CN109290377B - 一种八辊冷轧机组板形轧制控制方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种八辊冷轧机组板形轧制控制方法及***。所述方法及***结合八辊冷轧机组设备特点与工艺特点，对所有机架综合考虑，协同设定各个机架窜辊量与弯辊力的初始值及寻优步长，定量分析八辊冷轧机组窜辊量及弯辊力对成品板形的影响，在线调整、优化八辊冷轧机组的弯辊力及窜辊量，获得窜辊量与弯辊力最优值，从而根据各机架窜辊量最优值和各机架弯辊力最优值控制各机架轧机轧制成品板形，使得八辊轧机成品带钢板形达到最好，同时对带钢缺陷产生的可能性进行最大程度的限制，提高了八辊冷轧机组成品带钢板形轧制的控制精度和稳定性。

Description

一种八辊冷轧机组板形轧制控制方法及***

技术领域

本发明涉及冷连轧机组板形控制技术领域，特别是涉及一种八辊冷轧机组板形轧制控制方法及***。

背景技术

板带材产品的最终板形与多种因素有关，不仅带材自身的物理性能对板形有很大影响，各种轧制工艺的综合作用对其影响更加复杂。八辊轧机在作为支承辊的背衬轴承和工作辊之间加入了中间辊，轧辊按1-1-2呈塔形对称布置，采用中间辊传动，中间辊不设弯辊和窜辊功能，其板形控制手段主要为工作辊左右弯辊以及工作辊窜动两种手段。其中，工作辊窜动属于静态板形参数，在轧制过程中并不调整；工作辊弯辊属于动态板形参数，在轧制过程中可以动态调整。与一般四辊、六辊轧机不同，八辊轧机的支承辊结构与20辊森吉米尔轧机类似，其采用多个背衬轴承由鞍座相间隔多支点支撑，将轧制压力通过鞍座均匀地传递给稳固的机架，支承辊挠曲变形与四六辊轧机的支承辊相比很小。

然而由于八辊轧机开发时间较短，国内外学者对其板形研究方面较少，在实际生产过程中由于缺乏相应的板形模型，带材板形往往只能依靠操作工的生产经验来调整和控制，往往存在板形控制精度和稳定程度不佳的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种八辊冷轧机组板形轧制控制方法及***，以提高八辊冷轧机组成品带钢板形轧制的控制精度和稳定性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种八辊冷轧机组板形轧制控制方法，所述方法包括：

获取八辊冷轧机组各机架窜辊量及窜辊量寻优步长；

根据所述各机架窜辊量确定成品板形横向分布值；

根据所述各机架窜辊量、所述窜辊量寻优步长及所述成品板形横向分布值确定八辊冷轧机组各机架窜辊量最优值；

获取八辊冷轧机组各机架弯辊力及弯辊力寻优步长；

根据所述各机架弯辊力确定成品板形横向分布值；

根据所述各机架弯辊力、所述弯辊力寻优步长及所述成品板形横向分布值确定八辊冷轧机组各机架弯辊力最优值；

根据所述各机架窜辊量最优值和所述各机架弯辊力最优值控制各机架轧机轧制成品板形。

可选的，所述根据所述各机架窜辊量最优值和所述各机架弯辊力最优值控制各机架轧机轧制成品板形之后，还包括：

获取当前成品板形和目标板形；

判断所述当前成品板形和所述目标板形之间的偏差值是否大于偏差阈值，获得第一判断结果；

若所述第一判断结果为所述当前成品板形和所述目标板形之间的偏差值大于偏差阈值，返回所述获取八辊冷轧机组各机架弯辊力及弯辊力寻优步长的步骤。

可选的，所述根据所述各机架窜辊量确定成品板形横向分布值，具体包括：

根据所述各机架窜辊量及公式确定第j机架的第i个带元带材的前张力横向分布值σ_1ji；其中X₁表示第j机架的左右弯辊及窜辊量；X₂表示上游机架的左右弯辊及窜辊量；X₃表示轧制规程参数；X₄表示来料特性参数；S_lj表示第j机架工作辊传动侧弯辊力；S_rj表示第j机架工作辊操作侧弯辊力；δ_j表示第j机架工作辊窜辊量；ε_j表示第j机架压下率；T_1j表示第j机架前张力设定值；T_0j表示第j机架后张力设定值；h_01i表示热轧来料的厚度横向分布；L_1i表示热轧来料的板形横向分布；

根据所述第j机架的第i个带元带材的前张力横向分布值σ_1ji，采用公式确定第j机架的第i个带元的成品板形横向分布值β_ji；其中υ为带材来料泊松比，E为带材来料弹性模量。

可选的，所述根据所述各机架窜辊量、所述窜辊量寻优步长及所述成品板形横向分布值确定八辊冷轧机组各机架窜辊量最优值，具体包括：

根据第j机架的第i个带元的成品板形横向分布值β_ji，采用公式

确定目标函数值G(X_δ)；其中n为带钢横向条元数；α_i为板形目标曲线；φ_j表示第j机架出口板形与目标板形相似性判断函数；ψ_j表示第j机架出口板形与目标板形相似性系数；ψ^*表示板形形态不一致时的罚函数值；ξ为加权系数；X_δ表示所有机架窜动量的集合；N为机架数量；表示第j机架板形控制系数；F_j(X_δ)表示使第j机架出口板形与目标板形差值最小的目标函数；

判断所述目标函数值G(X_δ)是否小于比较参数G，获得第二判断结果；

若所述第二判断结果为所述目标函数值G(X_δ)小于比较参数G，令G＝G(X_δ)，δ′_j＝δ_j；

判断第j机架窜辊量与第j机架窜辊量寻优步长之和δ_j+Δδ_j是否大于第j机架窜辊量最大值δ_jmax，获得第三判断结果；

若所述第三判断结果为δ_j+Δδ_j＞δ_jmax(j＝1,2,…n)，确定第j机架窜辊量最优值为δ′_j(j＝1,2,…n)，执行所述获取八辊冷轧机组各机架弯辊力及弯辊力寻优步长的步骤；

若所述第三判断结果为δ_j+Δδ_j不大于δ_jmax，令δ_j＝δ_j+Δδ_j，返回所述根据所述各机架窜辊量确定成品板形横向分布值的步骤。

一种八辊冷轧机组板形轧制控制***，所述***包括：

窜辊量及寻优步长获取模块，用于获取八辊冷轧机组各机架窜辊量及窜辊量寻优步长；

第一成品板形横向分布值确定模块，用于根据所述各机架窜辊量确定成品板形横向分布值；

窜辊量最优值确定模块，用于根据所述各机架窜辊量、所述窜辊量寻优步长及所述成品板形横向分布值确定八辊冷轧机组各机架窜辊量最优值；

弯辊力及寻优步长获取模块，用于获取八辊冷轧机组各机架弯辊力及弯辊力寻优步长；

第二成品板形横向分布值确定模块，用于根据所述各机架弯辊力确定成品板形横向分布值；

弯辊力最优值确定模块，用于根据所述各机架弯辊力、所述弯辊力寻优步长及所述成品板形横向分布值确定八辊冷轧机组各机架弯辊力最优值；

轧制控制模块，用于根据所述各机架窜辊量最优值和所述各机架弯辊力最优值控制各机架轧机轧制成品板形。

可选的，所述***还包括：

板形获取模块，用于获取当前成品板形和目标板形；

板形判断模块，用于判断所述当前成品板形和所述目标板形之间的偏差值是否大于偏差阈值，获得第一判断结果；

板形偏差控制模块，用于若所述第一判断结果为所述当前成品板形和所述目标板形之间的偏差值大于偏差阈值，返回所述获取八辊冷轧机组各机架弯辊力及弯辊力寻优步长的步骤。

可选的，所述第一成品板形横向分布值确定模块具体包括：

带材前张力横向分布值确定单元，用于根据所述各机架窜辊量及公式确定第j机架的第i个带元带材的前张力横向分布值σ_1ji；其中X₁表示第j机架的左右弯辊及窜辊量；X₂表示上游机架的左右弯辊及窜辊量；X₃表示轧制规程参数；X₄表示来料特性参数；S_lj表示第j机架工作辊传动侧弯辊力；S_rj表示第j机架工作辊操作侧弯辊力；δ_j表示第j机架工作辊窜辊量；ε_j表示第j机架压下率；T_1j表示第j机架前张力设定值；T_0j表示第j机架后张力设定值；h_01i表示热轧来料的厚度横向分布；L_1i表示热轧来料的板形横向分布；

第一成品板形横向分布值确定单元，用于根据所述第j机架的第i个带元带材的前张力横向分布值σ_1ji，采用公式确定第j机架的第i个带元的成品板形横向分布值β_ji；其中υ为带材来料泊松比，E为带材来料弹性模量。

可选的，所述窜辊量最优值确定模块具体包括：

目标函数值确定单元，用于根据第j机架的第i个带元的成品板形横向分布值β_ji，采用公式

确定目标函数值G(X_δ)；其中n为带钢横向条元数；α_i为板形目标曲线；φ_j表示第j机架出口板形与目标板形相似性判断函数；ψ_j表示第j机架出口板形与目标板形相似性系数；ψ^*表示板形形态不一致时的罚函数值；ξ为加权系数；X_δ表示所有机架窜动量的集合；N为机架数量；表示第j机架板形控制系数；F_j(X_δ)表示使第j机架出口板形与目标板形差值最小的目标函数；

目标函数值判断单元，用于判断所述目标函数值G(X_δ)是否小于比较参数G，获得第二判断结果；

比较参数确定单元，用于若所述第二判断结果为所述目标函数值G(X_δ)小于比较参数G，令G＝G(X_δ)，δ′_j＝δ_j；

窜辊量判断单元，用于判断第j机架窜辊量与第j机架窜辊量寻优步长之和δ_j+Δδ_j是否大于第j机架窜辊量最大值δ_jmax，获得第三判断结果；

窜辊量最优值确定单元，用于若所述第三判断结果为δ_j+Δδ_j＞δ_jmax(j＝1,2,…n)，确定第j机架窜辊量最优值为δ′_j(j＝1,2,…n)，执行所述获取八辊冷轧机组各机架弯辊力及弯辊力寻优步长的步骤；

窜辊量更新单元，用于若所述第三判断结果为δ_j+Δδ_j不大于δ_jmax，令δ_j＝δ_j+Δδ_j，返回所述根据所述各机架窜辊量确定成品板形横向分布值的步骤。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供一种八辊冷轧机组板形轧制控制方法及***，所述方法及***结合八辊冷轧机组设备特点与工艺特点，对所有机架综合考虑，协同设定各个机架窜辊量与弯辊力的初始值及寻优步长，定量分析八辊冷轧机组窜辊量及弯辊力对成品板形的影响，在线调整、优化八辊冷轧机组的弯辊力及窜辊量，获得窜辊量与弯辊力最优值，从而根据各机架窜辊量最优值和各机架弯辊力最优值控制各机架轧机轧制成品板形，使得八辊轧机成品带钢板形达到最好，同时对带钢缺陷产生的可能性进行最大程度的限制，提高了八辊冷轧机组成品带钢板形轧制的控制精度和稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的八辊冷轧机组板形轧制控制方法的方法流程图；

图2为本发明提供的八辊冷轧机组板形轧制控制***的***结构图；

图3为本发明实施例1对应的工作辊弯辊与窜辊综合优化前后板形对比曲线图；

图4为本发明实施例2对应的工作辊弯辊与窜辊综合优化前后板形对比曲线图。

具体实施方式

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。

本发明的目的是提供一种八辊冷轧机组板形轧制控制方法及***，以提高八辊冷轧机组成品带钢板形轧制的控制精度和稳定性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明提供的八辊冷轧机组板形轧制控制方法的方法流程图。参见图1，本发明提供的八辊冷轧机组板形轧制控制方法具体包括：

步骤(a)：获取八辊冷轧机组的设备参数和来料参数。

八辊冷轧机组设备参数和来料参数主要包括：工作辊的辊身长度L_w，中间辊的辊身长度L_m，支承辊的辊身长度L_b；工作辊的辊径D_w，中间辊的辊径D_m，支承辊的辊径D_b；上工作辊操作侧弯辊力到轧制中心线的距离上工作辊传动侧弯辊力到轧制中心线的距离下工作辊操作侧弯辊力到轧制中心线的距离下工作辊传动侧弯辊力到轧制中心线的距离支承辊背衬轴承中心距l_bF，支承辊背衬轴承宽度B_z，某一支支承辊上背衬轴承个数(m-1)个，左侧支承辊和中间辊的轴心连线与垂直方向的夹角带材来料厚度H，宽度B，弹性模量E，泊松比υ，变形抗力k。

步骤(b)：获取八辊冷轧机组的轧制过程工艺参数。

八辊冷轧机组轧制过程工艺参数主要包括：第j机架轧制速度v_j，第j机架带材压下率ζ_j，第一机架前张力T₀，第j机架后张力T_j，设定第j机架工作辊操作侧弯辊力S_rj和工作辊传动侧弯辊力S_lj为基态，即令：式中为第j机架轧机允许最大正弯辊力(kN)；为第j机架轧机允许最大负弯辊力(kN)。

步骤(c)：给定目标板形曲线系数值确定目标板形曲线。

所述目标板形曲线系数值主要包括：b₀、b₂、b₄。目标板形曲线是可供生产者选择和设定的作为板形控制的目标的标准，它可能是水平直线，也可能是抛物线或其他形式的高次曲线，其实质反应了操作者所期望的轧后在线带材沿宽度方向上的纵向残余应力的分布。本发明中，所述八辊冷轧机组的目标板形曲线为高次曲线b₀、b₂、b₄为所述目标板形曲线的系数。

步骤(d)：获取八辊冷轧机组各机架窜辊量及窜辊量寻优步长。

给定八辊冷轧机组第j机架窜辊量初始值δ_j(j＝1,2,…m)、第j机架窜辊量寻优步长Δδ_j和第j机架窜辊量最大值δ_jmax。m为机架数量。

步骤(e)：根据所述各机架窜辊量确定成品板形横向分布值。

根据板形预报模型和八辊冷轧机组弯辊和窜辊对板形分布的影响模型，计算轧机前后张力横向分布值：

式中i为带钢条元编号；σ_1i表示第i个带元带材前张力横向分布值(MPa)；σ_0i表示第i个带元带材后张力横向分布值(MPa)；h_0i表示第i个带元轧机入口带材的分布值(mm)；h_1i表示第i个带元轧机出口带材的分布值(mm)；L_i表示第i个带元轧机入口板形分布值(I)；B表示带材宽度(mm)；T₀表示轧机后张力设定值(kN)；T₁表示轧机前张力设定值(kN)。

将所述步骤(a)、(b)中收集的设备参数、来料参数及轧制过程工艺参数带入辊系弹性变形模型，得到八辊冷轧机组第j机架第i个带元出口厚度横向分布值：

h_1ji＝f₂(T_0j,T_1j,ε_j,H_ji,S_lj,S_rj,δ_j,σ_1ji,σ_0ji)

其中T_0j表示第j机架轧机后张力设定值(kN)；T_1j表示第j机架轧机前张力设定值(kN)；ε_j表示第j机架压下率；H_ji表示第j机架的第i个带元的带材来料厚度；S_lj为第j机架工作辊传动侧弯辊力(kN)；S_rj为第j机架工作辊操作侧弯辊力(kN)；δ_j为第j机架工作辊窜辊量(mm)；σ_1ji为第j机架的第i个带元带材的前张力横向分布值；σ_0ji为第j机架的第i个带元带材的后张力横向分布值。

则根据厚度分布与辊系弹性变形模型的关系就可以将八辊轧机任意机架轧机出口前张力横向分布值用下式表示：

其中σ_1ji为第j机架的第i个带元带材的前张力横向分布值；X₁表示第j机架的左右弯辊及窜辊量；X₂表示上游机架的左右弯辊及窜辊量；X₃表示轧制规程参数；X₄表示来料特性参数；S_lj表示第j机架工作辊传动侧弯辊力；S_rj表示第j机架工作辊操作侧弯辊力；δ_j表示第j机架工作辊窜辊量；ε_j表示第j机架压下率；T_1j表示第j机架前张力设定值；T_0j表示第j机架后张力设定值；h_01i与L_1i分别表示热轧来料的厚度横向分布及板形横向分布。

根据板形与前张力横向分布值的关系，可以将八辊冷连轧机组任意第j机架轧机出口板形的分布用式表示为：

其中β_ji表示第j机架的第i个带元的成品板形横向分布值；υ为带材来料泊松比，E为带材来料弹性模量。

步骤(f)：判断是否满足寻优条件，根据所述各机架窜辊量、所述窜辊量寻优步长及所述成品板形横向分布值确定八辊冷轧机组各机架窜辊量最优值。

令比较参数G＝1×10²⁰，将计算得到的板形横向分布值β_ji代入到目标函数：

确定目标函数值G(X_δ)。其中n为带钢横向条元数；α_i为板形目标曲线；φ_j表示第j机架出口板形与目标板形相似性判断函数，φ_j≥0表示板形形态相似(都是边浪或者都是中浪)，φ_j＜0表示板形形态不相似(比如一个为边浪、一个为中浪)；ψ_j表示第j机架出口板形与目标板形相似性系数；ψ^*表示板形形态不一致时的罚函数值，一般可以取5-10；ξ为加权系数；X_δ表示所有机架窜动量的集合；N为机架数量；表示第j机架板形控制系数，对于五机架冷连轧机组，一般可以取F_j(X_δ)表示使第j机架出口板形与目标板形差值最小的目标函数。

计算目标函数值G(X_δ)，比较G(X_δ)和G的大小，若G＞G(X_δ)，则令G＝G(X_δ)，确定第j机架窜辊量最优值δ′_j＝δ_j。判断δ_j与δ_jmax的大小，若δ_j+Δδ_j＞δ_jmax(j＝1,2,…n)，则进入步骤(g)；反之，令δ_j＝δ_j+Δδ_j，然后返回步骤(e)。

步骤(g)：获取八辊冷轧机组各机架弯辊力及弯辊力寻优步长。

根据步骤(f)得到的第j机架窜辊量最优值δ′_j＝δ_j，将八辊冷轧机组各机架窜辊量设定为δ′_j(j＝1,2,…n)，给定八辊冷轧机组各机架弯辊力初始值为及第j机架弯辊力寻优步长ΔS_j。

步骤(h)：根据所述各机架弯辊力确定成品板形横向分布值。

根据八辊冷轧机组新给定的各机架弯辊力计算成品板形横向分布值β_ji。在给定来料特性参数X₄与轧制规程参数X₃的情况下，板形分布值可写成β_ji＝f₄(X₁,X₂)的形式。则八辊冷连轧机组任意第j机架轧机的第i个带元的出口板形写成弯辊力的函数：

式中X_s为八辊冷轧机组所有机架弯辊力的集合。

将所述步骤(f)中所述目标函数中的X_δ用X_s来替代，采用相似的方法即可确定八辊冷连轧机组任意第j机架的第i个带元的成品板形横向分布值β_ji。

步骤(i)：判断是否满足寻优条件，根据所述各机架弯辊力、所述弯辊力寻优步长及所述成品板形横向分布值确定八辊冷轧机组各机架弯辊力最优值。

令比较参数G＝1×10²⁰，将计算得到的板形横向分布值β_ji代入到所述目标函数计算式中计算目标函数值G(X_S)。比较G(X_S)和G的大小，若G＞G(X_S)，则令G＝G(X_S)，确定第j机架弯辊力最优值S′_j＝S_j。判断S_j与的大小，若则进入所述步骤(j)；反之，令S_j＝S_j+ΔS_j，然后返回所述步骤(h)。

步骤(j)：根据所述各机架窜辊量最优值和所述各机架弯辊力最优值控制各机架轧机轧制成品板形。

根据所述步骤(i)得到的第j机架弯辊力最优值S′_j＝S_j，将八辊冷轧机组各机架弯辊力设定为S′_j(j＝1,2,…n)。

根据所述各机架窜辊量最优值δ′_j(j＝1,2,…n)和所述各机架弯辊力最优值S′_j(j＝1,2,…n)控制各机架轧机轧制成品板形。

步骤(k)：判断当前成品板形和目标板形之间的偏差值是否大于偏差阈值。

获取当前成品板形和目标板形，判断所述当前成品板形和所述目标板形之间的偏差值G(X_Δsj)是否大于偏差阈值。当出现实际轧制工艺参数的波动、来料参数的波动等导致成品板形改变时，成品板形与目标板形偏差G(X_Δsj)较大，大于偏差阈值，此时轧制成品板形不满足板形要求，则需要在线调整八辊冷轧机组各机架弯辊力设定值，转入所述步骤(g)；若成品板形与目标板形偏差G(X_Δsj)较小，满足板形要求，则转入所述步骤(j)，实时监测当前成品板形是否满足板形要求。

当停止轧制时，八辊冷轧机组结束轧制工作。

可见，本发明在充分了解八辊轧机主要板形控制手段对板形影响的前提下，定量分析了八辊冷轧机组弯辊和窜辊对板形的影响，提出了一种适合于八辊冷轧机组的弯辊及窜辊综合优化设定方法，结合八辊冷轧机组设备特点与工艺特点，通过对所有机架综合考虑、协同设定各个机架弯辊与窜辊量，能够使得八辊轧机成品带钢板形达到最好，同时对带钢缺陷产生的可能性进行最大程度的限制，为现场八辊冷轧机组的弯辊窜辊设定提供可靠的理论基础，促进八辊冷轧机组的板型控制效果能够得到有效提升。

本发明还提供了一种八辊冷轧机组板形轧制控制***，图2为本发明提供的八辊冷轧机组板形轧制控制***的***结构图。参见图2，所述***包括：

窜辊量及寻优步长获取模块201，用于获取八辊冷轧机组各机架窜辊量及窜辊量寻优步长；

第一成品板形横向分布值确定模块202，用于根据所述各机架窜辊量确定成品板形横向分布值；

窜辊量最优值确定模块203，用于根据所述各机架窜辊量、所述窜辊量寻优步长及所述成品板形横向分布值确定八辊冷轧机组各机架窜辊量最优值；

弯辊力及寻优步长获取模块204，用于获取八辊冷轧机组各机架弯辊力及弯辊力寻优步长；

第二成品板形横向分布值确定模块205，用于根据所述各机架弯辊力确定成品板形横向分布值；

弯辊力最优值确定模块206，用于根据所述各机架弯辊力、所述弯辊力寻优步长及所述成品板形横向分布值确定八辊冷轧机组各机架弯辊力最优值；

轧制控制模块207，用于根据所述各机架窜辊量最优值和所述各机架弯辊力最优值控制各机架轧机轧制成品板形。

可选的，所述***还包括：

板形获取模块，用于获取当前成品板形和目标板形；

板形判断模块，用于判断所述当前成品板形和所述目标板形之间的偏差值是否大于偏差阈值，获得第一判断结果；

板形偏差控制模块，用于若所述第一判断结果为所述当前成品板形和所述目标板形之间的偏差值大于偏差阈值，返回所述获取八辊冷轧机组各机架弯辊力及弯辊力寻优步长的步骤。

所述第一成品板形横向分布值确定模块202具体包括：

带材前张力横向分布值确定单元，用于根据所述各机架窜辊量及公式确定第j机架的第i个带元带材的前张力横向分布值σ_1ji；其中X₁表示第j机架的左右弯辊及窜辊量；X₂表示上游机架的左右弯辊及窜辊量；X₃表示轧制规程参数；X₄表示来料特性参数；S_lj表示第j机架工作辊传动侧弯辊力；S_rj表示第j机架工作辊操作侧弯辊力；δ_j表示第j机架工作辊窜辊量；ε_j表示第j机架压下率；T_1j表示第j机架前张力设定值；T_0j表示第j机架后张力设定值；h_01i表示热轧来料的厚度横向分布；L_1i表示热轧来料的板形横向分布；

第一成品板形横向分布值确定单元，用于根据所述第j机架的第i个带元带材的前张力横向分布值σ_1ji，采用公式确定第j机架的第i个带元的成品板形横向分布值β_ji；其中υ为带材来料泊松比，E为带材来料弹性模量。

所述窜辊量最优值确定模块203具体包括：

目标函数值确定单元，用于根据第j机架的第i个带元的成品板形横向分布值β_ji，采用公式

确定目标函数值G(X_δ)；其中n为带钢横向条元数；α_i为板形目标曲线；φ_j表示第j机架出口板形与目标板形相似性判断函数；ψ_j表示第j机架出口板形与目标板形相似性系数；ψ^*表示板形形态不一致时的罚函数值；ξ为加权系数；X_δ表示所有机架窜动量的集合；N为机架数量；表示第j机架板形控制系数；F_j(X_δ)表示使第j机架出口板形与目标板形差值最小的目标函数；

目标函数值判断单元，用于判断所述目标函数值G(X_δ)是否小于比较参数G，获得第二判断结果；

比较参数确定单元，用于若所述第二判断结果为所述目标函数值G(X_δ)小于比较参数G，令G＝G(X_δ)，δ′_j＝δ_j；

窜辊量判断单元，用于判断第j机架窜辊量与第j机架窜辊量寻优步长之和δ_j+Δδ_j是否大于第j机架窜辊量最大值δ_jmax，获得第三判断结果；

窜辊量最优值确定单元，用于若所述第三判断结果为δ_j+Δδ_j＞δ_jmax(j＝1,2,…n)，确定第j机架窜辊量最优值为δ′_j(j＝1,2,…n)，执行所述获取八辊冷轧机组各机架弯辊力及弯辊力寻优步长的步骤；

窜辊量更新单元，用于若所述第三判断结果为δ_j+Δδ_j不大于δ_jmax，令δ_j＝δ_j+Δδ_j，返回所述根据所述各机架窜辊量确定成品板形横向分布值的步骤。

下面通过两个具体的实施例说明本发明八辊冷轧机组板形轧制控制方法及***的成品板形综合优化效果。

实施例1：

以某厂1450八辊冷轧机组弯辊和窜辊综合设定为例，按照图1所示的八辊冷轧机组板形轧制控制方法，首先，在步骤(a)中，收集八辊冷轧机组设备参数和来料参数，主要包括：1#～5#轧机的工作辊的辊身长度L_w1＝1550mm、L_w2＝1550mm、L_w3＝1550mm、L_w4＝1550mm、L_w5＝1550mm，中间辊的辊身长度L_m1＝1665mm、L_m2＝1665mm、L_m3＝1665mm、L_m4＝1665mm、L_m5＝1665mm，支承辊的辊身长度L₁＝1550mm、L₂＝1550mm、L₃＝1550mm、L₄＝1550mm、L₅＝1550mm，工作辊的辊径D_w1＝290mm、D_w2＝280mm、D_w3＝280mm、D_w4＝280mm、D_w5＝290mm，中间辊的辊径D_m1＝480、D_m2＝480、D_m3＝480、D_m4＝480、D_m5＝480、，支承辊的辊径D_b1＝520mm、D_b2＝520mm、D_b3＝520mm、D_b4＝520mm、D_b5＝520mm，上工作辊操作侧弯辊力到轧制中心线的距离 上工作辊传动侧弯辊力到轧制中心线的距离下工作辊操作侧弯辊力到轧制中心线的距离 下工作辊传动侧弯辊力到轧制中心线的距离 支承辊背衬轴承中心距l_bF＝150mm，支承辊背衬轴承宽度B_z＝100mm，某一支承辊上背衬轴承个数10个，左侧支承辊和中间辊的轴心连线与垂直方向的夹角 带材来料厚度H＝3mm，宽度B＝1250mm，弹性模量E＝200GPa，泊松比υ＝0.269，变形抗力k＝1050MPa。

之后在步骤(b)中，收集冷轧机组轧制过程工艺参数，1#～5#机架轧制速度v_j1＝253m/min、v_j2＝390m/min、v_j3＝541m/min、v_j4＝629m/min、v_j5＝692m/min，1#～5#机架带材压下率ζ_j1＝0.25、ζ_j2＝0.255、ζ_j3＝0.246、ζ_j4＝0.219、ζ_j5＝0.049，第一机架前张力T₀＝90KN，1#～5#机架后张力T_j1＝80KN、T_j2＝67KN、T_j3＝51KN、T_j4＝34KN、T_j5＝6KN，设定机架工作辊操作侧弯辊力S_rj和传动侧弯辊力S_lj为基态：

随后在步骤(c)中给定目标板形曲线系数值确定目标板形曲线：b₀＝3、b₂＝9.7、b₄＝2。

随后在步骤(d)中给定八辊冷轧机组各机架窜辊量初始值δ₁＝65mm、δ₂＝55mm、δ₃＝40mm、δ₄＝50mm、δ₅＝70mm，寻优步长Δδ_j＝1mm和各机架窜辊量最大值δ_jmax＝100mm。

随后按照步骤(e)，根据各机架窜辊量计算得到成品板形横向分布值

随后按照步骤(f)令比较参数G＝1×10²⁰，将计算得到的板形横向分布值β_ji代入到目标函数

计算目标函数值G(X_δ)。式中，X_δ表示5台机架窜动量的集合；φ_j表示第j机架出口板形与目标板形相似性判断函数，φ_j≥0表示板形形态相似(都是边浪或者都是中浪)，φ_j＜0表示板形形态不相似(比如一个为边浪、一个为中浪)；ψ_j表示第j机架出口板形与目标板形相似性系数；ψ^*表示板形形态不一致时的罚函数值，这里取7；表示第j机架板形控制系数，对于五机架冷连轧机组，这里取

比较G(X_δ)和G的大小，若G＞G(X_δ)，则令G＝G(X_δ)，δ′_j＝δ_j，判断δ_j与δ_jmax的大小，若δ_j+Δδ_j＞δ_jmax(j＝1,2,3,4,5)，则程序进入(g)，反之，令δ_j＝δ_j+Δδ_j，然后程序进入步骤(e)。

(g)对八辊冷轧机组各机架窜辊量设定为δ′_j(j＝1,2,3,4,5)，给定八辊冷轧机组各机架弯辊力初始值为 及步长ΔS_j＝1KN。

(h)根据八辊冷轧机组新给定的各机架弯辊力计算成品板形横向分布值β_ji。

(i)令比较参数G＝1×10²⁰，将计算得到的板形横向分布值β_ji代入到目标函数计算式中计算目标函数值G(X_S)，比较G(X_S)和G的大小，若G＞G(X_S)，则令G＝G(X_S)，S′_j＝S_j，判断S_j与的大小，若则程序进入(j)，反之，令S_j＝S_j+ΔS_j，然后程序进入步骤(h)。

(j)对八辊冷轧机组各机架弯辊力设定为S′_j(j＝1,2,…n)。

(k)在本机组实际轧制工艺参数的波动、来料参数的波动下，成品板形改变与目标板形偏差G(X_Δsj)不大，满足板形要求，则转入步骤(j)，停止轧制时，结束轧制，得到八辊冷轧机组弯辊及窜辊设定值综合优化前后对比数据如表1所示：

表1实施例1对应的八辊冷轧机组弯辊及窜辊设定值综合优化前后对比

表1中弯辊力单位为KN，窜辊量单位为mm。图3为本发明实施例1对应的工作辊弯辊与窜辊综合优化前后板形对比曲线图。由表1和图3可以看出，采用优化后的八辊冷轧机组弯辊及窜辊设定值，令各个机架均作出不同幅度的优化调整，优化后的板形较优化前有较大改善，最大板型值由10I减小为优化后的4I，板形分布更加均匀，提高了八辊冷连轧机组的出口板形质量，有利于八辊冷轧机组带钢产品的质量改善，提升现场的经济效益。

实施例2：

以某厂1250八辊冷轧机组弯辊和窜辊综合设定为例，按照图1所示的方法，首先，在步骤(a)中，收集八辊冷轧机组设备参数和来料参数，主要包括：1#～5#轧机的工作辊的辊身长度L_w1＝1350mm、L_w2＝1350mm、L_w3＝1350mm、L_w4＝1350mm、L_w5＝1350mm，中间辊的辊身长度L_m1＝1400mm、L_m2＝1400mm、L_m3＝1400mm、L_m4＝1400mm、L_m5＝1400mm，支承辊的辊身长度L₁＝1350mm、L₂＝1350mm、L₃＝1350mm、L₄＝1350mm、L₅＝1350mm，工作辊的辊径D_w1＝260mm、D_w2＝260mm、D_w3＝260mm、D_w4＝260mm、D_w5＝260mm，中间辊的辊径D_m1＝430、D_m2＝430、D_m3＝430、D_m4＝430、D_m5＝430、，支承辊的辊径D_b1＝490mm、D_b2＝490mm、D_b3＝490mm、D_b4＝490mm、D_b5＝490mm，上工作辊操作侧弯辊力到轧制中心线的距离上工作辊传动侧弯辊力到轧制中心线的距离 下工作辊操作侧弯辊力到轧制中心线的距离下工作辊传动侧弯辊力到轧制中心线的距离 支承辊背衬轴承中心距l_bF＝80mm，支承辊背衬轴承宽度B_z＝90mm，某一支承辊上背衬轴承个数8个，左侧支承辊和中间辊的轴心连线与垂直方向的夹角带材来料厚度H＝4mm，宽度B＝950mm，弹性模量E＝210GPa，泊松比υ＝0.235，变形抗力k＝875MPa；

之后在步骤(b)中，收集冷轧机组轧制过程工艺参数，1#～5#机架轧制速度v_j1＝220m/min、v_j2＝336m/min、v_j3＝495m/min、v_j4＝587m/min、v_j5＝663m/min，1#～5#机架带材压下率ζ_j1＝0.23、ζ_j2＝0.24、ζ_j3＝0.252、ζ_j4＝0.21、ζ_j5＝0.035，第一机架前张力T₀＝87KN，1#～5#机架后张力T_j1＝90KN、T_j2＝87KN、T_j3＝65KN、T_j4＝40KN、T_j5＝23KN，设定机架工作辊操作侧弯辊力S_rj和传动侧弯辊力S_lj为基态：

随后在步骤(c)中给定目标板形曲线系数值确定目标板形曲线：b₀＝3.4、b₂＝6.2、b₄＝2；

随后在步骤(d)中给定八辊冷轧机组各机架窜辊量初始值δ₁＝30mm、δ₂＝25mm、δ₃＝20mm、δ₄＝35mm、δ₅＝30mm，寻优步长Δδ_j＝1mm和各机架窜辊量最大值δ_jmax＝100mm；

随后按照步骤(e)，根据各机架窜辊量计算得到成品板形横向分布值

随后按照步骤(f)令比较参数G＝1×10²⁰，将计算得到的板形横向分布值β_ji代入到目标函数

式中，X_δ表示5台机架窜动量的集合；φ_j表示第j机架出口板形与目标板形相似性判断函数，φ_j≥0表示板形形态相似(都是边浪或者都是中浪)，φ_j＜0表示板形形态不相似(比如一个为边浪、一个为中浪)；ψ_j表示第j机架出口板形与目标板形相似性系数；ψ^*表示板形形态不一致时的罚函数值，这里取5；表示第j机架板形控制系数，对于五机架冷连轧机组，这里取

计算目标函数值G(X_δ)，比较G(X_δ)和G的大小，若G＞G(X_δ)，则令G＝G(X_δ)，δ′_j＝δ_j，判断δ_j与δ_jmax的大小，若δ_j+Δδ_j＞δ_jmax(j＝1,2,3,4,5)，则程序进入(g)，反之，令δ_j＝δ_j+Δδ_j，然后程序进入步骤(e)；

随后在步骤(g)对八辊冷轧机组各机架窜辊量设定为δ′_j(j＝1,2,3,4,5)，给定八辊冷轧机组各机架弯辊力初始值为 及步长ΔS_j＝1KN；

随后在步骤(h)根据八辊冷轧机组新给定的各机架弯辊力计算成品板形横向分布值β_ji；

随后在步骤(i)令比较参数G＝1×10²⁰，将计算得到的板形横向分布值β_ji代入到目标函数计算式中计算目标函数值G(X_S)，比较G(X_S)和G的大小，若G＞G(X_S)，则令G＝G(X_S)，S′_j＝S_j，判断S_j与的大小，若则程序进入(j)，反之，令S_j＝S_j+ΔS_j，然后程序进入步骤(h)；

随后在步骤(j)对八辊冷轧机组各机架弯辊力设定为S′_j(j＝1,2,…n)；

随后在步骤(k)在本机组实际轧制工艺参数的波动、来料参数的波动下，成品板形改变与目标板形偏差G(X_Δsj)较大，板形要求不能满足，需要在线调整八辊冷轧机组各机架弯辊力设定值，程序转入步骤(g)；给定八辊冷轧机组各机架弯辊力初始值为 及步长ΔS_j＝1KN；在步骤(h)根据八辊冷轧机组新给定的各机架弯辊力计算成品板形横向分布值β_ji；在步骤(i)令比较参数G＝1×10²⁰，将计算得到的板形横向分布值β_ji代入到目标函数计算式中计算目标函数值G(X_S)，比较G(X_S)和G的大小，若G＞G(X_S)，则令G＝G(X_S)，S′_j＝S_j，判断S_j与的大小，若则程序进入(j)，反之，令S_j＝S_j+ΔS_j，然后程序进入步骤(h)；随后在步骤(j)对八辊冷轧机组各机架弯辊力设定为S′_j(j＝1,2,…n)；

最后在步骤(k)本机组实际轧制工艺参数的波动、来料参数的波动下，成品板形改变与目标板形偏差G(X_Δsj)不大，满足板形要求，则程序转入(j)，停止轧制时，程序结束。得到八辊冷轧机组弯辊及窜辊设定值综合优化前后对比数据如表2所示：

表2实施例2对应的八辊冷轧机组弯辊及窜辊设定值综合优化前后对比

表2中弯辊力单位为KN，窜辊量单位为mm。图4为本发明实施例2对应的工作辊弯辊与窜辊综合优化前后板形对比曲线图。如表2所示，结合图4可以看出，优化后八辊冷轧机组弯辊及窜辊设定值各个机架均作出不同幅度的优化调整，优化后的板形较优化前有较大改善，最大板型值由8I减小为优化后的6I，板形分布更加均匀，提高了八辊冷连轧机组的出口板形质量，有利于八辊冷轧机组带钢产品的质量改善，提升现场的经济效益,。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的***而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种八辊冷轧机组板形轧制控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取八辊冷轧机组各机架窜辊量及窜辊量寻优步长；

根据所述各机架窜辊量确定成品板形横向分布值；

根据所述各机架窜辊量、所述窜辊量寻优步长及所述成品板形横向分布值确定八辊冷轧机组各机架窜辊量最优值；

获取八辊冷轧机组各机架弯辊力及弯辊力寻优步长；

根据所述各机架弯辊力确定成品板形横向分布值；

根据所述各机架弯辊力、所述弯辊力寻优步长及所述成品板形横向分布值确定八辊冷轧机组各机架弯辊力最优值；

根据所述各机架窜辊量最优值和所述各机架弯辊力最优值控制各机架轧机轧制成品板形。

2.根据权利要求1所述的八辊冷轧机组板形轧制控制方法，其特征在于，所述根据所述各机架窜辊量最优值和所述各机架弯辊力最优值控制各机架轧机轧制成品板形之后，还包括：

获取当前成品板形和目标板形；

判断所述当前成品板形和所述目标板形之间的偏差值是否大于偏差阈值，获得第一判断结果；

若所述第一判断结果为所述当前成品板形和所述目标板形之间的偏差值大于偏差阈值，返回所述获取八辊冷轧机组各机架弯辊力及弯辊力寻优步长的步骤。

3.根据权利要求1所述的八辊冷轧机组板形轧制控制方法，其特征在于，所述根据所述各机架窜辊量确定成品板形横向分布值，具体包括：

根据所述各机架窜辊量及公式确定第j机架的第i个带元带材的前张力横向分布值σ_1ji；其中X₁表示第j机架的左右弯辊及窜辊量；X₂表示上游机架的左右弯辊及窜辊量；X₃表示轧制规程参数；X₄表示来料特性参数；S_lj表示第j机架工作辊传动侧弯辊力；S_rj表示第j机架工作辊操作侧弯辊力；δ_j表示第j机架工作辊窜辊量；ε_j表示第j机架压下率；T_1j表示第j机架前张力设定值；T_0j表示第j机架后张力设定值；h_01i表示热轧来料的厚度横向分布；L_1i表示热轧来料的板形横向分布；

根据所述第j机架的第i个带元带材的前张力横向分布值σ_1ji，采用公式确定第j机架的第i个带元的成品板形横向分布值β_ji；其中υ为带材来料泊松比，E为带材来料弹性模量。

4.根据权利要求3所述的八辊冷轧机组板形轧制控制方法，其特征在于，所述根据所述各机架窜辊量、所述窜辊量寻优步长及所述成品板形横向分布值确定八辊冷轧机组各机架窜辊量最优值，具体包括：

根据第j机架的第i个带元的成品板形横向分布值β_ji，采用公式

确定目标函数值G(X_δ)；其中n为带钢横向条元数；α_i为板形目标曲线；φ_j表示第j机架出口板形与目标板形相似性判断函数；ψ_j表示第j机架出口板形与目标板形相似性系数；ψ^*表示板形形态不一致时的罚函数值；ξ为加权系数；X_δ表示所有机架窜动量的集合；N为机架数量；表示第j机架板形控制系数；F_j(X_δ)表示使第j机架出口板形与目标板形差值最小的目标函数；

判断所述目标函数值G(X_δ)是否小于比较参数G，获得第二判断结果；

若所述第二判断结果为所述目标函数值G(X_δ)小于比较参数G，令G＝G(X_δ)，δ′_j＝δ_j；

判断第j机架窜辊量与第j机架窜辊量寻优步长之和δ_j+Δδ_j是否大于第j机架窜辊量最大值δ_jmax，获得第三判断结果；

若所述第三判断结果为δ_j+Δδ_j＞δ_jmax(j＝1,2,…n)，确定第j机架窜辊量最优值为δ′_j(j＝1,2,…n)，执行所述获取八辊冷轧机组各机架弯辊力及弯辊力寻优步长的步骤；

若所述第三判断结果为δ_j+Δδ_j不大于δ_jmax，令δ_j＝δ_j+Δδ_j，返回所述根据所述各机架窜辊量确定成品板形横向分布值的步骤。

5.一种八辊冷轧机组板形轧制控制***，其特征在于，所述***包括：

窜辊量及寻优步长获取模块，用于获取八辊冷轧机组各机架窜辊量及窜辊量寻优步长；

第一成品板形横向分布值确定模块，用于根据所述各机架窜辊量确定成品板形横向分布值；

窜辊量最优值确定模块，用于根据所述各机架窜辊量、所述窜辊量寻优步长及所述成品板形横向分布值确定八辊冷轧机组各机架窜辊量最优值；

弯辊力及寻优步长获取模块，用于获取八辊冷轧机组各机架弯辊力及弯辊力寻优步长；

第二成品板形横向分布值确定模块，用于根据所述各机架弯辊力确定成品板形横向分布值；

弯辊力最优值确定模块，用于根据所述各机架弯辊力、所述弯辊力寻优步长及所述成品板形横向分布值确定八辊冷轧机组各机架弯辊力最优值；

轧制控制模块，用于根据所述各机架窜辊量最优值和所述各机架弯辊力最优值控制各机架轧机轧制成品板形。

6.根据权利要求5所述的八辊冷轧机组板形轧制控制***，其特征在于，所述***还包括：

板形获取模块，用于获取当前成品板形和目标板形；

板形判断模块，用于判断所述当前成品板形和所述目标板形之间的偏差值是否大于偏差阈值，获得第一判断结果；

板形偏差控制模块，用于若所述第一判断结果为所述当前成品板形和所述目标板形之间的偏差值大于偏差阈值，返回所述获取八辊冷轧机组各机架弯辊力及弯辊力寻优步长的步骤。

7.根据权利要求5所述的八辊冷轧机组板形轧制控制***，其特征在于，所述第一成品板形横向分布值确定模块具体包括：

带材前张力横向分布值确定单元，用于根据所述各机架窜辊量及公式确定第j机架的第i个带元带材的前张力横向分布值σ_1ji；其中X₁表示第j机架的左右弯辊及窜辊量；X₂表示上游机架的左右弯辊及窜辊量；X₃表示轧制规程参数；X₄表示来料特性参数；S_lj表示第j机架工作辊传动侧弯辊力；S_rj表示第j机架工作辊操作侧弯辊力；δ_j表示第j机架工作辊窜辊量；ε_j表示第j机架压下率；T_1j表示第j机架前张力设定值；T_0j表示第j机架后张力设定值；h_01i表示热轧来料的厚度横向分布；L_1i表示热轧来料的板形横向分布；

第一成品板形横向分布值确定单元，用于根据所述第j机架的第i个带元带材的前张力横向分布值σ_1ji，采用公式确定第j机架的第i个带元的成品板形横向分布值β_ji；其中υ为带材来料泊松比，E为带材来料弹性模量。

8.根据权利要求7所述的八辊冷轧机组板形轧制控制***，其特征在于，所述窜辊量最优值确定模块具体包括：

目标函数值确定单元，用于根据第j机架的第i个带元的成品板形横向分布值β_ji，采用公式

确定目标函数值G(X_δ)；其中n为带钢横向条元数；α_i为板形目标曲线；φ_j表示第j机架出口板形与目标板形相似性判断函数；ψ_j表示第j机架出口板形与目标板形相似性系数；ψ^*表示板形形态不一致时的罚函数值；ξ为加权系数；X_δ表示所有机架窜动量的集合；N为机架数量；表示第j机架板形控制系数；F_j(X_δ)表示使第j机架出口板形与目标板形差值最小的目标函数；

目标函数值判断单元，用于判断所述目标函数值G(X_δ)是否小于比较参数G，获得第二判断结果；

比较参数确定单元，用于若所述第二判断结果为所述目标函数值G(X_δ)小于比较参数G，令G＝G(X_δ)，δ′_j＝δ_j；

窜辊量判断单元，用于判断第j机架窜辊量与第j机架窜辊量寻优步长之和δ_j+Δδ_j是否大于第j机架窜辊量最大值δ_jmax，获得第三判断结果；

窜辊量最优值确定单元，用于若所述第三判断结果为δ_j+Δδ_j＞δ_jmax(j＝1,2,…n)，确定第j机架窜辊量最优值为δ′_j(j＝1,2,…n)，执行所述获取八辊冷轧机组各机架弯辊力及弯辊力寻优步长的步骤；

窜辊量更新单元，用于若所述第三判断结果为δ_j+Δδ_j不大于δ_jmax，令δ_j＝δ_j+Δδ_j，返回所述根据所述各机架窜辊量确定成品板形横向分布值的步骤。