提升二次冷轧机组直喷系统乳化液工艺润滑性能的方法技术方案

一种提升二次冷轧机组直喷系统乳化液工艺润滑性能的方法，它包括以下由计算机执行的步骤：(A)构造二次冷轧机组乳化液在带钢表面析出油膜厚度的计算模型；(B)收集二次冷轧机组主要设备工艺、轧制油理化性能与摩擦特性参数；(C)计算带钢表面乳化液浓度析出效率时间影响系数λt和浓度影响系数λC、乳化液流量剩余效率时间影响系数δt和流量影响系数δQ的最优值；(D)将各影响系数的最优值代入步骤(A)的计算模型；(E)收集待生产带钢的预设定工艺参数；(F)计算二次冷轧机组最佳润滑性能对应的乳化液流量与浓度的最优组合(Qy,Cy)。本发明专利技术提升直喷系统乳化液工艺润滑性能，在相同轧制油消耗量的前提下，实现二次冷轧机组最佳润滑性能和最小轧制压力。

A method to improve the lubrication performance of the emulsified liquid of the direct injection system for two cold rolling mills

A method for improving the two cold rolling mill direct injection system of emulsion lubrication performance, which comprises the following steps: executed by a computer (A) to construct two cold rolling emulsion in the calculation model of strip from the surface of the oil film thickness; (B) collected from two main equipment and process, cold rolling oil physicochemical the performance and friction parameters; (C) calculation of the strip surface emulsion concentration precipitation efficiency coefficient T and the time effect of concentration coefficient C, the remaining time efficiency of emulsion flow influence coefficient and flow coefficient of delta T Delta Q optimal value; (D) the influence coefficient of the optimal value of substitution steps (A) the calculation model; (E) to set the process parameters to be collected pre production of strip steel; (F) calculation two times the best performance of cold rolling emulsion lubrication corresponding to the flow and concentration of optimal combination (Qy, Cy). The invention improves the lubrication performance of the direct injection system emulsion, and realizes the best lubrication performance and minimum rolling pressure of the two cold rolling mill on the premise of the same rolling oil consumption.

【技术实现步骤摘要】
提升二次冷轧机组直喷系统乳化液工艺润滑性能的方法
本专利技术属于冷轧
，特别涉及一种提升二次冷轧机组直喷系统乳化液工艺润滑性能的方法。
技术介绍
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，因此，在二次冷轧机组第一机架采用直喷系统进行乳化液工艺润滑。二次冷轧机组生产过程中，乳化液通过直喷系统的喷嘴喷射在带钢表面，并在带钢表面析出一层润滑油膜，实现二次冷轧机组的轧制润滑。二次冷轧机组直喷系统的工艺润滑性能主要由乳化液流量与浓度决定，随着乳化液流量与浓度的增加，在带钢表面析出的油膜厚度增加，轧制润滑性能提高，轧制压力降低。但是，乳化液流量与浓度的提高与润滑性能的提升是非线性关系，在相同轧制油消耗量的前提下，如果乳化液流量与浓度设定不合理，将会导致二次冷轧机组轧制过程轧制压力升高，前滑增加，影响机组的轧制稳定性与带钢的表面质量，并且增加轧制过程中的功率消耗。以往，对于二次冷轧机组乳化液工艺润滑参数的设定主要考虑的是满足轧制稳定性与带钢表面质量，并没有最大程度的发挥直喷系统乳化液工艺润滑性能，造成了轧制过程中出现轧制压力偏高，功率消耗浪费现象。因此，通过优化乳化液的流量与浓度参数，实现在相同轧制油消耗的情况下，最大程度提升二次冷轧机组直喷系统乳化液工艺润滑性能，对于二次冷轧过程产品质量的进一步提升以及生产过程功耗的降低具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够提升直喷系统乳化液工艺润滑性能、降低轧制压力与生产过程中的功率消耗的提升二次冷轧机组直喷系统乳化液工艺润滑性能的方法。本专利技术包括以下由计算机执行的步骤：(A)构造二次冷轧机组乳化液在带钢表面析出油膜厚度的计算模型：式中，ξp为带钢表面析出的油膜厚度；Q为乳化液流量；C为乳化液浓度；L为乳化液喷嘴到轧机辊缝距离、VS为带钢入口轧制速度；B为带钢宽度；ηC为乳化液浓度析出效率；ηQ为乳化液流量剩余效率；λt为乳化液浓度析出效率时间影响系数；λC为乳化液浓度析出效率浓度影响系数；δt为乳化液流量剩余效率时间影响系数；δQ为乳化液流量剩余效率流量影响系数。(B)收集二次冷轧机组主要设备工艺参数、轧制油理化性能参数与摩擦特性参数，包括：工作辊半径R、工作辊弹性模量E、工作辊泊松比ν、乳化液喷嘴到轧机辊缝距离L、轧制油动力粘度η0、压力粘度系数θ、液体润滑摩擦影响系数a、边界润滑摩擦影响系数b、摩擦系数衰减指数Bξ。(C)采用Powell优化算法，计算带钢表面析出油膜厚度模型中乳化液浓度析出效率时间影响系数λt、乳化液浓度析出效率浓度影响系数λC、乳化液流量剩余效率时间影响系数δt、乳化液流量剩余效率流量影响系数δQ的最优值，具体包括以下步骤：C1)收集二次冷轧机组现场已生产的N组带钢的生产工艺参数，包括：乳化液流量Qi、乳化液浓度Ci、带钢入口轧制速度VSi、工作辊线速度VRi、带钢宽度Bi、带钢入口厚度Hi、带钢出口厚度hi、压下量Δhi、轧制咬入角αi、带钢后张应力σ0i、带钢前张应力σ1i、带钢变形抗力Ki、轧制压力实测值Pmi、i为带钢组数编号，i＝1,2,L,N；C2)定义析出油膜厚度影响系数数组X＝{λt,λC,δt,δQ}，初始化X0＝{λt0,λC0,δt0,δQ0}及其搜索步长ΔX＝{Δλt,ΔλC,Δδt,ΔδQ}；C3)按照步骤(A)构造的模型计算已生产N组带钢表面析出的油膜厚度ξpi：C4)计算已生产N组带钢在轧制变形区形成的油膜厚度ξi：C5)计算已生产N组带钢在轧制变形区的摩擦系数μi：μi＝a+bexp(Bξξi)C6)采用Hill公式，计算已生产N组带钢的轧制压力计算值Pi：式中，Qf为外摩擦影响系数；Ry为工作辊弹性压扁半径；σ为等效张应力。C7)计算析出油膜厚度影响系数优化目标函数G(X)：式中，为权重系数，C8)判断Powell条件是否成立？若成立，则转入步骤C9)；若不成立，则更新数组X及其搜索步长ΔX，转入步骤C3)；C9)输出优化目标函数最小值对应的析出油膜厚度影响系数数组最优值Xy＝{λty,λCy,δty,δQy}。(D)将带钢表面析出油膜厚度模型中各影响系数的最优值λty、λCy、δty、δQy代入步骤(A)所构造二次冷轧机组乳化液在带钢表面析出油膜厚度的计算模型：(E)收集二次冷轧机组待生产带钢的预设定工艺参数，包括：带钢入口轧制速度VS、工作辊线速度VR、带钢宽度B、带钢入口厚度H、带钢出口厚度h、压下量Δh、轧制咬入角α、带钢后张应力σ0、带钢前张力σ1、带钢变形抗力K、轧制油消耗量设定值W。(F)计算二次冷轧机组最佳润滑性能对应的乳化液流量与浓度的最优组合(Qy,Cy)，包括以下步骤：F1)收集二次冷轧机组乳化液流量的最小值Qmin、乳化液流量的最大值Qmax、乳化液浓度的最小值Cmin、乳化液浓度的最大值Cmax；F2)初始化轧制压力最小值Py＝1000ton；F3)定义乳化液流量优化步长ΔQ、优化步数j，并初始化j＝0；F4)计算此时乳化液流量Qj与浓度Cj：F5)判断Cmin≤Cj≤Cmax是否成立？若成立，则转入步骤F6)；若不成立，则转入步骤F11)；F6)根据步骤(D)优化后的油膜厚度模型，计算带钢表面析出油膜厚度ξpj：F7)计算此时轧制变形区形成的油膜厚度ξj：F8)计算此时带钢在轧制变形区的摩擦系数μj：μj＝a+bexp(Bξξj)F9)采用Hill公式，计算此时带钢的轧制压力Pj：F10)判断Pj＜Py是否成立？若成立，则令轧制压力最小值Py＝Pj、对应的乳化液流量与浓度的最优组合(Qy,Cy)＝(Qj,Cj)，转入步骤F11)；若不成立，直接转入步骤F11)；F11)判断Qj≥Qmax是否成立？若成立，则转入步骤F12)；若不成立，则令j＝j+1，转入步骤F4)；F12)输出二次冷轧机组最佳润滑性能对应的乳化液流量与浓度的最优组合(Qy,Cy)。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：能够实现二次冷轧机组直喷系统乳化液工艺润滑性能的提升，在相同轧制油消耗量的前提下，通过优化出最优的乳化液流量与浓度组合，最大程度发挥二次冷轧机组直喷系统润滑性能，降低二次冷轧机组的轧制压力与生产过程中的功率消耗。附图说明图1是本专利技术的总计算流程图；图2是本专利技术步骤(C)的流程图；图3是本专利技术步骤(F)的流程图。具体实施方式实施例1：以某二次冷轧机组为例，按照图1所示的提升二次冷轧机组直喷系统乳化液工艺润滑性能的方法的总计算流程图：首先，在步骤(A)中，构造二次冷轧机组乳化液在带钢表面析出油膜厚度的计算模型：随后，在步骤(B)中，收集二次冷轧机组主要设备工艺参数、轧制油理化性能参数与摩擦特性参数，包括：工作辊半径R＝170mm、工作辊弹性模量E＝210GPa、工作辊泊松比ν＝0.3、乳化液喷嘴到轧机辊缝距离L＝0.5m、轧制油动力粘度η0＝0.02Pa·s、压力粘度系数θ＝0.01MPa-1、液体润滑摩擦影响系数a＝0.0112、边界润滑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提升二次冷轧机组直喷系统乳化液工艺润滑性能的方法，其特征在于：它包括以下由计算机执行的步骤：(A)构造二次冷轧机组乳化液在带钢表面析出油膜厚度的计算模型：

【技术特征摘要】
1.一种提升二次冷轧机组直喷系统乳化液工艺润滑性能的方法，其特征在于：它包括以下由计算机执行的步骤：(A)构造二次冷轧机组乳化液在带钢表面析出油膜厚度的计算模型：式中，ξp为带钢表面析出的油膜厚度；Q为乳化液流量；C为乳化液浓度；L为乳化液喷嘴到轧机辊缝距离、VS为带钢入口轧制速度；B为带钢宽度；ηC为乳化液浓度析出效率；ηQ为乳化液流量剩余效率；λt为乳化液浓度析出效率时间影响系数；λC为乳化液浓度析出效率浓度影响系数；δt为乳化液流量剩余效率时间影响系数；δQ为乳化液流量剩余效率流量影响系数；(B)收集二次冷轧机组主要设备工艺参数、轧制油理化性能参数与摩擦特性参数，包括：工作辊半径R、工作辊弹性模量E、工作辊泊松比ν、乳化液喷嘴到轧机辊缝距离L、轧制油动力粘度η0、压力粘度系数θ、液体润滑摩擦影响系数a、边界润滑摩擦影响系数b、摩擦系数衰减指数Bξ；(C)采用Powell优化算法，计算带钢表面析出油膜厚度模型中乳化液浓度析出效率时间影响系数λt、乳化液浓度析出效率浓度影响系数λC、乳化液流量剩余效率时间影响系数δt、乳化液流量剩余效率流量影响系数δQ的最优值；(D)将带钢表面析出油膜厚度模型中各影响系数的最优值λty、λCy、δty、δQy代入步骤(A)所构造二次冷轧机组乳化液在带钢表面析出油膜厚度的计算模型：(E)收集二次冷轧机组待生产带钢的预设定工艺参数，包括：带钢入口轧制速度VS、工作辊线速度VR、带钢宽度B、带钢入口厚度H、带钢出口厚度h、压下量Δh、轧制咬入角α、带钢后张应力σ0、带钢前张力σ1、带钢变形抗力K、轧制油消耗量设定值W；(F)计算二次冷轧机组最佳润滑性能对应的乳化液流量与浓度的最优组合(Qy,Cy)。2.根据权利要求1所述的提升二次冷轧机组直喷系统乳化液工艺润滑性能的方法，其特征在于：所述的步骤(C)包括以下步骤：C1)收集二次冷轧机组现场已生产的N组带钢的生产工艺参数，包括：乳化液流量Qi、乳化液浓度Ci、带钢入口轧制速度VSi、工作辊线速度VRi、带钢宽度Bi、带钢入口厚度Hi、带钢出口厚度hi、压下量Δhi、轧制咬入角αi、带钢后张应力σ0i、带钢前张应力σ1i、带钢变形抗力Ki、轧制压力实测值Pmi、i为带钢组数编号，i＝1,2,L,N；C2)定义析出油膜厚度影响系数数组X＝{λt,λC,δt,δQ}，初始化X0＝{λt0,λC0,δt0,δQ0}及其搜索步长ΔX＝{Δλt,ΔλC,Δδt,ΔδQ}；C3)按照步骤(A)构造的模型计算已生产N组带钢表面析出的油膜厚度ξpi：C4)计算已生产N组带钢在轧制变形区形成的油膜厚度ξi：

【专利技术属性】
技术研发人员：白振华，崔熙颖，崔亚亚，钱承，刘亚星，徐记栓，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13