CN107442575A - 一种带钢湿平整表面粗糙度的预测方法 - Google Patents
一种带钢湿平整表面粗糙度的预测方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种带钢湿平整表面粗糙度的预测方法。该方法包括步骤：(1)收集平整机平整参数；(2)收集带钢的在线粗糙度，求出长度L内带钢上的平均粗糙度和相应轧机的平均压下率；(3)计算出平整后带钢的粗糙度，平整后带钢粗糙度数学表达式为:(4)将带钢粗糙度目标值与粗糙度预测值进行对比，根据带钢原始粗糙度和最终粗糙度的差值，结合粗糙度控制模型，分别对各平整参数进行调整，使带钢粗糙度目标值在预测设定区间内。本发明通过构建平整后带钢表面粗糙度控制模型，在线预测带钢粗糙度，如果带钢粗糙度不满足要求可及时采取措施，防止生产批量粗糙度不符的带钢。
Description
技术领域：
本发明涉及一种带钢湿平整表面粗糙度的预测方法，属于冷轧技术领域。
背景技术：
表面粗糙度是冷轧带钢表面形貌质量的重要指标。在冷轧带钢镀锡基板的生产过程中， 常采用平整作业来调整表面粗糙度、控制表面缺陷，以获得合适的电镀表面质量。如果钢板 表面粗糙度不符要求，会严重影响用户后续的冲压、喷漆及涂装等工序，造成零件的报废， 给生产带来重大隐患及财产损失。
目前冷轧带钢多采用干平整或湿平整工艺对带钢进行平整操作，其中湿平整以其环境友 好、换辊周期长、平整后带钢表面质量优异而受到越来越多厂家的关注。常规的干平整表面 粗糙度控制主要靠平整机工作辊粗糙度、平整延伸率、平整轧制压力的控制来保证，在湿平 整中，平整后带钢粗糙度还与平整液润滑性能有关。另外实际平整冷轧薄带钢表面粗糙度还 与平整辊直径、平整轧制吨位数、平整速度、材料属性等因素有关，由于多种因素都会对带 钢表面粗糙度造成影响，因此当这些因素发生较大变化时，经常造成钢板表面粗糙度无法满 足产品要求。
已有的关于带钢粗糙度的专利包括：中国专利CN 101537431A(冷轧薄带钢表面粗糙度 在线预测和控制方法)则通过提出一个粗糙度复制率公式，通过调节平整轧制力和延伸率来 在线控制带钢的表面粗糙度；中国专利CN 103084408A(一种适用于双机架平整机组的带钢 表面粗糙度)则将出口带钢粗糙度作为目标函数，把总延伸率、板形满足合同要求作为约束 条件，通过对两机架轧制力的分配，最大程度扩展双机架平整机组的出口带钢表面粗糙度的 范围，该专利通过不断调节两辊间轧制力的组合来获得合格的带钢粗糙度，但是在实际现场 生产中粗糙度与多个因素有关，因此仅仅调节轧制力并不能保证粗糙度就到达设定值。中国 专利CN 101513647 A(二次冷轧机组生产带材的平整方法)通过建立各个机架出口处带材的 表面粗糙度与轧辊表面粗糙度、来料原始粗糙度以及延伸率等主要轧制工艺参数之间的关系 模型，最终通过多次迭代获得最佳弯辊力与窜辊设定值。从上述这些专利中可以看出对于带 钢平整后粗糙度的控制是一个世界性难题，原因是影响粗糙度的因素众多，对于这些因素如 何影响平整后粗糙度的规律还不清楚，因此只能采用模糊法或遗传算法等对各因素的影响进 行统计性的归纳，得到基于实际结果的回归函数，这也导致这些方法具有明显的局限性。另 外这些专利都不是针对湿平整的(没有考虑润滑这一重要参数)，因此无法用于湿平整的工艺 操作。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在的问题提供一种带钢湿平整表面粗糙度的预测方法，该在 线预测和控制方法通过构建平整后带钢表面粗糙度控制模型，在线预测带钢粗糙度，如果带 钢粗糙度不满足要求可及时采取措施，防止生产批量粗糙度不符的带钢。
上述的目的通过以下技术方案实现：
一种带钢湿平整表面粗糙度的预测方法，该方法包括如下步骤：
(1)收集平整机平整参数；
(2)收集带钢的在线粗糙度，求出长度L内带钢上的平均粗糙度和相应轧机的平均压下 率；
(3)计算出平整后带钢的粗糙度，平整后带钢粗糙度数学表达式为:
其中：
f2(T)＝-0.005T+1，
f3(μ)＝1.0+0.05μ，
式中：γ为压下率(％)，T为前后张力(MPa)，μ为湿磨擦系数，Ra0为辊子平均初始粗糙 度(μm)，L为轧制里程数(Km)，是实时的平整辊表面粗糙度(μm)；
(4)将带钢粗糙度目标值与粗糙度预测值进行对比，根据带钢原始粗糙度和最终 粗糙度的差值，结合粗糙度控制模型，分别对各平整参数进行调整，使带钢粗糙度目标值在 预测设定区间内。
所述的带钢湿平整表面粗糙度的预测方法，步骤(1)中所述的平整机平整参数包括：压 下率、前后张力、湿平整摩擦系数、工作辊粗糙度、工作辊轧制里程、延伸率、带钢原始粗 糙度以及预设的带钢粗糙度值。
所述的带钢湿平整表面粗糙度的预测方法，步骤(4)中所述的根据带钢原始粗糙度和最 终粗糙度的差值，结合粗糙度控制模型，分别对各平整参数进行调整的方法是：
如果带钢粗糙度目标值与预测值之差满足：
则说明生产产品合格，式中∈为需用误差带值；
如果带钢粗糙度目标值与预测值之差满足：
则需要逐级增加下压率、前后张力差和延伸率，以使满足第四步中的不等式；
如果带钢粗糙度目标值与预测值之差满足：
则需要逐级降低下压率、前后张力差和延伸率，以使满足第四步中的不等式。
有益效果：
1.本发明基于实际测量和数值模拟，首先获得不同平整参数对平整后带钢表面粗糙度的 影响权重，在此基础上，得到了表征湿平整带钢表面粗糙度的显性控制方程。由于该方程考 虑了众多轧制参数和材料参数，因此具有很高的普适性，适合于各种湿平整工艺的平整粗糙 度控制。另外，该方法不需要迭代试算，因此计算速度快。由于将各控制因素进行了重要性 排序，因此一旦生产中的平整度发生波动，可以快速对平整参数按重要性进行依次调整，以 使平整后的带材板形与表面粗糙度迅速回到设定目标，特别适用于在线生产。
2.以往的粗糙度控制模型往往是通过不断调整平整机的各个工艺参数来改变带钢的表面 粗糙度，通过测量值与预设值之间的误差变化来判断调整方向。而本发明则确定了调整各工 艺参数的优先次序，通过依次调节各平整参数最终得到所需的表面粗糙度。因此采用本发明 的方法具有直接有效速度快等特点，尤其适用于带钢平整现场的实时调整。
附图说明
附图1为平整后带钢表面粗糙度的预测值图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发 明而不用于限制本发明的范围。
一种带钢湿平整表面粗糙度的预测方法，该方法包括如下步骤：
(1)已知平整辊的平均初始粗糙度Ra0
Ra1—上辊操作侧粗糙度为0.41；
Ra2—上辊中间粗糙度为0.39；
Ra3—上辊传动侧粗糙度为0.40；
Ra4—下辊操作侧粗糙度为0.39；
Ra5—下辊中间粗糙度为0.41；
Ra6—下辊传动侧粗糙度为0.40；则可以求出：
Ra0—平整辊平均初始表面粗糙度＝(0.41+0.39+0.40+0.39+0.41+0.40)/6＝0.40
(2)通过平整机收集0-1Km的平整公里数Li，并收集该长度内的平均压下率γi、平均前后张 力Ti和摩擦系数μi，长度间距10米，参见表2中的对应列；
(3)判断平均压下率γi、平均前后张力Ti和摩擦系数μi是否在模型试用范围：压下率γi的的 适用范围参考表1，此时试用范围为0-2.5％，平均前后张力Ti范围为0-100MPa，摩擦 系数μi范围为0.1-0.2，各参数均未超出试用范围，则进入下一步：
表1压下率适用范围表
(4)通过式计算出参见表2中的 对应列；
(5)通过式算出f1(γ)i，参见 表2中的对应列；
(6)通过式f2(T)i＝0.005Ti+1算出f2(T)i，参见表2中的对应列；
(7)通过式f2(μ)i＝1.0+0.05μi算出f2(μ)i，参见表2中的对应列；
(8)计算平整后带钢表面粗糙度的预测值
(9)将带钢表面粗糙度的预测值区间与目标值进行比较，如果带钢表面粗糙度目标值不 在预测值区间内及在线适当调整压下率和前后张力的值及延伸率(一般平整辊表面粗 糙度、摩擦系数在确定产品和工艺下不能更改)，使带钢表面粗糙度目标值在预测区间 内。
表2计算过程数据表
Claims (3)
1.一种带钢湿平整表面粗糙度的预测方法，其特征是：该方法包括如下步骤：
(1)收集平整机平整参数；
(2)收集带钢的在线粗糙度，求出长度L内带钢上的平均粗糙度和相应轧机的平均压下率；
(3)计算出平整后带钢的粗糙度，平整后带钢粗糙度数学表达式为:
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式中：γ为压下率(％)，T为前后张力(MPa)，μ为湿磨擦系数，Ra0为辊子平均初始粗糙度(μm)，L为轧制里程数(Km)，是实时的平整辊表面粗糙度(μm)；
(4)将带钢粗糙度目标值与粗糙度预测值进行对比，根据带钢原始粗糙度和最终粗糙度的差值，结合粗糙度控制模型，分别对各平整参数进行调整，使带钢粗糙度目标值在预测设定区间内。
2.根据权利要求1所述的带钢湿平整表面粗糙度的预测方法，其特征是：步骤(1)中所述的平整机平整参数包括：压下率、前后张力、湿平整摩擦系数、工作辊粗糙度、工作辊轧制里程、延伸率、带钢原始粗糙度以及预设的带钢粗糙度值。
3.根据权利要求1所述的带钢湿平整表面粗糙度的预测方法，其特征是：步骤(4)中所述的根据带钢原始粗糙度和最终粗糙度的差值，结合粗糙度控制模型，分别对各平整参数进行调整的方法是：
如果带钢粗糙度目标值与预测值之差满足：
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则说明生产产品合格，式中∈为需用误差带值；
如果带钢粗糙度目标值与预测值之差满足：
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则需要逐级增加下压率、前后张力差和延伸率，以使满足第四步中的不等式；如果带钢粗糙度目标值与预测值之差满足：
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| GR01 | Patent grant | ||
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