CN101739514B - 双ucm机型的二次冷轧机组轧制工艺参数综合优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双UCM机型的二次冷轧机组轧制工艺参数综合优化方法，它是经过大量的现场试验与理论研究，充分结合二次冷轧工序的设备与工艺特点，综合考虑到带材出口板形、前滑、轧制速度，建立一套适合于双UCM机型的二次冷轧机组轧制工艺参数综合优化方法，通过对二次冷轧工序入口张力、出口张力、机架间张力、各个机架压下率(轧制压力)等金属模型参数以及1#与2#机架中间辊窜动量、1#与2#机架弯辊力等辊系参数的优化设定，提高轧制速度与产品质量，保证机组的产能与成材率。

Description

双UCM机型的二次冷轧机组轧制工艺参数综合优化方法

技术领域

本发明涉及一种二次冷轧生产工艺技术，特别涉及一种双UCM机型的二次冷轧机组轧制工艺参数综合优化方法。

背景技术

二次冷轧是在一次冷轧及退火之后，将带钢进一步压下减薄，以提高材料的硬度和强度。一般而言，采用二次冷轧方式生产的产品主要包括DR7至DR10系列二次冷轧型镀锡(铬)板，同时也包括荫罩带钢和内磁屏蔽带钢高技术含量、高附加值、高品质要求的电子产品等。对于二次冷轧机组而言，为了保证产品的厚度、强度、硬度、表面质量、机械性能、板形等多方面的指标，往往采用双UCM的机型布置形式。这样，在二次冷轧生产过程中，需要设定的轧制工艺参数就包括入口张力、出口张力、中间张力、各个机架压下率(轧制压力)等金属模型参数以及1#与2#机架中间辊窜动量、1#与2#机架弯辊力等辊系参数。在辊系参数中，中间辊窜动量属于静态参数，在轧制过程中是不进行调整的，1#、2#机架弯辊力则属于静态参数，在轧制过程中也是可以调整的。以往，在二次冷轧工序中对于金属模型参数、辊系静态参数、辊系动态参数的设定都是单独进行的，而没有相互关联。因此参数之间的配合不能达到最优，甚至出现相制约与作用抵消的情况，严重影响了产品的质量，给企业带来较大的经济损失。为此，本发明在大量的现场试验与理论研究的基础上，结合二次冷轧工序的设备与工艺特点，综合考虑到带材出口板形、前滑、轧制速度，提出了一套适合于双UCM机型的二次冷轧机组轧制工艺参数综合优化方法，通过对二次冷轧工序入口张力、出口张力、机架间张力、各个机架压下率(轧制压力)等金属模型参数以及1#与2#机架中间辊窜动量、1#与2#机架弯辊力等辊系参数的优化设定，保证机组的产能与成材率，实现以下两个目标：(1)轧制稳定，不出现打滑等问题，保证一定的轧制速度，充分发挥机组潜能，以期提高生产效率和产量；(2)带材出口板形良好。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的提供一种双UCM机型的二次冷轧机组轧制工艺参数综合优化方法，该方法提高轧制速度与产品质量，保证机组的产能与成材率。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种双UCM机型的二次冷轧机组轧制工艺参数综合优化方法，包括以下可由计算机执行的步骤：

(1)收集二次冷轧机组的设备参数主要包括：1^#和2^#机架工作辊直径D_w1，D_w2、1^#和2^#机架中间辊直径D_m1，D_m2、1^#和2^#机架支撑辊直径D_b1，D_b2、1^#机架工作辊与中间辊以及支撑辊辊型分布ΔD_1wi，ΔD_1mi，ΔD_1bi、2^#机架工作辊与中间辊以及支撑辊辊型分布ΔD_2wi，ΔD_2mi，ΔD_2bi、1^#和2^#机架工作辊辊身长度L_w1，L_w2、1^#和2^#机架中间辊辊身长度L_m1，L_m2、1^#和2^#机架支撑辊辊身长度L_b1，L_b2、1^#和2^#机架工作辊压下螺丝中心距l_w1，l_w2、1^#和2^#机架中间辊压下螺丝中心距L_m1，L_m2、1^#和2^#机架支撑辊压下螺丝中心距l_b1，l_b2、1^#机架中间辊许用最大窜动量δ_1max、2^#机架中间辊许用最大窜动量δ_2max、1^#机架工作辊与中间辊的最大弯辊力S_1w max ⁺，S_1w max ^-，S_1m max ⁺，S_1m max ^-、2^#机架工作辊与中间辊的最大弯辊力S_2w max ⁺，S_2w max ^-，S_2m max ⁺，S_2m max ^-、1^#和2^#机架的临界打滑因子值ψ₁ ^*，ψ₂ ^*；

(2)收集待轧带材关键轧制工艺参数主要包括：带材来料的厚度横向分布值H_i、来料板形的横向分布值L_i、带材的宽度B、来料厚度H、总的压下量ε₀、带材的强度σ_s、用户所允许的最大成品板形I_max、1#机架的前滑目标值f_1o、2#机架的前滑目标值f_2o、1#机架前滑值所允许的最大波动量Δf₁、2#机架前滑值所允许的最大波动量Δf₂、机架前张力的最大值T_1max、中张力最大值T_2max、后张力最大值T_0max、机架前张力的最小值T_1min、中张力最小值T_2min、后张力最小值T_0min；

(3)给定板形控制初始值I_max0＝8I_max；

(4)设定1#、2#机架中间辊窜动量的初始值δ₁₀＝75mm、δ₂₀＝75mm；

(5)设定1#、2#机架工作辊弯辊力的初始值 $S_{w10}=\frac{S_{w1\max }^{+}+S_{w1\max }^{-}}{2},$ $S_{w20}=\frac{S_{w2\max }^{+}+S_{w2\max }^{-}}{2};$

(6)设定1#、2#机架中间辊弯辊力的初始值 $S_{m10}=\frac{S_{m1\max }^{+}+S_{m1\max }^{-}}{2},$ $S_{m20}=\frac{S_{m2\max }^{+}+S_{m2\max }^{-}}{2};$

(7)调用张力优化设定及前滑控制模型(见参考文献：吴首民，李秀军.二次冷轧机组轧制模式的前滑综合控制技术，冶金设备，2008年第6期)，综合考虑到板形、轧制稳定性、成品表面质量及实际所能达到的最大轧制速度问题，计算出当前状态下(即1#、2#机架中间辊窜动量为δ₁₀、δ₂₀；1#、2#机架工作辊弯辊力为S_w10、S_w20；1#、2#机架中间辊弯辊力为S_m10、S_m20；板形控制最大值为I_max0)的最优前张力设定值T_1y、中张力设定值T_2y、后张力设定值T_0y、1#机架压下率最优设定值ε_1y、2#机架压下率设定值ε_2y；

(8)计算当前状态(前张力为T_1y、中张力为T_2y、后张力为T_0y、1#机架压下率为ε_1y、2#机架压下率为ε_2y)下最优1#、2#机架轧制压力设定值P_1y、P_2y；

(9)计算出二次冷轧机组在前张力为T_1y、中张力为T_2y、后张力为T_0y、1#机架压下率为ε_1y、2#机架压下率为ε_2y、1#机架轧制压力为P_1y、2#机架轧制压力为P_2y、1#机架工作辊弯辊力为S_w10、2#机架工作辊弯辊力为S_w20、1#机架中间辊弯辊力为S_m10、2#机架中间辊弯辊力为S_m20时1#、2#机架中间辊窜动量的最优设定值δ_1y、δ_2y；

(10)计算出二次冷轧机组在前张力为T_1y、中张力为T_2y、后张力为T_0y、1#机架压下率为ε_1y、2#机架压下率为ε_2y、1#机架轧制压力为P_1y、2#机架轧制压力为P_2y、1#机架中间辊窜动量为δ_1y、2#机架中间辊窜动量为δ_2y时1#及2#机架工作辊弯辊力的最优设定值S_w1y，S_w2y、1#及2#机架中间辊弯辊力的最优设定值S_m1y，S_m2y；

(11)计算出二次冷轧机组在前张力为T_1y、中张力为T_2y、后张力为T_0y、1#机架压下率为ε_1y、2#机架压下率为ε_2y、1#机架轧制压力为P_1y、2#机架轧制压力为P_2y、1#机架中间辊窜动量为δ_1y、2#机架中间辊窜动量为δ_2y、1#及2#机架工作辊弯辊力为S_w1y，S_w2y、1#及2#机架中间辊弯辊力为S_m1y，S_m2y时的成品板形值I_y；

(12)判断不等式I_y≤0.5I_max是否成立，如果成立，转入步骤(16)；否则，转入步骤(13)；

(13)判断弯辊与窜辊综合判断不等式

是否成立？如果不成立，令δ₁₀＝δ_1y、δ₂₀＝δ_2y、S_w10＝S_w1y、S_w20＝S_w2y、S_m10＝S_m1y、S_m20＝S_m2y、I_max0＝I_y，转入步骤(7)。否则，转入步骤(14)；

(14)判断不等式I_y≤I_max是否成立，如果成立，转入步骤(15)；否则，令I_max0＝0.5I_max0，转入步骤(4)；

(15)输出最优的轧制参数设定值：前张力为T_1y、中张力为T_2y、后张力为T_0y、1#机架压下率为ε_1y、2#机架压下率为ε_2y、1#机架轧制压力为P_1y、2#机架轧制压力为P_2y、1#机架中间辊窜动量为δ_1y、2#机架中间辊窜动量为δ_2y、1#及2#机架工作辊弯辊力为S_w1y，S_w2y、1#及2#机架中间辊弯辊力为S_m1y，S_m2y。

(16)结束计算。

需要说明的是，在上述模型中，板形控制初始值取I_max0＝8I_max，主要是考虑尽量通过优化轧制参数来保证前滑，而通过辊系参数的优化来逐步调节板形。当辊系参数的优化不能保证板形时，逐步缩小板形初始值，采用I_max0＝0.5I_max0来缩小。因为，在张力优化设定及前滑控制模型过程中，提高板形精度必然会降低前滑控制精度，采用上述方法可以尽量降低该因素的影响。

附图说明

以下结合附图对本发明较佳实施例进行进一步详细具体的说明。

图1(a)和图1(b)是双UCM机型的二次冷轧机组轧制工艺参数综合优化方法的总体框图；

图2是本发明第一实施例中按照本发明所述方法而得出的板形曲线分布图；

图3是本发明第一实施例中按照传统方法而得出的板形曲线分布图；

图4是本发明第二实施例中按照本发明所述方法而得出的板形曲线分布图；

图5是本发明第二实施例中按照传统方法而得出的板形曲线分布图。

具体实施方式

第一实施例

附图1是双UCM机型的二次冷轧机组轧制工艺参数综合优化的总体框图。现以规格为0.234mm×907mm、钢种为MR DR-8CA的带钢为例，借助特定的双UCM机型的二次冷轧机组来描述轧制过程中轧制工艺参数综合优化的实现过程。

首先，在步骤1中，收集二次冷轧机组的设备参数主要包括：1^#和2^#机架工作辊直径D_w1＝560mm，D_w2＝560mm、1^#和2^#机架中间辊直径D_m1＝560mm，D_m2＝560mm、1^#和2^#机架支撑辊直径D_b1＝1000mm，D_b2＝1000mm、1^#机架工作辊与中间辊以及支撑辊辊型分布ΔD_1wi＝0，ΔD_1mi＝0，ΔD_1bi＝0、2^#机架工作辊与中间辊以及支撑辊辊型分布ΔD_2wi＝0，ΔD_2mi＝0，ΔD_2bi＝0、1^#和2^#机架工作辊辊身长度L_w1＝1220mm，L_w2＝1220mm、1^#和2^#机架中间辊辊身长度L_m1＝1220mm，L_m2＝1220mm、1^#和2^#机架支撑辊辊身长度I_b1＝1220mm，I_b2＝1220mm、1^#和2^#机架工作辊压下螺丝中心距l_w1＝2200mm，l_w2＝2200mm、1^#和2^#机架中间辊压下螺丝中心距l_m1＝2210mm，l_m2＝2210mm、1^#和2^#机架支撑辊压下螺丝中心距l_b1＝2210mm，l_b2＝2210mm、1^#机架中间辊许用最大窜动量δ_1max＝300mm、2^#机架中间辊许用最大窜动量δ_2max＝300mm、1^#机架工作辊与中间辊的最大弯辊力 $S_{1w\max }^{+}=30t,$ $S_{1w\max }^{-}=-30t,$ $S_{1m\max }^{+}=30t,$ $S_{1m\max }^{-}=30t,$ 2^#机架工作辊与中间辊的最大弯辊力 $S_{2w\max }^{+}=30t,$ $S_{2w\max }^{-}=-30t,$ $S_{2m\max }^{+}=30t,$ $S_{2m\max }^{-}=-30t,$ 1^#和2^#机架的临界打滑因子值

随后，在步骤2中，收集待轧制带钢的关键轧制工艺参数，主要包括：带材来料的厚度横向分布值H_j＝{0.275，0.280，0.285，0.287，0.288，0.286，0.284，0.281，0.280，0.276}、来料平均厚度H＝0.285mm、来料板形的横向分布值L_i＝0、带材的宽度B＝907mm、总的压下率ε₀＝18％、带材的强度σ_s＝350Mpa、用户所允许的最大成品板形I_max＝8I、1#机架的前滑目标值f_1o＝8％；2#机架的前滑目标值f_2o＝3％；1#机架前滑值所允许的最大波动量Δf₁＝2％；2#机架前滑值所允许的最大波动量Δf₂＝1％；机架前张力的最大值T_1max＝150Mpa；中张力最大值T_2max＝250Mpa；后张力最大值T_0max＝150Mpa  机架前张力的最小值T_1min＝60Mpa；中张力最小值T_2min＝100Mpa；后张力最小值T_0min＝60Mpa；1#、2#机架的前滑目标控制加权系数ξ＝0.3。

随后，在步骤3中，给定板形控制初始值I_max0＝8I_max＝64I；

随后，在步骤4中，设定1#、2#机架中间辊窜动量的初始值δ₁₀＝75mm、δ₂₀＝75mm；

随后，在步骤5中，设定1#、2#机架工作辊弯辊力的初始值

随后，在步骤6中，设定1#、2#机架中间辊弯辊力的初始值

随后，在步骤7中，综合考虑到板形、轧制稳定性、成品表面质量及实际所能达到的最大轧制速度问题，利用文献1(参考文献1：吴首民，李秀军.二次冷轧机组轧制模式的前滑综合控制技术，冶金设备，2008年第6期)中所述张力优化设定及前滑控制模型，计算出当前状态下(即1#、2#机架中间辊窜动量为δ₁₀＝75mm、δ₂₀＝75mm；1#、2#机架工作辊弯辊力为S_w10＝0t、S_w20；1#、2#机架中间辊弯辊力为S_m10＝0t、S_m20＝0t  板形控制最大值为I_max0＝64I)的最优前张力设定值T_1y＝70Mpa、中张力设定值T_2y＝172Mpa、后张力设定值T_0y＝115Mpa、1#机架压下率最优设定值ε_1y＝14％、2#机架压下率设定值ε_2y＝4.5％；

随后，在步骤8中，计算当前状态(前张力为T_1y＝70Mpa、中张力为T_2y＝172Mpa、后张力为T_0y＝115Mpa、1#机架压下率为ε_1y＝14％、2#机架压下率为ε_2y＝4.5％)下最优1#、2#机架轧制压力设定值P_1y＝350t、P_2y＝298t；

随后，在步骤9中，利用文献2(参考文献2：吴首民，韩雨，李秀军，等.一种调整二次冷轧荫罩带钢机组中间辊窜动的方法，发明专利，专利申请号：200710047600.3，公开号：CN101422785)所述方法计算出二次冷轧机组在前张力为T_1y＝70Mpa、中张力为T_2y＝172Mpa、后张力为T_0y＝115Mpa、1#机架压下率为ε_1y＝14％、2#机架压下率为ε_2y＝4.5％、1#机架轧制压力为P_1y＝350t、2#机架轧制压力为P_2y＝298t、1#机架工作辊弯辊力为S_w10＝0、2#机架工作辊弯辊力为S_w20＝0、1#机架中间辊弯辊力为S_m10＝0t、2#机架中间辊弯辊力为S_m20＝0t时1#与2#机架中间辊窜动量的最优设定值δ_1y＝62mm、δ_2y＝65mm；

随后，在步骤10中，利用文献3(参考文献3：吴首民，李秀军.双机架冷轧弯辊力综合设定模型的研究，轧钢，2007，24(6)：25-27)所述相关方法计算出二次冷轧机组在前张力为T_1y＝70Mpa、中张力为T_2y＝172Mpa、后张力为T_0y＝115Mpa、1#机架压下率为ε_1y＝14％、2#机架压下率为ε_2y＝4.5％、1#机架轧制压力为P_1y＝350t、2#机架轧制压力为P_2y＝298t、1#机架中间辊窜动量为δ_1y＝62mm、2#机架中间辊窜动量为δ_2y＝65mm时1#及2#机架工作辊弯辊力的最优设定值S_w1y＝8.9t，S_w2y＝9.4t、1#及2#机架中间辊弯辊力的最优设定值S_m1y＝7.6t，S_m2y＝8.2t；

随后，在步骤11中，计算出二次冷轧机组在前张力为T_1y＝70Mpa、中张力为T_2y＝172Mpa、后张力为T_0y＝115Mpa、1#机架压下率为ε_1y＝14％、2#机架压下率为ε_2y＝4.5％、1#机架轧制压力为P_1y＝350t、2#机架轧制压力为P_2y＝298t、1#机架中间辊窜动量为δ_1y＝62mm、2#机架中间辊窜动量为δ_2y＝65mm、1#及2#机架工作辊弯辊力为S_w1y＝8.9t，S_w2y＝9.4t、1#及2#机架中间辊弯辊力为S_m1y＝7.6t，S_m2y＝8.2t时的成品板形值I_y＝9.2I；

随后，在步骤12中，判断不等式I_y≤0.5I_max是否成立？显然不成立，转入步骤(13)；

随后，在步骤13中，计算出判断弯辊与窜辊综合判断不等式

是否成立？显然不成立，令δ₁₀＝δ_1y＝62mm、δ₂₀＝δ_2y＝65mm、S_w10＝S_w1y＝8.9t、S_w20＝S_w2y＝9.4t、S_m10＝S_m1y＝7.6t、S_m20＝S_m2y＝8.2t、I_max0＝I_y＝9.2I，转入步骤(7)；

随后，在步骤14中，判断不等式I_y≤I_max是否成立，如果成立，转入步骤(15)；否则，令I_max0＝0.5I_max0，转入步骤(4)；

随后，在步骤15中，输出最优的轧制参数设定值：前张力为T_1y＝83Mpa、中张力为T_2y＝179Mpa、后张力为T_0y＝135Mpa、1#机架压下率为ε_1y＝15.4％、2#机架压下率为ε_2y＝2.9％、1#机架轧制压力为P_1y＝410t、2#机架轧制压力为P_2y＝250t、1#机架中间辊窜动量为δ_1y＝55mm、2#机架中间辊窜动量为δ_2y＝62mm、1#及2#机架工作辊弯辊力为S_w1y＝7.1t，S_w2y＝5.9t、1#及2#机架中间辊弯辊力为S_m1y＝6.5t，S_m2y＝8t。

最后，为了方便比较，如表1所示，分别列出采用本发明所述轧制工艺参数综合优化技术而得出的工作辊与中间辊弯辊力、中间辊窜动量、轧制压力及机组的前张力中张力及后张力等参数的设定值与采用传统方法给出的工作辊与中间辊弯辊力、中间辊窜动量、轧制压力及机组的前张力中张力及后张力等参数的设定值，并给出相应的实际轧制速度、板形值。附图2、附图3分别列出采用本发明所述方法与采用传统方法所得到的实际板形曲线。

表1  采用本发明所述二次冷轧轧制参数综合优化技术与采用传统方法给出参数设定值

轧制工艺参数	传统方法	本发明所述技术
			轧制速度(m/min)	1000	1198
成品板形(I)	10.27	6.1
			前张力(Mpa)	77	83
中张力(Mpa)	203	179
			后张力(Mpa)	121	135
1#机架压下率(％)	13.3	15.4
			2#机架压下率(％)	5.3	2.9
1#机架轧制压力(t)	340	410
			2#机架轧制压力(t)	329	250
1#机架工作辊弯辊力(t)	7.4	7.1
			1#机架中间辊弯辊力(t)	7.0	5.9
2#机架工作辊弯辊力(t)	-10.7	6.5
			2#机架中间辊弯辊力(t)	9.9	8.0
1#机架中间辊窜动量(mm)	75	55
			2#机架中间辊窜动量(mm)	75	62

通过表1及附图2、附图3可以看出，采用本发明所述方法与传统方法相比，轧制速度从1000m/min提高到1198m/min，提高了19.8％。板形从10.27I下降到6.1I，下降了40.6％。这说明采用本发明所述方法可以有效的提高产品的产量与质量。

第二实施例

为了进一步的阐述本发明的基本思想，现再以规格为0.227mm×836mm、钢种为MR DR-8BA的带钢为例，借助附图1来进一步的描述特定的双UCM机型的二次冷轧机组来描述轧制过程中轧制工艺参数综合优化的实现过程。

首先，在步骤1中，收集二次冷轧机组的设备参数主要包括：1^#和2^#机架工作辊直径D_w1＝560mm，D_w2＝560mm、1^#和2^#机架中间辊直径D_m1＝560mm，D_m2＝560mm、1^#和2^#机架支撑辊直径D_b1＝1000mm，D_b2＝1000mm、1^#机架工作辊与中间辊以及支撑辊辊型分布ΔD_1wi＝0，ΔD_1mi＝0，ΔD_1bi＝0、2^#机架工作辊与中间辊以及支撑辊辊型分布ΔD_2wi＝0，ΔD_2mi＝0，ΔD_2bi＝0、1^#和2^#机架工作辊辊身长度L_w1＝1220mm，L_w2＝1220mm、1^#和2^#机架中间辊辊身长度L_m1＝1220mm，L_m2＝1220mm、1^#和2^#机架支撑辊辊身长度L_b1＝1220mm，L_b2＝1220mm、1^#和2^#机架工作辊压下螺丝中心距l_w1＝2200mm，l_w2＝2200mm、1^#和2^#机架中间辊压下螺丝中心距l_m1＝2210mm，l_m2＝2210mm、1^#和2^#机架支撑辊压下螺丝中心距l_b1＝2210mm，l_b2＝2210mm、1^#机架中间辊许用最大窜动量δ_1max＝300mm、2^#机架中间辊许用最大窜动量δ_2max＝300mm、1^#机架工作辊与中间辊的最大弯辊力 $S_{1w\max }^{+}=30t,$ $S_{1w\max }^{-}=-30t,$ $S_{1m\max }^{+}=30t,$ $S_{1m\max }^{-}=-30t,$ 2^#机架工作辊与中间辊的最大弯辊力 $S_{2w\max }^{+}=30t,$ $S_{2w\max }^{-}=-30t,$ $S_{2m\max }^{+}=30t,$ $S_{2m\max }^{-}=-30t,$ 1^#和2^#机架的临界打滑因子值

随后，在步骤2中，收集待轧制带钢的关键轧制工艺参数，主要包括：带材来料的厚度横向分布值H_j＝{0.285，0.290，0.295，0.297，0.298，0.296，0.294，0.291，0.290，0.286}、来料平均厚度H＝0.295mm、来料板形的横向分布值L_j＝0、带材的宽度B＝836mm、总的压下率ε₀＝23％、带材的强度σ_s＝370Mpa、用户所允许的最大成品板形I_max＝8I、1#机架的前滑目标值f_1o＝8％；2#机架的前滑目标值f_2o＝3％；1#机架前滑值所允许的最大波动量Δf₁＝2％；2#机架前滑值所允许的最大波动量Δf₂＝1％；机架前张力的最大值T_1max＝150Mpa；中张力最大值T_2max＝250Mpa；后张力最大值T_0nax＝150Mpa；机架前张力的最小值T_1min＝60Mpa；中张力最小值T_2min＝100Mpa；后张力最小值T_0min＝60Mpa；1#、2#机架的前滑目标控制加权系数ξ＝0.3。

随后，在步骤3中，给定板形控制初始值I_max0＝8I_max＝64I；

随后，在步骤4中，设定1#、2#机架中间辊窜动量的初始值δ₁₀＝75mm、δ₂₀＝75mm；

随后，在步骤5中，设定1#、2#机架工作辊弯辊力的初始值

随后，在步骤6中，设定1#、2#机架中间辊弯辊力的初始值

随后，在步骤7中，综合考虑到板形、轧制稳定性、成品表面质量及实际所能达到的最大轧制速度问题，利用文献1(参考文献1：吴首民，李秀军.二次冷轧机组轧制模式的前滑综合控制技术，冶金设备，2008年第6期)中所述张力优化设定及前滑控制模型，计算出当前状态下(即1#、2#机架中间辊窜动量为δ₁₀＝75mm、δ₂₀＝75mm；1#、2#机架工作辊弯辊力为S_w10＝0t、S_w20；1#、2#机架中间辊弯辊力为S_m10＝0t、S_m20＝0t；板形控制最大值为I_max0＝64I)的最优前张力设定值T_1y＝70Mpa、中张力设定值T_2y＝172Mpa、后张力设定值T_0y＝115Mpa、1#机架压下率最优设定值ε_1y＝14％、2#机架压下率设定值ε_2y＝4.5％；295245227

随后，在步骤8中，计算当前状态(前张力为T_1y＝75Mpa、中张力为T_2y＝192Mpa、后张力为T_0y＝135Mpa、1#机架压下率为ε_1y＝17％、2#机架压下率为ε_2y＝7.3％)下最优1#、2#机架轧制压力设定值P_1y＝520t、P_2y＝338t；

随后，在步骤9中，利用文献2(参考文献2：吴首民，韩雨，李秀军，等.一种调整二次冷轧荫罩带钢机组中间辊窜动的方法，发明专利，专利申请号：200710047600.3，公开号：CN101422785)所述方法计算出二次冷轧机组在前张力为T_1y＝75Mpa、中张力为T_2y＝192Mpa、后张力为T_0y＝135Mpa、1#机架压下率为ε_1y＝17％、2#机架压下率为ε_2y＝7.3％、1#机架轧制压力为P_1y＝520t、2#机架轧制压力为P_2y＝338t、1#机架工作辊弯辊力为S_w10＝0、2#机架工作辊弯辊力为S_w20＝0、1#机架中间辊弯辊力为S_m10＝0t、2#机架中间辊弯辊力为S_m20＝0t时1#与2#机架中间辊窜动量的最优设定值δ_1y＝87mm、δ_2y＝84mm；

随后，在步骤10中，利用文献3(参考文献3：吴首民，李秀军.双机架冷轧弯辊力综合设定模型的研究，轧钢，2007，24(6)：25-27)所述相关方法计算出二次冷轧机组在前张力为T_1y＝75Mpa、中张力为T_2y＝192Mpa、后张力为T_0y＝135Mpa、1#机架压下率为ε_1y＝17％、2#机架压下率为ε_2y＝7.3％、1#机架轧制压力为P_1y＝520t、2#机架轧制压力为P_2y＝338t、1#机架中间辊窜动量为δ_1y＝87mm、2#机架中间辊窜动量为δ_2y＝84mm时1#及2#机架工作辊弯辊力的最优设定值S_w1y＝7.9t，S_w2y＝7.5t、1#及2#机架中间辊弯辊力的最优设定值S_m1y＝8.6t，S_m2y＝7.7t；

随后，在步骤11中，计算出二次冷轧机组在前张力为T_1y＝75Mpa、中张力为T_2y＝192Mpa、后张力为T_0y＝135Mpa、1#机架压下率为ε_1y＝17％、2#机架压下率为ε_2y＝7.3％、1#机架轧制压力为P_1y＝520t、2#机架轧制压力为P_2y＝338t、1#机架中间辊窜动量为δ_1y＝87mm、2#机架中间辊窜动量为δ_2y＝84mm、1#及2#机架工作辊弯辊力的最优设定值S_w1y＝7.9t，S_w2y＝7.5t、1#及2#机架中间辊弯辊力的最优设定值S_m1y＝8.6t，S_m2y＝7.7t时的成品板形值I_y＝8.8I；

随后，在步骤12中，判断不等式I_y≤0.5I_max是否成立？显然不成立，转入步骤(13)；295  242  227

随后，在步骤13中，计算出判断弯辊与窜辊综合判断不等式

是否成立？显然不成立，令δ₁₀＝δ_1y＝87mm、δ₂₀＝δ_2y＝84mm、S_w10＝S_w1y＝7.9t、S_w20＝S_w2y＝7.5t、S_m10＝S_m1y＝8.6t、S_m20＝S_m2y＝7.7t、I_max0＝I_y＝8.8I，转入步骤(7)；

随后，在步骤14中，判断不等式I_y≤I_max是否成立，如果成立，转入步骤(15)；否则，令I_max0＝0.5I_max0，转入步骤(4)；

随后，在步骤15中，输出最优的轧制参数设定值：前张力为T_1y＝83Mpa、中张力为T_2y＝179Mpa、后张力为T_0y＝135Mpa、1#机架压下率为ε_1y＝15.4％、2#机架压下率为ε_2y＝2.9％、1#机架轧制压力为P_1y＝410t、2#机架轧制压力为P_2y＝250t、1#机架中间辊窜动量为δ_1y＝55mm、2#机架中间辊窜动量为δ_2y＝62mm、1#及2#机架工作辊弯辊力为S_w1y＝7.1t，S_w2y＝5.9t、1#及2#机架中间辊弯辊力为S_m1y＝6.5t，S_m2y＝8t。

最后，为了方便比较，如表2所示，分别列出采用本发明所述轧制工艺参数综合优化技术而得出的工作辊与中间辊弯辊力、中间辊窜动量、轧制压力及机组的前张力中张力及后张力等参数的设定值与采用传统方法给出的工作辊与中间辊弯辊力、中间辊窜动量、轧制压力及机组的前张力中张力及后张力等参数的设定值，并给出相应的实际轧制速度、板形值。附图4、附图5分别列出采用本发明所述方法与采用传统方法所得到的实际板形曲线。

表2  采用本发明所述二次冷轧轧制参数综合优化技术与采用传统方法给出参数设定值

轧制工艺参数	传统方法	本发明所述技术
			轧制速度(m/min)	508	604
成品板形(I)	14.83	6.18
			前张力(Mpa)	77	82
中张力(Mpa)	195	172
			后张力(Mpa)	127	139
1#机架压下率(％)	18	19.3
			2#机架压下率(％)	6.2	4.6
1#机架轧制压力(t)	560	590
			2#机架轧制压力(t)	330	310
1#机架工作辊弯辊力(t)	7.6	8.3
			1#机架中间辊弯辊力(t)	6.0	5.3
2#机架工作辊弯辊力(t)	15.3	6.7
			2#机架中间辊弯辊力(t)	8.7	8.8
1#机架中间辊窜动量(mm)	75	59
			2#机架中间辊窜动量(mm)	75	62

通过表2及附图4、附图5可以看出，采用本发明所述方法与传统方法相比，轧制速度从508m/min提高到604m/min，提高了18.9％。板形从14.83I下降到6.18I，下降了58.3％。这说明采用本发明所述方法可以有效的提高产品的产量与质量。

Claims (1)

1.一种双UCM机型的二次冷轧机组轧制工艺参数综合优化方法，包括以下可由计算机执行的步骤：

(a)收集二次冷轧机组的设备参数，包括：1^#和2^#机架工作辊直径D_w1，D_w2、1^#和2^#机架中间辊直径D_m1，D_m2、1^#和2^#机架支撑辊直径D_b1，D_b2、1^#机架工作辊与中间辊以及支撑辊辊型分布ΔD_1wi，ΔD_1mi，ΔD_1bi、2^#机架工作辊与中间辊以及支撑辊辊型分布ΔD_2wi，ΔD_2mi，ΔD_2bi、1^#和2^#机架工作辊辊身长度L_w1，L_w2、1^#和2^#机架中间辊辊身长度L_m1，L_m2、1^#和2^#机架支撑辊辊身长度L_b1，L_b2、1^#和2^#机架工作辊压下螺丝中心距l_w1，l_w2、1^#和2^#机架中间辊压下螺丝中心距l_m1，l_m2、1^#和2^#机架支撑辊压下螺丝中心距l_b1，l_b2、1^#机架中间辊许用最大窜动量δ_1max、2^#机架中间辊许用最大窜动量δ_2max、1^#机架工作辊与中间辊的最大弯辊力

2^#机架工作辊与中间辊的最大弯辊力

1^#和2^#机架的临界打滑因子值

(b)收集待轧带材关键轧制工艺参数，包括：带材来料的厚度横向分布值H_i、来料板形的横向分布值L_i、带材的宽度B、来料厚度H、总的压下量ε₀、带材的强度σ_s、用户所允许的最大成品板形I_max、1#机架的前滑目标值f_1o、2#机架的前滑目标值f_2o、1#机架前滑值所允许的最大波动量Δf₁、2#机架前滑值所允许的最大波动量Δf₂、机架前张力的最大值T_1max、中张力最大值T_2max、后张力最大值T_0mx、机架前张力的最小值T_1min、中张力最小值T_2min、后张力最小值T_0min、1#、2#机架的前滑目标控制加权系数ξ；

(c)给定板形控制初始值I_max0＝8I_max；

(d)设定1#、2#机架中间辊窜动量的初始值δ₁₀＝75mm、δ₂₀＝75mm；

(e)设定1#、2#机架工作辊弯辊力的初始值

式中：

表示1#机架工作辊最大正弯辊力、

表示1#机架工作辊最大负弯辊力；

(f)设定1#、2#机架中间辊弯辊力的初始值

式中：

表示1#机架中间辊最大正弯辊力、

表示1#机架中间辊最大负弯辊力；

(g)计算出当前状态下的最优前张力设定值T_1y、中张力设定值T_2y、后张力设定值T_0y、1#机架压下率最优设定值ε_1y、2#机架压下率设定值ε_2y；

(h)计算当前状态下最优1#、2#机架轧制压力设定值P_1y、P_2y；

(i)计算出二次冷轧机组在前张力为T_1y、中张力为T_2y、后张力为T_0y、1#机架压下率为ε_1y、2#机架压下率为ε_2y、1#机架轧制压力为P_1y、2#机架轧制压力为P_2y、1#机架工作辊弯辊力为S_w10、2#机架工作辊弯辊力为S_w20、1#机架中间辊弯辊力为S_m10、2#机架中间辊弯辊力为S_m20时1#、2#机架中间辊窜动量的最优设定值δ_1y、δ_2y；

(j)计算出二次冷轧机组在前张力为T_1y、中张力为T_2y、后张力为T_0y、1#机架压下率为ε_1y、2#机架压下率为ε_2y、1#机架轧制压力为P_1y、2#机架轧制压力为P_2y、1#机架中间辊窜动量为δ_1y、2#机架中间辊窜动量为δ_2y时1#及2#机架工作辊弯辊力的最优设定值S_w1y，S_w2y、1#及2#机架中间辊弯辊力的最优设定值S_m1y，S_m2y；

(k)计算出二次冷轧机组在前张力为T_1y、中张力为T_2y、后张力为T_0y、1#机架压下率为ε_1y、2#机架压下率为ε_2y、1#机架轧制压力为P_1y、2#机架轧制压力为P_2y、1#机架中间辊窜动量为δ_1y、2#机架中间辊窜动量为δ_2y、1#及2#机架工作辊弯辊力为S_w1y，S_w2y、1#及2#机架中间辊弯辊力为S_m1y，S_m2y时的成品板形值I_y；

(l)判断不等式I_y≤0.5Imax是否成立，如果成立，转入步骤(p)；否则，转入步骤(m)；

(m)判断弯辊与窜辊综合判断不等式

$\sqrt{{\left[\frac{({\mathrm{\δ}}_{10}-{\mathrm{\δ}}_{1y})}{{\mathrm{\δ}}_{1\max }}\right]}^2+{\left[\frac{({\mathrm{\δ}}_{20}-{\mathrm{\δ}}_{2y})}{{\mathrm{\δ}}_{2\max }}\right]}^2+{\left[\frac{(S_{w10}-S_{w1y})}{S_{w1\max }^{+}-S_{w1\max }^{-}}\right]}^2+{\left[\frac{(S_{w20}-S_{w2y})}{S_{w2\max }^{+}-S_{w2\max }^{-}}\right]}^2+{\left[\frac{(S_{m10}-S_{m1y})}{S_{m1\max }^{+}-S_{m1\max }^{-}}\right]}^2+{\left[\frac{(S_{m20}-S_{m2y})}{S_{m2\max }^{+}-S_{m2\max }^{-}}\right]}^2}\≤0.01$

是否成立，如果不成立，令δ₁₀＝δ_1y、δ₂₀＝δ_2y、S_w10＝S_w1y、S_w20＝S_w2y、S_m10＝S_m1y、S_m20＝S_m2y、I_max0＝I_y，转入步骤(g)，如果成立则转入步骤(n)；

(n)判断不等式I_y≤I_max是否成立，如果成立，转入步骤(o)；否则，令I_max0＝0.5I_max0，转入步骤(d)；

(o)输出最优的轧制参数设定值：前张力为T_1y、中张力为T_2y、后张力为T_0y、1#机架压下率为ε_1y、2#机架压下率为ε_2y、1#机架轧制压力为P_1y、2#机架轧制压力为P_2y、1#机架中间辊窜动量为δ_1y、2#机架中间辊窜动量为δ_2y、1#及2#机架工作辊弯辊力为S_w1y，S_w2y、1#及2#机架中间辊弯辊力为S_m1y，S_m2y；

(p)结束计算。

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