一种冷连轧机组极薄带钢轧制的张力制度优化方法技术

一种冷连轧机组极薄带钢轧制的张力制度优化方法，涉及专门适用于金属轧机或其加工产品的控制设备或方法，尤其涉及一种冷连轧机组极薄料轧制过程综合控制的张力制度优化，使用冷连轧机组控制系统现有的设备参数与工艺参数数据，根据各机架入口张应力、出口张应力、变形抗力、轧制速度、带材的宽度、入口厚度、出口厚度、工作辊直径，计算当前工况下各机架的打滑因子、热滑伤指数、振动系数、轧制力、轧制功率，通过计算机程序控制实现张力制度优化控制，在考虑轧制稳定性、打滑、热滑伤与振动的的同时，兼顾压下能力、轧制效率以及各机架的出口板形和张应力分布，表征带材质量的末机架出口板形明显下降，带材质量比传统方法有明显改进。

【技术实现步骤摘要】
一种冷连轧机组极薄带钢轧制的张力制度优化方法
本专利技术涉及专门适用于金属轧机或其加工产品的控制设备或方法，尤其涉及一种冷连轧机组在极薄料轧制过程综合控制的张力制度优化方法。
技术介绍
对于冷连轧机组而言，在生产过程中，机架间的张力作为一个重要的轧制工艺参数，对轧制的稳定性起着举足轻重的影响。以往，现场在生产过程中，对于CVC型冷连轧机组的张力设定主要考虑的是轧制稳定性、打滑与振动的防治等问题，而对板形、压下能力、轧制效率等问题几乎没有考虑。实际上，对于冷连轧机组而言，在压下规程与润滑工艺给定的前提下，成品带材的板形并不是弯辊、窜辊等辊系参数单独作用的结果，而与张力制度密切相关。中国专利技术专利申请“带钢自动张力设定系统及方法”(申请号：201310236505.3申请公布号：CN103341508A)公开了一种带钢自动张力设定系统及方法。采用的技术方案可概括为：带钢自动张力设定方法，包括以下步骤：S1.系统获取带钢的参数数值；S2.根据参数数值在张力设定表中自动选定相应的张力设定值；S3.根据选定的张力设定值对电机进行张力控制。虽然该方法能够根据带钢的参数选取张力设定值，但是，该专利技术仅适用于恒张力控制系统。尽管中间辊窜动以及工作辊与中间辊的弯辊等辊系参数的优化可以较大程度的改变机架出口的板形，但这种改变是以特定的张力制度为基础的，并且所能改变的程度是有限而非无限的。以弯辊为例，如果弯辊力太大，则会带来四分之一浪等附加浪形，造成产品降级。而中间辊如果窜动过大，则又会使得辊间受力出现较为严重的尖峰分布，导致轧辊辊耗急剧增加。对冷连轧机组的张力规程进行优化，可以有效避免这两种极端情况的发生。特别的，对于3+2型五机架CVC机型的冷连轧机组极薄带钢轧制而言，不但涉及到板形问题，而且又涉及到压下能力及轧制效率问题，应该让机架间轧制压力与轧制功率更为均衡，从而保证压下与轧制效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种冷连轧机组极薄带钢轧制的张力制度优化方法，可以充分结合3+2型CVC冷连轧机组的设备与工艺特点，不但考虑到轧制稳定性、打滑与振动的防治等问题，而且兼顾到压下、轧制效率、板形、打滑与振动的综合控制，可以在保证生产效率的同时提高产品质量。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种冷连轧机组极薄带钢轧制的张力制度优化方法，用于3+2型CVC冷连轧机组的控制系统，其特征在于所述的张力制度优化方法包括以下步骤：S01：获取冷连轧机组的设备参数与工艺参数；在以下各步骤涉及的参数中，下标i表征机架号,i＝1～5；下标j表征轧辊辊身方向上或带材宽度方向上的条元号；在各设备参数与工艺参数中，下标i表征机架号,i＝1-5对应于1-5#机架；下标j表征轧辊辊身方向上或带材宽度方向上的条元号；Tmin为机架间允许的最小张应力，Tmax为机架间允许的最大张应力；S02：给定目标函数初始值F0＝1×1010，各机架加权系数αi；S03：定义第一机架出口张应力中间过程参数k1和寻优步长ΔT，并令k1＝0，ΔT＝10MPa；S04：令第一机架出口张应力T1＝Tmin+k1ΔT；S05：定义第二机架出口张应力中间过程参数k2，并令k2＝0.5；S06：令第二机架出口张应力T2＝k2T1；S07：判断不等式Tmin≤T2≤Tmax是否成立；若不等式成立，则转入步骤S08；否则，转入步骤S21；S08：定义第三机架出口张应力中间过程参数k3，并令k3＝0.5；S09：令第三机架出口张应力T3＝k3T2；S10：判断不等式Tmin≤T3≤Tmax是否成立；若不等式成立，则转入步骤S11；否则，转入步骤S20；S11：定义第四机架出口张应力中间过程参数k4，并令k4＝0.5；S12：令第四机架出口张应力T4＝k4T3；S13：判断不等式Tmin≤T4≤Tmax是否成立；若不等式成立，则转入步骤S14；否则，转入步骤S19；S14：根据各机架入口张应力Ti-1，出口张应力Ti，变形抗力σs，轧制速度为vi，带材的宽度B，入口厚度hi-1，出口厚度hi，工作辊直径Dwi计算当前工况下各机架的打滑因子ψi，热滑伤指数振动系数φi，轧制力Pi，轧制功率Fi；S15：判断不等式是否成立；其中，Pmaxi为机架i所允许的最大轧制压力，Fmaxi为机架i所允许的最大轧制功率，ψ*为临界打滑因子，为临界滑伤指数，φ*为临界振动系数；若不等式成立，则转入步骤S16；否则，转入步骤S19；S16：利用金属变形模型和辊系弹性模型计算各机架出口张应力分布σ1ij；S17：计算目标函数其中，σ1ijmax和σ1ijmin为各机架出口张应力分布σ1ij的最大值和最小值；S18：判断不等式F＜F0是否成立；若不等式成立，则令F0＝F，Tiy＝Ti，其中，i＝1～4，并转入步骤S19；否则，直接转入步骤S19；S19：判断不等式k4＜1.5是否成立；若不等式成立，则令k4＝k4+0.1，转入步骤S12；否则，转入步骤S20；S20：判断不等式k3＜1.5是否成立；若不等式成立，则令k3＝k3+0.1，转入步骤S09；否则，转入步骤S21；S21：判断不等式k2＜1.5是否成立；若不等式成立，则令k2＝k2+0.1，转入步骤S06；否则，转入步骤S22；S22：判断不等式是否成立；若不等式成立，则令k1＝k1+1，转入步骤S04；否则，转入步骤S23；S23：输出最优张应力Tiy，其中，i＝1～4，完成机组张力制度的优化。本专利技术的冷连轧机组极薄带钢轧制的张力制度优化方法的一种优选的技术方案，其特征在于所述的步骤S01包括以下步骤：a1)收集3+2型CVC冷连轧机组的设备参数，包括1-5#机架工作辊直径Dwi，4-5#机架中间辊直径Dmi，1-5#机架支撑辊直径Dbi，1-5#机架工作辊辊型分布值ΔDwij，4-5#机架中间辊辊型分布值ΔDmij，1-5#机架支撑辊辊型分布值ΔDbij，1-5#机架工作辊辊身长度Lwi，4-5#机架中间辊辊身长度Lmi，1-5#机架支撑辊辊身长度Lbi，1-5#机架工作辊弯辊缸中心距lwi，4-5#机架中间辊弯辊缸中心距lmi，1-5#机架支撑辊压下螺丝中心距lbi；a2)收集3+2型CVC冷连轧机组的设备工艺特征参数，包括：各个机架所允许的最大轧制压力Pmaxi，各个机架所允许的最大轧制功率Fmaxi，临界打滑因子ψ*，临界滑伤指数临界振动系数φ*，目标板形目标板形允许最大偏差Δσ1，1-3#机架工作辊许用最大窜动量δwimax，4-5#机架中间辊许用最大窜动量δmimax，1-5#机架工作辊最大正弯辊力1-5#机架工作辊最大负弯辊力4-5#机架中间辊最大正弯辊力中间辊最大负弯辊力允许的最大压靠长度Llim；a3)收集待生产带钢的工艺参数，包括带材的钢种，屈服极限σs，宽度B，来料的厚度h0，各机架出口厚度hi，轧制速度Vi，开卷张应力T0，卷取张应力T5，4-5#机架中间辊窜动量δi，1-5#机架工作辊弯辊力Swi，4-5#机架中间辊弯辊力Smi；a4)收集3+2型CVC冷连轧机组的设备工艺特征参数，包括：机架间允许的最大张应力Tmax，机架间允许的最小张应力Tmin。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术的冷连轧机组极薄带钢轧制的张力制度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷连轧机组极薄带钢轧制的张力制度优化方法，用于3+2型CVC冷连轧机组的控制系统，其特征在于所述的张力制度优化方法包括以下步骤：S01：获取冷连轧机组的设备参数与工艺参数；S02：给定目标函数初始值F0=1×1010，各机架加权系数αi；S03：定义第一机架出口张应力中间过程参数k1和寻优步长ΔT，并令k1=0，ΔT=10MPa；S04：令第一机架出口张应力T1=Tmin+k1ΔT；S05：定义第二机架出口张应力中间过程参数k2，并令k2=0.5；S06：令第二机架出口张应力T2=k2T1；S07：判断不等式Tmin≤T2≤Tmax是否成立？若不等式成立，则转入步骤S08；否则，转入步骤S21；S08：定义第三机架出口张应力中间过程参数k3，并令k3=0.5；S09：令第三机架出口张应力T3=k3T2；S10：判断不等式Tmin≤T3≤Tmax是否成立？若不等式成立，则转入步骤S11；否则，转入步骤S20；S11：定义第四机架出口张应力中间过程参数k4，并令k4=0.5；S12：令第四机架出口张应力T4=k4T3；S13：判断不等式Tmin≤T4≤Tmax是否成立？若不等式成立，则转入步骤S14；否则，转入步骤S19；S14：根据各机架入口张应力Ti‑1，出口张应力Ti，变形抗力σs，轧制速度为vi，带材的宽度B，入口厚度hi‑1，出口厚度hi，工作辊直径Dwi计算当前工况下各机架的打滑因子ψi，热滑伤指数振动系数φi，轧制力Pi，轧制功率Fi；S15：判断不等式是否成立？其中，Pmaxi为机架i所允许的最大轧制压力，Fmaxi为机架i所允许的最大轧制功率，ψ*为临界打滑因子，为临界滑伤指数，φ*为临界振动系数；若不等式成立，则转入步骤S16；否则，转入步骤S19；S16：利用金属变形模型和辊系弹性模型计算各机架出口张应力分布σ1ij，其中，i=1～5，表征机架号；j表征轧辊辊身方向上或带材宽度方向上的条元号；S17：计算目标函数F=Σi=15αiσ1ijmax-σ1ij minTi;]]>S18：判断不等式F<F0是否成立？若不等式成立，则令F0=F，Tiy=Ti，其中，i=1～4，并转入步骤S19；否则，直接转入步骤S19；S19：判断不等式k4<1.5是否成立？若不等式成立，则令k4=k4+0.1，转入步骤S12；否则，转入步骤S20；S20：判断不等式k3<1.5是否成立？若不等式成立，则令k3=k3+0.1，转入步骤S09；否则，转入步骤S21；S21：判断不等式k2<1.5是否成立？若不等式成立，则令k2=k2+0.1，转入步骤S06；否则，转入步骤S22；S22：判断不等式是否成立？若不等式成立，则令k1=k1+1，转入步骤S04；否则，转入步骤S23；S23：输出最优张应力Tiy，其中，i=1～4，完成机组张力制度的优化。...

【技术特征摘要】
1.一种冷连轧机组极薄带钢轧制的张力制度优化方法，用于3+2型CVC冷连轧机组的控制系统，其特征在于所述的张力制度优化方法包括以下步骤：S01：获取冷连轧机组的设备参数与工艺参数；在以下各步骤涉及的参数中，下标i表征机架号,i＝1-5对应于1-5#机架；下标j表征轧辊辊身方向上或带材宽度方向上的条元号；Tmin为机架间允许的最小张应力，Tmax为机架间允许的最大张应力；S02：给定目标函数初始值F0＝1×1010，各机架加权系数αi；S03：定义第一机架出口张应力中间过程参数k1和寻优步长ΔT，并令k1＝0，ΔT＝10MPa；S04：令第一机架出口张应力T1＝Tmin+k1ΔT；S05：定义第二机架出口张应力中间过程参数k2，并令k2＝0.5；S06：令第二机架出口张应力T2＝k2T1；S07：判断不等式Tmin≤T2≤Tmax是否成立；若不等式成立，则转入步骤S08；否则，转入步骤S21；S08：定义第三机架出口张应力中间过程参数k3，并令k3＝0.5；S09：令第三机架出口张应力T3＝k3T2；S10：判断不等式Tmin≤T3≤Tmax是否成立；若不等式成立，则转入步骤S11；否则，转入步骤S20；S11：定义第四机架出口张应力中间过程参数k4，并令k4＝0.5；S12：令第四机架出口张应力T4＝k4T3；S13：判断不等式Tmin≤T4≤Tmax是否成立；若不等式成立，则转入步骤S14；否则，转入步骤S19；S14：根据各机架入口张应力Ti-1，出口张应力Ti，变形抗力σs，轧制速度为vi，带材的宽度B，入口厚度hi-1，出口厚度hi，工作辊直径Dwi计算当前工况下各机架的打滑因子ψi，热滑伤指数振动系数φi，轧制力Pi，轧制功率Fi；S15：判断不等式是否成立；其中，Pmaxi为机架i所允许的最大轧制压力，Fmaxi为机架i所允许的最大轧制功率，ψ*为临界打滑因子，为临界滑伤指数，φ*为临界振动系数；若不等式成立，则转入步骤S16；否则，转入步骤S19；S16：利用金属变形模型和辊系弹性模型计算各机架出口张应力分布σ1ij；S17：计算目标函数其中，σ1ijmax和σ1ijmin为各机架出口张应力分布σ1ij的最大值和最小值；S18：判断不等式F＜F0是否成立；若不等式成立，则...

【专利技术属性】
技术研发人员：王康健，郑涛，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31