CN102553966A - 带钢卷取品质在线综合判断方法 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明涉及一种带钢卷取工艺技术,特别涉及一种工程上实用的在线综合判断带钢卷取品质的工艺方法。
背景技术
无论是冷轧带钢还是热轧带钢,在之后的卷取过程中,来料本身所具有的板形缺陷、板凸度缺陷、热轧来料所带有的热轧高点及卷取时张力的不合理设定等都会影响带钢的卷取品质,严重的甚至导致废卷的出现,造成大量的浪费。热轧钢卷存在卷取疏松、带钢起筋、带钢翘曲等缺陷,冷轧钢卷同样存在带钢起筋、带钢翘曲、心型卷等缺陷。实际生产中,无论是热轧卷取还是冷轧卷取均应考虑到被卷取带钢的板形、板凸度、带钢表面质量及来料规格,以相关机理模型为依据,求解出被卷取带钢板形、板凸度、带钢表面质量与上述各种缺陷之间的定量关系进而通过合理设定卷取张力、对上游轧制过程质量控制提出相关要求进而解决卷取不紧密、心型卷等问题,实现卷取高点、卷取翘取的预防与控制,这需要建立带钢卷取过程中钢卷内部应力分布数学模型并通过合适的算法实现钢卷应力场的快速求解以满足现场的需要。带钢卷取过程中钢卷内部应力的变化是一个极其复杂的过程,目前国内关于带钢卷取过程中钢卷内部应力场分布的一些研究主要包括二维应力场计算模型和三维应力场计算模型。二维应力场计算模型计算量小,但没有考虑到卷取与轧制过程的连续性,因而就忽略掉了带钢的板形、板凸度对卷取过程的影响,导致与实际情况差别较大;在《中国机械工程》,2004年第15期第94-97页中的《钢卷卷取及卸卷过程中内部应力分布的研究[J]》(文献1)和2009.机械工业出版社出版的《冷连轧机高速生产过程核心工艺数学模型[M]》(文献2)一书中,虽然提出了一套描述冷轧带钢卷取过程中钢卷内部三维应力场的计算方法,但该模型含有多个变量,涉及到反复求解大型方程组,计算量大、计算时间长、计算速度慢,只能实现离线模拟而不能实现在线模拟,无法满足现场需要。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供一种带钢卷取品质在线综合判断方法。
为了实现以上目的,本发明采用以下技术方案:带钢卷取品质在线综合判断方法,包括以下步骤:
(d)求解卷取第层时第层带钢在第条处的内半径、卷取第层时第层带钢在第条处的内半径、卷取第层时第层带钢与第层带钢在第条处的径向压应力、卷取第层时第层带钢头部在第条处的周向应力、卷取第层时第层带钢与第层带钢在第条处的摩擦应力、卷取第层时第层带钢与第层带钢在第条处的紧密系数及卷取第层时卷筒外表面位移;
(k)卷取品质判断完毕,结束计算。
所属的步骤(d)包括以下步骤:
所属的步骤d3)包括以下步骤:
d3-10)计算出参数计算的目标函数
;
d3-11)判断Powell条件是否成立,若不成立,调整,重复步骤d3-2)至d3-10),直至Powell条件成立,得出最优周向应力影响系数,若成立则直接转入步骤d4)。
所述的步骤d8)包括以下步骤:
d8-11)计算出参数计算的目标函数
由于采用上述技术方案,本发明提供的一种带钢卷取品质在线综合判断方法,与现有技术相比,具有这样的有益效果:
由于经过大量的现场试验与理论分析,充分结合卷取机的设备与工艺特点,针对带材一层层绕上卷筒的实际情况,考虑到钢卷径向弹性模量与周向弹性模量的不同及带材初始缝隙的存在,以实现快速准确求解为目的,采用高次曲线拟合卷取过程中钢卷内部应力分布的方式,建立了一套适合于在线综合判断带钢卷取品质的解决方法。该方法无论对于热轧带钢卷取还是冷轧带钢卷取均适用,操作简单、通用性强,避免了求解大型矩阵,革除了以往技术计算量大、计算速度慢、只能用于离线模拟的弊端,能及时有效地判断出卷取过程中钢卷的卷取品质情况,使得钢卷内部应力分布更趋合理,对保证生产现场实现良好的卷取品质,减少卷取缺陷的产生,对提高下游机组的生产效率、保证产品质量与成材率提供了保障。
附图说明
图1是带钢卷取品质在线综合判断技术总流程图;
图5是本发明第一实施例中所求得的卷取第1000层时钢卷内部径向压应力分布图;
图6是本发明第一实施例中所求得的卷取第1000层时钢卷内部周向应力分布图;
图7是本发明第一实施例中所求得的卷取第1000层时钢卷内部摩擦应力分布图;
图8是本发明第一实施例中所求得的卷取第1000层时钢卷半径分布图;
图9是本发明第一实施例中所求得的卷取第1000层时钢卷紧密系数分布图;
图10是本发明第二实施例中所求得的卷取第1500层时钢卷内部径向压应力分布图;
图11是本发明第二实施例中所求得的卷取第1500层时钢卷内部周向应力分布图;
图12是本发明第二实施例中所求得的卷取第1500层时钢卷内部摩擦应力分布图;
图13是本发明第二实施例中所求得的卷取第1500层时钢卷内部半径分布图;
图14是本发明第二实施例中所求得的卷取第1500层时钢卷内部紧密系数分布图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细具体的说明。
实施例一
随后,在步骤2中,收集被卷取带钢的品种规格范围及工艺参数,主要包括:带钢在第条处的厚度、带钢宽度、带钢弹性模量、带钢泊松比、带钢紧密系数公式中考虑理论与实际存在差别的修正系数、带材表面不平度的最大值;
随后,在步骤6中,给定卷取第50层时的钢卷周向应力影响系数的初始值;
随后,在步骤11中,计算卷取第50层时卷筒的位移值;
随后,在步骤15中,计算出参数计算的目标函数
随后,在步骤27中,计算卷取第1000层时卷筒的位移值;
随后,在步骤28中,计算卷取第1000层时第一层带钢的内半径;
随后,在步骤31中,计算出参数计算的目标函数
最后,在步骤39中,卷取品质判断完毕,结束计算。
实际计算表明,利用本技术进行求解卷取第1000层带钢时的钢卷内部应力场分布用时仅为15秒左右,基本可以满足现场的需要,而相同情况下,利用文献1和文献2中所述模型进行求解时则需要几个小时的时间,速度明显提高;从计算结果上进行对比,可以发现利用本技术所求得的结果与文献1和文献2求得的结果基本吻合,径向压应力、周向应力、摩擦应力及半径分布数值相差大约5~8%左右。可见,本技术在满足计算准确度上前提下,计算速度明显快于以往技术,这对满足现场对快速性的要求,及时实现对钢卷卷取品质的预报判断无疑具有重要意义。
实施例二
随后,在步骤2中,收集被卷取带钢的品种规格范围及工艺参数,主要包括:带钢在第条处的厚度、带钢宽度、带钢弹性模量、带钢泊松比、带钢紧密系数公式中考虑理论与实际存在差别的修正系数、带材表面不平度的最大值;
随后,在步骤15中,计算出参数计算的目标函数
随后,在步骤30中,计算并判断目标函数的具体数值是否成立,如果成立,转入步骤31;如果不成立,则令,转入步骤23;
随后,在步骤31中,计算出参数计算的目标函数
随后,在步骤32中,判断Powell条件是否成立,若不成立,调整,重复步骤22至31,直至Powell条件成立,得出最优周向应力影响系数;
随后,在步骤34中,判断钢卷卷取紧密综合判断不等式是否成立,显然成立,说明此时钢卷卷取紧密,转入步骤35;
最后,在步骤39中,卷取品质判断完毕,结束计算。
经实际计算表明,利用本技术进行求解卷取第1500层时的钢卷内部应力场分布用时仅为20秒左右,基本可以满足现场的需要,而相同情况下,利用文献1和文献2中所述模型进行求解时则需要相当长的时间,基本无法满足现场的要求。
Claims (4)
1.带钢卷取品质在线综合判断方法,其特征在于:它包括以下可由计算机执行的步骤:
(d)求解卷取第层带钢时第层带钢在第条处的内半径、卷取第层时第层带钢在第条处的内半径、卷取第层时第层带钢与第层带钢在第条处的径向压应力、卷取第层时第层带钢头部在第条处的周向应力、卷取第层时第层带钢与第层带钢在第条处的摩擦应力、卷取第层时第层带钢与第层带钢在第条处的紧密系数及卷取第层时卷筒外表面位移;
(k)卷取品质判断完毕,结束计算。
2.根据权利要求1所述的带钢卷取品质在线综合判断方法,其特征在于:所属的步骤(d)包括以下步骤:
3.根据权利要求2所述的带钢卷取品质在线综合判断方法,其特征在于:所属的步骤d3)包括以下步骤:
d3-10)计算出参数计算的目标函数
d3-11)判断Powell条件是否成立,若不成立,调整,重复步骤d3-2)至d3-10),直至Powell条件成立,得出最优周向应力影响系数,若成立则直接转入步骤d4)。
4.根据权利要求1所述的带钢卷取品质在线综合判断方法,其特征在于:所述的步骤d8)包括以下步骤:
d8-11)计算出参数计算的目标函数
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