CN110093492A - 一种连退机组全炉段炉辊辊型曲线设定方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连退机组全炉段炉辊辊型曲线设定方法及系统。该方法包括：根据初始辊型曲线将连续退火机组划分为七个工艺段；采集各工艺段内的炉辊辊型参数；采集连续退火机组全炉段的设备工艺参数；根据所述设备工艺参数，优化各工艺段内的炉辊辊型参数；根据优化后的各工艺段内的炉辊辊型参数，计算各工艺段的炉辊的辊径分布；根据各工艺段的炉辊的辊径分布，设定连退机组全炉段炉辊辊型曲线。本发明能够保证带钢在连退炉内的稳定通板与改善带钢在连续退火机组的出口板形。

Description

一种连退机组全炉段炉辊辊型曲线设定方法及系统

技术领域

本发明涉及连续退火技术领域，特别是涉及一种连退机组全炉段炉辊辊型曲线设定方法及系统。

背景技术

冷轧带钢退火，是指将冷轧带钢加热到一定的温度后保温一段时间，然后慢慢冷却从而得到接近平衡状态组织结构的热处理方法。退火技术是冷轧带钢产品生产的重要保障，其技术原理主要是通过退火实现冷轧板带的再结晶，从而消除带钢在冷轧过程中由于压下变形而引起的加工硬化从而恢复塑性。连续退火过程中带钢的稳定通板是保证机组连续、高速生产的关键，直接影响机组的生产效率与产品质量。如果高速带钢稳定通板性不佳，不仅会大大降低生产效率，而且还会造成产品的降级或判废，造成十分惨重的经济损失，同时也成为机组持续发展和进一步提升的瓶颈。与此同时，在市场竞争日趋激烈的情况下，板带产品的美观情况、质量优劣成为了当下赢得市场份额的关键因素，而带钢的板形又直接制约着上述因素，成为了重中之重，其质量的好坏直接影响着下游的工序。作为连退炉内与带钢直接接触的重要设备，炉辊辊型的优劣直接影响到带钢的单元内及单元外板形、稳定通板等。

在辊型优化设计过程中，往往采用分工艺段单独设定的方法，而没有考虑到全炉段协同设定的问题。以往针对连续退火机组生产工艺设备进行的优化研究在全炉段炉辊辊型优化部分涉及较少，实际上，在连退生产过程中，炉辊的辊型与通板的稳定性以及炉内带钢的板形质量密切相关。为了提高连退机组通板的稳定性与产品的板形质量，对炉辊辊型进行优化已经成为一种重要的手段。因此，为保证连续退火生产的顺利进行，必须既考虑到连退机组的通板稳定性又考虑到板形控制、同时还兼顾到炉内上下游工艺段之间的有机联系，综合对炉辊辊型进行优化。

发明内容

本发明的目的是提供一种连退机组全炉段炉辊辊型曲线设定方法及系统，能够保证带钢在连退炉内的稳定通板与改善带钢在连续退火机组的出口板形。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种连退机组全炉段炉辊辊型曲线设定方法，所述方法包括：

根据初始辊型曲线将连续退火机组划分为七个工艺段；

采集各工艺段内的炉辊辊型参数；

采集连续退火机组全炉段的设备工艺参数；

根据所述设备工艺参数，优化各工艺段内的炉辊辊型参数；

根据优化后的各工艺段内的炉辊辊型参数，计算各工艺段的炉辊的辊径分布；

根据各工艺段的炉辊的辊径分布，设定连退机组全炉段炉辊辊型曲线。

可选的，所述连续退火机组全炉段的设备工艺参数包括：连退炉内炉辊原始辊型辊径分布、连退炉内单元内板形以及连退炉内单元外板形。

可选的，所述各工艺段内的炉辊辊型参数包括：炉辊的初始辊径分布、中部辊径以及炉辊辊长。

可选的，所述根据所述设备工艺参数，优化各工艺段内的炉辊辊型参数，具体包括：

根据所述设备工艺参数计算各工艺段内的炉辊辊型参数的初始值；

根据所述各工艺段内的炉辊辊型参数的初始值，计算连退机组产品大纲模型函数；

根据所述连退机组产品大纲模型函数，计算单一产品及工况下炉辊辊型优化目标函数以及所有产品及工况下炉辊辊型优化目标函数；

判断所述优化目标函数是否满足powell条件；

若是，确定所述各工艺段内的炉辊辊型参数的初始值，为优化后的各工艺段内的炉辊辊型参数；

若否，调整所述各工艺段内的炉辊辊型参数的初始值，使所述优化目标函数是否满足powell条件。

本发明还提供了一种连退机组全炉段炉辊辊型曲线设定系统，所述系统包括：

划分模块，用于根据初始辊型曲线将连续退火机组划分为七个工艺段；

第一采集模块，用于采集各工艺段内的炉辊辊型参数；

第二采集模块，用于采集连续退火机组全炉段的设备工艺参数；

优化模块，用于根据所述设备工艺参数，优化各工艺段内的炉辊辊型参数；

计算模块，用于根据优化后的各工艺段内的炉辊辊型参数，计算各工艺段的炉辊的辊径分布；

设定模块，用于根据各工艺段的炉辊的辊径分布，设定连退机组全炉段炉辊辊型曲线。

可选的，所述连续退火机组全炉段的设备工艺参数包括：连退炉内炉辊原始辊型辊径分布、连退炉内单元内板形以及连退炉内单元外板形。

可选的，所述各工艺段内的炉辊辊型参数包括：炉辊的初始辊径分布、中部辊径以及炉辊辊长。

可选的，所述优化模块具体包括：

初始值计算单元，用于根据所述设备工艺参数计算各工艺段内的炉辊辊型参数的初始值；

产品大纲模型函数计算单元，用于根据所述各工艺段内的炉辊辊型参数的初始值，计算连退机组产品大纲模型函数；

优化目标函数计算单元，用于根据所述连退机组产品大纲模型函数，计算单一产品及工况下炉辊辊型优化目标函数以及所有产品及工况下炉辊辊型优化目标函数；

判断单元，用于判断所述优化目标函数是否满足powell条件；

确定单元，用于当所述优化目标函数满足powell条件时，确定所述各工艺段内的炉辊辊型参数的初始值，为优化后的各工艺段内的炉辊辊型参数；

调整单元，用于当所述优化目标函数不满足powell条件时，调整所述各工艺段内的炉辊辊型参数的初始值，使所述优化目标函数是否满足powell条件。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：本发明能够实现连续退火机组全炉段的炉辊辊型曲线的综合优化，在保证机组稳定通板的前提下，通过优化炉辊辊型参数，提高了连续退火机组的通板稳定性，降低了机组的跑偏发生率以及热瓢曲发生率，较大的程度上改善了板形质量，给机组创造了较大的经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例连退机组全炉段炉辊辊型曲线设定方法的流程图；

图2为本发明实施例连退机组全炉段炉辊辊型曲线设定系统的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种连退机组全炉段炉辊辊型曲线设定方法及系统，能够保证带钢在连退炉内的稳定通板与改善带钢在连续退火机组的出口板形。

本发明主要是将整个连退炉当做一个整体进行统一协同优化，兼顾板形控制与稳定通板，在兼顾磨损初期及磨损后期以及剔除极端恶劣板形情况下，考虑到炉辊的互换性问题，在保证连续退火机组生产顺利的前提下，通过对全炉段炉辊辊型曲线的优化，实现带钢的稳定通板，对带钢的板形进行改善，为连续退火机组带钢板形的综合优化控制提供了有效的技术保障。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，一种连退机组全炉段炉辊辊型曲线设定方法包括：

步骤101：根据初始辊型曲线将连续退火机组划分为七个工艺段。

步骤102：采集各工艺段内的炉辊辊型参数。所述各工艺段内的炉辊辊型参数包括：炉辊的初始辊径分布、中部辊径以及炉辊辊长。

步骤103：采集连续退火机组全炉段的设备工艺参数。所述连续退火机组全炉段的设备工艺参数包括：连退炉内炉辊原始辊型辊径分布、连退炉内单元内板形以及连退炉内单元外板形。

步骤104：根据所述设备工艺参数，优化各工艺段内的炉辊辊型参数。

具体包括：

根据所述设备工艺参数计算各工艺段内的炉辊辊型参数的初始值；

根据所述各工艺段内的炉辊辊型参数的初始值，计算连退机组产品大纲模型函数；

根据所述连退机组产品大纲模型函数，计算单一产品及工况下炉辊辊型优化目标函数以及所有产品及工况下炉辊辊型优化目标函数；

判断所述优化目标函数是否满足powell条件；

若是，确定所述各工艺段内的炉辊辊型参数的初始值，为优化后的各工艺段内的炉辊辊型参数；

若否，调整所述各工艺段内的炉辊辊型参数的初始值，使所述优化目标函数是否满足powell条件。

(E1)构造第j段炉辊辊型模型：

式中，j为工艺段编号，j＝1代表预热段，j＝2代表加热段，j＝3代表均热段，j＝4代表缓冷段，j＝5代表快冷段，j＝6代表时效段，j＝7代表终冷段；D_yj(x)为第j段炉辊的辊径分布，D_0j为第j工艺段中部辊径，L_j为第j工艺段炉辊辊长，α_ykj为第j工艺段炉辊特征参数，x为炉辊横向坐标值。

(E2)构造连退机组产品大纲模型函数：

式中，为生产品种序号为k₁、板形品种序号为k₂的产品时、在炉辊磨损情况序号为k₃的情况下的任意第i单元的单元内板形，为生产品种序号为k₁、板形品种序号为k₂的产品时、在炉辊磨损情况序号为k₃的情况下的任意第i单元的单元外板形；为生产品种序号为k₁、板形品种序号为k₂的产品时、在炉辊磨损情况序号为k₃的情况下的任意第i单元的跑偏因子，为生产品种序号为k₁、板形品种序号为k₂的产品时、在炉辊磨损情况序号为k₃的情况下的任意第i单元的瓢曲指数。

(E3)构造单一产品及工况下炉辊辊型优化目标函数：

式中，为生产品种序号为k₁、板形品种序号为k₂的产品时，在炉辊磨损情况序号为k₃的情况下的而最佳辊型优化目标函数，为单元内外板形综合控制目标函数，为通板稳定性综合控制目标函数，A₁为板形与稳定通板加权系数，为生产品种序号为k₁、板形品种序号为k₂的产品时，在炉辊磨损情况序号为k₃的情况下第i单元的单元内板形好坏特征参数，为生产品种序号为k₁、板形品种序号为k₂的产品时，在炉辊磨损情况序号为k₃的情况下第i单元的单元外板形好坏特征参数，A₂为单元内外板形加权系数，ψ^*为炉内临界跑偏因子，λ^*为炉内临界瓢曲指数，A₃为跑偏及瓢曲加权系数。

(E4)构造所有产品及工况下炉辊辊型综合控制优化目标函数：

式中：G(X_j)为任意第j工艺段辊型综合优化目标函数，A₄为均值与峰值加权系数，G₁(X_j)为目标函数中的均值量，均值越小表示段内及单元外板形及通板稳定性整体较好，G₂(X_j)为目标函数中的峰值量，峰值越小表示段内及单元外板形及通板比较平稳。

(E5)给定第j工艺段炉辊优化参数X_j＝{α_ykj}的初始值、搜索步长；

(E6)计算连退机组产品大纲模型函数；

(E7)计算单一产品及工况下炉辊辊型优化目标函数；

(E8)计算所有产品及工况下炉辊辊型优化目标函数；

(E9)判断目标函数是否满足powell条件？若满足则转入步骤(E11)；否则转入步骤(E10)；

(E10)调整优化参数X_j＝{α_ykj}的值，再转入步骤(E6)；

(E11)输出优化参数X_j＝{α_ykj}的值。

步骤105：根据优化后的各工艺段内的炉辊辊型参数，计算各工艺段的炉辊的辊径分布。

步骤106：根据各工艺段的炉辊的辊径分布，设定连退机组全炉段炉辊辊型曲线。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明能够实现连续退火机组全炉段的炉辊辊型曲线的综合优化，在保证机组稳定通板的前提下，通过优化炉辊辊型参数，提高了连续退火机组的通板稳定性，降低了机组的跑偏发生率以及热瓢曲发生率，较大的程度上改善了板形质量，给机组创造了较大的经济效益。

如图2所示，本发明还提供了一种连退机组全炉段炉辊辊型曲线设定系统，所述系统包括：

划分模块201，用于根据初始辊型曲线将连续退火机组划分为七个工艺段。

第一采集模块202，用于采集各工艺段内的炉辊辊型参数。所述各工艺段内的炉辊辊型参数包括：炉辊的初始辊径分布、中部辊径以及炉辊辊长。

第二采集模块203，用于采集连续退火机组全炉段的设备工艺参数。所述连续退火机组全炉段的设备工艺参数包括：连退炉内炉辊原始辊型辊径分布、连退炉内单元内板形以及连退炉内单元外板形。

优化模块204，用于根据所述设备工艺参数，优化各工艺段内的炉辊辊型参数。

所述优化模块204具体包括：

初始值计算单元，用于根据所述设备工艺参数计算各工艺段内的炉辊辊型参数的初始值；

产品大纲模型函数计算单元，用于根据所述各工艺段内的炉辊辊型参数的初始值，计算连退机组产品大纲模型函数；

优化目标函数计算单元，用于根据所述连退机组产品大纲模型函数，计算单一产品及工况下炉辊辊型优化目标函数以及所有产品及工况下炉辊辊型优化目标函数；

判断单元，用于判断所述优化目标函数是否满足powell条件；

确定单元，用于当所述优化目标函数满足powell条件时，确定所述各工艺段内的炉辊辊型参数的初始值，为优化后的各工艺段内的炉辊辊型参数；

调整单元，用于当所述优化目标函数不满足powell条件时，调整所述各工艺段内的炉辊辊型参数的初始值，使所述优化目标函数是否满足powell条件。

计算模块205，用于根据优化后的各工艺段内的炉辊辊型参数，计算各工艺段的炉辊的辊径分布。

设定模块206，用于根据各工艺段的炉辊的辊径分布，设定连退机组全炉段炉辊辊型曲线。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种连退机组全炉段炉辊辊型曲线设定方法，其特征在于，所述方法包括：

根据初始辊型曲线将连续退火机组划分为七个工艺段；

采集各工艺段内的炉辊辊型参数；

采集连续退火机组全炉段的设备工艺参数；

根据所述设备工艺参数，优化各工艺段内的炉辊辊型参数；

根据优化后的各工艺段内的炉辊辊型参数，计算各工艺段的炉辊的辊径分布；

根据各工艺段的炉辊的辊径分布，设定连退机组全炉段炉辊辊型曲线。

2.根据权利要求1所述的连退机组全炉段炉辊辊型曲线设定方法，其特征在于，所述连续退火机组全炉段的设备工艺参数包括：连退炉内炉辊原始辊型辊径分布、连退炉内单元内板形以及连退炉内单元外板形。

3.根据权利要求1所述的连退机组全炉段炉辊辊型曲线设定方法，其特征在于，所述各工艺段内的炉辊辊型参数包括：炉辊的初始辊径分布、中部辊径以及炉辊辊长。

4.根据权利要求1所述的连退机组全炉段炉辊辊型曲线设定方法，其特征在于，所述根据所述设备工艺参数，优化各工艺段内的炉辊辊型参数，具体包括：

根据所述设备工艺参数计算各工艺段内的炉辊辊型参数的初始值；

根据所述各工艺段内的炉辊辊型参数的初始值，计算连退机组产品大纲模型函数；

根据所述连退机组产品大纲模型函数，计算单一产品及工况下炉辊辊型优化目标函数以及所有产品及工况下炉辊辊型优化目标函数；

判断所述优化目标函数是否满足powell条件；

若是，确定所述各工艺段内的炉辊辊型参数的初始值，为优化后的各工艺段内的炉辊辊型参数；

若否，调整所述各工艺段内的炉辊辊型参数的初始值，使所述优化目标函数是否满足powell条件。

5.一种连退机组全炉段炉辊辊型曲线设定系统，其特征在于，所述系统包括：

划分模块，用于根据初始辊型曲线将连续退火机组划分为七个工艺段；

第一采集模块，用于采集各工艺段内的炉辊辊型参数；

第二采集模块，用于采集连续退火机组全炉段的设备工艺参数；

优化模块，用于根据所述设备工艺参数，优化各工艺段内的炉辊辊型参数；

计算模块，用于根据优化后的各工艺段内的炉辊辊型参数，计算各工艺段的炉辊的辊径分布；

设定模块，用于根据各工艺段的炉辊的辊径分布，设定连退机组全炉段炉辊辊型曲线。

6.根据权利要求5所述的连退机组全炉段炉辊辊型曲线设定系统，其特征在于，所述连续退火机组全炉段的设备工艺参数包括：连退炉内炉辊原始辊型辊径分布、连退炉内单元内板形以及连退炉内单元外板形。

7.根据权利要求5所述的连退机组全炉段炉辊辊型曲线设定系统，其特征在于，所述各工艺段内的炉辊辊型参数包括：炉辊的初始辊径分布、中部辊径以及炉辊辊长。

8.根据权利要求5所述的连退机组全炉段炉辊辊型曲线设定系统，其特征在于，所述优化模块具体包括：

初始值计算单元，用于根据所述设备工艺参数计算各工艺段内的炉辊辊型参数的初始值；

产品大纲模型函数计算单元，用于根据所述各工艺段内的炉辊辊型参数的初始值，计算连退机组产品大纲模型函数；

优化目标函数计算单元，用于根据所述连退机组产品大纲模型函数，计算单一产品及工况下炉辊辊型优化目标函数以及所有产品及工况下炉辊辊型优化目标函数；

判断单元，用于判断所述优化目标函数是否满足powell条件；

确定单元，用于当所述优化目标函数满足powell条件时，确定所述各工艺段内的炉辊辊型参数的初始值，为优化后的各工艺段内的炉辊辊型参数；

调整单元，用于当所述优化目标函数不满足powell条件时，调整所述各工艺段内的炉辊辊型参数的初始值，使所述优化目标函数是否满足powell条件。