CN101864517A - 连续退火机组连退机组炉内张力综合优化设定方法 - Google Patents

Abstract

一种连续退火机组连退机组炉内张力综合优化设定方法，属于连续退火技术领域。本发明通过对加热1段、加热2段、加热3段、均热段、急冷段、时效1段、时效2段、时效3段以及终冷段等9段张力的优化设定，在保证带钢稳定通板、不出现热瓢曲与跑偏的前提下，最大限度的抑制带钢振动，减轻带钢表面的横向条纹，提高带钢的表面质量。优点在于，生产出来的带钢表面横向条纹要比采用传统方法而生产出来带钢表面横向条纹轻很多。这个说明采用本发明所述技术有效的抑制了带钢在炉内的振动，减少了带钢表面横向条纹的发生率，提高了带钢的表面质量。

Description

连续退火机组连退机组炉内张力综合优化设定方法

技术领域

本发明属于连续退火技术领域，特别涉及一种连续退火机组连退机组炉内张力综合优化设定方法。

背景技术

近年来，随着家用电器、汽车、电子、建筑、造船、军工、航天等行业的巨大需求，使得板带生产工业获得迅猛发展。而连续退火机组由于采用了快速加热、高温退火、快速冷却、过时效处理等技术，能够将清洗、退火、平整、精整等四个工序合而为一，在较低的成本下生产出平直度好、性能均匀、表面清洁度高的产品，因而获得了迅速的发展。附图1为典型的连续退火机组的生产工艺及设备布置示意图。如附图1所示，连续退火机组包括入口张力辊组1、预热1段2、预热2段3、加热1段4、加热2段5、加热3段6、均热段7、缓冷段8、快冷段9、过时效1段10、过时效2段11、过时效3段12、终冷段13、淬水槽14、出口张力辊组15等部分组成。带材16从入口张力辊组1开始进入连续退火炉内，分别经过预热、加热、均热、缓冷、急冷、时效、终冷等子工序后被送入出口张力辊组15，完成退火过程。对于连退机组而言，其工艺参数的设定主要包括温度参数与张力参数的设定两个部分。其中，温度参数由带材的性能指标来决定，在退火过程中可以改变的余地不是很大，因此一般按照表格设定完毕后不进行大的调整。而张力则是连续退火过程中比较活跃的一个参数，其可调范围比较大。以往，现场对于连退机组张力的设定，采用的是表格与操作工经验相结合的方法，以保证稳定通板为主，而没有考虑到抑制带钢运行过程中的振动问题，导致带钢因为振动与炉辊持续拍打，在炉辊与带钢表面形成横向条纹，影响了带钢的表面质量。附图2为典型的炉辊表面横向条纹实物图，附图3为典型的带钢表面横向条纹实物图。为此，本发明经过大量的现场实验与理论研究，充分结合连退机组的设备与工艺特点，同时兼顾到带钢的稳定通板与振动抑制问题，首次提出了一套连续退火炉内张力综合优化技术，通过对加热1段、加热2段、加热3段、均热段、急冷段、时效1段、时效2段、时效3段以及终冷段等9段张力的优化设定，不但可以保证带钢运行过程中的稳定性，而且可以有效的抑制带钢的振动，减轻带钢表面的横向条纹，提高带钢的表面质量，给企业带来经济效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种连续退火机组连退机组炉内张力综合优化设定方法，通过对加热1段、加热2段、加热3段、均热段、急冷段、时效1段、时效2段、时效3段以及终冷段等9段张力的优化设定，在保证带钢稳定通板、不出现热瓢曲与跑偏的前提下，最大限度的抑制带钢振动，减轻带钢表面的横向条纹，提高带钢的表面质量。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明优化步骤如下(如附图4所示)：

(a)收集连退机组退火过程中带钢的特性参数，包括带钢的宽度、厚度、钢种等；

(b)收集特定带钢连续退火过程中保证不跑偏各段所允许的最小张力，包括加热1段最小张力T_jr1min、加热2段最小张力T_jr2min、加热3段最小张力T_jr3min、均热段最小张力T_jrmin、急冷段最小张力T_jlmin、时效1段最小张力T_sx1min、时效2段最小张力T_sx2min、时效3段最小张力T_sx3min、终冷段最小张力T_zlmin；

(c)收集特定带钢连续退火过程中保证不发生热瓢曲问题时各段所允许的最大张力，包括加热1段最大张力T_jr1max、加热2段最大张力T_jr2max、加热3段最大张力T_jr3max、均热段最大张力T_jrmax、急冷段最大张力T_jlmax、时效1段最大张力T_sx1max、时效2段最大张力T_sx2max、时效3段最大张力T_sx3max、终冷段最大张力T_zlmax；

(d)设定各段张力的初始设定值X₀＝{T_jr10，T_jr20，T_jr30，T_jr0，T_jl0，T_sx10，T_sx20，T_sx30，T_zl0}，其中： $T_{\mathrm{jr}10}=\frac{T_{\mathrm{jr}1\max }+T_{\mathrm{jr}1\min }}{2},$ $T_{\mathrm{jr}20}=\frac{T_{\mathrm{jr}2\max }+T_{\mathrm{jr}2\min }}{2},$ $T_{\mathrm{jr}30}=\frac{T_{\mathrm{jr}3\max }+T_{\mathrm{jr}3\min }}{2},$ $T_{\mathrm{jr}0}=\frac{T_{\mathrm{jr}\max }+T_{\mathrm{jr}\min }}{2},$ $T_{\mathrm{jl}0}=\frac{T_{\mathrm{jl}\max }+T_{\mathrm{jl}\min }}{2},$ $T_{\mathrm{sx}10}=\frac{T_{\mathrm{sx}1\max }+T_{\mathrm{sx}1\min }}{2},$ $T_{\mathrm{sx}20}=\frac{T_{\mathrm{sx}2\max }+T_{\mathrm{sx}2\min }}{2},$ $T_{\mathrm{sx}30}=\frac{T_{\mathrm{sx}3\max }+T_{\mathrm{sx}3\min }}{2},$ $T_{\mathrm{zl}0}=\frac{T_{\mathrm{zl}\max }+T_{\mathrm{zl}\min }}{2};$

(e)令炉内各段张力设定值X＝{T_jr1，T_jr2，T_jr3，T_jr，T_jl，T_sx1，T_sx2，T_Sx3，T_zl}＝X₀；

(f)判断不等式

是否同时成立？如果同时成立，转入步骤(g)

否则调整X₀的设定值，转入步骤(e)；

(g)计算张力综合优化目标函数F(X)，其表达式为：

$F\left(X\right)=\frac{\sqrt{{(T_{\mathrm{jr}1}-\stackrel{\‾}{T})}^2+{(T_{\mathrm{jr}2}-\stackrel{\‾}{T})}^2+{(T_{\mathrm{jr}3}-\stackrel{\‾}{T})}^2+{(T_{\mathrm{jr}}-\stackrel{\‾}{T})}^2+{(T_{\mathrm{sx}1}-\stackrel{\‾}{T})}^2+{(T_{\mathrm{sx}2}-\stackrel{\‾}{T})}^2+{(T_{\mathrm{sx}3}-\stackrel{\‾}{T})}^2+{(T_{\mathrm{zl}}-\stackrel{\‾}{T})}^2}}{\stackrel{\‾}{T}}+$

$\frac{\sqrt{{(T_{\mathrm{jr}1\max }-T_{\mathrm{jr}1})}^2+{(T_{\mathrm{jr}2\max }-T_{\mathrm{jr}2})}^2+{(T_{\mathrm{jr}3\max }-T_{\mathrm{jr}3})}^2+{(T_{\mathrm{jr}}-\stackrel{\‾}{T})}^2+{(T_{\mathrm{sx}1\max }-T_{\mathrm{sx}1})}^2+{(T_{\mathrm{sx}2\max }-T_{\mathrm{sx}2})}^2+{(T_{\mathrm{sx}3\max }-T_{\mathrm{sx}3})}^2+{(T_{\mathrm{zl}\max }-T_{\mathrm{zl}})}^2}}{\stackrel{\‾}{T}}$

$\stackrel{\‾}{T}=\frac{T_{\mathrm{jr}1}+T_{\mathrm{jr}2}+T_{\mathrm{jr}3}+T_{\mathrm{jr}}+T_{\mathrm{sx}1}+T_{\mathrm{sx}2}+T_{\mathrm{sx}3}+T_{\mathrm{zl}}}{9};$

(h)判断Powell条件是否成立？如果成立，转入步骤(i)，否则调整X₀的设定值，转入步骤(e)；

(i)输出炉内张力最优设定值X_y＝{T_jr1y，T_jr2y，T_jr3y，T_jry，T_jly，T_sx1y，T_sx2y，T_sx3y，T_zly}＝X；

(j)完成连续退火机组连退机组炉内张力综合优化设定。

本发明的有点在于，生产出来的带钢表面横向条纹要比采用传统方法而生产出来带钢表面横向条纹轻很多。这个说明采用本发明所述技术有效的抑制了带钢在炉内的振动，减少了带钢表面横向条纹的发生率，提高了带钢的表面质量。

附图说明

通过以下结合附图对本发明较佳实施例的描述，可以进一步理解本发明的目的、特征和优点，其中：

图1是本发明中典型连续退火机组的生产工艺及设备布置示意图；

图2是本发明中典型的炉辊表面横向条纹实物图；

图3是本发明中典型的带钢表面横向条纹实物图；

图4是本发明中连续退火机组连退机组炉内张力综合优化设定计算框图；

图5是本发明第一实施例中采用本发明所述方法设定张力而得到的带钢表面实物图；

图6是本发明第二实施例中采用传统方法设定张力而得到的带钢表面实物图；

图7是本发明第二实施例中采用本发明所述方法设定张力而得到的带钢表面实物图；

图8是本发明第一实施例中采用传统方法设定张力而得到的带钢表面实物图。

具体实施方式

以下借助附图描述本发明的较佳实施例。

实施例1

为了阐述本发明的基本思想，现选择来料牌号为SPCC、规格为0.8mm×1250mm的带钢连续退火过程为例，借助于图4来描述特定钢种与规格的带钢在特定的连续退火机组上张力优化设定过程。

首先，在步骤1中，收集连退机组退火过程中带钢的特性参数，得到带钢的宽度为1250mm，厚度为0.8mm，钢种为SPCC；

随后，在步骤2中，收集特定带钢连续退火过程中保证不跑偏各段所允许的最小张力，包括加热1段最小张力T_jr1min＝6.96Mpa、加热2段最小张力T_jr2min＝6.24Mpa、加热3段最小张力T_jr3min＝5.6Mpa、均热段最小张力T_jrmin＝5.6Mpa、急冷段最小张力T_jlmin＝10Mpa、时效1段最小张力T_sxmin＝7.28Mpa、时效2段最小张力T_sx2min＝7.52Mpa、时效3段最小张力T_sx3min＝7.6Mpa、终冷段最小张力T_zlmin＝8.08Mpa；

随后，在步骤3中，收集特定带钢连续退火过程中保证不发生热瓢曲问题时各段所允许的最大张力，包括加热1段最大张力T_jr1max＝10.44Mpa、加热2段最大张力T_jr2max＝9.36Mpa、加热3段最大张力T_jr3max＝8.4Mpa、均热段最大张力T_jrmax＝8.4Mpa、急冷段最大张力T_jlmax＝15Mpa、时效1段最大张力T_sx1max＝10.92Mpa、时效2段最大张力T_sx2max＝11.28Mpa、时效3段最大张力T_sx3max＝11.4Mpa、终冷段最大张力T_zlmax＝12.12Mpa；

随后，在步骤4中，设定各段张力的初始设定值X₀＝{8.7，7.8，7，7，12.5，9.1，9.4，9.5，10.1}；

随后，在步骤5中，令炉内各段张力设定值X＝{T_jr1，T_jr2，T_jr3，T_jr，T_jl，T_sx1，T_sx2，T_sx3，T_zl}＝X₀；

随后，在步骤6中，判断不等式

是否同时成立？显然，同时成立，转入步骤7；

随后，在步骤7中，计算张力综合优化目标函数F(X)＝1.146；

随后，在步骤8中，判断Powell条件是否成立？如果成立，转入步骤9，否则调整X₀的设定值，转入步骤5；

随后，在步骤9中，输出炉内张力最优设定值X_y＝{8.7，8.5，8.4，8.4，15，10.9，10.9，10.9，10.9，10.9}，完成炉内张力的最优设定。

最后，为了方便比较，如表1所示分别列出采用本发明所述方法与传统方法所得出的张力设定值。如附图5、附图6所示，给出采用两种方法生产的带钢的表面横向条纹情况。

表1  本发明所述方法与传统法得到的张力设定值对比

项目	加热1	加热2	加热3	均热	急冷	时效1	时效2	时效3	终冷
										传统方法张力设定值	8.7	7.8	7	7	12.5	9.1	9.4	9.5	10.1
本发明张力设定值	8.7	8.5	8.4	8.4	15	10.9	10.9	10.9	10.9

与此同时，通过对比附图5、附图6可以看出采用本发明所述方法而生产出来的带钢表面横向条纹要比采用传统方法而生产出来带钢表面横向条纹轻很多。这个说明采用本发明所述技术有效的抑制了带钢在炉内的振动，减少了带钢表面横向条纹的发生率，提高了带钢的表面质量。

实施例2

为了进一步的阐述本发明的基本思想，现选择来料牌号为DC04、规格为0.7mm×1670mm的带钢连续退火过程为例，借助于图4来描述特定钢种与规格的带钢在特定的连续退火机组上张力优化设定过程。

首先，在步骤1中，收集连退机组退火过程中带钢的特性参数，得到带钢的宽度为1670mm，厚度为0.7mm，钢种为DC04；

随后，在步骤2中，收集特定带钢连续退火过程中保证不跑偏各段所允许的最小张力，包括加热1段最小张力T_jr1min＝5.175Mpa、加热2段最小张力T_jr2min＝4.8Mpa、加热3段最小张力T_jr3min＝4.35Mpa、均热段最小张力T_jrmin＝4.35Mpa、急冷段最小张力T_jlmin＝7.875Mpa、时效1段最小张力T_sx1min＝5.025Mpa、时效2段最小张力T_sx2min＝5.25Mpa、时效3段最小张力T_sx3min＝5.4Mpa、终冷段最小张力T_zlmin＝5.625Mpa；

随后，在步骤3中，收集特定带钢连续退火过程中保证不发生热瓢曲问题时各段所允许的最大张力，包括加热1段最大张力T_jr1max＝8.625Mpa、加热2段最大张力T_jr2max＝8Mpa、加热3段最大张力T_jr3max＝7.25Mpa、均热段最大张力T_jrmax＝7.25Mpa、急冷段最大张力T_jlmax＝13.125Mpa、时效1段最大张力T_sx1max＝8.375Mpa、时效2段最大张力T_sx2max＝8.75Mpa、时效3段最大张力T_sx3max＝9.0Mpa、终冷段最大张力T_zlmax＝9.375Mpa；

随后，在步骤4中，设定各段张力的初始设定值X₀＝{6.9，6.4，5.8，5.8，10.5，6.7，7，7.2，7.5}；

随后，在步骤5中，令炉内各段张力设定值X＝{T_jr1，T_jr2，T_jr3，T_jr，T_jl，T_sx1，T_sx2，T_sx3，T_zl}＝X₀；

随后，在步骤6中，判断不等式

是否同时成立？显然，同时成立，转入步骤7；

随后，在步骤7中，计算张力综合优化目标函数F(X)＝1.324；

随后，在步骤8中，判断Powell条件是否成立？如果成立，转入步骤9，否则调整X₀的设定值，转入步骤5；

随后，在步骤9中，输出炉内张力最优设定值X_y＝{8，7.5，7.3，7.3，12.1，8.4，8.5，8.7，8.9，9.2}，完成炉内张力的最优设定。

最后，为了方便比较，如表2所示分别列出采用本发明所述方法与传统方法所得出的张力设定值。如附图7、附图8所示，给出采用两种方法生产的带钢的表面横向条纹情况。

表2  本发明所述方法与传统法得到的张力设定值对比

项目	加热1	加热2	加热3	均热	急冷	时效1	时效2	时效3	终冷
										传统方法张力设定值	6.9	6.4	5.8	5.8	10.5	6.7	7	7.2	7.5

项目	加热1	加热2	加热3	均热	急冷	时效1	时效2	时效3	终冷
										本发明张力设定值	8	7.5	7.3	7.3	12.1	8.4	8.5	8.7	8.9

与此同时，通过对比图7、图8可以看出采用本发明所述方法而生产出来的带钢表面横向条纹要比采用传统方法而生产出来带钢表面横向条纹轻很多。这个说明采用本发明所述技术有效的抑制了带钢在炉内的振动，减少了带钢表面横向条纹的发生率，提高了带钢的表面质量。

Claims (1)

1.一种连续退火机组连退机组炉内张力综合优化设定方法，其特征在于，优化步骤如下：

(a)收集连退机组退火过程中带钢的特性参数，包括带钢的宽度、厚度、钢种；

(b)收集特定带钢连续退火过程中保证不跑偏各段所允许的最小张力，包括加热1段最小张力T_jr1min、加热2段最小张力T_jr2min、加热3段最小张力T_jr3min、均热段最小张力T_jrmin、急冷段最小张力T_jlmin、时效1段最小张力T_sx1min、时效2段最小张力T_sx2min、时效3段最小张力T_sx3min、终冷段最小张力T_zlmin；

(c)收集特定带钢连续退火过程中保证不发生热瓢曲问题时各段所允许的最大张力，包括加热1段最大张力T_jr1min、加热2段最大张力T_jr2max、加热3段最大张力T_jr3min、均热段最大张力T_jrmax、急冷段最大张力T_jlmax、时效1段最大张力T_sx1max、时效2段最大张力T_sx2max、时效3段最大张力T_sx3max、终冷段最大张力T_zlmax；

(d)设定各段张力的初始设定值X₀＝{T_jr10，T_jr20，T_jr30，T_jr0，T_jl0，T_sx10，T_sx20，T_sx30，T_zl0}，其中： $T_{\mathrm{jr}10}=\frac{T_{\mathrm{jr}1\max }+T_{\mathrm{jr}1\min }}{2},$ $T_{\mathrm{jr}20}=\frac{T_{\mathrm{jr}2\max }+T_{\mathrm{jr}2\min }}{2},$ $T_{\mathrm{jr}30}=\frac{T_{\mathrm{jr}3\max }+T_{\mathrm{jr}3\min }}{2},$ $T_{\mathrm{jr}0}=\frac{T_{\mathrm{jr}\max }+T_{\mathrm{jr}\min }}{2},$ $T_{\mathrm{jl}0}=\frac{T_{\mathrm{jl}\max }+T_{\mathrm{jl}\min }}{2},$ $T_{\mathrm{sx}10}=\frac{T_{\mathrm{sx}1\max }+T_{\mathrm{sx}1\min }}{2},$ $T_{\mathrm{sx}20}=\frac{T_{\mathrm{sx}2\max }+T_{\mathrm{sx}2\min }}{2},$ $T_{\mathrm{sx}30}=\frac{T_{\mathrm{sx}3\max }+T_{\mathrm{sx}3\min }}{2},$ $T_{\mathrm{zl}0}=\frac{T_{\mathrm{zl}\max }+T_{\mathrm{zl}\min }}{2};$

(e)令炉内各段张力设定值X＝{T_jr1，T_jr2，T_jr3，T_jr，T_jl，T_sx1，T_sx2，T_sx3，T_zl}＝X₀；

(f)判断不等式是否同时成立？如果同时成立，转入步骤(g)否则调整X₀的设定值，转入步骤(e)；

(g)计算张力综合优化目标函数F(X)，其表达式为：

$F\left(X\right)=\frac{\sqrt{{(T_{\mathrm{jr}1}-\stackrel{\‾}{T})}^2+{(T_{\mathrm{jr}2}-\stackrel{\‾}{T})}^2+{(T_{\mathrm{jr}3}-\stackrel{\‾}{T})}^2+{(T_{\mathrm{jr}}-\stackrel{\‾}{T})}^2+{(T_{\mathrm{sx}1}-\stackrel{\‾}{T})}^2+{(T_{\mathrm{sx}2}-\stackrel{\‾}{T})}^2+{(T_{\mathrm{sx}3}-\stackrel{\‾}{T})}^2+{(T_{\mathrm{zl}}-\stackrel{\‾}{T})}^2}}{\stackrel{\‾}{T}}+$

$\frac{\sqrt{{(T_{\mathrm{jr}1\max }-T_{\mathrm{jr}1})}^2+{(T_{\mathrm{jr}2\max }-T_{\mathrm{jr}2})}^2+{(T_{\mathrm{jr}3\max }-T_{\mathrm{jr}3})}^2+{(T_{\mathrm{jr}}-\stackrel{\‾}{T})}^2+{(T_{\mathrm{sx}1\max }-T_{\mathrm{sx}1})}^2+{(T_{\mathrm{sx}2\max }-T_{\mathrm{sx}2})}^2+{(T_{\mathrm{sx}3\max }-T_{\mathrm{sx}3})}^2+{(T_{\mathrm{zl}\max }-T_{\mathrm{zl}})}^2}}{\stackrel{\‾}{T}}$

$\stackrel{\‾}{T}=\frac{T_{\mathrm{jr}1}+T_{\mathrm{jr}2}+T_{\mathrm{jr}3}+T_{\mathrm{jr}}+T_{\mathrm{sx}1}+T_{\mathrm{sx}2}+T_{\mathrm{sx}3}+T_{\mathrm{zl}}}{9};$

(h)判断Powell条件是否成立？如果成立，转入步骤(i)，否则调整X₀的设定值，转入步骤(e)；

(i)输出炉内张力最优设定值X_y＝{T_jr1y，T_jr2y，T_jr3y，T_jry，T_jly，T_sx1y，T_sx2y，T_sx3y，T_zly}＝X；

(j)完成连续退火机组连退机组炉内张力综合优化设定。

Images