冷连轧机组以动态辊缝控制为目标的弯辊力综合优化方法与流程

1.本发明涉及冷连轧技术领域，具体为冷连轧机组以动态辊缝控制为目标的弯辊力综合优化方法。


背景技术：

2.在冷连轧生产过程中，冷连轧机出口板形情况与有载辊缝的动态分布直接相关，有载辊缝又受到轧制工艺参数以及辊型情况的影响，冷连轧机组弯辊力对动态有载辊缝变化的调节有两种方式，分别为工作辊弯辊力调节和中间辊弯辊力调节，一旦弯辊力设定好以后，在轧制过程中就不会改变了。此外，在轧制过程中，热凸度随轧制时间而增加，如果热凸度增加过大，会导致板形出现中间浪，为了尽量消除热凸度对有载辊缝的影响，可以通过改变工作辊和中间辊弯辊力调节有载辊缝的动态变化，使之在轧制过程中变化最小，从而达到改善板形的目的，现有技术研究较多的是优化弯辊力对热连轧机弯辊设备的影响，更多的是关于因轧制力变化导致需要对弯辊力调节量，计算因凸度变化导致的弯辊力调节量，轧制过程中板形控制所需的弯辊力总调节量，检查弯辊设备的极限能力,实现热连轧机弯辊优化等，关于冷连轧过程中工作辊弯辊力和中间辊弯辊力的综合优化，相关明确的研究较少，基于此，本发明综合考虑到冷连轧机组的设备与工艺特点，在以轧制过程中有载辊缝动态变化最小为控制目标的基础上，考虑到目标函数的控制问题，对弯辊力进行优化，建立对冷连轧机组有载辊缝控制的优化方法。


技术实现要素：

3.(一)解决的技术问题
4.针对现有技术的不足，本发明提供了冷连轧机组以动态辊缝控制为目标的弯辊力综合优化方法。
5.(二)技术方案
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：冷连轧机组以动态辊缝控制为目标的弯辊力综合优化方法，包括以下步骤：
7.(a)、收集冷连轧机组轧制过程中1到5机架的设备参数，主要包括：各机架工作辊直径d
wk
、中间辊直径d
mk
、支撑辊直径d
bk
，各机架工作辊辊型分布δd
wki
、中间辊辊型分布δd
mki
、支撑辊辊型分布δd
bki
，各机架工作辊辊身长度l
wk
、中间辊辊身长度l
mk
、支撑辊辊身长度l
bk
，各机架压下螺丝中间距l
wk
、中间辊压下螺丝中间距l
mk
、支撑辊压下螺丝中间距l
bk
，各机架工作辊最小弯辊力δ
kmin
和最大弯辊力δ
kmax
，中间辊的最大弯辊力s
kmin
与最小弯辊力s
kmax
；
8.(b)、收集冷连轧机组轧制过程中不同轧制时间下关键轧制工艺参数，第i机架的来料的厚度横向分布h
i
，来料板形的横向分布值l
i
，带钢的宽度b，摩擦系数μ
i
，变形抗力k
i
，带材的强度，1到5各机架的单位前张力σ
i0
与各机架的单位后张力σ
i1
，1到5机架工作辊弯辊力的最大值和最小值δ
imax
、δ
imin
和1到5机架中间辊弯辊力的最大值和最小值s
imax
、s
imin
；最
优工作辊弯辊力δ
ky
和中间辊弯辊力s
ky
；1到5机架的工作辊弯辊系数λ
i
和1到5机架中间辊弯辊弯辊系数β
i
，1到5机架的工作辊弯辊力优化步长为δδ
i
和1到5机架中间辊弯辊力优化步长为δs
i
，定义控制目标函数g(x)等；
9.(c)、初始化工作辊弯辊力优化系数λ1＝0、λ2＝0、λ3＝0、λ4＝0、λ5＝0进入步骤(d)；
10.(d)、计算工作辊弯辊力然后到步骤(e)；
11.(e)、初始化中间辊弯辊力优化系数β1＝0、β2＝0、β3＝0、β4＝0、β5＝0，然后到步骤(f)；
12.(f)、计算中间辊弯辊力然后到步骤(g)；
13.(g)、计算有载辊缝g(x)，具体公式如下，然后到步骤(h)
14.将有载辊缝延横向分为n段，将整卷带钢延纵向分为n段，建立各个机架动态有载辊缝优化目标函数g(x)，如下式所示：
[0015][0016]
(h)、判断目标函数g(x)是否最小，若成立，令δ
1y
＝δ1、δ
2y
＝δ2、δ
3y
＝δ3、δ
4y
＝δ4、δ
5y
＝δ5、s
1y
＝s1、s
2y
＝s2、s
3y
＝s3、s
4y
＝s4、s
5y
＝s5，然后进入步骤(i)进行判断，否则直接进入步骤(i)；
[0017]
(i)、判断δ1<δ
1max
、δ2<δ
2max
、δ3<δ
3max
、δ4<δ
4max
、δ5<δ
5max
是否成立，若成立，令λ1＝λ1 1、λ2＝λ2 1、λ3＝λ3 1、λ4＝λ4 1、λ5＝λ5 1进入步骤(d)；否则进入步骤(j)；
[0018]
(j)、判断s1<s
1max
、s2<s
2max
、s3<s
3max
、s4<s
4max
、s5<s
5max
是否成立，若成立，令β1＝β1 1、β2＝β2 1、β3＝β3 1、β4＝β4 1、β5＝β5 1进入步骤(f)；否则进入步骤(k)；
[0019]
(k)、输出满足优化目标函数的最优工作辊弯辊力δ
k
和中间辊弯辊力s
k
。
[0020]
优选的，所述步骤(b)中第i机架中的i＝1～5，δ
imax
、δ
imin
、s
imax
、s
imin
、λ
i
、β
i
、δδ
i
、δs
i
中的i＝1、2、3、4、5，δ
ky
、s
ky
中的k＝1、2、3、4、5。
[0021]
优选的，所述步骤(d)中计算式中的δδ1、δδ2、δδ3、δδ4、δδ5和步骤(f)中计算式中的δs1、δs2、δs3、δs4、δs5均为设定的最优步长。
[0022]
优选的，所述步骤(g)中的计算式中的ξ为动态辊缝的加权系数，α为横向有载辊缝的加权系数，β为纵向有载辊缝加权系数。
[0023]
(三)有益效果
[0024]
本发明提供了冷连轧机组以动态辊缝控制为目标的弯辊力综合优化方法，具备以下有益效果：
[0025]
本发明充分考虑到冷连轧机组在轧制过程中，热凸度随轧制时间而增加导致出口的板形质量不够高的原因，通过研究工作辊弯辊力和中间辊弯辊力对有载辊缝动态变化的影响，建立相应的弯辊力优化模型，通过引进冷连轧机组各工作辊和中间辊弯辊系数和设定相应的优化步长，尽量消除热凸度对有载辊缝的影响，实现了对于冷连轧过程中各个机架的有载辊缝的控制，提高了实际生产效率和质量，给机组带来一定的经济效益。
附图说明
[0026]
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
[0027]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028]
以五机架六辊冷连轧机组为例，结合图1，对本发明进行详细说明
[0029]
实施例1：选用dt0144d1，规格为宽度1488mm
×
厚度0.654mm的钢种
[0030]
首先，在步骤(a)中收集冷连轧机组各机架的设备参数：此设备的五个机架均为六辊轧机，5个机架的工作辊直径d
w
＝475mm、五个个机架的中间辊直径d
c
＝530mm、5个机架的支撑辊直径d
b
＝1370mm、最大轧制力p
max
＝2700t、五个机架的工作辊身长度l
w
＝2000mm、五个机架的中间辊辊身长度l
c
＝2010mm、五个机架的支撑辊辊身长度l
b
＝1990mm、工作辊轴承座中心距l
w
＝4070mm、中间辊轴承座中心距l
c
＝4070mm、支撑辊轴承座中心距l
b
＝4070mm、工作辊弹性模量e＝210gpa、工作辊泊松比ν＝0.3；
[0031]
随后在步骤(b)和(c)中，收集五机架冷连轧机组各机架轧制工艺参数,取j＝1；1机架设定速度下的带材的入口厚度为3.381mm，带材的出口厚度为2.037mm；1
‑
5机架在轧制速度为机组设定轧制速度时的前张力σ
i0
＝{322,240,183,138,51}，kn；后张力σ
i1
＝{207,322,240,183,138}，kn；1
‑
5机架设定轧制速度mpm；1
‑
5机架第1段上的摩擦系数μ
i
＝{0.055,0.0290.02,0.012,0.013}；1
‑
5机架第1段上带材在轧制过程中的平均变形抗力k
i
＝{619,766,850,967,998}，mpa；1
‑
5机架第1段上带钢后张力σ
i1,1
＝{203，319,240,183,136}，kn；1
‑
5机架第1段上带钢前张力σ
i0,1
＝{319,240,183,136，50}，kn；1
‑
5机架第1段上等效张力ψ
i1
＝{241.5,297.4，222.9,169.5,111.9}，kn；1
‑
5机架第1段上带钢单位后张力σ
i1,d1
＝{139.1，216.4,161.3,123,92.7,}，mpa；1
‑
5机架第1段上单位前
张力σ
i0,d1
＝{216.4,161.3,123,92.7，34.3}，mpa；1
‑
5机架的工作辊弯辊力最小值为δ
imin
＝{0.2,0.2,0.25,0.3,0.2}；1
‑
5机架的工作辊弯辊力最大值为δ
imax
＝{0.8,0.7,0.6,0.6,0.5}；1
‑
5机架的中间辊弯辊力最小值为s
imin
＝{0.2，0.22，0.24，0.25,0.2}；1
‑
5机架的中间辊弯辊力最大值为s
imax
＝{0.6，0.65，0.6，0.5,0.45}；初始化工作辊弯辊力优化系数λ
i
＝{0,0,0,0,0}，计算的步长为0.01；
[0032]
随后在步骤(d)中，计算工作辊弯辊力计算得出1到5机架的工作辊弯辊力分别为δ
i
＝{0.302,0.302,0.298,0.363,0.216}，并进入步骤(f)；
[0033]
随后在步骤(e)中，初始化中间辊弯辊力优化系数β1＝0、β2＝0、β3＝0、β4＝0、β5＝0；
[0034]
随后在步骤(f)中，计算中间辊弯辊力计算得出1到5机架的中间辊弯辊力分别为s
i
＝{0.271,0.271,0.271,0.290,0.225}；
[0035]
随后在步骤(g)中，将有载辊缝延横向分为5段，将整卷带钢延纵向分为100段，建立各个机架动态有载辊缝优化目标函数
[0036][0037]
计算得出1到5机架的动态辊缝
[0038]
随后在步骤(h)中，判断目标函数g(x)最小成立，令δ
1y
＝δ1、δ
2y
＝δ2、δ
3y
＝δ3、δ
4y
＝δ4、δ
5y
＝δ5、s
1y
＝s1、s
2y
＝s2、s
3y
＝s3、s
4y
＝s4、s
5y
＝s5，并进入步骤(i)；
[0039]
随后在步骤(i)中，判断δ1<δ
1max
、δ2<δ
2max
、δ3<δ
3max
、δ4<δ
4max
、δ5<δ
5max
是否成立，经判断不成立，则进入步骤(j)中；
[0040]
随后在步骤(j)中,判断s1<s
1max
、s2<s
2max
、s3<s
3max
、s4<s
4max
、s5<s
5max
是否成立，经判断不成立，则进入步骤(k)中；
[0041]
随后在步骤(k)中，输出满足优化目标函数的最优工作辊弯辊力δ
k
＝{0.302,0.302,0.298,0.363,0.216}和中间辊弯辊力s
k
＝{0.271,0.271,0.271,0.290,0.225}。
[0042]
实施例2：选用dp0161d1，规格为宽度1721mm
×
厚度0.765mm的钢种
[0043]
首先，在步骤(a)中收集冷连轧机组各机架的设备参数：此设备的五个机架均为六辊轧机，5个机架的工作辊直径d
w
＝475mm、五个个机架的中间辊直径d
c
＝530mm、5个机架的支撑辊直径d
b
＝1370mm、最大轧制力p
max
＝2700t、五个机架的工作辊身长度l
w
＝2000mm、五个机架的中间辊辊身长度l
c
＝2010mm、五个机架的支撑辊辊身长度l
b
＝1990mm、工作辊轴承座中心距l
w
＝4070mm、中间辊轴承座中心距l
c
＝4070mm、支撑辊轴承座中心距l
b
＝4070mm、工作辊弹性模量e＝210gpa、工作辊泊松比ν＝0.3；
[0044]
随后在步骤(b)和(c)中，收集五机架冷连轧机组各机架轧制工艺参数,取j＝1；1机架设定速度下的带材的入口厚度为3.730mm，带材的出口厚度为2.691mm；1
‑
5机架在轧制速度为机组设定轧制速度时的前张力σ
i0
＝{644,446,307,227,70}，kn、各个机架的后张力σ
i1
＝{290，644,446,307,227}，kn；1
‑
5机架设定轧制速度mpm；1
‑
5机架第1段上的摩擦系数μ
i
＝{0.053,0.024，,0.014,0.013,0.173}；1
‑
5机架第1段上带材在轧制过程中的平均变形抗力k
i
＝{582,701,774,825,839}，mpa；1
‑
5机架第1段上带钢后张力σ
i1,1
＝{287，640,442,299,224}，kn；1
‑
5机架第1段上带钢前张力σ
i0,1
＝{640,442,299,224，68}，kn；1
‑
5机架第1段上等效张力ψ
i1
＝{396.2,584.6，404.3,283,179.9}，kn；1
‑
5机架第1段上带钢单位后张力σ
i1,d1
＝{168.5，374.2,259.1，178.4,132}，mpa；1
‑
5机架第1段上单位前张力σ
i0,d1
＝{374.2,259.1，178.4,132，40.7}，mpa；1
‑
5机架的工作辊弯辊力最小值为δ
imin
＝{0.3,0.28,0.32,0.3,0.3}；1
‑
5机架的工作辊弯辊力最大值为δ
imax
＝{0.8,0.9,0.9,0.75,0.75}；1
‑
5机架的中间辊弯辊力最小值为s
imin
＝{0.5,0.6，0.6，0.62，0.55}；1
‑
5机架的中间辊弯辊力最大值为s
imax
＝{0.85,0.95，0.90，0.90，0.86}；初始化工作辊弯辊力优化系数λ
i
＝{0,0,0,0,0}，计算的步长为0.01；
[0045]
随后在步骤(d)中，计算工作辊弯辊力计算得出1到5机架的工作辊弯辊力分别为δ
i
＝{0.408,0.379,0.423,0.387,0.398}，并进入步骤(f)；
[0046]
随后在步骤(e)中，初始化中间辊弯辊力优化系数β1＝0、β2＝0、β3＝0、β4＝0、β5＝0；
[0047]
随后在步骤(f)中，计算中间辊弯辊力计算得出1到5机架的中间辊弯辊力分别为s
i
＝{0.666,0.751，0.702，0.709，0.68}；
[0048]
随后在步骤(g)中，将有载辊缝延横向分为5段，将整卷带钢延纵向分为100段，建立各个机架动态有载辊缝优化目标函数
[0049][0050]
计算得出1到5机架的动态辊缝
[0051]
随后在步骤(h)中，判断目标函数g(x)最小成立，令δ
1y
＝δ1、δ
2y
＝δ2、δ
3y
＝δ3、δ
4y
＝δ4、δ
5y
＝δ5、s
1y
＝s1、s
2y
＝s2、s
3y
＝s3、s
4y
＝s4、s
5y
＝s5，并进入步骤(i)；
[0052]
随后在步骤(i)中，判断δ1<δ
1max
、δ2<δ
2max
、δ3<δ
3max
、δ4<δ
4max
、δ5<δ
5max
是否成立，经判断不成立，则进入步骤(j)中；
[0053]
随后在步骤(j)中,判断s1<s
1max
、s2<s
2max
、s3<s
3max
、s4<s
4max s4<s
4max s4<s
4max
、s5<s
5max
是否成立，经判断不成立，则进入步骤(k)中；
[0054]
随后在步骤(k)中，输出满足优化目标函数的最优工作辊弯辊力δ
k
＝{0.408,0.379,0.423,0.387,0.398}和中间辊弯辊力s
k
＝{0.666,0.751，0.702，0.709，0.68}。
[0055]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0056]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换
和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。