轧制参数计算模型及其应用

第1章轧制过程计算模型概述1

1.1模型在轧制过程控制中的作用1

1.2轧制过程计算模型的特点2

1.2.1轧制模型的系统性与相关性2

1.2.2快速计算要求和模型的简便性2

1.2.3轧制模型的精确性3

1.3轧制过程计算模型的建模方法4

1.3.1基于理论分析的建模方法4

1.3.2基于实验或生产数据回归的建模方法4

1.3.3基于人工智能的建模方法4

1.3.4数学模型与人工智能结合的建模方法5

1.4轧制过程计算模型的调优6

1.5发展趋势与展望7

1.5.1轧件组织性能演变的模拟、预测及在线优化控制7

1.5.2新一代控制冷却技术9

1.5.3柔性轧制技术13

1.5.4减量化产品生产技术16

参考文献19

第2章变形抗力模型20

2.1变形抗力的概念及其影响因素20

2.2热轧钢材变形抗力模型21

2.2.1材料热轧变形抗力的测定21

2.2.2热轧变形抗力曲线22

2.2.3热轧变形抗力模型23

2.2.4典型钢种热轧变形抗力实例25

2.3冷轧钢材变形抗力模型34

2.3.1冷轧变形抗力的测定34

2.3.2冷轧变形抗力模型35

2.3.3几种钢材冷轧变形抗力实例35

2.4其他变形抗力模型40

2.4.1铝的变形抗力模型40

2.4.2铜的变形抗力模型41

2.4.3钨的变形抗力模型43

2.4.4BT20钛合金的变形抗力模型43

参考文献44

第3章轧制力能参数模型46

3.1板带材热轧轧制力模型46

3.1.1轧制力的计算及其影响因素46

3.1.2热轧轧制力的计算公式55

3.1.3典型厂家热轧轧制力模型63

3.2板带材冷轧轧制力模型71

3.2.1冷轧轧制力的计算公式71

3.2.2典型厂家冷轧轧制力模型82

3.3轧制力矩与功率模型86

3.3.1轧辊主传动系统的载荷86

3.3.2典型厂家轧制力矩和轧制功率模型92

参考文献94

第4章厚度控制模型和算法96

4.1轧机刚度模型96

4.1.1常用轧机刚度模型98

4.1.2轧机刚度测试及处理103

4.1.3辊系弹性变形模型110

4.1.4新弹跳模型113

4.2辊缝设定模型114

4.2.1动态修正轧机弹跳法114

4.2.2轧件头部辊缝动态模糊设定技术116

4.2.3锁定目标厚度的辊缝调整法120

4.3厚度补偿模型123

4.3.1油膜厚度计算模型123

4.3.2偏心补偿模型127

4.4模型自学习133

4.4.1模型自学习算法134

4.4.2热连轧轧制力模型自学习138

4.4.3中厚板轧制力模型自学习141

4.4.4冷连轧轧制力模型自学习145

参考文献148

第5章宽展计算模型与宽度控制150

5.1宽展在轧制中的作用150

5.1.1棒线材轧制的宽展150

5.1.2矩形件的宽展151

5.1.3板带材平轧的宽展152

5.1.4板坯立轧的宽向不均匀变形153

5.2描述宽展的几何参数154

5.2.1平轧宽向变形的几何参数154

5.2.2立轧宽向不均匀变形的几何参数155

5.3宽展的影响因素155

5.3.1最小阻力定律和最短线法则155

5.3.2几何尺寸的影响156

5.3.3摩擦对宽展的影响157

5.4宽展计算公式157

5.4.1宽展公式类型157

5.4.2理论及半理论宽展公式158

5.4.3宽展经验公式158

5.4.4其他宽展公式159

5.4.5宽展公式考虑的因素分析160

5.5宽展公式的计算结果161

5.5.1矩形坯无孔型轧制的宽展计算161

5.5.2热轧扁钢的宽展计算162

5.5.3热轧带钢粗轧道次宽展计算164

5.6板坯立轧不均匀变形的计算模型166

5.6.1不均匀变形的计算公式166

5.6.2板坯立轧不均匀变形的计算结果167

5.6.3立轧后平轧回展的计算结果169

5.6.4调宽效率的计算结果171

5.7宽度控制技术173

5.7.1板坯的调宽173

5.7.2轧件的宽度控制178

5.7.3中厚板的平面形状控制183

参考文献186

第6章轧制过程温度计算模型187

6.1概述187

6.2轧制过程温度计算的基本理论187

6.2.1热传导基本方程187

6.2.2求解温度场的有限差分法189

6.2.3求解温度场的有限元法190

6.3轧制过程温度计算方法192

6.3.1变形区内轧件温度计算192

6.3.2轧件空冷与水冷过程的温度计算193

6.3.3钢卷冷却过程的温度计算194

6.3.4热轧轧辊温度场计算195

6.4现场应用的典型冷却数学模型196

6.4.1意大利ANSALDO公司的冷却数学模型197

6.4.2德国西门子公司的冷却数学模型198

6.4.3美国GE公司的冷却数学模型199

6.4.4日本新日铁公司的冷却数学模型200

6.4.5日本三菱电机公司的冷却数学模型201

6.5轧制过程温度场的计算实例203

6.5.1计算条件203

6.5.2换热计算中各参数的确定205

6.5.3粗轧阶段温度场的有限元计算结果206

6.5.4精轧阶段温度场的有限元计算结果207

6.5.5层流冷却中轧件温降计算结果210

6.5.6钢卷冷却过程温降计算结果217

参考文献221

本书阐述了轧制参数计算模型及其应用的现状和发展趋势，研究及介绍了轧制过程中的变形抗力模型、轧制力能参数模型（包括板带材热轧和冷轧的轧制力模型、力矩模型、能耗模型等）、厚度控制模型和算法（包括轧机刚度模型、辊缝设定模型、厚度补偿模型及模型自学习等）、宽展计算模型与宽度控制技术及温度计算模型等，给出了典型厂家轧制过程参数数学模型的结构形式，结合具体工况介绍了相关模型的使用方法和计算实例，并作了简要分析。
　　本书可供从事轧制技术领域工作的现场技术人员、工程设计人员、科研人员、高等院校的教师及材料加工工程专业的研究生参阅，也可作为从事轧制过程数学模型开发工作的硕士生、博士生的教学参考书。