CN108723097B - Dcr机组大变形下以稳轧为目标的轧制参数优化方法 - Google Patents

Abstract

一种DCR机组大变形下以稳轧为目标的轧制参数优化方法，其主要包括以下由计算机执行的步骤：(1)收集主要设备与工艺参数；(2)定义参数和中间过程量；(3)初始化k₁＝0；(4)计算前张力σ₁；(5)初始化k₀＝0；(6)计算后张力σ₀；(7)计算摩擦系数μ；(8)计算下轧制压力P、前滑值S；(9)计算控制目标函数G₁(X)；(10)判断不等式是否成立；(12)输出最佳单位前张力σ_1y、最佳单位后张力σ_0y。本发明最大程度地降低带钢轧制不稳定现象的发生概率，为二次冷轧机组大变形轧制情况下的带钢质量及整体轧制稳定提供了更好的技术保障。

Description

DCR机组大变形下以稳轧为目标的轧制参数优化方法

技术领域

本发明属于冷轧技术领域，特别涉及一种二次冷轧过程中轧制工艺参数的优化方法。

背景技术

二次冷轧是在一次冷轧材经退火后，将带钢进一步压下减薄，以提高材料的硬度和强度。在二次冷轧机组的生产过程中，带钢在第一机架进行轧制压下，实现带钢的厚度减薄，满足产品的厚度要求，在第二机架进行平整，实现带钢板形、表面粗糙度的控制，保证最终的产品质量。二次冷轧机组生产的带钢具有规格薄、强度高的特点。在实际轧制过程中，带材经过第一机架轧制时需要的变形量比较大，而二次冷轧机组轧制带材变形量大时，前滑值和轧制压力都较大，严重影响了机组的轧制稳定性。

二次冷轧机组大变形条件下轧制工艺参数优化设定主要由轧制应力和打滑因子决定，打滑因子或者轧制应力越接近临界值，越不利于机组的轧制稳定性，在一定范围内，轧制力越大、打滑因子越低，越有利于轧制的稳定性。以往对于二次冷轧大变形轧制尚未有学者做出***研究，现场只是靠操作工师傅的工作经验来进行操作，不确定性因素太多，对成品带钢的质量难以很好的控制，而且对整个机组的稳定性也会有很大影响，严重的会出现断带等严重后果，造成巨大的经济损失。为此，建立一个在大变形量下表征稳定轧制能力的判断指标和轧制工艺参数优化设定的方法就成为解决现场问题的关键所在。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够最大程度地降低带钢轧制不稳定现象的发生概率、保证带钢质量及整体轧制稳定的DCR机组大变形下以稳轧为目标的轧制参数优化方法。本发明主要是针对二次冷轧机组轧制带材变形量大时，前滑值和轧制压力都较大，严重影响了机组的轧制稳定性，在大变形量稳定轧制能力的判断指标建立的基础上和保证带钢的前滑值和轧制压力在允许范围的前提下，建立一个大变形条件下的轧制工艺优化方法。

本发明包括以下由计算机执行的步骤：

(a)收集冷轧机组的主要设备与工艺参数，主要包括以下步骤：

a1)收集冷轧机组的轧辊工艺参数，主要包括：工作辊半径R、表面粗糙度 Ra_r、工作辊的弹性模量E、工作辊的泊松比v；

a2)收集冷轧机组相关轧制工艺参数，主要包括：带材的平均变形抗力K_m和屈服强度σ_s、带材的宽度B、来料的厚度h₀、压下率ε、正常轧制速度V、轧制压力设定值P₁、前张力设定值T₁、后张力设定值T₀；

a3)收集工艺润滑制度参数，主要包括：乳化液浓度c、初始温度t₀、流量w、以及乳化液的动力粘度η₀、压缩系数θ；

a4)收集冷轧机组的工艺特征参数，主要包括：许可最大轧制压力P*，临界最大前滑值S*，许用最小、最大前张力σ_1min、σ_1max，许用最小、最大后张力σ_0min、σ_0max；

(b)定义单位前张力σ₁、单位后张力σ₀，最佳单位前张力设定值σ_1y，最佳单位后张力设定值σ_0y，定义控制目标函数为G₁(X)，给定单位前张力设定步长Δσ₁、单位后张力设定步长Δσ₀，设定目标函数初始值G₀＝0；

(c)初始化单位前张力中间过程参数k₁＝0；

(d)计算单位前张力σ₁＝σ_1min+k₁Δσ₁

(e)初始化单位后张力中间过程参数k₀＝0；

(f)计算单位后张力σ₀＝σ_0min+k₀Δσ₀

(g)计算当前工况下摩擦系数式中：a为液体摩擦影响系数；b为干摩擦影响系数；B_ξ为摩擦系数衰减指数；ξ₀₁为光辊轧制时的动态油膜厚度ψ为润滑油膜速度影响系数ξ₀₂为轧辊粗糙度对润滑油膜厚度影响量，主要取决于轧辊实际粗糙度；

(h)计算当前工况下轧制压力P、前滑值S，轧制压力式中：为强度张力规格系数 为规格强度系数 为规格压下系数前滑值计算模型Δh为压下量Δh＝h₀ε，R′为工作辊压扁半径

(i)计算控制目标函数G₁(X)，计算模型为

(j)判断不等式是否成立？如果成立，则令G₀＝G₁，令最佳单位后张力设定值σ_0y＝σ₀、最佳单位前张力设定值σ_1y＝σ₁，转入步骤(k)；否则，直接转入步骤(k)；

(k)判断不等式σ₀＜σ_0max是否成立？如果不等式成立，则令k₀＝k₀+1，转入步骤(f)，否则转入步骤(l)；

(l)判断不等式σ₁＜σ_1max是否成立？如果不等式成立，则令k₁＝k₁+1，转入步骤(d)，否则转入步骤(m)；

(m)输出最佳单位前张力σ_1y、最佳单位后张力σ_0y，完成大变形轧制时二次冷轧机组以稳定轧制为目标的轧制工艺参数优化。

本发明与现有技术相比具有如下优点和效果：

能够实现大变形量稳定轧制能力的判断，计算出最佳单位前张力σ_1y和最佳单位后张力σ_0y，完成大变形量下二次冷轧机组带材稳定轧制的轧制工艺参数优化；最大程度地降低带钢轧制不稳定现象的发生概率，为二次冷轧机组大变形轧制情况下的带钢质量及整体轧制稳定提供了更好的技术保障。

附图说明

图1是本发明的总流程图。

具体实施方式

实施例1

选择钢种为TH550、规格为0.276*908mm的带材为例进行压下率为47.5％的稳定工艺参数优化设定，其步骤如图1所示：

(a)收集冷轧机组的主要设备与工艺参数，主要包括以下步骤：

a1)收集冷轧机组的轧辊工艺参数，主要包括：工作辊半径R＝170mm、表面粗糙度Ra_r＝0.7、工作辊的弹性模量E＝210GPa、工作辊的泊松比v＝0.3；

a2)收集冷轧机组相关轧制工艺参数，主要包括：带材的平均变形抗力 K_m＝475MPa和屈服强度σ_s＝500MPa、带材的宽度B＝908mm、来料的厚度 h₀＝0.276mm、压下率ε＝47.5％、正常轧制速度V＝400m/min、轧制压力设定值 P₁＝3550kN、前张力设定值T₁＝23.5kN、后张力设定值T₀＝13.5kN；

a3)收集工艺润滑制度参数，主要包括：乳化液浓度c＝9％、初始温度t₀＝52℃、流量w＝8.5L/min、以及乳化液的动力粘度η＝0.023Pa.s、压缩系数θ＝0.01/MPa；

a4)收集冷轧机组的工艺特征参数，主要包括：许可最大轧制压力 P*＝6000kN，临界最大前滑值S*＝6，许用最小、最大前张力σ_1min＝15Mpa、σ_1max＝40Mpa，许用最小、最大后张力σ_0min＝10Mpa、σ_0max＝35Mpa；

(b)定义单位前张力σ₁、单位后张力σ₀，最佳单位前张力设定值σ_1y，最佳单位后张力设定值σ_0y，定义控制目标函数为G₁(X)，给定单位前张力设定步长Δσ₁＝0.1Mpa、单位后张力设定步长Δσ₀＝0.1Mpa，设定目标函数初始值G₀＝0；

(c)初始化单位前张力中间过程参数k₁＝0；

(d)计算单位前张力σ₁＝σ_1min+k₁Δσ₁

(e)初始化单位后张力中间过程参数k₀＝0；

(f)计算单位后张力σ₀＝σ_0min+k₀Δσ₀

(g)计算当前工况下摩擦系数μ＝0.52；

(h)计算当前工况下轧制压力P、前滑值S，轧制压力式中：为强度张力规格系数 为规格强度系数 为规格压下系数前滑值计算模型工作辊压扁半径

(i)计算控制目标函数G₁(X)，计算模型为

(j)判断不等式是否成立？成立，令G₀＝G₁，令最佳单位后张力设定值σ_0y＝σ₀、最佳单位前张力设定值σ_1y＝σ₁，转入步骤(k)；

(k)判断不等式σ₀＜σ_0max是否成立？如果不等式成立，令k₀＝k₀+1，转入步骤(f)，否则，转入步骤(l)；

(l)判断不等式σ₁＜σ_1max是否成立？如果不等式成立，令k₁＝k₁+1，转入步骤(d)，否则转入步骤(m)；

(m)输出最佳单位前张力σ_1y＝20.3Mpa、最佳单位后张力σ_0y＝12.7Mpa，完成大变形量轧制时以稳定轧制为目标的轧制工艺参数优化。

实施例2

选择钢种为TH550、规格为0.276*908mm的带材为例进行压下率为46.8％的稳定工艺参数优化设定。

(a)收集冷轧机组的主要设备与工艺参数，主要包括以下步骤：

a1)收集冷轧机组的轧辊工艺参数，主要包括：工作辊半径R＝170mm、表面粗糙度Ra_r＝0.7、工作辊的弹性模量E＝210GPa、工作辊的泊松比v＝0.3；

a2)收集冷轧机组相关轧制工艺参数，主要包括：带材的平均变形抗力 K_m＝475MPa和屈服强度σ_s＝500MPa、带材的宽度B＝908mm、来料的厚度 h₀＝0.276mm、压下率ε＝46.8％、正常轧制速度V＝400m/min、轧制压力设定值 P₁＝3350kN、前张力设定值T₁＝21.5kN、后张力设定值T₀＝11.5kN；

a3)收集工艺润滑制度参数，主要包括：乳化液浓度c＝9％、初始温度t₀＝52℃、流量w＝8.5L/min、以及乳化液的动力粘度η＝0.023Pa.s、压缩系数θ＝0.01/MPa；

a4)收集冷轧机组的工艺特征参数，主要包括：许可最大轧制压力 P*＝6000kN，临界最大前滑值S*＝6，许用最小、最大前张力σ_1min＝15Mpa、σ_1max＝40Mpa，许用最小、最大后张力σ_0min＝10Mpa、σ_0max＝35Mpa；

(b)定义单位前张力σ₁、单位后张力σ₀，最佳单位前张力设定值σ_1y，最佳单位后张力设定值σ_0y，定义控制目标函数为G₁(X)，给定单位前张力设定步长Δσ₁＝0.1Mpa、单位后张力设定步长Δσ₀＝0.1Mpa，设定目标函数初始值G₀＝0；

(c)初始化单位前张力中间过程参数k₁＝0；

(d)计算单位前张力σ₁＝σ_1min+k₁Δσ₁

(e)初始化单位后张力中间过程参数k₀＝0；

(f)计算单位后张力σ₀＝σ_0min+k₀Δσ₀

(g)计算当前工况下摩擦系数μ＝0.36；

(h)计算当前工况下轧制压力P、前滑值S，轧制压力式中：为强度张力规格系数 为规格强度系数 为规格压下系数前滑值计算模型工作辊压扁半径

(i)计算控制目标函数G₁(X)，计算模型为

(j)判断不等式是否成立？成立，令G₀＝G₁，令最佳单位后张力设定值σ_0y＝σ₀、最佳单位前张力设定值σ_1y＝σ₁，转入步骤(k)；

(k)判断不等式σ₀＜σ_0max是否成立？如果不等式成立，令k₀＝k₀+1，转入步骤(f)，否则转入步骤(l)；

(l)判断不等式σ₁＜σ_1max是否成立？如果不等式成立，令k₁＝k₁+1，转入步骤(d)，否则转入步骤(m)；

(m)输出最佳单位前张力σ_1y＝21.1Mpa、最佳后张力σ_0y＝11.3Mpa，完成大变形轧制时以稳定轧制为目标的轧制工艺参数优化。

Claims (1)

1.一种DCR机组大变形下以稳轧为目标的轧制参数优化方法，其特征在于：其包括以下由计算机执行的步骤：

(a)收集冷轧机组的主要设备与工艺参数，主要包括以下步骤：

a1)收集冷轧机组的轧辊工艺参数，主要包括：工作辊半径R、表面粗糙度Ra_r、工作辊的弹性模量E、工作辊的泊松比ν；

a2)收集冷轧机组相关轧制工艺参数，主要包括：带材的平均变形抗力K_m和屈服强度σ_s、带材的宽度B、来料的厚度h₀、压下率ε、正常轧制速度V、轧制压力设定值P₁、前张力设定值T₁、后张力设定值T₀；

a3)收集工艺润滑制度参数，主要包括：乳化液浓度c、初始温度t₀、流量w、以及乳化液的动力粘度η₀、压缩系数θ；

a4)收集冷轧机组的工艺特征参数，主要包括：许可最大轧制压力P*，临界最大前滑值S*，许用最小、最大前张力σ_1min、σ_1max，许用最小、最大后张力σ_0min、σ_0max；

(b)定义单位前张力σ₁、单位后张力σ₀，最佳单位前张力设定值σ_1y，最佳单位后张力设定值σ_0y，定义控制目标函数为G₁(X)，给定单位前张力设定步长Δσ₁、单位后张力设定步长Δσ₀，设定目标函数初始值G₀＝0；

(c)初始化单位前张力中间过程参数k₁＝0；

(d)计算单位前张力σ₁＝σ_1min+k₁Δσ₁

(e)初始化单位后张力中间过程参数k₀＝0；

(f)计算单位后张力σ₀＝σ_0min+k₀Δσ₀

(g)计算当前工况下摩擦系数式中：a为液体摩擦影响系数；b为干摩擦影响系数；B_ξ为摩擦系数衰减指数；ξ₀₁为光辊轧制时的动态油膜厚度ψ为润滑油膜速度影响系数ξ₀₂为轧辊粗糙度对润滑油膜厚度影响量，主要取决于轧辊实际粗糙度；

(h)计算当前工况下轧制压力P、前滑值S，轧制压力式中：为强度张力规格系数 为规格强度系数 为规格压下系数前滑值计算模型Δh为压下量Δh＝h₀ε，R'为工作辊压扁半径

(i)计算控制目标函数G₁(X)，计算模型为

(j)判断不等式是否成立，如果成立，则令G₀＝G₁，令最佳后张力设定值σ_0y＝σ₀、最佳前张力设定值σ_1y＝σ₁，转入步骤(k)；否则，直接转入步骤(k)；

(k)判断不等式σ₀＜σ_0max是否成立，如果不等式成立，则令k₀＝k₀+1，转入步骤(f)，否则转入步骤(l)；

(l)判断不等式σ₁＜σ_1max是否成立，如果不等式成立，则令k₁＝k₁+1，转入步骤(d)，否则转入步骤(m)；

(m)输出最佳单位前张力σ_1y、单位后张力σ_0y，完成大变形轧制时二次冷轧机组以稳定轧制为目标的轧制工艺参数优化。