阅读说明：本技术 一种椭圆-圆棒材孔型轧制的各机架出口轧件宽度在线软测量方法 (Online soft measurement method for width of rolled piece at outlet of each rack for oval-round bar pass rolling ) 是由 祝夫文 潘亚 夏兆春 高雷 颜崇林 陈坤 上官福康 于 2021-08-31 设计创作，主要内容包括：本发明涉及棒材轧制机架出口宽度测量技术领域,公开了一种椭圆-圆棒材孔型轧制的各机架出口轧件宽度在线软测量方法,以椭圆-圆棒材连轧各任意截面处秒流量相等为理论基础,依据终轧产品测径仪反馈的测径数据,计算得到各连轧机架的轧件产品实际截面积S-(i),又根据孔型曲线及微积分的原理,根据截面积S-(i)进行了宽度W-(i)的计算。与现有技术相比,本发明以各个机架断面秒流量相等为依据,自动在线采集各个机架出口轧件宽度,可以适应各种现场需求,无须各个机架的大量的宽度测量数据,测量精度高,为宽展的人工分析、离线自学习、在线自学习或者大数据分析做数据储备,且本发明提及的方法及思路同样适合其他类型断面孔型轧制的宽度在线软测量。(The invention relates to the technical field of bar rolling stand outlet width measurement, and discloses an online soft measurement method for the width of each stand outlet rolled piece in oval-round bar pass rolling i Based on the principle of hole pattern curve and calculus, and on the cross-sectional area S i Go on width W i And (4) calculating. Compared with the prior art, the method and the device take the second flow of each rack section as a basis, automatically acquire the width of the rolled piece at the outlet of each rack on line, can adapt to various field requirements, do not need a large amount of width measurement data of each rack, have high measurement precision, and store data for extended manual analysis, offline self-learning, online self-learning or large data analysis.)

一种椭圆-圆棒材孔型轧制的各机架出口轧件宽度在线软测 量方法

技术领域

本发明涉及棒材轧制机架出口宽度测量技术领域，具体涉及一种椭圆-圆棒材孔型轧制的各机架出口轧件宽度在线软测量方法。

背景技术

棒材轧制一般采用机架“横-立”交替的孔型轧制，其中圆棒材由于其终轧产品为圆形，所以一般采用“椭圆-圆”孔型结构进行连续轧制，其相邻机架的结构示意图如图1所示。

由图1容易理解，对相邻两个机架来说，上一机架的宽展方向(不受力方向)，是后一个机架的压下方向(受力方向)。因此，上一个机架的宽度值，会直接影响下一个机架的压下量，进而影响下一个机架的电机电流、轧制力及辊缝弹跳、孔型充满度等。

因此，从预测角度来说，预测精度会直接影响各个机架工艺参数的预设定，各机架的宽展预测精度，会直接影响各个机架的电流、轧制力及辊缝、孔型充满度的预测精度，进而影响出口厚度、耳子缺陷、辊速的预设定精度等(设定不准，可能会导致堆拉钢问题)，进而影响产品质量。

综上，提高宽展的预测精度，对于孔型轧制的载荷预判、堆拉钢现象的抑制等均具有现实意义。

为了提高各个机架的宽度预测精度，仅仅依靠理论公式计算，显然是无法适应各种现场特性的。现代工业中，科技者们通常采用自学习的思想来解决类似问题，比如厚度问题。比如本问题中，可以采用BP神经网络训练宽度与各种因素(比如压下量、温度、钢种、辊速、机架号、辊径)的关系，进而获得适应本厂特性的宽度与影响因素的定量关系。

但是，采用上述方法进行宽度自学习，需要各个机架的大量的宽度测量数据，由于影响因素较多，机架也较多，如果单纯依靠人工测量各个机架、各种工况的实际宽展值，显然是很难完成的任务，而且那样也影响安全生产以及生产节奏。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种椭圆-圆棒材孔型轧制的各机架出口轧件宽度在线软测量方法，以出口测径仪为基准，以各个机架断面秒流量相等(体积守恒定律)为依据，进而可以自动在线采集各个机架出口轧件的宽度近似值，可以为宽展的人工分析、离线自学习、在线自学习或者大数据分析做数据储备。

技术方案：本发明提供了一种椭圆-圆棒材孔型轧制的各机架出口轧件宽度在线软测量方法，包括如下步骤：

步骤1：利用测径仪获取终轧产品半径R，并计算其截面积S_N，其中N为机架总数；

步骤2：获取末机架的辊速V_N；

步骤3：获取需要测量的第i个机架的辊速V_i，其中，i＝1～N-1；

步骤4：由体积守恒定律，即各机架截面处秒流量相等，计算第i个机架的出口轧件截面积S_i；

步骤5：根据第i个机架的出口轧件截面积S_i计算第i个机架出口轧件的实际宽度W_i。

进一步地，N个机架采用“横-立”交替的孔型轧制，且N个机架采用“椭圆-圆”孔型结构进行连续轧制，所述步骤1中终轧产品为纯圆形，且无视其圆度问题。

进一步地，所述步骤3中第i个机架的出口轧件截面积S_i的计算公式为：

进一步地，所述步骤5计算第i个机架出口轧件的的实际宽度W_i的具体方法为：

S1：以椭圆型机架出口为例进行说明，圆形机架出口类似，设辊缝G₀，椭圆形机架短边半径为槽底深度h1+0.5G₀，椭圆形机架长边半径h2，设第i个椭圆型机架出口轧件的宽度W_i＝2*m，m为椭圆形机架出口轧件的一半宽度；

S2：建立坐标系，根据孔型曲线，椭圆方程：其中，a为h2，b为h1+0.5G₀；h2，h1和G₀均可以由孔型曲线查到，可以称为已知量；

S3：由对称性可知，椭圆形机架出口轧件位于xy坐标系内的第一象限部分的面积应为轧件总面积的四分之一，即0.25*S_i，结合步骤S2中所示的椭圆方程，通过积分的方法在宽度m范围内进行积分，积分结果为0.25*S_i，由此可以计算出m；

S4：最终确定W_i＝2*m。

有益效果：

本发明以出口测径仪为基准，以各个机架断面秒流量相等(体积守恒定律)为依据，进而可以自动在线采集各个机架出口轧件的宽度近似值，可以为宽展的人工分析、离线自学习、在线自学习或者大数据分析做数据储备，而且本发明提及的方法及思路同样适合其他类型断面孔型轧制的宽度在线软测量。

附图说明

图1为相邻机架排布结构示意图；

图2为本发明计算机架出口宽度的标记图；

图3为各机架出口宽度近似值的在线软测量流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明公开了一种椭圆-圆棒材孔型轧制的各机架出口轧件宽度在线软测量方法，假设N个机架采用“横-立”交替的孔型轧制，且N个机架采用“椭圆-圆”孔型结构进行连续轧制，默认终轧产品为纯圆形，且无视其圆度问题。本发明的方法可以计算除末机架以外的任意机架的轧件产品宽度，末机架的尺寸可以通过测径仪测量。

对于椭圆形的机架孔型，由于其中间孔型最高，在进行轧制时，会实现一个自动对中的效果，并且在机架上还设有导卫，将产品往中间挤压，所以，当轧件无法充满怎么机架出口时，轧件会实现自动对中，其相对于中间轴对称，参见附图2，两条较粗的黑线中间部分即为该机架出口的轧件，机架出口的宽度均是已知量，但是出口处的轧件的宽度是需要测量的，传统测量方法其精度低，效率低，所以，本发明公开了一种椭圆-圆棒材孔型轧制的各机架出口轧件宽度在线软测量方法，该软测量方法包括如下步骤：

步骤1：利用测径仪获取终轧产品半径R，并计算其截面积S_N，其中N为机架总数；

步骤2：获取末机架的辊速V_N；

步骤3：获取需要测量的第i个机架的辊速V_i，其中，i＝1～N-1；

步骤4：由体积守恒定律，即各机架截面处秒流量相等，计算第i个机架的出口轧件截面积S_i，

步骤5：根据第i个机架的出口轧件截面积S_i计算第i个机架出口轧件的实际宽度W_i。

参见附图2，计算第i个机架出口轧件的实际宽度W_i的具体方法为：

S1：以椭圆型机架出口为例进行说明，圆形机架出口类似，设辊缝G₀，椭圆形短边半径为槽底深度h1+0.5G₀，椭圆形长边半径h2，椭圆型机架出口宽度W_i＝2*OD，其中OD参见附图2，OD的长度为m，其为第i个机架出口轧件的一半宽度；

S2：建立坐标系，参见附图2，根据孔型曲线，椭圆方程：其中，a为h2，b为h1+0.5G₀；h2，h1和G₀均可以由孔型曲线查到，可以称为已知量。

S3：由对称性可知，椭圆形轧件位于坐标系第一象限部分的面积(即图2所示的S_OCBD)，应为轧件总面积的四分之一，即0.25*S_i，因此结合步骤S2中所示的方程，通过积分的方法在OD范围内进行积分，积分结果为0.25*S_i，可以计算出OD的宽度m；

S4：最终确定W_i＝2*m。

上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。