CN102266869B - 平整机组以板形与表面质量控制的辊系参数设定方法 - Google Patents

Abstract

一种平整机组以板形与表面质量控制的辊系参数设定方法，属于板形平整生产技术领域。通过辊系参数的综合优化，考虑到CVC-6型平整机组的设备与工艺特点，以充分发挥出机组所有辊系参数控制手段的潜力为前提，建立一套适合于六辊CVC机型的平整机组辊系模型参数综合优化设定模型。优点在于，充分考虑到六辊平整机组轧制过程的设备与工艺特点，采用比较法，寻找一组平整机最优工作辊弯辊力、中间辊弯辊力以及中间辊窜动量设定值，使得带材轧制过程中轧制压力、辊间压力以及前张力横向分布值都比较均匀，从而实现兼顾板形与带钢表面质量，减少带钢表面色差缺陷的发生概率，给机组带来经济效益。

Description

平整机组以板形与表面质量控制的辊系参数设定方法

技术领域

本发明属于板形平整生产技术领域，特别涉及一种平整机组以板形与表面质量控制的辊系参数设定方法，适合于CVC-6型平整机组以板形与表面质量控制为目标的辊系参数综合优化。

背景技术

附图1为CVC-6型平整机组的生产工艺及设备布置示意图。如附图1所示，带材1从开卷机2卷出后送至机架，经过平整机的轧制，带材1达到规定的厚度并被送至卷取机3回卷。平整机的轧辊包括工作辊4和中间辊5以及支撑辊6，工作辊与带材表面直接接触。参考附图1及CVC-6型平整机组的设备特征可以知道，对于CVC-6型的平整机组而言，其辊系参数的设定实际上包括中间辊窜动量的设定、中间辊窜动量的设定以及工作辊弯辊力的设定等三个部分。以往现场在CVC-6型平整机组的生产过程中，现场对工作辊弯辊与中间辊弯辊以及中间辊窜动等三个部分辊系控制参数的设定通常采用的是单独设定的方法。实际上，对于六辊CVC机型的平整机组来说，机组的成品板形与表面质量实际上是三个部分辊系控制参数综合作用的结果。如果三个部分辊系控制参数采用单独设定而不是彼此协调的方法，不但容易出现三个部分辊系控制手段作用相互抵消的现象削弱了对板形及表面质量的控制效果，而且有可能在辊系控制手段综合作用后带来新的附加局部浪形与表面缺陷，影响成品质量。这样，如何解决平整机组辊系参数的协调控制问题就成为现场攻关的重点。为此，本发明经过大量的现场试验与理论研究，结合CVC-6型平整机组的设备与工艺特点，以充分发挥出机组所有辊系参数控制手段的潜力为前提，建立一套适合于六辊CVC机型的平整机组辊系模型参数综合优化设定模型。采用本发明所提供的相关技术，不但可以提高CVC-6型平整机组工作辊与中间辊的弯辊及中间辊窜动等控制手段对板形的控制能力，充分发挥弯辊与窜动的作用提高成品的板形质量，而且可以提高带材与轧辊的表面质量，降低色差缺陷的发生概率，给企业带来经济效益。

发明内容

本发明的目的在于提供平整机组以板形与表面质量控制的辊系参数设定方法，是通过辊系参数的综合优化，考虑到CVC-6型平整机组的设备与工艺特点，以充分发挥出机组所有辊系参数控制手段的潜力为前提，建立一套适合于六辊CVC机型的平整机组辊系模型参数综合优化设定模型，同时提高成品带钢的板形与表面质量，为企业创造经济效益。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的工艺步骤如下（如图3所示）：

1、收集平整机组的设备及工艺参数，包括工作辊辊身长度L_W，工作辊直径D_W，中间辊辊身长度L_M，中间辊直径D_M，支承辊辊身长度L_b，支承辊直径D_b，支承辊传动侧与工作侧压下螺丝中心距l₁，工作辊传动侧与工作侧弯辊液压缸中心距l₂，工作辊最大正弯辊力

工作辊最大负弯辊力

中间辊传动侧与工作侧弯辊液压缸中心距l₃，中间辊最大正弯辊力

中间辊最大负弯辊力

中间辊最大窜辊量δ_max；

2、收集待平整带钢的特征参数包括带钢宽度b、厚度h、抗拉强度σ_b；

3、收集带材平整轧制过程中的基本平整轧制工艺参数包括延伸率ε、带材色差临界值k_s、轧辊色差临界值k_r、平整机组前张力T₁、平整机组后张力T₀；

4、给定辊系参数综合优化设定目标函数的初始设定值F₀=1.0×10¹⁰，窜辊量设定步长Δδ，弯辊力设定步长ΔS；

5、定义中间辊窜辊量设定中间过程参数k₁，并令k₁=0；

6、令中间辊窜辊量δ=k₁Δδ；

7、定义中间辊弯辊设定中间过程参数k₂，并令k₂=0；

8、令中间辊弯辊力 $S_m=-S_{m\max }^{-}+k_2\mathrm{\ΔS};$

9、定义工作辊弯辊设定中间过程参数k₃，并令k₃=0；

10、令工作辊弯辊力 $S_w=-S_{w\max }^{-}+k_3\mathrm{\ΔS};$

11、计算当前张力及弯辊窜辊条件下的带材前张力横向分布值σ_1i、轧制压力横向分布值q′_i工作辊与中间辊的辊间压力横向分布值q_wmi、中间辊与支撑辊的辊间压力横向分布值q_bmi；

12、计算带材色差影响函数F_s(S_w,S_m,δ)；

13、判断不等式F_s(S_w,S_m,δ)≤k_s是否成立，如果成立，转入步骤14。如果不等式不成立，则转入步骤18；

14、计算轧辊色差影响函数F_r(S_w,S_m,δ)的数值；

15、判断不等式F_r(S_w,S_m,δ)≤k_r是否成立，如果成立，转入步骤16。如果不等式不成立，则转入步骤18；

16、计算当前工艺参数下的张力综合设定目标函数F(S_w,S_m,δ)=βF_s(S_w,S_m,δ)+(1-β)F_r(S_w,S_m,δ)的数值；

17、判断不等式F(S_w,S_m,δ)≤F₀是否成立？如果成立，则令F₀=F(S_w,S_m,δ)、S_wy=S_w、S_my=S_m、δ_y=δ，转入步骤18。否则，则直接转入步骤18；

18、判断不等式

是否成立？如果成立，则令k₃=k₃+1，转入步骤10。如果不等式不成立，则转入步骤19；

19、判断不等式

是否成立？如果成立，则令k₂=k₂+1，转入步骤8。如果不等式不成立，则转入步骤20；

20、判断不等式

是否成立？如果成立，则令k₁=k₁+1，转入步骤6。如果不等式不成立，则转入步骤21；

21、输出平整机组最佳辊系参数设定值S_wy、S_my、δ_y。

有益效果：

本发明充分考虑到六辊平整机组轧制过程的设备与工艺特点，采用比较法，寻找一组平整机最优工作辊弯辊力、中间辊弯辊力以及中间辊窜动量设定值，使得带材轧制过程中轧制压力、辊间压力以及前张力横向分布值都比较均匀，从而实现兼顾板形与带钢表面质量，减少带钢表面色差缺陷的发生概率，给机组带来经济效益。

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CVC-6型平整机组的生产工艺及设备布置示意图。

图2是本发明中CVC-6型平整机辊系参数控制手段示意图。

图3是本发明中CVC-6型平整机组辊系参数综合优化设定计算框图。

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，现以某1850CVC-6型平整机组为例，借助于图1来描述规格为1200mm*0.8mm、钢种为SPCC的带钢在特定的平整机组上的辊系参数综合优化设定过程：

首先，在步骤1中收集平整机组的设备及工艺参数，包括工作辊辊身长度L_W=1850mm，工作辊直径D_W=360mm，中间辊辊身长度L_M=1850mm，中间辊直径D_M=400mm，支承辊辊身长度L_b=1850mm，支承辊直径D_b=900mm，支承辊传动侧与工作侧压下螺丝中心距l₁=2500mm，工作辊传动侧与工作侧弯辊液压缸中心距l₂=2500mm，工作辊最大正弯辊力

工作辊最大负弯辊力

中间辊传动侧与工作侧弯辊液压缸中心距l₃=2500mm，中间辊最大正弯辊力

中间辊最大负弯辊力

中间辊最大窜辊量δ_max=300mm；

随后，在步骤2中，收集待平整带钢的特征参数包括带钢宽度b=1200mm、厚度h=0.8mm、抗拉强度σ_b=360Mpa；

随后，在步骤3中，收集带材平整轧制过程中的基本平整轧制工艺参数包括延伸率ε=0.8%、带材色差临界值k_s=0.46、轧辊色差临界值k_r=0.25、平整机组前张力T₁=72Mpa、平整机组后张力T₀=72Mpa；

随后，在步骤4中，给定辊系参数综合优化设定目标函数的初始设定值F₀=1.0×10¹⁰，窜辊量设定步长Δδ=5mm，弯辊力设定步长ΔS=1t；

随后，在步骤5中，定义中间辊窜辊量设定中间过程参数k₁，并令k₁=0；

随后，在步骤6中，定义中间辊窜辊量δ=k₁Δδ=0；

随后，在步骤7中，定义中间辊弯辊设定中间过程参数k₂，并令k₂=0；

随后，在步骤8中，令中间辊弯辊力

随后，在步骤9中，定义工作辊弯辊设定中间过程参数k₃，并令k₃=0；

随后，在步骤10中，令工作辊弯辊力

随后，在步骤11中，计算当前张力及弯辊窜辊条件下的带材前张力横向分布值σ_1i、轧制压力横向分布值q′_i工作辊与中间辊的辊间压力横向分布值q_wmi、中间辊与支撑辊的辊间压力横向分布值q_bmi；

随后，在步骤12中，计算带材色差影响函数

$F_s(S_w,S_m,\mathrm{\δ})={\left(\frac{k_0}{{\mathrm{\σ}}_s}\right)}^{0.87}[\mathrm{\α}\frac{\max \left({q^{\′}}_i\right)-\min \left({q^{\′}}_i\right)}{\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{q^{\′}}_i}+(1-\mathrm{\α})\frac{\max \left({\mathrm{\σ}}_{1i}\right)-\min \left({\mathrm{\σ}}_{1i}\right)}{T_1}]=0.25;$

随后，在步骤13中，判断不等式F_s(S_w,S_m,δ)≤0.46是否成立，如果成立，转入步骤14。如果不等式不成立，则转入步骤18；

随后，在步骤14中，计算轧辊色差影响函数

$F_r(S_w,S_m,\mathrm{\δ})=\max \left\{{\left[\frac{K_0}{\min (K_m,K_w)}\right]}^{0.63}\right[\frac{\max \left(q_{\mathrm{mwi}}\right)-\min \left(q_{\mathrm{mwi}}\right)}{\frac{1}{n_1}\underset{i=1}{\overset{n_1}{\mathrm{\Σ}}}{q}_{\mathrm{mwi}}}],{\left[\frac{K_0}{\min (K_m,K_b)}\right]}^{0.63}[\frac{\max \left(q_{\mathrm{mbi}}\right)-\min \left(q_{\mathrm{mbi}}\right)}{\frac{1}{n_2}\underset{i=1}{\overset{n_2}{\mathrm{\Σ}}}{q}_{\mathrm{mbi}}}\left]\right\}=0.149;$

随后，在步骤15中，判断不等式F_r(S_w,S_m,δ)≤0.25是否成立，如果成立，转入步骤16。如果不等式不成立，则转入步骤18；

随后，在步骤16中，计算当前工艺参数下的张力综合设定目标函数F(S_w,S_m,δ)=βF_s(S_w,S_m,δ)+(1-β)F_r(S_w,S_m,δ)=0.1995（加权系数β取0.5）；

随后，在步骤17中，判断不等式F(S_w,S_m,δ)≤F₀是否成立？如果成立，则令F₀=F(S_w,S_m,δ)、S_wy=S_w、S_my=S_m、δ_y=δ，转入步骤18。否则，直接转入步骤18；

随后，在步骤18中，判断不等式

是否成立？如果成立，则令k₃=k₃+1，转入步骤10。如果不等式不成立，则转入步骤19；

随后，在步骤19中，判断不等式

是否成立？如果成立，则令k₂=k₂+1，转入步骤8。如果不等式不成立，则转入步骤20；

随后，在步骤20中，判断不等式

是否成立？如果成立，则令k₁=k₁+1，转入步骤6。如果不等式不成立，则转入步骤21；

最后，在步骤21中，输出平整机组最佳辊系参数设定值S_wy=22t、S_my=11t、δ_y=120mm。

实施例2

为了进一步的阐述本发明的基本思想，现以某1850CVC-6型平整机组为例，借助于图1来描述规格为1000mm*0.6mm、钢种为DC06的带钢在特定的平整机组上的辊系参数综合优化设定过程：

首先，在步骤1中收集平整机组的设备及工艺参数，包括工作辊辊身长度L_W=1850mm，工作辊直径D_W=360mm，中间辊辊身长度L_M=1850mm，中间辊直径D_M=420mm，支承辊辊身长度L_b=1850mm，支承辊直径D_b=900mm，支承辊传动侧与工作侧压下螺丝中心距l₁=2500mm，工作辊传动侧与工作侧弯辊液压缸中心距l₂=2500mm，工作辊最大正弯辊力

工作辊最大负弯辊力

中间辊传动侧与工作侧弯辊液压缸中心距l₃=2500mm，中间辊最大正弯辊力

中间辊最大负弯辊力中间辊最大窜辊量δ_max=300mm；

随后，在步骤2中，收集待平整带钢的特征参数包括带钢宽度b=1000mm、厚度h=0.6mm、抗拉强度σ_b=120Mpa；

随后，在步骤3中，收集带材平整轧制过程中的基本平整轧制工艺参数包括延伸率ε=1.0%、带材色差临界值k_s=0.46、轧辊色差临界值k_r=0.25、平整机组前张力T₁=24Mpa、平整机组后张力T₀=24Mpa；

随后，在步骤4中，给定辊系参数综合优化设定目标函数的初始设定值F₀=1.0×10¹⁰，窜辊量设定步长Δδ=5mm，弯辊力设定步长ΔS=1t；

随后，在步骤5中，定义中间辊窜辊量设定中间过程参数k₁，并令k₁=0；

随后，在步骤6中，定义中间辊窜辊量δ=k₁Δδ=0；

随后，在步骤7中，定义中间辊弯辊设定中间过程参数k₂，并令k₂=0；

随后，在步骤8中，令中间辊弯辊力

随后，在步骤9中，定义工作辊弯辊设定中间过程参数k₃，并令k₃=0；

随后，在步骤10中，令工作辊弯辊力

随后，在步骤11中，计算当前张力及弯辊窜辊条件下的带材前张力横向分布值σ_1i、轧制压力横向分布值q′_i工作辊与中间辊的辊间压力横向分布值q_wmi、中间辊与支撑辊的辊间压力横向分布值q_bmi；

随后，在步骤12中，计算带材色差影响函数 $F_s(S_w,S_m,\mathrm{\δ})={\left(\frac{k_0}{{\mathrm{\σ}}_s}\right)}^{0.87}[\mathrm{\α}\frac{\max \left({q^{\′}}_i\right)-\min \left({q^{\′}}_i\right)}{\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{q^{\′}}_i}+(1-\mathrm{\α})\frac{\max \left({\mathrm{\σ}}_{1i}\right)-\min \left({\mathrm{\σ}}_{1i}\right)}{T_1}]=0.21;$

随后，在步骤13中，判断不等式F_s(S_w,S_m,δ)≤0.46是否成立，如果成立，转入步骤14。如果不等式不成立，则转入步骤18；

随后，在步骤14中，计算轧辊色差影响函数

$F_r(S_w,S_m,\mathrm{\δ})=\max \left\{{\left[\frac{K_0}{\min (K_m,K_w)}\right]}^{0.63}\right[\frac{\max \left(q_{\mathrm{mwi}}\right)-\min \left(q_{\mathrm{mwi}}\right)}{\frac{1}{n_1}\underset{i=1}{\overset{n_1}{\mathrm{\Σ}}}{q}_{\mathrm{mwi}}}],{\left[\frac{K_0}{\min (K_m,K_b)}\right]}^{0.63}[\frac{\max \left(q_{\mathrm{mbi}}\right)-\min \left(q_{\mathrm{mbi}}\right)}{\frac{1}{n_2}\underset{i=1}{\overset{n_2}{\mathrm{\Σ}}}{q}_{\mathrm{mbi}}}\left]\right\}=0.117;$

随后，在步骤15中，判断不等式F_r(S_w,S_m,δ)≤0.25是否成立，如果成立，转入步骤16。如果不等式不成立，则转入步骤18；

随后，在步骤16中，计算当前工艺参数下的张力综合设定目标函数F(S_w,S_m,δ)=βF_s(S_w,S_m,δ)+(1-β)F_r(S_w,S_m,δ)=0.1635（加权系数β取0.5）；

随后，在步骤17中，判断不等式F(S_w,S_m,δ)≤F₀是否成立？如果成立，则令F₀=F(S_w,S_m,δ)、S_wy=S_w、S_my=S_m、δ_y=δ，转入步骤18。否则，直接转入步骤18；

随后，在步骤18中，判断不等式

是否成立？如果成立，则令k₃=k₃+1，转入步骤10。如果不等式不成立，则转入步骤19；

随后，在步骤19中，判断不等式是否成立？如果成立，则令k₂=k₂+1，转入步骤8。如果不等式不成立，则转入步骤20；

随后，在步骤20中，判断不等式

是否成立？如果成立，则令k₁=k₁+1，转入步骤6。如果不等式不成立，则转入步骤21；

最后，在步骤21中，输出平整机组最佳辊系参数设定值S_wy=8t、S_my=5t、δ_y=80mm。

Claims (1)

1.一种平整机组以板形与表面质量控制的辊系参数设定方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、收集平整机组的设备及工艺参数，包括工作辊辊身长度L_W，工作辊直径D_W，中间辊辊身长度L_M，中间辊直径D_M，支承辊辊身长度L_b，支承辊直径D_b，支承辊传动侧与工作侧压下螺丝中心距l₁，工作辊传动侧与工作侧弯辊液压缸中心距l₂，工作辊最大正弯辊力 

工作辊最大负弯辊力 

中间辊传动侧与工作侧弯辊液压缸中心距l₃，中间辊最大正弯辊力 

中间辊最大负弯辊力 中间辊最大窜辊量δ_max；

(2)、收集待平整带钢的特征参数包括带钢宽度b、厚度h、抗拉强度σ_b；

(3)、收集带材平整轧制过程中的基本平整轧制工艺参数包括延伸率ε、带材色差临界值k_s、轧辊色差临界值k_r、平整机组前张力T₁、平整机组后张力T₀；

(4)、给定辊系参数综合优化设定目标函数的初始设定值F₀＝1.0×10¹⁰，窜辊量设定步长Δδ，弯辊力设定步长ΔS；

(5)、定义中间辊窜辊量设定中间过程参数k₁，并令k₁＝0；

(6)、令中间辊窜辊量δ＝k₁Δδ；

(7)、定义中间辊弯辊设定中间过程参数k₂，并令k₂＝0；

(8)、令中间辊弯辊力

(9)、定义工作辊弯辊设定中间过程参数k₃，并令k₃＝0；

(10)、令工作辊弯辊力

(11)、计算当前张力及弯辊窜辊条件下的带材前张力横向分布值σ_1i、轧制压力横向分布值q′_i工作辊与中间辊的辊间压力横向分布值q_wmi、中间辊与支承辊的辊间压力横向分布值q_bmi；

(12)、计算带材色差影响函数F_s(S_w，S_m，δ)；

(13)、判断不等式F_s(S_w，S_m，δ)≤k_s是否成立，如果成立，转入步骤(14)；如果不等式不成立，则转入步骤(18)；

(14)、计算轧辊色差影响函数F_r(S_w，S_m，δ)的数值；

(15)、判断不等式F_r(S_w，S_m，δ)≤k_r是否成立，如果成立，转入步骤(16)；如果不等式不成立，则转入步骤(18)；

(16)、计算当前工艺参数下的张力综合设定目标函数F(S_w，S_m，δ)＝βF_s(S_w，S_m，δ)+(1-β)F_r(S_w，S_m，δ)的数值；

(17)、判断不等式F(S_w，S_m，δ)≤F₀是否成立？如果成立，则令F₀＝F(S_w，S_m，δ)、S_wy＝S_w、S_my＝S_m、δ_y＝δ，转入步骤(18)；否则，则直接转入步骤(18)； 

(18)、判断不等式 

是否成立？如果成立，则令k₃＝k₃+1，转入步骤(10)；如果不等式不成立，则转入步骤(19)；

(19)、判断不等式 

是否成立？如果成立，则令k₂＝k₂+1，转入步骤(8)；如果不等式不成立，则转入步骤(20)；

(20)、判断不等式 

是否成立？如果成立，则令k₁＝k₁+1，转入步骤(6)；如果不等式不成立，则转入步骤(21)；

(21)、输出平整机组最佳辊系参数设定值S_wy、S_my、δ_y。 

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