发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供一种二次冷轧机组轧制模式下工艺润滑制度综合优化方法,该方法可提高轧制速度与产品的表面质量与板形质量,降低油耗,保证机组的产能与成材率。为了实现上述目的,本发明采用了以下技术方案:一种二次冷轧机组轧制模式下工艺润滑制度综合优化方法,包括以下可由计算机执行的步骤:
(1)收集二次冷轧机组的设备参数主要包括:1
#和2
#机架工作辊直径D
w1,D
w2、1
#和2
#机架中间辊直径D
m1,D
m2、1
#和2
#机架支撑辊直径D
b1,D
b2、1
#机架工作辊与中间辊以及支撑辊辊型分布ΔD
1wi,ΔD
1mi,ΔD
1bi、2
#机架工作辊与中间辊以及支撑辊辊型分布ΔD
2wi,ΔD
2mi,ΔD
2bi、1
#和2
#机架工作辊辊身长度L
w1,L
w2、1
#和2
#机架中间辊辊身长度L
m1,L
m2、1
#和2
#机架支撑辊辊身长度L
b1,L
b2、1
#和2
#机架工作辊压下螺丝中心距l
w1,l
w2、1
#和2
#机架中间辊压下螺丝中心距l
m1,l
m2、1
#和2
#机架支撑辊压下螺丝中心距l
b1,l
b2、1
#和2
#机架的临界打滑因子值ψ
1 *,ψ
2 *、1
#和2
#机架的临界滑伤指数值
(2)收集二次冷轧机组的工艺润滑特性参数,包括乳化液的最大流量wmax;最大浓度Cmax;乳化液允许的最小温度与最大温度Tmin、Tmax;
(3)收集待轧带材关键轧制工艺参数主要包括:来料板形的横向分布值Li、带材的宽度B、来料厚度H、总的压下量ε0、1#与2#机架之间的压下量分配系数ξi、前张力设定值T1、中张力设定值T2、后张力设定值T0、1#机架中间辊窜动量δ1、2#机架中间辊窜动量δ2、1#机架工作辊弯辊力S1w、1#机架中间辊弯辊力S1m、2#机架工作辊弯辊力S2w、2#机架中间辊弯辊力S2m;
(4)给定乳化液综合优化目标函数的初始设定值G0=1.0×1020;
(5)设定乳化液温度中间过程计算参数k1=0,温度搜索步长为ΔT=1.5℃;
(6)给定乳化液温度为Tc=Tmin+k1·ΔT;
(7)设定乳化液浓度过程计算参数k2=1,浓度搜索步长为ΔC=0.8%;
(8)给定乳化液浓度为C=k2·ΔC;
(9)设定乳化液流量过程计算参数k3=1,流量搜索步长为Δw=0.05l/min;
(10)给定乳化液流量为w=k3·Δw;
(11)计算出当前工艺润滑条件下的导热系数k、1#机架摩擦系数μ1、2#机架磨擦系数μ2;
(12)计算出当前工艺润滑条件及轧制工艺参数下的1#、2#机架打滑因子的值ψ1,ψ2;
(13)判断不等式
是否同时成立,如果成立则转入步骤(14),否则转入步骤(23);
(14)计算出当前工艺润滑条件下的1#、2#机架滑伤指数的值
(15)判断不等式
是否同时成立,如果成立则转入步骤(16),否则转入步骤(23);
(16)计算出当前工艺润滑条件下的1#机架与2#机架的轧制压力P1、P2;
(17)计算出当前工艺润滑条件下的1#机架与2#机架工作辊ΔDw1i、ΔDw2i;
(18)计算出当前工作辊、中间辊以及支撑辊热凸度下2#机架的带材出口板形σ2i;
(19)计算出机组的油耗指标ky=C·w;
(20)计算机组残油量指标 (式中:αc1、αc2-残油特性系数);
(21)计算出当前工艺润滑条件下的乳化液综合优化目标函数G(X)=(ky)α·(kc)β((max(σ2i)-min(σ2i))/T1)(式中:α、β-油耗及残油加权系数);
(22)比较G(X)与G0的大小,如果不等式G(X)p G0,则G0=G(X)、Tc *=Tc、C*=C、w*=w;
(23)判断不等式w≤wmax是否成立?如不等式成立,则令k3=k3+1转入步骤(10);否则转入步骤(24);
(24)判断不等式C≤Cmax是否成立?如不等式成立,则令k2=k2+1转入步骤(8);否则转入步骤(25);
(25)判断不等式Tc≤Tmax是否成立?如不等式成立,则令k1=k1+1转入步骤(6);否则转入步骤(26);
(26)输出乳化液的最佳设定值Tc *、C*、w*。
(27)结束计算。
具体实施方式
第一实施例
附图1是二次冷轧机组轧制模式下工艺润滑制度综合优化的总体框图。现以规格为0.155mm×824mm、钢种为MR DR-8CA的带钢为例,借助特定的二次冷轧机组来描述其轧制模式下的工艺润滑制度综合优化实现过程。
首先,在步骤1中,收集二次冷轧机组的设备参数主要包括:1
#和2
#机架工作辊直径D
w1=560mm,D
w2=560mm、1
#和2
#机架中间辊直径D
m1=560mm,D
m2=560mm、1
#和2
#机架支撑辊直径D
b1=1000mm,D
b2=1000mm、1
#机架工作辊与中间辊以及支撑辊辊型分布ΔD
1wi=0,ΔD
1mi=0,ΔD
1bi=0、2
#机架工作辊与中间辊以及支撑辊辊型分布ΔD
2wi=0,ΔD
2mi=0,ΔD
2bi=0、1
#和2
#机架工作辊辊身长度L
w1=1220mm,L
w2=1220mm、1
#和2
#机架中间辊辊身长度L
m1=1220mm,L
m2=1220mm、1
#和2
#机架支撑辊辊身长度L
b1=1220mm,L
b2=1220mm、1
#和2
#机架工作辊压下螺丝中心距l
w1=2200mm,l
w2=2200mm、1
#和2
#机架中间辊压下螺丝中心距l
m1=2210mm,l
m2=2210mm、1
#和2
#机架支撑辊压下螺丝中心距l
b1=2210mm,l
b2=2210mm、1
#和2
#机架的临界打滑因子值ψ
1 *=0.42,ψ
2 *=0.41、1
#和2
#机架的临界滑伤指数值
5.2
随后,在步骤2中,收集二次冷轧机组的工艺润滑特性参数,包括乳化液的最大流量wmax=5.2l/min;最大浓度Cmax=15%;乳化液允许的最小温度与最大温度Tmin=50℃、Tmax=65℃;
随后,在步骤3中,收集待轧制带钢的关键轧制工艺参数,主要包括:来料板形的横向分布值Li=0、带材的宽度B=824mm、来料厚度H=0.155mm、总的压下量ε0=35%、1#与2#机架之间的压下量分配系数ξ=0.95、前张力设定值T1=155Mpa、中张力设定值T2=218Mpa、后张力设定值T0=133Mpa、1#机架中间辊窜动量δ1=75mm、2#机架中间辊窜动量δ2=75mm、1#机架工作辊弯辊力S1w=8.4t、1#机架中间辊弯辊力S1m=9.2t、2#机架工作辊弯辊力S2w=7.6t、2#机架中间辊弯辊力S2m=8.3t;。
随后,在步骤4中,给定乳化液综合优化目标函数的初始设定值G0=1.0×1020;
随后,在步骤5中,设定乳化液温度中间过程计算参数k1=0,温度搜索步长为ΔT=1.5℃;
随后,在步骤6中,给定乳化液温度为Tc=Tmin+k1·ΔT=50℃;
随后,在步骤7中,设定乳化液浓度过程计算参数k2=1,浓度搜索步长为ΔC=0.8%;
随后,在步骤8中,给定乳化液浓度为C=k2·ΔC=0.8%;
随后,在步骤9中,设定乳化液流量过程计算参数k3=1,流量搜索步长为Δw=0.05l/min;
随后,在步骤10中,给定乳化液流量为w=k3·Δw=0.05l/min;
随后,在步骤11中,计算出当前工艺润滑条件下的导热系数k=2876J/(s·m2·℃)、1#机架摩擦系数μ1=0.05、2#机架磨擦系数μ2=0.09;
随后,在步骤12中,计算出当前工艺润滑条件及轧制工艺参数下的1#、2#机架打滑因子的值ψ1=0.35,ψ2=0.38;
随后,在步骤13中,判断不等式
是否同时成立?显然成立,转入步骤14;
随后,在步骤14中,计算出当前工艺润滑条件下的1#、2#机架滑伤指数的值
随后,在步骤15中,判断不等式
是否同时成立?显然成立,转入步骤16;
随后,在步骤16中,计算出当前工艺润滑条件下的1#机架与2#机架的轧制压力P1=350t、P2=285t;
随后,在步骤17中,计算出当前工艺润滑条件下的1#机架与2#机架工作辊热凸度ΔDw1i、ΔDw2i,分布曲线如附图2、附图3所示;
随后,在步骤18中,计算出当前工作辊、中间辊以及支撑辊热凸度下2#机架的带材出口板形σ2i,分布曲线如附图4所示;
随后,在步骤19中,计算出计算出机组的油耗指标ky=C·w=0.008*0.05=0.0004;
随后,在步骤20中,计算机组残油量指标 (残油特性系数 );
随后,在步骤21中,计算出当前工艺润滑条件下的乳化液综合优化目标函数G(X)=(ky)α·(kc)β((max(σ2i)-min(σ2i))/T1)=0.32;
随后,在步骤22中,比较G(X)与G0的大小,如果不等式G(X)p G0,则G0=G(X)、 C*=C、w*=w;
随后,在步骤23中,判断不等式w≤wmax是否成立?显然,不等式成立,则令k3=k3+1转入步骤10;
随后,在步骤24中,判断不等式C≤Cmax是否成立?显然,不等式成立,则令k2=k2+1转入步骤8;
随后,在步骤25中,判断不等式Tc≤Tmax是否成立?显然,不等式成立,则令k1=k1+1转入步骤6;
随后,在步骤26中,输出乳化液的最佳设定值C*=6.4%、w*=4.5l/min。
最后,为了方便比较,如表1所示,分别列出采用本发明所述二次冷轧机组轧制模式下工艺润滑制度综合优化技术而得出的工艺润滑制度与采用传统方法给出的工艺润滑制度,并给出相应的实际轧制速度、板形值、残油量。
表1采用本发明所述二次冷轧机组轧制模式下工艺润滑制度综合优化技
术与采用传统方法给出参数设定值
轧制工艺参数 |
传统方法 |
本发明所述技术 |
轧制速度(m/min) |
672 |
923 |
成品板形(I) |
8.2 |
6.5 |
平均表面残油量(mg/m2) |
134.38 |
66.16 |
乳化液浓度(%) |
8.2 |
6.4 |
乳化液流量(l/min) |
4.9 |
4.5 |
乳化液温度(℃) |
59 |
60.5 |
通过表1可以看出,采用本发明所述方法与传统方法相比,轧制速度从672m/min提高到923m/min,提高了37.4%;板形从8.2I下降到6.5I,下降了20.7%;带钢表面残油量从134.88mg/m2下降到66.16mg/m2,下降了51%。这说明采用本发明所述方法可以有效的提高产品的产量与质量。
第二实施例
为了进一步的阐述本发明的基本思想,现再以规格为0.18mm×968mm、钢种为MR DR-8BA的带钢为例,借助附图1来进一步的描述特定的二次冷轧机组来描述其轧制模式下的工艺润滑制度综合优化实现过程。。
首先,在步骤1中,收集二次冷轧机组的设备参数主要包括:1
#和2
#机架工作辊直径D
w1=560mm,D
w2=560mm、1
#和2
#机架中间辊直径D
m1=560mm,D
m2=560mm、1
#和2
#机架支撑辊直径D
b1=1000mm,D
b2=1000mm、1
#机架工作辊与中间辊以及支撑辊辊型分布ΔD
1wi=0,ΔD
1mi=0,ΔD
1bi=0、2
#机架工作辊与中间辊以及支撑辊辊型分布ΔD
2w1=0,ΔD
2mi=0,ΔD
2bi=0、1
#和2
#机架工作辊辊身长度L
w1=1220mm,L
w2=1220mm、1
#和2
#机架中间辊辊身长度L
m1=1220mm,L
m2=1220mm、1
#和2
#机架支撑辊辊身长度L
b1=1220mm,L
b2=1220mm、1
#和2
#机架工作辊压下螺丝中心距l
w1=2200mm,l
w2=2200mm、1
#和2
#机架中间辊压下螺丝中心距l
m1=2210mm,l
m2=2210mm、1
#和2
#机架支撑辊压下螺丝中心距l
b1=2210mm,l
b2=2210mm、1
#和2
#机架的临界打滑因子值
1
#和2
#机架的临界滑伤指数值
随后,在步骤2中,收集二次冷轧机组的工艺润滑特性参数,包括乳化液的最大流量wmax=5.2l/min;最大浓度Cmax=15%;乳化液允许的最小温度与最大温度Tmin=50℃、Tmax=65℃;
随后,在步骤3中,收集待轧制带钢的关键轧制工艺参数,主要包括:来料板形的横向分布值Li=0、带材的宽度B=968mm、来料厚度H=0.18mm、总的压下量ε0=18%、1#与2#机架之间的压下量分配系数ξ=0.9、前张力设定值T1=123Mpa、中张力设定值T2=208Mpa、后张力设定值T0=121Mpa、1#机架中间辊窜动量δ1=75mm、2#机架中间辊窜动量δ2=75mm、1#机架工作辊弯辊力S1w=7.5t、1#机架中间辊弯辊力S1m=8.3t、2#机架工作辊弯辊力S2w=8.4t、2#机架中间辊弯辊力S2m=9.1t;。
随后,在步骤4中,给定乳化液综合优化目标函数的初始设定值G0=1.0×1020;
随后,在步骤5中,设定乳化液温度中间过程计算参数k1=0,温度搜索步长为ΔT=1.5℃;
随后,在步骤6中,给定乳化液温度为Tc=Tmin+k1·ΔT=50℃;
随后,在步骤7中,设定乳化液浓度过程计算参数k2=1,浓度搜索步长为ΔC=0.8%;
随后,在步骤8中,给定乳化液浓度为C=k2·ΔC=0.8%;
随后,在步骤9中,设定乳化液流量过程计算参数k3=1,流量搜索步长为Δw=0.05l/min;
随后,在步骤10中,给定乳化液流量为w=k3·Δw=0.05l/min;
随后,在步骤11中,计算出当前工艺润滑条件下的导热系数k=2942J/(s·m2·℃)、1#机架摩擦系数μ1=0.06、2#机架磨擦系数μ2=0.1;
随后,在步骤12中,计算出当前工艺润滑条件及轧制工艺参数下的1#、2#机架打滑因子的值ψ1=0.29,ψ2=0.21;
随后,在步骤13中,判断不等式
是否同时成立?显然成立,转入步骤14;
随后,在步骤14中,计算出当前工艺润滑条件下的1#、2#机架滑伤指数的值
随后,在步骤15中,判断不等式
是否同时成立?显然成立,转入步骤16;
随后,在步骤16中,计算出当前工艺润滑条件下的1#机架与2#机架的轧制压力P1=420t、P2=310t;
随后,在步骤17中,计算出当前工艺润滑条件下的1#机架与2#机架工作辊热凸度ΔDw1i、ΔDw2i,分布曲线如附图5、附图6所示;
随后,在步骤18中,计算出当前工作辊、中间辊以及支撑辊热凸度下2#机架的带材出口板形σ2i,分布曲线如附图7所示;
随后,在步骤19中,计算出计算出机组的油耗指标ky=C·w=0.008*0.05=0.0004;
随后,在步骤20中,计算机组残油量指标 (残油特性系数 );
随后,在步骤21中,计算出当前工艺润滑条件下的乳化液综合优化目标函数G(X)=(ky)α·(kc)β((max(σ2i)-min(σ2i))/T1)=0.56;
随后,在步骤22中,比较G(X)与G0的大小,如果不等式G(X)p G0,则G0=G(X)、 C*=C、w*=w;
随后,在步骤23中,判断不等式w≤wmax是否成立,显然,不等式成立,则令k3=k3+1转入步骤10;
随后,在步骤24中,判断不等式C≤Cmax是否成立,显然,不等式成立,则令k2=k2+1转入步骤8;
随后,在步骤25中,判断不等式Tc≤Tmax是否成立,显然,不等式成立,则令k1=k1+1转入步骤6;
随后,在步骤26中,输出乳化液的最佳设定值C*=7.2%、w*=4.25l/min。
最后,为了方便比较,如表2所示,分别列出采用本发明所述二次冷轧机组轧制模式下工艺润滑制度综合优化技术而得出的工艺润滑制度与采用传统方法给出的工艺润滑制度,并给出相应的实际轧制速度、板形值、残油量。
表2 采用本发明所述二次冷轧机组轧制模式下工艺润滑制度综合优化技
轧制工艺参数 |
传统方法 |
本发明所述技术 |
轧制速度(m/min) |
721 |
943 |
成品板形(I) |
8.5 |
6.8 |
平均表面残油量(mg/m2) |
121.34 |
73.25 |
乳化液浓度(%) |
11.2 |
7.2 |
乳化液流量(l/min) |
5.1 |
4.25 |
乳化液温度(℃) |
60.2 |
59 |
通过表2可以看出,采用本发明所述方法与传统方法相比,轧制速度从721m/min提高到943m/min,提高了23.5%;板形从8.5I下降到6.8I,下降了20%;带钢表面残油量从121.34mg/m2下降到73.25mg/m2,下降了39.6%。这说明采用本发明所述方法可以有效的提高产品的产量与质量。