冷带钢连轧机轧辊工艺参数的优化控制方法技术

本发明专利技术提供一种冷带钢连轧机轧辊工艺参数的优化控制方法，它通过综合考虑打滑、热滑伤防治以及其它因素对参数的影响，从而设定合理的轧辊初始粗糙度与换辊周期以优化轧制工艺的控制过程。其包含在计算机系统上执行的以下步骤：（１）设定冷带钢连轧机每个机架的目标摩擦系数μ↓［ｉ］↑［＊］，其取值介于该机架的临界打滑摩擦系数与临界热滑伤摩擦系数之间，这里，ｉ为机架编号；（２）对各机架工作辊的初始粗糙度和换辊周期进行优化计算；（３）以每个机架工作辊的初始粗糙度和换辊周期的优化计算结果作为相应的设定值。本发明专利技术采用的方法原理简洁清晰，适于采用商品化的数值计算软件包来处理，因此方便了在计算机上的实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及冶金过程的生产与控制领域，特别涉及一种。
技术介绍
图1为冷带钢连轧工艺的示意图。如图1所示，带材1从开卷机2卷出后送至机架1#～i#，经过多个机架的轧制，带材达到规定的厚度并被送至卷取机3回卷。每个机架的轧辊包括支承辊4和工作辊5，其中工作辊与带材表面直接接触。轧制过程的工艺参数一般包括轧制速度、前后张力、压下量、轧辊初始粗糙度(即刚刚更换后轧辊的粗糙度)和轧辊更换周期(以下称为换辊周期)等参数，其中，轧辊初始粗糙度和换辊周期属于轧辊工艺参数。由于这些参数是冷带钢连轧工艺中质量控制的关键因素，因此在这方面已经作了许多研究工作，有关这些参数的控制或设定方法具体可参见“四辊轧机接触压力及剥落问题研究”(1998年第7期《机械科学与技术》第598～600页)、“影响提高轧辊寿命的因素”(1998年第6期《冶金信息》第28～31页)和“冷轧磨削质量的控制”(2000年第6期《轻合金加工技术》第47页)等参考文献，这些文献作为本专利技术的
技术介绍
包含在本说明书中。但是在利用现有方法对轧辊初始粗糙度和换辊周期等参数进行设定时，一般仅考虑它们对轧辊磨损剥落和带材表面质量及粗糙度等方面的影响，从未将其与冷连轧过程中的打滑和热滑伤发生概率问题联系起来，因此使得在生产过程中往往不能合理地设定轧辊原始粗糙度和换辊周期，其带来的后果是，要么造成轧制过程中发生打滑与热滑伤情况，从而限制轧制速度的提高，严重影响轧机的生产率和带钢表面质量，要么矫枉过正，造成轧辊的频繁更换，增加生产成本和降低轧机的生产效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，它通过综合考虑打滑、热滑伤防治以及其它因素对参数的影响，从而设定合理的轧辊初始粗糙度与换辊周期以优化轧制工艺的控制过程。本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现一种，包含在计算机系统上执行的以下步骤(1)设定冷带钢连轧机每个机架的目标摩擦系数μ*i，其取值介于该机架的临界打滑摩擦系数与临界热滑伤摩擦系数之间，这里，i为机架编号；(2)对各机架工作辊的初始粗糙度和换辊周期进行优化计算，其中，优化目标函数F具有如下形式F=A×Σi=1m(ξi-ξ‾)2+(1-A)ξ‾]]>这里，m为被优化机架的总数，A为各个机架ξi值均匀度对目标函数F影响的加权系数，其取值介于0～1之间，并且ξi=|μi*-μi|,]]>ξ‾=1mΣi=1m|μi*-μi|,]]>μi为第i个机架的摩擦系数；(3)以每个机架工作辊的初始粗糙度和换辊周期的优化计算结果作为相应的设定值。比较好的是，在上述中，每个机架的目标摩擦系数μ*i的取值等于该机架临界打滑摩擦系数与临界热滑伤摩擦系数之和的二分之一。比较好的是，在上述中，每个机架工作辊的初始粗糙度Rai和换辊周期Li与机架摩擦系数μi之间的数学关系具有如下形式μi=a1i×Raib1i+a2i×(1-e-b2iLi)+Ci]]>这里，a1i、b1i、a2i和b2i皆为通过实验得到的拟合系数，Ci为其它工艺参数对该机架摩擦系数μi的贡献。本专利技术的上述目的还通过以下技术方案实现一种，包含在计算机系统上执行的以下步骤(1)对于每个钢种，设定冷带钢连轧机每个机架的目标摩擦系数μ*ij，其取值介于该机架的临界打滑摩擦系数与临界热滑伤摩擦系数之间，这里，i为机架编号，j为钢种编号；(2)对于n个钢种，对各机架工作辊的初始粗糙度和换辊周期进行优化计算，其中，优化目标函数P具有如下形式P=B×Σj=1n(ηjFj-Σj=1nηjFj)2+(1-B)×Σj=1nηjFj]]>Fj=Aj×Σi=1m(ξij-ξj‾)2+(1-Aj)ξj‾]]>这里，n为被优化钢种的总数，ηj为钢种的加权系数并且Σj=1nηj=1,]]>B为n个钢种下各个机架ξij值均匀度对目标函数P影响的加权系数，其取值介于0～1之间，Aj为第j个钢种下各个机架ξij值均匀度对Fj影响的加权系数，其取值介于0～1之间，m为机架总数，并且ξij=|μij*-μij|,]]>ξj‾=1mΣi=1m|μij*-μij|,]]>μij为第j个钢种下第i个机架的摩擦系数；(3)以n个钢种下每个机架工作辊的初始粗糙度和换辊周期的优化计算结果作为相应的设定值。比较好的是，在上述中，每个机架的目标摩擦系数μ*ij的取值等于该机架临界打滑摩擦系数与临界热滑伤摩擦系数之和的二分之一。比较好的是，在上述中，对于每个钢种，确定每个机架工作辊的初始粗糙度Raij和换辊周期Lij与机架摩擦系数μij之间的数学关系具有如下形式μij=a1ij×Raijb1ij+a2ij×(1-e-b2ijLij)+Cij]]>这里，a1ij、b1ij、a2ij和b2ij皆为通过实验得到的拟合系数，Cij为其它工艺参数对该机架摩擦系数μij的贡献。与现有技术相比，本专利技术的上述方法在设定轧辊工艺参数时，在考虑其它因素的前提下，还将打滑与热滑伤的防治因素也考虑进去，因此降低了冷连轧过程中打滑和热滑伤发生的概率，提高了轧制速度。此外，本专利技术采用的方法原理简洁清晰，适于采用商品化的数值计算软件包来处理，因此方便了在计算机上的实现。附图说明通过以下结合附图对本专利技术较佳实施例的描述，可以进一步理解本专利技术的目的、特征和优点，其中图1为冷带钢连轧工艺的示意图。图2为按照本专利技术一个较佳实施例的目标函数优化处理的示意图。具体实施例方式以下首先分析机架摩擦系数的取值与热滑伤和打滑之间的关系。根据轧制理论，一方面，对于一个特定的轧制过程，在材质、压下量、来料厚度和前后张力等参数一定的情况下，机架摩擦系数越大，则轧制力越大，轧制功也越大，变形产生的热量也就越大，从而导致变形区的温度越高，因此热滑伤的发生几率也就越大；反之，机架摩擦系数越小，则热滑伤的发生几率就越小。可见，从防治热滑伤的角度出发，应该使机架摩擦系数尽可能地小。另一方面，打滑发生概率可用下列打滑因子ψ表征ψ=14μ|ΔhR′+T0-T1P|---(1)]]>式中，μ为机架摩擦系数，Δh为绝对压下量，R′为工作辊压扁半径，T0和T1为总的前后张力，P为总轧制压力。由上式(1)可见，对于一个特定的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷带钢连轧机轧辊工艺参数的优化控制方法，其特征在于，包含在计算机系统上执行的以下步骤：　　　　（１）设定冷带钢连轧机每个机架的目标摩擦系数μ↑［＊］↓［ｉ］，其取值介于该机架的临界打滑摩擦系数与临界热滑伤摩擦系数之间，这里，ｉ为机架编号；　　　　（２）对各机架工作辊的初始粗糙度和换辊周期进行优化计算，其中，优化目标函数Ｆ具有如下形式：　　　　Ｆ＝Ａ×＊＋（１－Ａ）＊　　　　这里，ｍ为被优化机架的总数，Ａ为各个机架ξ↓［ｉ］值均匀度对目标函数Ｆ影响的加权系数，其取值介于０～１之间，并且ξ↓［ｉ］＝｜μ↓［ｉ］↑［＊］－μ↓［ｉ］｜，＊＝１／ｍ＊｜μ↓［ｉ］↑［＊］－μ↓［ｉ］｜，μ↓［ｉ］为第ｉ个机架的摩擦系数；　　　　（３）以每个机架工作辊的初始粗糙度和换辊周期的优化计算结果作为相应的设定值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王骏飞，白振华，连家创，李兴东，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，燕山大学科技开发总公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]