于冷轧技术领域，特别涉及一种二次冷轧机组轧制变形区带钢上下表面油膜厚度预报方法。

背景技术

近年来，随着包装制罐行业市场的不断扩大，使得镀锡及镀铬板带工业获得了迅猛发展。二次冷轧是指一次冷轧带钢经退火处理后，再次进行压下减薄。相比传统的一次冷轧产品，二次冷轧产品具有厚度更薄、强度更高、加工性能更好的优点，可以有效的节约钢铁材料消耗、减少环境污染，从而较好的适应包装制罐行业的发展趋势。由于二次冷轧产品厚度薄、强度高，因此常采用乳化液直喷系统进行轧制润滑。这样，二次冷轧过程轧制变形区油膜厚度就直接决定了轧制辊缝的摩擦系数，是二次冷轧机组薄规格、高强度带钢高速稳定生产能力得以实现的基础。对于带钢轧制过程中变形区的油膜厚度，许多学者进行了理论分析与试验研究，但都是针对冷轧乳化液循环系统在润滑充分条件下的变形区油膜厚度，没有针对二次冷轧机组直喷系统在轧制变形区形成的油膜厚度进行研究。这样，如何充分结合二次冷轧机组直喷润滑系统的设备与工艺特点，研究二次冷轧机组轧制变形区带钢上下表面油膜厚度预报方法，就成为二次冷轧机组轧制润滑性能控制与提升必要前提条件，对于二次冷轧机组生产能力的提高具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够控制与提升二次冷轧机组轧制润滑性能的二次冷轧机组轧制变形区带钢上下表面油膜厚度预报方法。本发明主要是综合分析乳化液流量密度、乳化液浓度、乳化液析出距离、轧机入口轧制速度、轧制咬入角、带钢入口变形抗力、后张力、轧制油初始动力粘度、轧制油压力粘度系数对二次冷轧机组轧制变形区带钢上下表面油膜厚度的影响，实现二次冷轧机组轧制变形区带钢上下表面油膜厚度的预报。

本发明包括以下由计算机执行的步骤：

(A)收集二次冷轧机组待生产带钢轧制润滑预设定工艺参数，包括：乳化液流量密度q、乳化液流量浓度C、乳化液析出距离L、轧机入口轧制速度V₀、工作辊速度V_R、轧机出口轧制速度V₁、轧制咬入角α、入口变形抗力K₀、后张力σ₀、轧制油初始动力粘度η₀、轧制油压力粘度系数θ、析出率撞击影响系数λ_z、析出率润湿性影响系数λ_r、析出率时间影响系数λ_t、带钢上表面剩余率流量影响系数δ_qs、带钢上表面剩余率时间影响系数δ_ts、带钢下表面剩余率流量影响系数δ_qx、带钢下表面剩余率时间影响系数δ_tx。

(B)初始化二次冷轧机组轧制变形区出口上工作辊表面附着的油膜厚度迭代值下工作辊表面附着的油膜厚度迭代值并设定迭代收敛精度ε。

(C)计算二次冷轧机组轧制前区带钢上表面析出的油膜厚度ξ_2Ss和下表面析出的油膜厚度ξ_2Sx：

式中，ξ_2Ss为二次冷轧机组轧制前区带钢上表面析出的油膜厚度；ξ_2Sx为二次冷轧机组轧制前区带钢下表面析出的油膜厚度；η_c为乳化液浓度析出率；η_qs为带钢上表面乳化液流量剩余率；η_qx为带钢下表面乳化液流量剩余率；t为乳化液的析出时间。

(D)计算二次冷轧机组轧制前区上工作辊表面附着油膜厚度ξ_2Rs和下工作辊表面附着油膜厚度ξ_2Rx：

式中，ξ_2Rs为二次冷轧机组轧制前区上工作辊表面附着油膜厚度；ξ_2Rx为二次冷轧机组轧制前区下工作辊表面附着油膜厚度；η_R为工作辊表面附着油膜破坏剩余率；η_r为切水橡皮破坏剩余率；η_w为冷却水冲刷破坏剩余率；η_m为中间辊接触挤压破坏剩余率。

(E)计算二次冷轧机组轧制前区入口带钢上表面油膜厚度ξ_2s和下表面油膜厚度ξ_2x：

式中，ξ_2s为二次冷轧机组轧制前区入口带钢上表面油膜厚度；ξ_2x为二次冷轧机组轧制前区入口带钢下表面油膜厚度。

(F)计算二次冷轧机组轧制变形区入口带钢上表面油膜厚度ξ_0s和下表面油膜厚度ξ_0x：

式中，ξ_0s为二次冷轧机组轧制变形区入口带钢上表面油膜厚度；ξ_0x为二次冷轧机组轧制变形区入口带钢下表面油膜厚度。

(G)计算二次冷轧机组轧制变形区出口带钢上表面油膜厚度ξ_1s和下表面油膜厚度ξ_1x：

式中，ξ_1s为二次冷轧机组轧制变形区出口带钢上表面油膜厚度；ξ_1x为二次冷轧机组轧制变形区出口带钢下表面油膜厚度。

(H)计算二次冷轧机组轧制变形区出口上工作辊表面附着油膜厚度ξ_1Rs和下工作辊表面附着油膜厚度ξ_1Rx：

式中，ξ_1Rs为二次冷轧机组轧制变形区出口上工作辊表面附着油膜厚度；ξ_1Rx为二次冷轧机组轧制变形区出口下工作辊表面附着油膜厚度；k_R为轧制变形区出口工作辊表面附着油膜比例。

(I)判断是否成立？若成立，则转入步骤(J)；若不成立，则令转入步骤(D)。

(J)输出二次冷轧机组轧制变形区入口带钢上下表面油膜厚度预报结果ξ_0s、ξ_0x。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

能够预报出对应的二次冷轧机组轧制变形区带钢上下表面油膜厚度，控制和提高二次冷轧机组轧制过程润滑性能，降低生产成本，提高企业效益。

附图说明

图1是本发明的总计算流程图。

具体实施方式

实施例1：

以某二次冷轧机组为例，按照图1所示的二次冷轧机组轧制变形区带钢上下表面油膜厚度预报方法总计算流程图：

首先，在步骤(A)中，收集二次冷轧机组待生产某DR8钢种的带钢轧制润滑预设定工艺参数，包括：乳化液流量密度q＝11.0L/min/m、乳化液流量浓度C＝4.9％、乳化液析出距离L＝0.5m、轧机入口轧制速度V₀＝751m/min、工作辊速度V_R＝886m/min、轧机出口轧制速度V₁＝940m/min、轧制咬入角α＝0.011rad、入口变形抗力K₀＝300MPa、后张力σ₀＝102MPa、轧制油初始动力粘度η₀＝0.02Pa·s、轧制油压力粘度系数θ＝0.01MPa^-1、析出率撞击影响系数λ_z＝0.20、析出率润湿性影响系数λ_r＝0.70、析出率时间影响系数λ_t＝120.0、带钢上表面剩余率流量影响系数δ_qs＝10.0、带钢上表面剩余率时间影响系数δ_ts＝30.0、带钢下表面剩余率流量影响系数δ_qx＝15.0、带钢下表面剩余率时间影响系数δ_tx＝45.0。

随后，在步骤(B)中，初始化二次冷轧机组轧制变形区出口上工作辊表面附着的油膜厚度迭代值下工作辊表面附着的油膜厚度迭代值并设定迭代收敛精度ε＝0.001。

随后，在步骤(C)中，计算二次冷轧机组轧制前区带钢上表面析出的油膜厚度ξ_2Ss和下表面析出的油膜厚度ξ_2Sx：

随后，在步骤(D)中，计算二次冷轧机组轧制前区上工作辊表面附着油膜厚度ξ_2Rs和下工作辊表面附着油膜厚度ξ_2Rx：

随后，在步骤(E)中，计算二次冷轧机组轧制前区入口带钢上表面油膜厚度ξ_2s和下表面油膜厚度ξ_2x：

随后，在步骤(F)中，计算二次冷轧机组轧制变形区入口带钢上表面油膜厚度ξ_0s和下表面油膜厚度ξ_0x：

随后，在步骤(G)中，计算二次冷轧机组轧制变形区出口带钢上表面油膜厚度ξ_1s和下表面油膜厚度ξ_1x：

随后，在步骤(H)中，计算二次冷轧机组轧制变形区出口上工作辊表面附着油膜厚度ξ_1Rs和下工作辊表面附着油膜厚度ξ_1Rx：

随后，在步骤(I)中，判断成立，转入步骤(J)；

随后，在步骤(J)中，输出二次冷轧机组轧制变形区入口带钢上下表面油膜厚度预报结果ξ_0s＝0.142μm、ξ_0x＝0.133μm。

如表1所示，可以看出，预报二次冷轧机组轧制变形区带钢上下表面油膜厚度的精度可以达到90％以上，能够满足二次冷轧机组的轧制变形区油膜厚度预设定工艺要求。

表1实施例1中轧制变形区入口带钢上下表面油膜厚度预报与值实测值对比

实施例2：

以某二次冷轧机组为例，首先，在步骤(A)中，收集二次冷轧机组待生产某DR9钢种的带钢轧制润滑预设定工艺参数，包括：乳化液流量密度q＝10.8L/min/m、乳化液流量浓度C＝10.2％、乳化液析出距离L＝0.5m、轧机入口轧制速度V₀＝488m/min、工作辊速度V_R＝684m/min、轧机出口轧制速度V₁＝729m/min、轧制咬入角α＝0.016rad、入口变形抗力K₀＝300MPa、后张力σ₀＝98MPa、轧制油初始动力粘度η₀＝0.02Pa·s、轧制油压力粘度系数θ＝0.01MPa^-1、析出率撞击影响系数λ_z＝0.20、析出率润湿性影响系数λ_r＝0.70、析出率时间影响系数λ_t＝120.0、带钢上表面剩余率流量影响系数δ_qs＝10.0、带钢上表面剩余率时间影响系数δ_ts＝30.0、带钢下表面剩余率流量影响系数δ_qx＝15.0、带钢下表面剩余率时间影响系数δ_tx＝45.0。

随后，在步骤(B)中，初始化二次冷轧机组轧制变形区出口上工作辊表面附着的油膜厚度迭代值下工作辊表面附着的油膜厚度迭代值并设定迭代收敛精度ε＝0.001。

随后，在步骤(C)中，计算二次冷轧机组轧制前区带钢上表面析出的油膜厚度ξ_2Ss和下表面析出的油膜厚度ξ_2Sx：

随后，在步骤(D)中，计算二次冷轧机组轧制前区上工作辊表面附着油膜厚度ξ_2Rs和下工作辊表面附着油膜厚度ξ_2Rx：

随后，在步骤(E)中，计算二次冷轧机组轧制前区入口带钢上表面油膜厚度ξ_2s和下表面油膜厚度ξ_2x：

随后，在步骤(F)中，计算二次冷轧机组轧制变形区入口带钢上表面油膜厚度ξ_0s和下表面油膜厚度ξ_0x：

随后，在步骤(G)中，计算二次冷轧机组轧制变形区出口带钢上表面油膜厚度ξ_1s和下表面油膜厚度ξ_1x：

随后，在步骤(H)中，计算二次冷轧机组轧制变形区出口上工作辊表面附着油膜厚度ξ_1Rs和下工作辊表面附着油膜厚度ξ_1Rx：

随后，在步骤(I)中，判断成立，转入步骤(J)；

随后，在步骤(J)中，输出二次冷轧机组轧制变形区入口带钢上下表面油膜厚度预报结果ξ_0s＝0.257μm、ξ_0x＝0.239μm。

如表2所示，可以看出，预报二次冷轧机组轧制变形区带钢上下表面油膜厚度的精度可以达到90％以上，能够满足二次冷轧机组的轧制变形区油膜厚度预设定工艺要求。

表2实施例2中轧制变形区入口带钢上下表面油膜厚度预报与值实测值对比