CN108067503A - 一种冷连轧轧制优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冷连轧轧制优化方法，该方法可以通过降低辊间压力分布的不均匀程度，削减辊间压力分布的峰值来实现。该技术方案通过轧制规程的优化，同时使各机架辊间压力都不出现特别大，使得冷连轧过程中各机架的辊间压力均衡分布，既不出现出现整体值偏大的现象，又不出现整体值虽小但某一机架值偏大的现象，从而最终达到防治爆辊的目的，并将其应用到冷连轧机的生产实践，取得了良好的使用效果，为机组创造了较大的经济效益。

Description

一种冷连轧轧制优化方法

技术领域

本发明涉及一种优化方法，具体涉及一种冷连轧轧制优化方法，属于冷轧技术领域。

背景技术

近年来，随着用户带钢需求量的增加和使用性能的不断提高，提高机组效率和成品质量势在必行，然而随着轧制速度的提高，由于机组摩擦系数的不合理，容易导致酸轧机组在运行中存在以下问题：轧辊辊耗较大，甚至轧辊出现剥落、爆辊问题。以往的研究中，对于降低辊耗和治理轧辊剥落主要是通过改变轧辊辊型和轧辊动态参数(弯辊力、窜辊量和倾辊量)或者优化轧辊管理来实现，很少通过改变轧制规程综合优化来实现。，因此，迫切的需要一种新的技术方案来解决上述技术问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种冷连轧轧制优化方法，该技术方案在不影响板形质量的情况下同时使各机架辊间压力都不出现特别大，使得冷连轧过程中各机架的辊间压力均衡分布，既不出现出现整体值偏大的现象，又不出现整体值虽小但某一机架值偏大的现象，从而最终达到防治爆辊的目的，并将其应用到冷连轧机的生产实践，取得了良好的使用效果，给企业带来效益。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种冷连轧轧制优化方法，其特征在于，主要包括以下步骤，具体如下：

(a)收集五机架冷连轧机组的主要设备与工艺参数，

(b)定义轧制规程优化过程中所涉及到的过程参数，主要包括1-5#机架最佳压下量分配值ε_iy、第1-4#机架最佳出口张力设定值T_iy、1-5#机架压下率设定值ε_i0、第1-4#机架出口张力设定值T_i0、1-5#机架轧机工作辊弯辊力S_iw、1-5#机架轧机中间辊弯辊力S_im、末机架带钢的出口板形值shape；

(c)为了最大限度的提高机组对出口板形的调节能力，令第i机架工作辊弯辊力中间辊弯辊力中间辊窜动量设置为基态ξ＝0；

(d)给定第1-4#机架压下率ε_i0和1-4#机架出口张力T_i0的初始值X₀＝[ε_i0,T_i0]；

(e)计算第五机架压下率初始值

(f)计算当前工况下，各机架的工作辊与中间辊辊间压力分布值q_imwj和支承辊与中间辊辊间压力分布值q_imbj、末机架带钢的出口板形值shape；

(g)轧制过程中，在考虑安全系数的前提下，各机架辊间压力值以及出口板形值均不应该超过许可值，故判断不等式是否同时成立，如果不等式成立，则转入步骤(h)；如果不等式不成立，则重新分配压下率和出口张力的初始值，转入步骤(e)；(其中，X＝[ε_i,T_i]，g'_imw(X)为工作辊与中间辊最大不均匀度系数，g'_imb(X)为支承辊与中间辊最大不均匀度系数，

计算当前工况下，各机架爆辊防治综合判断指标γ_i的值，γ_i越小，则代表爆辊出现的概率越小、发生程度越轻；反之，爆辊防治综合判断指标γ_i越大，则代表爆辊出现的概率越大、发生程度越严重。其中爆辊防治综合判断指标γ_i的计算模型为：(其中，g_mw(X)为工作辊与中间辊平均不均匀度系数，g_mb(X)为支承辊与中间辊平均不均匀度系数，n_mw为工作辊与中间辊辊间条元数；n_mb为支承辊与中间辊辊间条元数)

(i)计算当前压下规程下的优化目标函数 α为加权系数，一般α＝0.35-0.65，其中代表各机架的爆辊防治综合判断指标的均匀度，代表各机架的爆辊防治综合判断指标整体数值；

(j)判断Powell条件是否成立(也就是判断目标函数F(X)是否最小)？如果Powell条件成立，则令ε_iy＝ε_i0、T_iy＝T_i0，转入步骤(k)，否则调整ε_i0、T_i0，转入步骤(e)；

(k)输出最优轧制规程ε_iy、T_iy，完成冷连轧机组以爆辊防治为目标的轧制规程的综合优化设定。

作为本发明的一种改进，所述步骤(a)收集五机架冷连轧机组的主要设备与工艺参数，具体如下：

a1)收集五机架冷连轧机组的主要设备参数，主要包括：1-5#机架工作辊辊径D_wi,i＝1,2,…5、1-5#机架中间辊辊径D_mi、1-5#机架支撑辊辊径D_bi、1-5#机架工作辊辊型分布ΔD_wij(j为条元数)、1-5#机架支撑辊辊型分布ΔD_bij、1-5#机架工作辊辊身长度L_wi、1-5#机架支撑辊辊身长度L_bi、1-5#机架支承辊传动侧与工作侧压下螺丝中心距l_b、1-5#机架中间辊传动侧与工作侧弯辊液压缸中心距l_m、1-5#机架工作辊传动侧与工作侧弯辊液压缸中心距l_w；

a2)收集五机架冷连轧机组的工艺特征参数，主要包括：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1-5#机架中间辊最大正弯辊力最大负弯辊力开卷机开卷张力T₀、卷取机卷曲张力T₅、1-4#机架相关设备所允许的最大出口张力T_maxi、1-4#机架相关设备所允许的最小出口张力T_mini、特定规格带材轧制时1-5#机架轧机许用最大压下率ε_imax、特定规格带材轧制时1-5#机架轧机许用最小压下率ε_imin、中间辊与支承辊许可最大不均匀度系数k_mb、中间辊与工作辊许可最大不均匀度系数k_mw、末机架出口最大板形值shape^*、安全系数ξ；

a3)收集待轧制带材的工艺参数，主要包括带材的初始强度σ_s0、加工硬化系数k_s、带材的宽度B、来料的厚度h₀、成品厚度h₅、5#机架的出口速度V₅；

a4)收集主要工艺润滑制度参数，主要包括各机架乳化液流量设定值flow_i、乳化液初始温度T_d、乳化液浓度C。

相对于现有技术，本发明的优点如下，本发明结合冷连轧机组的设备与工艺特点，充分考虑轧制工艺对辊间压力横向分布值的影响，采用现场试验跟踪、理论研究与实验轧机的实验相结合的方法，提供一种适合于冷连轧过程以爆辊防治为目标的轧制规程综合优化方案，对轧制规程进行优化，在不影响板形质量的情况下同时使各机架辊间压力都不出现特别大，使得冷连轧过程中各机架的辊间压力均衡分布，既不出现出现整体值偏大的现象，又不出现整体值虽小但某一机架值偏大的现象，从而最终达到防治爆辊的目的，提高了品牌竞争力，给企业带来了效益。

附图说明

图1本发明整个步骤流程图；

图2本发明步骤a的流程图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解和认识，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述和介绍。

实施例1：现以某1420五机架冷连轧机组为例，详细地介绍某1420五机架冷连轧机组轧辊辊型优化的计算过程：

在本实施例中，主要包括以下步骤：

(a)收集五机架冷连轧机组的主要设备与工艺参数，主要包括以下步骤：

a1)收集五机架冷连轧机组的主要设备参数，主要包括：1-5#机架工作辊辊径D_wi＝{403.86,398.51,396.15,422.50,412.20}mm、1-5#机架中间辊辊径D_mi＝{442.12,448.91,472.46,484.92,474.39}mm、1-5#机架支撑辊辊径D_bi＝{1198.26,1228.35,1204.59,1221.23,1189.54}、1-5#机架工作辊辊型分布ΔD_wij＝0(j为条元数)、1-5#机架支撑辊辊型分布ΔD_bij＝0、1-5#机架工作辊辊身长度L_wi＝1420mm、1-5#机架支撑辊辊身长度L_bi＝1420mm、1-5#机架支承辊传动侧与工作侧压下螺丝中心距l_b＝2.55m、1-5#机架中间辊传动侧与工作侧弯辊液压缸中心距l_m＝2.65m、1-5#机架工作辊传动侧与工作侧弯辊液压缸中心距l_w＝2.56m；

a2)收集五机架冷连轧机组的工艺特征参数，主要包括：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1-5#机架中间辊最大正弯辊力最大负弯辊力开卷机开卷张力T₀＝65MPa、卷取机卷曲张力T₅＝70MPa、1-4#机架相关设备所允许的最大出口张力T_maxi＝230MPa、1-4#机架相关设备所允许的最小出口张力T_mini＝80MPa、特定规格带材轧制时1-5#机架轧机许用最大压下率ε_imax＝0.45、特定规格带材轧制时1-5#机架轧机许用最小压下率ε_imin＝0.15、中间辊与支承辊许可最大不均匀度系数k_mb＝0.5、中间辊与工作辊许可最大不均匀度系数k_mw＝0.9、末机架出口最大板形值shape^*＝14I、安全系数ξ＝0.9；

a3)收集待轧制带材的工艺参数，主要包括带材的初始强度σ_s0＝390MPa、加工硬化系数k_s＝1.35、带材的宽度B＝812mm、来料的厚度h₀＝2.01mm、成品厚度h₅＝0.18mm、5#机架的出口速度V₅＝1246m/min；

a4)收集主要工艺润滑制度参数，主要包括各机架乳化液流量设定值flow_i＝{3019,3346,3400,3648,4200}L/min、乳化液初始温度T_d＝58℃、乳化液浓度C＝4.2％；

(b)定义轧制规程优化过程中所涉及到的过程参数，主要包括1-5#机架最佳压下量分配值ε_iy、第1-4#机架最佳出口张力设定值T_iy、1-5#机架压下率设定值ε_i0、第1-4#机架出口张力设定值T_i0、1-5#机架轧机工作辊弯辊力S_iw、1-5#机架轧机中间辊弯辊力S_im、末机架带钢的出口板形值shape；

(c)为了最大限度的提高机组对出口板形的调节能力，令第i机架工作辊弯辊力中间辊弯辊力中间辊窜动量设置为基态ξ＝0；

(d)给定第1-4#机架压下率ε_i0＝{0.3,0.3,0.3,0.2}和1-4#机架出口张力T_i0＝{100,100,100,100}MPa；

(e)计算第五机架压下率初始值

(f)计算当前工况下，各机架的工作辊与中间辊辊间压力分布值q_imwj和支承辊与中间辊辊间压力分布值q_imbj、末机架带钢的出口板形值shape＝13.4I；

(g)轧制过程中，在考虑安全系数的前提下，各机架辊间压力值以及出口板形值均不应该超过许可值，故判断不等式是否同时成立，如果不等式成立，则转入步骤(h)；如果不等式不成立，则重新分配压下率和出口张力的初始值，转入步骤(e)；

(h)计算当前工况下，各机架爆辊防治综合判断指标γ_i＝{0.634，0.622,0.743,0.423,0.962}；

(i)计算当前压下规程下的优化目标函数 其中α＝0.55；

(j)判断Powell条件是否成立(也就是判断目标函数F(X)是否最小)？如果Powell条件成立，则令ε_iy＝ε_i0、T_iy＝T_i0，转入步骤(k)，否则调整ε_i0、T_i0，转入步骤(e)；

(k)输出最优轧制规程ε_iy＝{0.443,0.442,0.381,0.325,0.193}、T_iy＝{130.21,146.86,156.23,165.64}MPa，完成冷连轧机组以爆辊防治为目标的轧制规程的综合优化设定。

最后，为了方便比较，在表1中分别给出了本实施和传统方法得到的压下制度、张力制度以及爆辊防治综合判断指标的分布情况。通过表1可以看出，用于表征爆辊发生概率的目标函数从0.476下降到0.155，下降了67.4％；用于表征末机架出口板形质量的板形值从12.42I下降到10.13I，下降了12.17％，说明本发明所述的相关方法能够很好的降低辊间压力和轧制过程中爆辊发生的概率，改善带钢出口表面的质量。

表1实施例1与传统方法的轧制规程综合优化结果

可以看出，该技术方案有效地对冷连轧机组减少辊耗与轧辊爆辊进行了控制，可进一步推广到梅钢其它类似机组，推广应用前景比较广阔。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (2)

1.冷连轧轧制优化方法，其特征在于，主要包括以下步骤，具体如下：

(a)收集五机架冷连轧机组的主要设备与工艺参数，

(b)定义轧制规程优化过程中所涉及到的过程参数，主要包括1-5#机架最佳压下量分配值ε_iy、第1-4#机架最佳出口张力设定值T_iy、1-5#机架压下率设定值ε_i0、第1-4#机架出口张力设定值T_i0、1-5#机架轧机工作辊弯辊力S_iw、1-5#机架轧机中间辊弯辊力S_im、末机架带钢的出口板形值shape；

(c)为了最大限度的提高机组对出口板形的调节能力，令第i机架工作辊弯辊力中间辊弯辊力中间辊窜动量设置为基态ξ＝0；

(d)给定第1-4#机架压下率ε_i0和1-4#机架出口张力T_i0的初始值X₀＝[ε_i0,T_i0]；

(e)计算第五机架压下率初始值

(f)计算当前工况下，各机架的工作辊与中间辊辊间压力分布值q_imwj和支承辊与中间辊辊间压力分布值q_imbj、末机架带钢的出口板形值shape；

(g)轧制过程中，在考虑安全系数的前提下，各机架辊间压力值以及出口板形值均不应该超过许可值，故判断不等式是否同时成立，如果不等式成立，则转入步骤(h)；如果不等式不成立，则重新分配压下率和出口张力的初始值，转入步骤(e)；(其中，X＝[ε_i,T_i]，g'_imw(X)为工作辊与中间辊最大不均匀度系数，g'_imb(X)为支承辊与中间辊最大不均匀度系数，

计算当前工况下，各机架爆辊防治综合判断指标γ_i的值，γ_i越小，则代表爆辊出现的概率越小、发生程度越轻；反之，爆辊防治综合判断指标γ_i越大，则代表爆辊出现的概率越大、发生程度越严重。其中爆辊防治综合判断指标γ_i的计算模型为：(其中，g_mw(X)为工作辊与中间辊平均不均匀度系数，g_mb(X)为支承辊与中间辊平均不均匀度系数，n_mw为工作辊与中间辊辊间条元数；n_mb为支承辊与中间辊辊间条元数)

(i)计算当前压下规程下的优化目标函数 α为加权系数，一般α＝0.35-0.65，其中代表各机架的爆辊防治综合判断指标的均匀度，代表各机架的爆辊防治综合判断指标整体数值；

(j)判断Powell条件是否成立(也就是判断目标函数F(X)是否最小)？如果Powell条件成立，则令ε_iy＝ε_i0、T_iy＝T_i0，转入步骤(k)，否则调整ε_i0、T_i0，转入步骤(e)；

(k)输出最优轧制规程ε_iy、T_iy，完成冷连轧机组以爆辊防治为目标的轧制规程的综合优化设定。

2.根据权利要求1所述的冷连轧轧制优化方法，其特征在于，所述步骤(a)收集五机架冷连轧机组的主要设备与工艺参数，具体如下：

a1)收集五机架冷连轧机组的主要设备参数，主要包括：1-5#机架工作辊辊径D_wi,i＝1,2,…5、1-5#机架中间辊辊径D_mi、1-5#机架支撑辊辊径D_bi、1-5#机架工作辊辊型分布ΔD_wij(j为条元数)、1-5#机架支撑辊辊型分布ΔD_bij、1-5#机架工作辊辊身长度L_wi、1-5#机架支撑辊辊身长度L_bi、1-5#机架支承辊传动侧与工作侧压下螺丝中心距l_b、1-5#机架中间辊传动侧与工作侧弯辊液压缸中心距l_m、1-5#机架工作辊传动侧与工作侧弯辊液压缸中心距l_w；

a2)收集五机架冷连轧机组的工艺特征参数，主要包括：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1-5#机架中间辊最大正弯辊力最大负弯辊力开卷机开卷张力T₀、卷取机卷曲张力T₅、1-4#机架相关设备所允许的最大出口张力T_maxi、1-4#机架相关设备所允许的最小出口张力T_mini、特定规格带材轧制时1-5#机架轧机许用最大压下率ε_imax、特定规格带材轧制时1-5#机架轧机许用最小压下率ε_imin、中间辊与支承辊许可最大不均匀度系数k_mb、中间辊与工作辊许可最大不均匀度系数k_mw、末机架出口最大板形值shape^*、安全系数ξ；

a3)收集待轧制带材的工艺参数，主要包括带材的初始强度σ_s0、加工硬化系数k_s、带材的宽度B、来料的厚度h₀、成品厚度h₅、5#机架的出口速度V₅；

a4)收集主要工艺润滑制度参数，主要包括各机架乳化液流量设定值flow_i、乳化液初始温度T_d、乳化液浓度C。