设定矫直机压下量的方法
阅读说明：本技术 设定矫直机压下量的方法 (Method for setting rolling reduction of straightener ) 是由 陈驰 梁勋国 于 2021-09-24 设计创作，主要内容包括：本发明提供的一种设定矫直机压下量的方法,包括以下步骤：S1.初始化矫直机压下量的工艺参数；S2.确定计算区间以及迭代步长；S3.基于步骤S2确定的计算区间和迭代步长计算上首辊的最优压下量；S4.基于上首辊的最优压下量确定各上辊的压下量。通过上述方法,能够准确确定出矫直机的上辊的最优压下量,而且能够有效提高计算效率,并且计算时间短,响应快,适用于各种工况环境。(The invention provides a method for setting the rolling reduction of a straightener, which comprises the following steps: s1, initializing technological parameters of the reduction of a straightener; s2, determining a calculation interval and an iteration step length; s3, calculating the optimal rolling reduction of the upper roller based on the calculation interval and the iteration step length determined in the step S2; and S4, determining the rolling reduction of each upper roller based on the optimal rolling reduction of the upper first roller. By the method, the optimal rolling reduction of the upper roller of the straightener can be accurately determined, the calculation efficiency can be effectively improved, the calculation time is short, the response is fast, and the method is suitable for various working conditions.)
技术领域
本发明涉及一种板材矫直技术领域，尤其涉及一种设定矫直机压下量的方法。
背景技术
目前矫直机的压下量设定理论主要有两种方法，一种是曲率积分法，一种是基于简支梁的传统材料力学的方法。曲率积分法利用接触角和反弯曲率建立模型，更贴近实际情况。但是按照曲率积分法求解最优压下量需要求解非线性规划，计算方法复杂且计算时间较长，不利于工业自动化控制。
为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术手段。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种设定矫直机压下量的方法，能够准确确定出矫直机的上辊的最优压下量，而且能够有效提高计算效率，并且计算时间短，响应快，适用于各种工况环境。
本发明提供的一种设定矫直机压下量的方法，包括以下步骤：
S1.初始化矫直机压下量的工艺参数；
S2.确定计算区间以及迭代步长；
S3.基于步骤S2确定的计算区间和迭代步长计算上首辊的最优压下量；
S4.基于上首辊的最优压下量确定各上辊的压下量。
进一步，步骤S4中，根据如下方法确定各上辊的压下量：
其中，dk为第k个上辊的压下量，d1为上首辊的最优压下量，dn为上末辊的压下量，k＝1,2,···,n。
进一步，步骤S3中，通过如下方法确定上首辊的最优压下量：
S3A1.计算当前每个上辊的压下量；
S3A2.采用曲率积分法求解当前上辊压下量下的带钢的出口残余曲率半径，并将出口残余曲率半径以及上辊压下量的索引进行保存；
S3A3.判断当前上首辊在计算区间内是否达到最大值，如是，转入步骤S3A4；如否，则将上首辊的压下量增加一个迭代步长，直到上首辊的压下量达到计算区间内的最大值，转入到步骤S3A4；
S3A4.找出出口残余曲率半径的绝对值最大值，根据该出口残余曲率半径的绝对值最大值所对应的上辊压下量的索引确定出上首辊的最优压下量。
进一步，步骤S3中，通过如下方法确定上首辊的最优压下量：
S3B1.计算当前每个上辊的压下量；
S3B2.采用曲率积分法求解当前上辊压下量下的带钢的出口残余曲率半径，并将出口残余曲率半径以及上辊压下量的索引进行保存；
S3B3.判断当前出口残余曲率半径和前次计算的出口残余曲率半径的值是否异号，如是，则进入到步骤S3B4；
S3B4.确定最优上首辊压下量：
其中，d1为上首辊的最优压下量，Δd为迭代步长，为前次计算的上首辊压下量。
进一步，步骤S1中，工艺参数包括上末辊的初始压下量和上首辊的初始压下量。
进一步，根据如下方法确定计算区间：
S21.将上首辊的初始化参数作为计算区间的左端点；
S22.计算带钢的出口曲率半径，并根据带钢的出口曲率半径确定出带钢出口残余曲率半径随上首辊压下量改变的曲线；
S23.确定上首辊允许压下量的最大值，并在上首辊允许压下量最大值的范围内查找带钢出口残余曲率半径随上首辊压下量改变的曲线的各峰值点；
S24.计算各峰值点所对应的残余曲率半径下的带钢的平直度，找出平直度最小值所对应的上首辊压下量作为计算区间的右端点。
进一步，根据如下公式计算带钢的平直度：
其中，ft为带钢的平直度，R为带钢出口残余曲率半径，A为带钢目标段的长度。
本发明的有益效果：通过本发明，能够准确确定出矫直机的上辊的最优压下量，而且能够有效提高计算效率，并且计算时间短，响应快，适用于各种工况环境。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的流程图。
图2为本发明的具体实例中带钢强度400MPa，厚度4mm的出口曲率半径随上首辊压下量的变化曲线图。
图3为本发明的具体实例中带钢强度600MPa，厚度4mm的出口曲率半径随上首辊压下量的变化曲线图。
图4为本发明的具体实例中带钢强度850MPa，厚度4mm的出口曲率半径随上首辊压下量的变化曲线图。
图5为本发明的具体实例中带钢强度600MPa，厚度2mm的出口曲率半径随上首辊压下量的变化曲线图。
图6为本发明的具体实例中带钢强度600MPa，厚度6mm的出口曲率半径随上首辊压下量的变化曲线图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明做出进一步详细说明：
本发明提供的一种设定矫直机压下量的方法，包括以下步骤：
S1.初始化矫直机压下量的工艺参数；其中，工艺参数包括上末辊的初始压下量和上首辊的初始压下量；
S2.确定计算区间以及迭代步长；
S3.基于步骤S2确定的计算区间和迭代步长计算上首辊的最优压下量；
S4.基于上首辊的最优压下量确定各上辊的压下量。通过上述方法，能够准确确定出矫直机的上辊的最优压下量，而且能够有效提高计算效率，并且计算时间短，响应快，适用于各种工况环境。
本实施例中，步骤S4中，根据如下方法确定各上辊的压下量：
其中，dk为第k个上辊的压下量，d1为上首辊的最优压下量，dn为上末辊的压下量，k＝1,2,···,n，当k为1时，表示上首辊的压下量。通过上述方法，能够准确确定出各上辊的最优压下量。
其中，上首辊最优压下量由以下两种确定方法：
方法一：步骤S3中，通过如下方法确定上首辊的最优压下量：
S3A1.计算当前每个上辊的压下量；
S3A2.采用曲率积分法求解当前上辊压下量下的带钢的出口残余曲率半径，并将出口残余曲率半径以及上辊压下量的索引进行保存；
S3A3.判断当前上首辊在计算区间内是否达到最大值，如是，转入步骤S3A4；如否，则将上首辊的压下量增加一个迭代步长，直到上首辊的压下量达到计算区间内的最大值，转入到步骤S3A4；
S3A4.找出出口残余曲率半径的绝对值最大值，根据该出口残余曲率半径的绝对值最大值所对应的上辊压下量的索引确定出上首辊的最优压下量。
方法二：步骤S3中，通过如下方法确定上首辊的最优压下量：
S3B1.计算当前每个上辊的压下量；
S3B2.采用曲率积分法求解当前上辊压下量下的带钢的出口残余曲率半径，并将出口残余曲率半径以及上辊压下量的索引进行保存；
S3B3.判断当前出口残余曲率半径和前次计算的出口残余曲率半径的值是否异号，如是，则进入到步骤S3B4；
S3B4.确定最优上首辊压下量：
其中，d1为上首辊的最优压下量，Δd为迭代步长，为前次计算的上首辊压下量。通过上述方法，均能够确定出上首辊压下量的最优结果，其中，方法二中的速度更快，但是依据其计算出的出口残余曲率半径以及以该出口残余曲率半径所计算出的平直度可能不能满足最终的平直度要求，因此，在实际中以方法一为优。
本实施例中，根据如下方法确定计算区间：
S21.将上首辊的初始化参数作为计算区间的左端点；
S22.计算带钢的出口曲率半径，并根据带钢的出口曲率半径确定出带钢出口残余曲率半径随上首辊压下量改变的曲线；
S23.确定上首辊允许压下量的最大值，并在上首辊允许压下量最大值的范围内查找带钢出口残余曲率半径随上首辊压下量改变的曲线的各峰值点；
S24.计算各峰值点所对应的残余曲率半径下的带钢的平直度，找出平直度最小值所对应的上首辊压下量作为计算区间的右端点。
根据如下公式计算带钢的平直度：
其中，ft为带钢的平直度，R为带钢出口残余曲率半径，单位为mm，A为带钢目标段的长度，即需要计算平直度的带钢的区域，一般取值为1000mm；通过上述方法，能够准确确定出最终的计算区间，从而为最优的上辊压下量的最终确定提供保障；需要说明的是，在实际中，可以根据技术人员对右端点进行选择确定，比如说：上首辊允许的最大压下量为20mm，那么在0-20mm中，2mm、5mm、9mm、14mm、17mm等峰值点，通过上述方法确定出17mm峰值点的所对应的平直度的值最小，那么按照上述方法，就可以选择17mm作为最终的右端点，但是，为了加快计算速度，在5mm时其平直度就能够满足工艺要求，那么此时，技术人员可以将5mm作为最终的右端点。在计算区间确定后，然后确定迭代步长，迭代步长根据实际需求进行选择，一般来说，迭代步长越小，其准确性越高，但是计算量越大，时间也越长，通常情况下，迭代步长选择为0.1mm。
以下以一个具体实例对本发明进一步详细说明：
假如矫直机辊数为15辊，矫直辊直径为120mm，辊距为130mm，弹性模量为208000MPa，带钢宽度为1700mm，来料曲率半径为1000mm，上排末辊压下量为0mm。
设定初始的上首辊压下量为0，经过测试，对于本设备的一些典型钢种，在区间[0,5]上平直度均能满足要求，部分测试结果可见图1-图5。迭代步长选择0.1mm。
下面具有两个表格，其中表格1采用上述中的方法一确定上首辊最优压下量时所产生的结果，表格2为采用上述中的方法二确定上首辊最优压下量时所产生的结果：
表格1
表格2
通过上述表格对比：第一种方法计算结果更好，即出口平直度更小，第二种方法速度更快，但是出口平直度的值受到区间步长的影响，不一定能满足要求。两种方法的计算时间均在ms级别，能够用于工业控制。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
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