CN104889175A - 一种提高平整稳定性和产品表面质量的张力设定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高平整稳定性和产品表面质量的张力设定方法，属于平整工艺技术领域。所述提高平整稳定性和产品表面质量的张力设定方法包括收集平整机组的设备及工艺参数，包括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。本发明提高平整稳定性和产品表面质量的张力设定方法在保证平整机组稳定轧制和板形质量的前提下，改善生产过程中钢卷间张力波动、提高成品带钢的机械性能和表面质量。

Description

一种提高平整稳定性和产品表面质量的张力设定方法

技术领域

本发明涉及平整工艺技术领域，特别涉及一种提高平整稳定性和产品表面质量的张力设定方法。

背景技术

近年来，随着社会经济的发展，板带材的市场需求逐渐提高，市场同时对产品质量的要求也越来越严苛。产线生产过程中，平整属于精加工工序，对产品的表面质量和机械性能方面有非常明显的影响，经过研究带钢表面质量与平整机张力波动存在一定的关系，因此为提高产品表面质量，需要改善张力波动情况，增强平整稳定性。生产过程中，通常根据带钢规格给定延伸率，技术人员对于平整机组张力的设定只考虑到板形与轧制压力，而对是否打滑、是否振动、是否发生羽痕斜纹等缺陷没有考虑，而是在后期生产过程中进行单独调整，这样既不利于生产组织和生产稳定，同时会因生产时前后钢卷的张力差异过大，容易导致成品带钢表面出现横向振纹、羽痕和斜纹表面质量缺陷等问题，造成产品质量降级。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在保证平整机组稳定轧制和板形质量的前提下，改善生产过程中钢卷间张力波动、提高成品带钢的机械性能和表面质量的提高平整稳定性和产品表面质量的张力设定方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种提高平整稳定性和产品表面质量的张力设定方法，提高平整稳定性和产品表面质量的张力设定方法包括步骤1，获得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，轧机的等效刚度K_m，等效质量M、平整机组前后防皱辊间的距离L、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轧制压力最大值P_max；步骤2，获得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；步骤3，获得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、平整机组临界打滑因子值ψ*、带材表面临界值k_s、轧辊表面临界值k_r、表面综合质量控制参数F₀，平整机组许用最大前张力T_1max、平整机组许用最小前张力T_1min、平整机组许用最大后张力T_0max、平整机组许用最小后张力T_0min；步骤4，给定工作辊弯辊力的设定值中间辊弯辊力的设定值窜辊量的设定值δ＝0；步骤5，给定张力综合设定目标函数的初始设定值F₀＝1.0×10¹⁰，张力设定步长△T；步骤6，定义前张力设定中间过程参数k₁，并令k₁＝0；步骤7，令前张力T₁＝T_1min+k₁△T；步骤8，定义后张力设定中间过程参数k₂，并令k₂＝0；步骤9，令后张力T₀＝T_0min+k₂△T；步骤10，计算当前张力及轧制工艺条件下总轧制压力P、绝对压下量△h、工作辊压扁半径R'、系统固有频率ω；步骤11，判断不等式P<P_max是否成立；步骤12，计算当前张力及轧制工艺条件下打滑因子的值ψ；步骤13，判断不等式ψ≤ψ*是否成立；步骤14，计算振动判断参数 (冲击响应下最大轧制力下辊缝前滑长度-设定轧制力下辊缝前滑长度)/设定轧制力下辊缝前滑长度；步骤15，判断不等式是否成立；步骤16，计算当前张力及轧制工艺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；步骤17，计算带钢表面质量影响函数F_S(T₁,T₀)

$F_s(T_1,T_0)={\left(\frac{k_0}{{\mathrm{\&sigma;}}^s}\right)}^{0.87}[\mathrm{\&alpha;}\frac{\max \left({q^{\&prime;}}_i\right)-\min \left({q^{\&prime;}}_i\right)}{\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{q^{\&prime;}}_i}+(1-\mathrm{\&alpha;})\frac{\max \left({\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{li}}\right)-\min \left({\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{li}}\right)}{T_1}];$

式中，k₀为标准变形抗力，k₀＝180:220Mpa；i为带材的横向条元；n为带材总的横向条元数；α为加权系数，一般α＝0.6的数值；步骤18，判断不等式F_s(T₁,T₀)≤k_s是否成立；步骤19，计算轧辊表面质量影响函数

$F_r(T_1,T_0)=\max \left\{{\left[\frac{K_0}{\min (K_m,K_w)}\right]}^{0.65}\right[\frac{\max \left(q_{\mathrm{mwi}}\right)-\min \left(q_{\mathrm{mwi}}\right)}{\frac{1}{n_1}{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^{n_1}{q}_{\mathrm{mwi}}}],{\left[\frac{K_0}{\min (K_m,K_b)}\right]}^{0.65}[\frac{\max \left(q_{\mathrm{mbi}}\right)-\min \left(q_{\mathrm{mbi}}\right)}{\frac{1}{n_2}{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^{n_2}{q}_{\mathrm{mbi}}}\left]\right\}$

$F_r(T_1,T_0)=\max \left\{\begin{array}{c}{\left[\frac{K_0}{\min (K_m,K_w)}\right]}^{0.65}\left[\frac{\max \left(q_{\mathrm{mwi}}\right)-\min \left(q_{\mathrm{mwi}}\right)}{\frac{1}{n_1}{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^{n_1}{q}_{\mathrm{mwi}}}\right]\\ ,{\left[\frac{K_0}{\min (K_m,K_b)}\right]}^{0.65}\left[\frac{\max \left(q_{\mathrm{mbi}}\right)-\min \left(q_{\mathrm{mbi}}\right)}{\frac{1}{n_2}{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^{n_2}{q}_{\mathrm{mbi}}}\right]\end{array}\right\};$

式中，K₀为标准轧辊表面硬度，K₀＝1100:1200Mpa；K_w为工作辊表面实际硬度；K_m为中间辊表面实际硬度；K_b为支撑辊表面实际硬度；n₁为工作辊与中间辊之间接触接触部分总的横向条元数；n₂为支撑辊与中间辊之间接触接触部分总的横向条元数的数值；步骤20，判断不等式F_r(T₁,T₀)≤k_r是否成立；步骤21，计算当前工艺参数下的张力综合设定目标函数——表面综合质量控制参数F(T₁,T₀)＝βF_s(T₁,T₀)+(1-β)F_r(T₁,T₀)+sd(σ_1i)；式中β为加权系数，一般取0.4-0.6，sd为标准差函数的数值；步骤22，判断不等式F(T₁,T₀)≤F₀是否成立；步骤23，判断不等式是否成立；步骤24，判断不等式是否成立；步骤25，输出平整机组最佳张力设定值T_1y、T_0y。

进一步地，所述步骤11包括判断不等式P<P_max是否成立，如果成立，转入步骤12，如果不等式不成立，则转入步骤23。

进一步地，所述步骤13包括判断不等式ψ≤ψ*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23。

进一步地，所述步骤15包括判断不等式是否成立，如果成立，转入步骤16，如果不等式不成立，则转入步骤23

进一步地，所述步骤18包括判断不等式F_s(T₁,T₀)≤k_s是否成立，如果成立，转入步骤20，如果不等式不成立，则转入步骤23。

进一步地，所述步骤20包括判断不等式F_r(T₁,T₀)≤k_r是否成立，如果成立，转入步骤21，如果不等式不成立，则转入步骤23。

进一步地，所述步骤22包括判断不等式F(T₁,T₀)≤F₀是否成立，如果成立，则令F₀＝F(T₁,T₀)、T_1y＝T₁、T_0y＝T₀，转入步骤23，如果不等式不成立，则转入步骤23。

进一步地，所述步骤23包括判断不等式是否成立，如果成立，则令k₂＝k₂+1，转入步骤10，如果不等式不成立，则转入步骤24。

进一步地，所述步骤24包括判断不等式是否成立，如果成立，则令k₁＝k₁+1，转入步骤7，如果不等式不成立，则转入步骤25。

本发明提供的提高平整稳定性和产品表面质量的张力设定方法在保证打滑因子在临界点以内、满足延伸率性能要求且改善带钢表面质量的最优值，通过理论计算、生产试验与统计分析，根据六辊平整机组轧制过程的设备特征与工艺特点，得到理论计算和全局寻优方法，得到一组符合平整机设备、工艺特征最优张力设定值，最终实现在保证平整机组稳定轧制和板形质量的前提下，改善生产过程中张力波动、提高成品带钢的产品机械性能和表面质量。

附图说明

图1为本发明实施例提供的提高平整稳定性和产品表面质量的张力设定方法步骤1-14的流程图；

图2为本发明实施例提供的提高平整稳定性和产品表面质量的张力设定方法步骤15-25的流程图。

具体实施方式

本发明提供的提高平整稳定性和产品表面质量的张力设定方法在保证打滑因子在临界点以内、满足延伸率性能要求且改善带钢表面质量的最优值，通过理论计算、生产试验与统计分析，根据六辊平整机组轧制过程的设备特征与工艺特点，得到理论计算和全局寻优方法，得到一组符合平整机设备、工艺特征最优张力设定值，最终实现在保证平整机组稳定轧制和板形质量的前提下，改善生产过程中张力波动、提高成品带钢的产品机械性能和表面质量。

参见图1-2，本发明实施例提供的一种提高平整稳定性和产品表面质量的张力设定方法包括：

步骤1，获得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，轧机的等效刚度K_m，等效质量M、平整机组前后防皱辊间的距离L、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轧制压力最大值P_max。

步骤2，获得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。

步骤3，获得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、平整机组临界打滑因子值ψ*、带材表面临界值k_s、轧辊表面临界值k_r、表面综合质量控制参数F₀，平整机组许用最大前张力T_1max、平整机组许用最小前张力T_1min、平整机组许用最大后张力T_0max、平整机组许用最小后张力T_0min；通过理论计算、生产试验与统计分析，根据六辊平整机组轧制过程的设备特征与工艺特点，得到理论计算和全局寻优方法。

步骤4，给定工作辊弯辊力的设定值中间辊弯辊力的设定值窜辊量的设定值δ＝0。

步骤5，给定张力综合设定目标函数的初始设定值F₀＝1.0×10¹⁰，张力设定步长△T。

步骤6，定义前张力设定中间过程参数k₁，并令k₁＝0。

步骤7，令前张力T₁＝T_1min+k₁△T。

步骤8，定义后张力设定中间过程参数k₂，并令k₂＝0。

步骤9，令后张力T₀＝T_0min+k₂△T。

步骤10，计算当前张力及轧制工艺条件下总轧制压力P、绝对压下量△h、工作辊压扁半径R'、系统固有频率ω。

步骤11，判断不等式P<P_max是否成立。所述步骤11包括判断不等式P<P_max是否成立，如果成立，转入步骤12，如果不等式不成立，则转入步骤23。

步骤12，计算当前张力及轧制工艺条件下打滑因子的值ψ。

步骤13，判断不等式ψ≤ψ*是否成立，保证打滑因子在临界点以内。所述步骤13包括判断不等式ψ≤ψ*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23。

步骤14，计算振动判断参数 (冲击响应下最大轧制力下辊缝前滑长度-设定轧制力下辊缝前滑长度)/设定轧制力下辊缝前滑长度。

步骤15，判断不等式是否成立。所述步骤15包括判断不等式<1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23。

步骤16，计算当前张力及轧制工艺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。

步骤17，计算带钢表面质量影响函数F_S(T₁,T₀)

$F_s(T_1,T_0)={\left(\frac{k_0}{{\mathrm{\&sigma;}}^s}\right)}^{0.87}[\mathrm{\&alpha;}\frac{\max \left({q^{\&prime;}}_i\right)-\min \left({q^{\&prime;}}_i\right)}{\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{q^{\&prime;}}_i}+(1-\mathrm{\&alpha;})\frac{\max \left({\mathrm{\&sigma;}}_{1i}\right)-\min \left({\mathrm{\&sigma;}}_{1i}\right)}{T_1}];$

式中，k₀为标准变形抗力，k₀＝180:220Mpa；i为带材的横向条元；n为带材总的横向条元数；α为加权系数，一般α＝0.6的数值；

步骤18，判断不等式F_s(T₁,T₀)≤k_s是否成立，得到满足延伸率性能要求的最优值。步骤18包括判断不等式F_s(T₁,T₀)≤k_s是否成立，如果成立，转入步骤20，如果不等式不成立，则转入步骤23。

步骤19，计算轧辊表面质量影响函数

$F_r(T_1,T_0)=\max \left\{{\left[\frac{K_0}{\min (K_m,K_w)}\right]}^{0.65}\right[\frac{\max \left(q_{\mathrm{mwi}}\right)-\min \left(q_{\mathrm{mwi}}\right)}{\frac{1}{n_1}{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^{n_1}{q}_{\mathrm{mwi}}}],{\left[\frac{K_0}{\min (K_m,K_b)}\right]}^{0.65}[\frac{\max \left(q_{\mathrm{mbi}}\right)-\min \left(q_{\mathrm{mbi}}\right)}{\frac{1}{n_2}{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^{n_2}{q}_{\mathrm{mbi}}}\left]\right\}$

$F_r(T_1,T_0)=\max \left\{\begin{array}{c}{\left[\frac{K_0}{\min (K_m,K_w)}\right]}^{0.65}\left[\frac{\max \left(q_{\mathrm{mwi}}\right)-\min \left(q_{\mathrm{mwi}}\right)}{\frac{1}{n_1}{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^{n_1}{q}_{\mathrm{mwi}}}\right]\\ ,{\left[\frac{K_0}{\min (K_m,K_b)}\right]}^{0.65}\left[\frac{\max \left(q_{\mathrm{mbi}}\right)-\min \left(q_{\mathrm{mbi}}\right)}{\frac{1}{n_2}{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^{n_2}{q}_{\mathrm{mbi}}}\right]\end{array}\right\};$

式中，K₀为标准轧辊表面硬度，K₀＝1100:1200Mpa；K_w为工作辊表面实际硬度；K_m为中间辊表面实际硬度；K_b为支撑辊表面实际硬度；n₁为工作辊与中间辊之间接触接触部分总的横向条元数；n₂为支撑辊与中间辊之间接触接触部分总的横向条元数的数值。

步骤20，判断不等式F_r(T₁,T₀)≤k_r是否成立。所述步骤20包括判断不等式F_r(T₁,T₀)≤k_r是否成立，如果成立，转入步骤21，如果不等式不成立，则转入步骤2。

步骤21，计算当前工艺参数下的张力综合设定目标函数——表面综合质量控制参数F(T₁,T₀)＝βF_s(T₁,T₀)+(1-β)F_r(T₁,T₀)+sd(σ_1i)；式中β为加权系数，一般取0.4-0.6，sd为标准差函数的数值；

步骤22，判断不等式F(T₁,T₀)≤F₀是否成立，得到改善带钢表面质量的最优值。所述步骤22包括判断不等式F(T₁,T₀)≤F₀是否成立，如果成立，则令F₀＝F(T₁,T₀)、T_1y＝T₁、T_0y＝T₀，转入步骤23，如果不等式不成立，则转入步骤23。

步骤23，判断不等式是否成立。所述步骤23包括判断不等式是否成立，如果成立，则令k₂＝k₂+1，转入步骤10，如果不等式不成立，则转入步骤24。

步骤24，判断不等式是否成立。所述步骤24包括判断不等式是否成立，如果成立，则令k₁＝k₁+1，转入步骤7，如果不等式不成立，则转入步骤25。

步骤25，输出平整机组最佳张力设定值T_1y、T_0y。

为了更清楚的介绍本发明实施例，下面从本发明实施例的使用方法上予以介绍。

实施例1

现以某2030六辊平整机组为例，规格为1800mm*0.8mm、钢种为SPCC的带钢在特定的平整机组上的张力优化设定过程。

步骤1，获得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＝2180mm，工作辊直径D_W＝450mm，中间辊辊身长度L_M＝2380mm，中间辊直径D_M＝550mm，支承辊辊身长度L_b＝2180mm，支承辊直径D_b＝1150mm，支承辊传动侧与工作侧压下螺丝中心距l₁＝2800mm，工作辊传动侧与工作侧弯辊液压缸中心距l₂＝2800mm，轧机的等效刚度K_m＝3257000，等效质量M＝125、平整机组前后防皱辊间的距离L＝5000mm、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＝2800mm，中间辊最大正弯辊力中间辊最大负弯辊力轧制压力最大值P_max＝1300t。

步骤2，获得待平整带钢的特征参数包括带钢宽度b＝1800mm、厚度h＝0.8mm、抗拉强度σ_b＝360Mpa。

步骤3，获得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％、平整机组临界打滑因子值ψ*＝0.41、带材表面临界值k_s＝0.46、轧辊表面临界值k_r＝0.25、平整机表面质量综合函数F₀＝0.5、平整机组许用最大前张力T_1max＝144Mpa、平整机组许用最小前张力T_1min＝36Mpa、平整机组许用最大后张力T_0max＝144Mpa、平整机组许用最小后张力T_0min＝36Mpa；通过理论计算、生产试验与统计分析，根据六辊平整机组轧制过程的设备特征与工艺特点，得到理论计算和全局寻优方法。

步骤4，给定工作辊弯辊力的设定值中间辊弯辊力的设定值窜辊量的设定值δ＝0。

步骤5，给定张力综合设定目标函数的初始设定值F₀＝1.0×10¹⁰，张力设定步长△T＝0.5Mpa。

步骤6，定义前张力设定中间过程参数k₁，并令k₁＝0。

步骤7，令前张力T₁＝T_1min+k₁ΔT＝35MPa。

步骤8，定义后张力设定中间过程参数k₂，并令k₂＝0。

步骤9，令后张力T₀＝T_0min+k₂△T＝35Mpa。

步骤10，计算当前张力及轧制工艺条件下总轧制压力P＝450t、绝对压下量△h＝0.0048mm、工作辊压扁半径R'＝213.2mm、系统固有频率ω＝146.3147。

步骤11，判断不等式P＜P_max是否成立，如果成立，转入步骤12。如果不等式不成立，则转入步骤23。本实施例中，P＜P_max，转入步骤12。

步骤12，计算当前张力及轧制工艺条件下打滑因子的值ψ＝0.23。

步骤13，判断不等式ψ≤0.41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23。本实施例中，ψ≤0.41，打滑因子在临界点以内，转入步骤14。

步骤14，计算振动判断参数

步骤15，判断不等式是否成立，如果成立，转入步骤16。如果不等式不成立，则转入步骤23。本实施例中，转入步骤16。

步骤16，计算当前张力及轧制工艺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。

步骤17，计算带材表面影响函数

$F_s(T_1,T_0)={\left(\frac{k_0}{{\mathrm{\&sigma;}}^s}\right)}^{0.87}[\mathrm{\&alpha;}\frac{\max \left({q^{\&prime;}}_i\right)-\min \left({q^{\&prime;}}_i\right)}{\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{q^{\&prime;}}_i}+(1-\mathrm{\&alpha;})\frac{\max \left({\mathrm{\&sigma;}}_{1i}\right)-\min \left({\mathrm{\&sigma;}}_{1i}\right)}{T_1}]=0.21$

步骤18，判断不等式F_s(T₁,T₀)≤0.46是否成立，得到满足延伸率性能要求的最优值，如果成立，转入步骤20。如果不等式不成立，则转入步骤23。本实施例中F_s(T₁,T₀)≤0.46，转入步骤20。

步骤19，计算表面质量影响函数

$\begin{array}{c}{F}_r(T_1,T_0)=\\ \max \left\{{\left[\frac{K_0}{\min (K_m,K_w)}\right]}^{0.65}\right[\frac{\max \left(q_{\mathrm{mwi}}\right)-\min \left(q_{\mathrm{mwi}}\right)}{\frac{1}{n_1}{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^{n_1}{q}_{\mathrm{mwi}}}],{\left[\frac{K_0}{\min (K_m,K_b)}\right]}^{0.65}[\frac{\max \left(q_{\mathrm{mbi}}\right)-\min \left(q_{\mathrm{mbi}}\right)}{\frac{1}{n_2}{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^{n_2}{q}_{\mathrm{mbi}}}\left]\right\}=\\ 0.175.\end{array}$

步骤20，判断不等式F_r(T₁,T₀)≤0.25是否成立，如果成立，转入步骤21。如果不等式不成立，则转入步骤23。本实施例中，F_r(T₁,T₀)≤0.25，转入步骤21。

步骤21，计算当前工艺参数下的张力综合设定目标函数F(T₁,T₀)＝βF_s(T₁,T₀)+(1-β)F_r(T₁,T₀)+sd(σ_1i)＝0.35(加权系数β取0.5)。

步骤22,判断不等式F(T₁,T₀)≤F₀是否成立，得到改善带钢表面质量的最优值。如果成立，则令F₀＝F(T₁,T₀)、T_1y＝T₁、T_0y＝T₀，转入步骤23。否则，则转入步骤23。

步骤23，判断不等式是否成立，如果成立，则令k₂＝k₂+1，转入步骤9。如果不等式不成立，则转入步骤24。

步骤24,判断不等式是否成立，如果成立，则令k₁＝k₁+1，转入步骤7。如果不等式不成立，则转入步骤25。

步骤25,得到平整机组最佳张力设定值T_1y、T_0y。

实施例2

现以某2030六辊平整机组为例，借助于图1来描述规格为1600mm*1.0mm、钢种为DC06的带钢在特定的平整机组上的张力优化设定过程。

步骤1，获得平整机组的设备及工艺参数，包括工作辊辊身长度L_W＝2180mm，工作辊直径D_W＝440mm，中间辊辊身长度L_M＝2380mm，中间辊直径D_M＝560mm，支承辊辊身长度L_b＝2180mm，支承辊直径D_b＝1050mm，支承辊传动侧与工作侧压下螺丝中心距l₁＝2800mm，工作辊传动侧与工作侧弯辊液压缸中心距l₂＝2800mm，轧机的等效刚度K_m＝3257000，等效质量M＝125、平整机组前后防皱辊间的距离L＝5000mm、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＝2800mm，中间辊最大正弯辊力中间辊最大负弯辊力轧制压力最大值P_max＝1300t。

步骤2，获得待平整带钢的特征参数包括带钢宽度b＝1600mm、厚度h＝1.0mm、抗拉强度σ_b＝120Mpa。

步骤3，获得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％、平整机组临界打滑因子值ψ*＝0.41、带材表面临界值k_s＝0.46、轧辊表面临界值k_r＝0.25、平整机表面质量综合函数F₀＝0.5、平整机组许用最大前张力T_1max＝48Mpa、平整机组许用最小前张力T_1min＝12Mpa、平整机组许用最大后张力T_0max＝48Mpa、平整机组许用最小后张力T_0min＝12Mpa。

步骤4，给定工作辊弯辊力的设定值中间辊弯辊力的设定值窜辊量的设定值δ＝0。

步骤5，给定张力综合设定目标函数的初始设定值F₀＝1.0×10¹⁰，张力设定步长△T＝1Mpa。

步骤6，定义前张力设定中间过程参数k₁，并令k₁＝0。

步骤7，令前张力T₁＝T_1min+k₁△T＝12Mpa。

步骤8，定义后张力设定中间过程参数k₂，并令k₂＝0。

步骤9，令后张力T₀＝T_0min+k₂△T＝12Mpa。

步骤10，计算当前张力及轧制工艺条件下总轧制压力P＝153t、绝对压下量△h＝0.01mm、工作辊压扁半径R'＝201.1mm、系统固有频率ω＝146.3147。

步骤11，判断不等式P＜P_max＝1200t是否成立，如果成立，转入步骤12。如果不等式不成立，则转入步骤23。本实施例中，P＜P_max＝1200t，转入步骤12。

步骤12，计算当前张力及轧制工艺条件下打滑因子的值ψ＝0.15。

步骤13，判断不等式ψ≤0.41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23。

步骤14，计算振动判断参数

步骤15，判断不等式是否成立，如果成立，转入步骤16。如果不等式不成立，则转入步骤23。本实施例中，转入步骤16。

步骤16，计算当前张力及轧制工艺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。

步骤17，计算带材表面影响函数

$\begin{array}{c}{F}_r(T_1,T_0)=\\ \max \left\{{\left[\frac{K_0}{\min (K_m,K_w)}\right]}^{0.65}\right[\frac{\max \left(q_{\mathrm{mwi}}\right)-\min \left(q_{\mathrm{mwi}}\right)}{\frac{1}{n_1}{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^{n_1}{q}_{\mathrm{mwi}}}],{\left[\frac{K_0}{\min (K_m,K_b)}\right]}^{0.65}[\frac{\max \left(q_{\mathrm{mbi}}\right)-\min \left(q_{\mathrm{mbi}}\right)}{\frac{1}{n_2}{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^{n_2}{q}_{\mathrm{mbi}}}\left]\right\}=\\ 0.214;\end{array}$

步骤18，判断不等式F_s(T₁,T₀)≤0.46是否成立，如果成立，转入步骤18。如果不等式不成立，则转入步骤23。本实施例中，F_s(T₁,T₀)≤0.46，转入步骤18。

步骤19，计算表面质量影响函数

$F_r(T_1,T_0)=\max \left\{{\left[\frac{K_0}{\min (K_m,K_w)}\right]}^{0.63}\right[\frac{\max \left(q_{\mathrm{mwi}}\right)-\min \left(q_{\mathrm{mwi}}\right)}{\frac{1}{n_1}{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^{n_1}{q}_{\mathrm{mwi}}}],{\left[\frac{K_0}{\min (K_m,K_b)}\right]}^{0.63}[\frac{\max \left(q_{\mathrm{mbi}}\right)-\min \left(q_{\mathrm{mbi}}\right)}{\frac{1}{n_2}{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^{n_2}{q}_{\mathrm{mbi}}}\left]\right\}=0.09.$

步骤20，判断不等式F_r(T₁,T₀)≤0.25是否成立，如果成立，转入步骤21。

如果不等式不成立，则转入步骤23。本实施例中，F_r(T₁,T₀)≤0.25，转入步骤21。

步骤21，计算当前工艺参数下的张力综合设定目标函数F(T₁,T₀)＝βF_s(T₁,T₀)+(1-β)F_r(T₁,T₀)+sd(σ_1i)＝0.247(加权系数β取0.5)。

步骤22,判断不等式F(T₁,T₀)≤F₀是否成立，如果成立，则令F₀＝F(T₁,T₀)、T_1y＝T₁、T_0y＝T₀，转入步骤23。否则，则转入步骤23。

步骤23,判断不等式是否成立，如果成立，则令k₂＝k₂+1，转入步骤9。如果不等式不成立，则转入步骤24。

步骤24,判断不等式是否成立，如果成立，则令k₁＝k₁+1，转入步骤7。如果不等式不成立，则转入步骤25。

步骤25,得到平整机组最佳张力设定值T_1y、T_0y。

综上所述，本发明实施例提供的一种提高平整稳定性和产品表面质量的张力设定方法具有如下技术效果。

本发明提供的提高平整稳定性和产品表面质量的张力设定方法在保证打滑因子在临界点以内、满足延伸率性能要求且改善带钢表面质量的最优值，通过理论计算、生产试验与统计分析，根据六辊平整机组轧制过程的设备特征与工艺特点，得到理论计算和全局寻优方法，得到一组符合平整机设备、工艺特征最优张力设定值，最终实现在保证平整机组稳定轧制和板形质量的前提下，改善生产过程中张力波动、提高成品带钢的产品机械性能和表面质量。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种提高平整稳定性和产品表面质量的张力设定方法，其特征在于，包括：

步骤1，获得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，轧机的等效刚度K_m，等效质量M、平整机组前后防皱辊间的距离L、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轧制压力最大值P_max；

步骤2，获得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；

步骤3，获得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、平整机组临界打滑因子值ψ*、带材表面临界值k_s、轧辊表面临界值k_r、表面综合质量控制参数F₀，平整机组许用最大前张力T_1max、平整机组许用最小前张力T_1min、平整机组许用最大后张力T_0max、平整机组许用最小后张力T_0min；

步骤4，给定工作辊弯辊力的设定值中间辊弯辊力的设定值窜辊量的设定值δ＝0；

步骤5，给定张力综合设定目标函数的初始设定值F₀＝1.0×10¹⁰，张力设定步长△T；

步骤6，定义前张力设定中间过程参数k₁，并令k₁＝0；

步骤7，令前张力T₁＝T_1min+k₁△T；

步骤8，定义后张力设定中间过程参数k₂，并令k₂＝0；

步骤9，令后张力T₀＝T_0min+k₂△T；

步骤10，计算当前张力及轧制工艺条件下总轧制压力P、绝对压下量△h、工作辊压扁半径R'、系统固有频率ω；

步骤11，判断不等式P<P_max是否成立；

步骤12，计算当前张力及轧制工艺条件下打滑因子的值ψ；

步骤13，判断不等式ψ≤ψ*是否成立；

步骤14，计算振动判断参数 (冲击响应下最大轧制力下辊缝前滑长度-设定轧制力下辊缝前滑长度)/设定轧制力下辊缝前滑长度；

步骤15，判断不等式是否成立；

步骤16，计算当前张力及轧制工艺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；

步骤17，计算带钢表面质量影响函数F_S(T₁,T₀)

$F_s(T_1,T_0)={\left(\frac{k_0}{{\mathrm{\&sigma;}}_s}\right)}^{0.87}[\mathrm{\&alpha;}\frac{\max \left({q^{\&prime;}}_i\right)-\min \left({q^{\&prime;}}_i\right)}{\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{q^{\&prime;}}_i}+(1-\mathrm{\&alpha;})\frac{\max \left({\mathrm{\&sigma;}}_{1i}\right)-\min \left({\mathrm{\&sigma;}}_{1i}\right)}{T_1}];$

式中，k₀为标准变形抗力，k₀＝180:220Mpa；i为带材的横向条元；n为带材总的横向条元数；α为加权系数，一般α＝0.6的数值；

步骤18，判断不等式F_s(T₁,T₀)≤k_s是否成立；

步骤19，计算轧辊表面质量影响函数

$F_r(T_1,T_0)=\max \left\{{\left[\frac{K_0}{\min (K_m,K_w)}\right]}^{0.65}\right[\frac{\max \left(q_{\mathrm{mwi}}\right)-\min \left(q_{\mathrm{mwi}}\right)}{\frac{1}{n_1}{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^{n_1}{q}_{\mathrm{mwi}}}],{\left[\frac{K_0}{\min (K_m,K_b)}\right]}^{0.65}[\frac{\max \left(q_{\mathrm{mbi}}\right)-\min \left(q_{\mathrm{mbi}}\right)}{\frac{1}{n_2}{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^{n_2}{q}_{\mathrm{mbi}}}\left]\right\}$

$F_r(T_1,T_0)=\max \begin{array}{}\end{array}\left\{\begin{array}{cc}{\left[\frac{K_0}{\min (K_m,K_w)}\right]}^{0.65}& \left[\frac{\max \left(q_{\mathrm{mwi}}\right)-\min \left(q_{\mathrm{mwi}}\right)}{\frac{1}{n_1}{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^{n_1}{q}_{\mathrm{mwi}}}\right]\\ ,{\left[\frac{K_0}{\min (K_m,K_b)}\right]}^{0.65}& \left[\frac{\max \left(q_{\mathrm{mbi}}\right)-\min \left(q_{\mathrm{mbi}}\right)}{\frac{1}{n_2}{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^{n_2}{q}_{\mathrm{mbi}}}\right]\end{array}\right\};$

式中，K₀为标准轧辊表面硬度，K₀＝1100:1200Mpa；K_w为工作辊表面实际硬度；K_m为中间辊表面实际硬度；K_b为支撑辊表面实际硬度；n₁为工作辊与中间辊之间接触接触部分总的横向条元数；n₂为支撑辊与中间辊之间接触接触部分总的横向条元数的数值；

步骤20，判断不等式F_r(T₁,T₀)≤k_r是否成立；

步骤21，计算当前工艺参数下的张力综合设定目标函数——表面综合质量控制参数F(T₁,T₀)＝βF_s(T₁,T₀)+(1-β)F_r(T₁,T₀)+sd(σ_1i)；式中β为加权系数，一般取0.4-0.6，sd为标准差函数的数值；

步骤22，判断不等式F(T₁,T₀)≤F₀是否成立；

步骤23，判断不等式是否成立；

步骤24，判断不等式是否成立；

步骤25，输出平整机组最佳张力设定值T_1y、T_0y。

2.根据权利要求1所述的张力设定方法，其特征在于，所述步骤11包括：

判断不等式P<P_max是否成立，如果成立，转入步骤12，如果不等式不成立，则转入步骤23。

3.根据权利要求1所述的张力设定方法，其特征在于，所述步骤13包括：

判断不等式ψ≤ψ*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23。

4.根据权利要求1所述的张力设定方法，其特征在于，所述步骤15包括：

判断不等式是否成立，如果成立，转入步骤16，如果不等式不成立，则转入步骤23。

5.根据权利要求1所述的张力设定方法，其特征在于，所述步骤18包括：

判断不等式F_s(T₁,T₀)≤k_s是否成立，如果成立，转入步骤20，如果不等式不成立，则转入步骤23。

6.根据权利要求1所述的张力设定方法，其特征在于，所述步骤20包括：

判断不等式F_r(T₁,T₀)≤k_r是否成立，如果成立，转入步骤21，如果不等式不成立，则转入步骤23。

7.根据权利要求1所述的张力设定方法，其特征在于，所述步骤22包括：

判断不等式F(T₁,T₀)≤F₀是否成立，如果成立，则令F₀＝F(T₁,T₀)、T_1y＝T₁、T_0y＝T₀，转入步骤23，如果不等式不成立，则转入步骤23。

8.根据权利要求1所述的张力设定方法，其特征在于，所述步骤23包括：

判断不等式是否成立，如果成立，则令k₂＝k₂+1，转入步骤10，如果不等式不成立，则转入步骤24。

9.根据权利要求1所述的张力设定方法，其特征在于，所述步骤24包括：

判断不等式是否成立，如果成立，则令k₁＝k₁+1，转入步骤7，如果不等式不成立，则转入步骤25。