CN110385340B - 一种双机架平整机的轧制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双机架平整机的轧制方法及装置，方法包括：获取产品的钢种及属性，根据钢种及属性确定第一压下率及第一轧制道次的第一工艺参数，第一压下率≤30％；根据第一工艺参数确定第一轧制力；根据第一压下率及来料厚度确定第一出口厚度；判断第一出口厚度是否满足预设的精度，及第一轧制力是否满足预设的最大轧制力偏差，若有任一不满足，则根据轧制力‑变厚度步长迭代模型，按照预设的迭代次数对第一轧制力进行闭环迭代，直至第一轧制力满足最大轧制力偏差、且第一出口厚度满足精度；根据第一出口厚度及成品厚度确定第二压下率，第二压下率≤10％；并根据第二工艺参数确定第二轧制力；预设的精度小于0.001mm。

Description

一种双机架平整机的轧制方法及装置

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种双机架平整机的轧制方法及装置。

背景技术

二次冷轧镀锡产品通过二次轧制，板材可变得更薄，应用在食品饮料三片罐上能够节省钢材、降低成本、减少碳排放，实现资源节约与环境友好的目的。

制罐企业为了进一步降低生产成本，对减薄的要求越来越高。目前国内0.14mm罐身铁市场已经批量接受使用，将来0.13mm甚至更薄的镀锡板产品，或者硬度更大的DR材产品将是未来镀锡板产品发展的必然趋势。

但是当前的平整轧制工艺技术对于轧制极薄或极硬的镀锡产品需要大压下技术支撑，目前大多具有二次冷轧模式的双机架平整机产线只有第一轧制道次具备压下功能，且该道次也无法承担特别大压下量的轧制，极大地阻碍极薄规格DR材或者高硬度DR材等新产品的开发与批量生产。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种双机架平整机的轧制方法及装置，建立双道次轧机专有的压下分配策略和工艺参数，探索第二轧制道次也具备压下能力的大压下轧制技术，用于解决现有技术中的轧制工艺无法生产厚度为0.13mm以下的薄规格或高硬度镀锡板产品的技术问题。

本发明提供一种双机架平整机的轧制方法，所述方法包括：

获取产品的钢种及属性，根据所述钢种及所述属性确定第一轧制道次的第一压下率，所述第一压下率≤30％；

根据所述第一压下率及来料厚度确定所述第一轧制道次的第一出口厚度；

根据所述钢种及所述属性确定所述第一轧制道次的第一工艺参数，根据所述第一工艺参数确定所述第一轧制道次的第一轧制力；

判断所述第一出口厚度是否满足预设的精度，及所述第一轧制力是否满足预设的最大轧制力偏差，若有任一不满足，则根据轧制力-变厚度步长迭代模型，按照预设的迭代次数对所述第一轧制力进行闭环迭代，直至所述第一轧制力满足所述预设的最大轧制力偏差、且所述第一出口厚度满足所述预设的精度；

根据所述第一出口厚度及所述成品厚度确定所述第二轧制道次的第二压下率，所述第二压下率≤10％；

根据所述第二轧制道次的第二工艺参数确定所述第二轧制道次的第二轧制力；其中，所述预设的精度小于0.001mm。

上述方案中，所述根据轧制力-变厚度步长迭代模型，按照预设的迭代次数对所述第一轧制力进行闭环迭代，包括：

根据所述第一出口厚度和映射关系查找对应的第一目标轧制力，所述映射关系用于表征第一出口厚度所属的厚度层与所述第一目标轧制力之间的对应关系；

若所述第一轧制力与所述第一目标轧制力之间的第一轧制力偏差大于最大轧制力偏差，则根据所述厚度步长改变所述第一出口厚度，并基于改变后的所述第一出口厚度与所述轧制力-变厚度步长迭代模型，按照预设的迭代次数进行迭代；其中，所述最大轧制力偏差为所述第一目标轧制力的0.01倍。

上述方案中，所述按照预设的迭代次数对所述第一轧制力进行闭环迭代后，包括：

当迭代至预设的最大迭代次数时，若确定所述第一出口厚度不满足预设的精度，但所述第一轧制力的轧制力偏差已满足预设的最大轧制力偏差，则结束迭代过程。

上述方案中，所述根据所述第一工艺参数确定所述第一轧制道次的第一轧制力时，还包括：

根据所述第一工艺参数确定所述第一轧制道次的第一前滑；所述第一工艺参数包括：所述第一轧制道次的第一入口张应力、第一出口张应力、第一工作辊粗糙度及第一工作辊杨氏模量。

上述方案中，所述第一入口张应力、所述第一出口张应力、所述第二入口张应力及所述第二出口张应力的范围为1000～200MPa；

所述第一工作辊粗糙度及所述第二工作辊粗糙度为1.2*10^-6～1.5*10^-6；所述第一工作辊杨氏模量及所述第二工作辊杨氏模量为206000MPa。

上述方案中，所述根据所述第二轧制道次的第二工艺参数确定所述第二轧制道次的第二轧制力后，包括：

获取所述第一轧制道次的第一入口厚度、第一出口厚度、第一前滑、第一入口张应力、第一出口张应力；

获取第二轧制道次的第二入口厚度、第二出口厚度、第二前滑、第二入口张应力、第二出口张应力，所述第二出口厚度为所述成品厚度；

基于预设的板形模型，根据所述第一轧制力、所述第一入口厚度、所述第一出口厚度、所述第一入口张应力、所述第一出口张应力、所述第一前滑确定所述料坯在所述第一轧制道次出口的第一延伸差分布及第一辊缝轮廓分布；

若所述第一延伸差分布及所述第一辊缝轮廓分布均匀，则基于预设的板形模型，根据所述第二出口张应力、所述第二入口厚度、所述第二出口厚度、所述第二入口张应力、所述第二出口张应力及所述第二前滑确定所述产品在所述第二轧制道次出口的第二延伸差；

判断所述第二延伸差是否满足预设的延伸差偏差，若不满足，则根据所述第二延伸差调整所述第二轧制力及所述第二压下率。

本发明实施例还提供一种双机架平整机的轧制装置，所述装置包括：

第一确定单元，用于获取产品的钢种及属性，根据所述钢种及所述属性确定第一轧制道次的第一压下率，所述第一压下率≤30％；

第二确定单元，用于根据所述第一压下率及来料厚度确定所述第一轧制道次的第一出口厚度；

第三确定单元，用于根据所述钢种及所述属性确定所述第一轧制道次的第一工艺参数，根据所述第一工艺参数确定所述第一轧制道次的第一轧制力；

迭代单元，用于判断所述第一出口厚度是否满足预设的精度，及所述第一轧制力是否满足预设的最大轧制力偏差，若有任一不满足，则根据轧制力-变厚度步长迭代模型，按照预设的迭代次数对所述第一轧制力进行闭环迭代，直至所述第一轧制力满足预设的最大轧制力偏差、且所述第一出口厚度满足所述预设的精度；

根据所述第一出口厚度及所述成品厚度确定所述第二轧制道次的第二压下率，所述第二压下率≤10％；

根据所述第二轧制道次的第二工艺参数确定所述第二轧制道次的第二轧制力；其中，所述预设的精度小于0.001mm。

上述方案中，所述迭代单元具体用于：

根据所述第一出口厚度和映射关系查找对应的第一目标轧制力，所述映射关系用于表征第一出口厚度所属的厚度层与所述第一目标轧制力之间的对应关系；

若所述第一轧制力与所述第一目标轧制力之间的第一轧制力偏差大于最大轧制力偏差，则根据所述厚度步长改变所述第一出口厚度，并基于改变后的所述第一出口厚度与所述轧制力-变厚度步长迭代模型，按照预设的迭代次数进行迭代；其中，所述最大轧制力偏差为所述第一目标轧制力的0.01倍。

上述方案中，所述迭代单元还用于：

当迭代至预设的最大迭代次数时，若确定所述第一出口厚度不满足预设的精度，但所述第一轧制力的轧制力偏差已满足预设的最大轧制力偏差，则结束迭代过程。

上述方案中，所述第三确定单元还用于：

根据所述第一工艺参数确定所述第一轧制道次第一前滑；所述第一工艺参数包括：所述第一轧制道次的第一入口张应力、第一出口张应力、第一工作辊粗糙度及第一工作辊杨氏模量。

本发明提供了一种双机架平整机的轧制方法及装置，方法包括：获取产品的钢种及属性，根据所述钢种及所述属性确定第一轧制道次的第一压下率，所述第一压下率≤30％；根据所述产品的钢种及所述属性确定所述第一轧制道次的第一工艺参数，根据所述第一工艺参数确定所述第一轧制道次的第一轧制力；根据所述第一压下率及所述来料厚度确定所述第一轧制道次的第一出口厚度；判断所述第一出口厚度是否满足预设的精度，及所述第一轧制力是否满足预设的最大轧制力偏差，若有任一不满足，则根据轧制力-变厚度步长迭代模型，按照预设的迭代次数对所述第一轧制力进行闭环迭代，直至所述第一轧制力满足预设的最大轧制力偏差、且所述第一出口厚度满足所述预设的精度；根据所述第一出口厚度及所述成品厚度确定所述第二轧制道次的第二压下率，所述第二压下率≤10％；根据所述第二轧制道次的第二工艺参数确定所述第二轧制道次的第二轧制力；其中，所述预设的精度小于0.001mm；如此；利用双机架双道次轧制的模式进行轧制，两个道次均具有压下调节功能，第一轧制道次实现大压下，第二轧制道次具有一定的压下调节能力，可以有效减轻第一轧制道次的轧制压力；并且通过设置合理的轧制力及压下，在双机架压下配合下可有效实现厚度为0.13mm以下的极薄规格或高硬度产品的轧制。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的双机架平整机的轧制方法流程示意图；

图2为本发明实施例二提供的双机架平整机的轧制装置结构示意图；

图3为本发明实施例三提供的不同压下分配工况下第二轧制道次的辊缝轮廓差分布示意图；

图4为本发明实施例三提供的不同压下分配工况下第二轧制道次的工作辊挠曲分布示意图；

图5为本发明实施例三提供的不同压下分配工况下第二轧制道次出口的第二延伸差分布示意图；

图6为本发明实施例三提供的第二轧制道次为6％时，第二轧制道次出口带钢板形示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术中的轧制工艺无法生产厚度为0.13mm以下的薄规格或高硬度镀锡板产品的技术问题，本发明提供了一种双机架平整机的轧制方法及装置，方法包括：获取产品的钢种及属性，根据所述钢种或所述属性确定第一轧制道次的第一压下率，所述第一压下率≤30％；所述钢种及所述属性确定所述第一轧制道次的第一工艺参数，根据所述第一工艺参数确定所述第一轧制道次的第一轧制力；根据所述第一压下率及所述来料厚度确定所述第一轧制道次的第一出口厚度；判断所述第一出口厚度是否满足预设的精度，及所述第一轧制力是否满足预设的最大轧制力偏差，若有任一不满足，则根据轧制力-变厚度步长迭代模型，按照预设的迭代次数对所述第一轧制力进行闭环迭代，直至所述第一轧制力满足预设的最大轧制力偏差、且所述第一出口厚度满足所述预设的精度；根据所述第一出口厚度及所述成品厚度确定所述第二轧制道次的第二压下率，所述第二压下率≤10％；根据所述第二轧制道次的第二工艺参数确定所述第二轧制道次的第二轧制力；其中，所述预设的精度小于0.001mm。

下面通过附图及具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

实施例一

本实施例提供一种双机架平整机的轧制方法，如图1所示，方法包括：

S110，获取产品的钢种及属性，根据所述钢种及属性确定第一轧制道次的第一压下率，所述第一压下率≤30％；

本步骤中，针对薄规格或高硬度镀锡板产品，利用双机架双道次轧制模式进行轧制。首先获取产品的钢种及属性，根据钢种及属性确定第一轧制道次的第一压下率，第一压下率≤30％，第一压下率不能超过第一轧制道次设备的能力限值，即第一压下率不能超过第一轧机的压下限值。其中，本实施例中当屈服强度大于600MPa时，为高硬度；而产品的属性可以理解为产品型号、规格等。

S111，根据所述第一压下率及所述来料厚度确定所述第一轧制道次的第一出口厚度；

第一压下率确定之后，根据第一压下率及来料厚度确定所述第一轧制道次的第一出口厚度，具体参考公式(1)：

h1＝H*(1-r1)(1)

公式(1)中，H为来料厚度，h1为第一出口厚度，r1为第一压下率。

S112，根据所述产品的钢种及属性确定所述第一轧制道次的第一工艺参数，根据所述第一工艺参数确定所述第一轧制道次的第一轧制力；

因不同产品所属的钢种及属性均是不同的，那么对应的轧制工艺也是不同的，因此还需获取产品的钢种，根据钢种及属性确定对应的第一工艺参数，并根据第一工艺参数确定第一轧制道次的第一轧制参数。

这里，具体是根据产品的钢种及属性确定轧制的方式为轧制模式，本实施例中的轧制模式为第一轧制道次及第二轧制道次的机架均进行压下。那么第一轧制力是基于轧制模型与第一工艺参数确定出的，具体是将第一工艺参数代入轧制模型中，计算出第一轧制力的。

其中，第一工艺参数包括：第一轧制道次的第一入口张应力、第一出口张应力、第一工作辊粗糙度及第一工作辊杨氏模量等。第一轧制参数包括：第一轧制力、第一转矩、第一摩擦系数，第一变形抗力，第一接触弧长等。

在确定第提轧制力时，是根据第一轧制道次的第一入口张应力、第一出口张应力、第一工作辊粗糙度及第一工作辊杨氏模量等工艺参数确定出第一转矩、第一摩擦系数，第一变形抗力，第一接触弧长等，再结合泊松比、轧制温度等参数综合计算第一轧制力。

在根据第一轧制参数确定第一轧制道次的第一轧制力时，还包括：根据第一轧制参数确定第一轧制道次第一前滑，第一前滑也是第一轧制参数中的一种参数。在计算第一前滑时，具体是根据第一出口厚度、第一轧制道次的轧辊半径及第一轧制道次的第一中性角计算的。这里，根据第一工艺参数计算第一轧制参数的方法已经是成熟的方法，故而在此就不进行具体阐述。

其中，第一入口张应力、第一出口张应力的范围为100～200MPa；第一工作辊粗糙度为1.2*10^-6～1.5*10^-6；第一工作辊杨氏模量为206000MPa。

S113，判断所述第一出口厚度是否满足预设的精度及所述第一轧制力是否满足预设的最大轧制力偏差，若有任一不满足，则根据轧制力-变厚度步长迭代模型，按照预设的迭代次数对所述第一轧制力进行闭环迭代；

第一轧制力确定之后，还需评估第一轧制力是否合理，那么就可以根据第一出口厚度来进行评估，实现如下：

判断第一出口厚度是否满足预设的精度及第一轧制力是否满足预设的最大轧制力偏差，若有任一不满足，则说明轧制力分配的不合理，需要对第一出口厚度进行修正，以使得第一轧制力满足预设的最大轧制力偏差，使得第一出口厚度满足预设的精度。

具体地，是根据轧制力-变厚度步长迭代模型，按照预设的迭代次数对所述第一轧制力进行闭环迭代，直至所述第一轧制力满足预设的最大轧制力偏差、且所述第一出口厚度满足所述预设的精度。其中，精度为当前次的厚度偏差与当前次上一次厚度偏差之间的差值，预设的精度小于0.001mm；最大轧制力偏差为第一目标轧制力的0.01倍。

需要说明的是，迭代的收敛条件是：第一轧制力满足预设的最大轧制力偏差、且第一出口厚度满足预设的精度。但是当迭代至预设迭代次数的最大值时，即迭代至预设的最大迭代次数时，上述两个条件若无法同时满足，那么若确定第一出口厚度不满足预设的精度，但第一轧制力的轧制力偏差已满足预设的最大轧制力偏差时，也结束迭代过程。本实施例设置的最大迭代次数为20次。

作为一种可选的实施例，根据轧制力-变厚度步长迭代模型，按照预设的迭代次数对所述第一轧制力进行闭环迭代，包括：

根据第一出口厚度和映射关系查找对应的第一目标轧制力，该映射关系用于表征第一出口厚度所属的厚度层与第一目标轧制力之间的对应关系；

对比第一轧制力及第一目标轧制力，若第一轧制力与第一目标轧制力之间的轧制力偏差大于第一轧制力偏差，则根据厚度步长改变所述第一出口厚度，并基于改变后的所述第一出口厚度与所述轧制力-变厚度步长迭代模型，按照预设的迭代次数进行迭代。

这里，有两种情况，第一种情况是第一轧制力大于第一目标轧制力，第二种情况是第一轧制力小于第一目标轧制力。

举例来说，若第一轧制力大于第一目标轧制力，根据预设的厚度步长增加第一出口厚度，以减小第一轧制道次的第一压下率，达到减小第一轧制力的目的。

然后，基于当前第一出口厚度，利用轧制模型计算当前第一轧制力，基于迭代次数，按照如此的方法进行闭环迭代，直至当前第一轧制力收敛。其中，第一轧制力收敛时也代表迭代后的第一轧制力与第一目标在轧制力之间的差值小于预设的最大轧制力偏差，也即为第一轧制力满足预设的最大轧制力偏差。

当前第一轧制力收敛时，同时第一出口厚度也需满足精度，迭代过程结束，以实现轧制力-厚度双闭环条件同时满足，精度在0.001mm以内。

若第一轧制力小于第一目标轧制力，根据预设的厚度步长减小第一出口厚度，以增加第一轧制道次的第一压下率，达到增大第一轧制力的目的，并按照上述同样的方法进行迭代，直至第一轧制力与第一出口厚度都处于收敛状态。

需要说明的是，到达预设的最大迭代次数时，若确定第一出口厚度不满足预设的精度，但所述第一轧制力的轧制力偏差满足预设的最大轧制力偏差，则结束迭代过程。

S114，根据所述第一出口厚度及所述成品厚度确定所述第二轧制道次的第二压下率，所述第二压下率≤10％；根据所述第二轧制道次的第二工艺参数确定所述第二轧制道次的第二轧制力；

当第一轧制力满足最大轧制力偏差后，根据所述第一出口厚度及所述成品厚度确定所述第二轧制道次的第二压下率，所述第二压下率≤10％。

再根据所述第二轧制道次的第二工艺参数确定所述第二轧制道次的第二轧制力。这里确定第二轧制力的方法与确定第一轧制力方法是相同的，唯一不同的是涉及到的第二工艺参数不同。因此下文简单介绍下第二轧制力的确定过程。

具体地，根据钢种及属性确定第二轧制道次的第二工艺参数，并根据第二工艺参数确定第二轧制道次的第二轧制参数。第二工艺参数包括：第二轧制道次的第二入口张应力、第二出口张应力、第二工作辊粗糙度及第二工作辊杨氏模量等。第二轧制参数包括：第二轧制力、第二转矩、第二摩擦系数，第二变形抗力，第二接触弧长等。

在确定第二轧制力时，是根据第二轧制道次的第二入口张应力、第二出口张应力、第二工作辊粗糙度及第二工作辊杨氏模量确定出第二转矩、第二摩擦系数，第二变形抗力，第二接触弧长等，再结合泊松比、轧制温度等参数综合计算第二轧制力。

其中，第二入口张应力、第二出口张应力的范围为100～200MPa；第二工作辊粗糙度为1.2*10^-6～1.5*10^-6；第二工作辊杨氏模量为206000MPa。

在根据第二工艺参数确定第二轧制道次的第二轧制力时，还包括：根据第二工艺参数确定第二轧制道次的第二前滑，第二前滑也是第二轧制参数中的一种参数；同样的，在计算第二前滑时，具体是根据成品厚度、第二轧制道次的轧辊半径及第二轧制道次的第二中性角计算的。这里，根据第二工艺参数计算第二轧制参数的方法已经是成熟的方法，故而在此也不进行具体阐述。

当第二轧制力确定出之后，还需要对上述确定出的第一轧制力、第一入口厚度、第一出口厚度、第一前滑、第一入口张应力、第一出口张应力及第二轧制力、第二入口厚度、第二出口厚度、第二前滑、第二入口张应力、第二出口张应力进行验证，以确保确定出的上述参数是最优参数。

具体地，获取第一轧制道次的第一轧制力、第一入口厚度、第一出口厚度、第一前滑、第一入口张应力、第一出口张应力；

获取第二轧制道次的第二轧制力、第二入口厚度、第二出口厚度、第二前滑、第二入口张应力、第二出口张应力；

基于预设的板形模型，根据所述第一轧制力、所述第一入口厚度、所述第一出口厚度、所述第一入口张应力、所述第一出口张应力、所述第一前滑确定所述料坯在所述第一轧制道次出口的第一延伸差及第一辊缝轮廓分布；

若所述第一延伸差及所述第一辊缝轮廓分布均匀，则基于预设的板形模型，根据第二出口张应力、第二入口厚度、第二出口厚度、第二入口张应力、第二出口张应力及所述第二前滑确定所述产品在第二轧制道次出口的第二延伸差；

判断第二延伸差是否满足预设的延伸差偏差，若不满足，则根据第二延伸差调整第二轧制道次的第二轧制力及第二压下率。

需要说明的是，由于总压下率是一定的，第二压下率调整之后，第一压下率会自动跟随调整，相应的，第一轧制力也会相应变化的。

这里，板形模型主要包括压扁模型、材料流动模型、挠曲模型和执行机构设置模型四个部分。板形模型根据设定的目标板形曲线，考虑执行机构的挠曲变形，确定执行机构分配，进行带钢轮廓形状及延伸差、厚度差、功效系数等设定计算。其中材料流动模型主要用来计算带钢宽度方向上的延伸差分布、张力差分布、厚度分布和轧制力分布，设定工作辊轮廓目标值。材料流动模型计算过程中，需要考虑轧辊的弹性压扁。挠曲模型和执行机构模型用来计算辊间受力分布及工作点承载辊缝形状，从而确定最优调节机构位置，计算道次出口负载情况下的延伸差、厚度及轧制力等参数的设定分布情况，进而计算出轧制力功效系数、弯辊力功效系数、窜辊量功效系数等板形功效系数，为板形的设定调整、数据传输和在线调整提供理论依据。

那么，具体地，基于预设的板形模型，根据所述第一轧制力、所述第一入口厚度、所述第一出口厚度、所述第一入口张应力、所述第一出口张应力、所述第一前滑确定所述料坯在所述第一轧制道次出口的第一延伸差及第一辊缝轮廓分布，包括：

根据第一轧制力及第一出口张应力确定第一出口张应力对所述第一轧制力的第一效率系数；根据第一轧制力及第一入口张应力确定第一入口张应力对第一轧制力的第二效率系数；

根据第一轧制力及第一入口厚度确定第一入口厚度对第一轧制力的第三效率系数；根据所述第一轧制力及所述第一出口厚度确定第一出口厚度对第一轧制力的第四效率系数；

根据第一前滑及第一出口张应力确定第一出口张应力对第一前滑的第五效率系数；根据第一前滑及第一入口张应力确定第一入口张应力对第一前滑的第六效率系数；

然后将第一效率系数、第二效率系数、第三效率系数、第四效率系数、第五效率系数、第六效率系数代入板形模型中，计算出料坯在第一轧制道次出口的第一延伸差及第一辊缝轮廓分布。

同样的，基于预设的板形模型，根据第二出口张应力、第二入口厚度、第二出口厚度、第二入口张应力、第二出口张应力及所述第二前滑确定所述产品在第二轧制道次出口的第二延伸差，包括：

根据第二轧制力及第二出口张应力确定第二出口张应力对第二轧制力的第七效率系数；根据第二轧制力及第二入口张应力确定第二入口张应力对第二轧制力的第八效率系数；

根据第二轧制力及第二入口厚度确定第二入口厚度对第二轧制力的第九效率系数；根据所述第二轧制力及所述第二出口厚度确定第二出口厚度对第二轧制力的第十效率系数；

根据第二前滑及第二出口张应力确定第二出口张应力对第二前滑的第十一效率系数；根据第二前滑及第二入口张应力确定第二入口张应力对第二前滑的第十二效率系数；

然后将第七效率系数、第八效率系数、第九效率系数、第十效率系数、第十一效率系数、第十二效率系数代入板形模型中，计算出料坯在第二轧制道次出口的第二延伸差及第二辊缝轮廓分布。

一般来说，当第二延伸差为0时，轧制出的产品板形没有表观浪形或后续不再起浪，就代表产品是良好的，也代表本实施例中设定的轧制力等轧制参数及压下率是最优的。当然，实际生产中第二延伸差可以有一定的偏差范围，这个偏差范围是根据不同钢种来确定的。

实施例二

基于同样的发明构思，本实施例还提供一种双机架平整机的轧制装置，如图2所示，装置包括：第一确定单元21、第二确定单元22、第三确定单元23及迭代单元24；

第一确定单元21用于获取产品的钢种和属性，根据的钢种和属性确定第一轧制道次的第一压下率，所述第一压下率≤30％；第一压下率不能超过第一轧制道次设备的能力限值，即第一压下率不能超过第一轧机的压下限值。其中，本实施例中当硬度大于600MPa时，为高硬度；而产品的属性可以理解为产品型号、规格等。

第一压下率确定之后，第二确定单元22用于根据第一压下率及来料厚度确定第一轧制道次的第一出口厚度；具体参考公式(1)：

h1＝H*(1-r1) (1)

公式(1)中，H为来料厚度，h1为第一出口厚度，r1为第一压下率。

因不同产品所属的钢种及属性均是不同的，那么对应的轧制工艺也是不同的，因此还需获取产品的钢种，根据钢种及属性确定对应的第一工艺参数，并根据第一工艺参数确定第一轧制道次的第一轧制参数。

这里，第三确定单元23具体是根据产品的钢种及属性确定轧制的方式为轧制模式，本实施例中的轧制模式为第一轧制道次及第二轧制道次的机架均进行压下。那么第一轧制力是基于轧制模型与第一工艺参数确定出的，具体是将第一工艺参数代入轧制模型中，计算出第一轧制力的。

其中，第一工艺参数包括：第一轧制道次的第一入口张应力、第一出口张应力、第一工作辊粗糙度及第一工作辊杨氏模量等。第一轧制参数包括：第一轧制力、第一转矩、第一摩擦系数，第一变形抗力，第一接触弧长等。

这里，在根据所述第一工艺参数确定所述第一轧制道次的第一轧制力时，第三确定单元23还用于：根据第一工艺参数确定第一轧制道次第一前滑；第一前滑也是第一轧制参数中的一种参数。在计算第一前滑时，具体是根据第一出口厚度、第一轧制道次的轧辊半径及第一轧制道次的第一中性角计算的。这里，根据第一工艺参数计算第一轧制参数的方法已经是成熟的方法，故而在此就不进行具体阐述。

这里，第一入口张应力、第一出口张应力、第二入口张应力及第二出口张应力的范围为100～200MPa；第一工作辊粗糙度及第二工作辊粗糙度为1.2*10^-6～1.5*10^-6；第一工作辊杨氏模量及第二工作辊杨氏模量为206000MPa。

第一轧制力和第二轧制力确定之后，还需评估第一轧制力是否合理，那么就可以根据第一出口厚度来进行评估，具体地，迭代单元24用于判断所述第一出口厚度是否满足预设的精度及所述第一轧制力是否满足预设的最大轧制力偏差，若有任一不满足，则根据轧制力-变厚度步长迭代模型，按照预设的迭代次数对所述第一轧制力进行闭环迭代，直至所述第一轧制力满足预设的最大轧制力偏差、且所述第一出口厚度满足所述预设的精度；其中，精度为当前次的厚度偏差与当前次上一次厚度偏差之间的差值，预设的精度小于0.001mm，第一轧制力偏差为第一目标轧制力的0.01倍。

需要说明的是，迭代的收敛条件是：第一轧制力满足预设的最大轧制力偏差、且第一出口厚度满足预设的精度。但是当迭代至预设迭代次数的最大值时，即迭代至预设的最大迭代次数时，上述两个条件若无法同时满足，那么若确定第一出口厚度不满足预设的精度，但第一轧制力的轧制力偏差已满足预设的最大轧制力偏差时，也结束迭代过程。本实施例设置的最大迭代次数为20次。

作为一种可选的实施例，迭代单元24具体用于：

根据第一出口厚度和映射关系查找对应的第一目标轧制力，该映射关系用于表征第一出口厚度所属的厚度层与第一目标轧制力之间的对应关系；

对比第一轧制力及第一目标轧制力，若第一轧制力与第一目标轧制力之间的轧制力偏差大于第一轧制力偏差，则根据厚度步长改变所述第一出口厚度，并基于改变后的所述第一出口厚度与所述轧制力-变厚度步长迭代模型，按照预设的迭代次数进行迭代；其中，所述最大轧制力偏差为所述第一目标轧制力的0.01倍。

这里，有两种情况，第一种情况是第一轧制力大于第一目标轧制力，第二种情况是第一轧制力小于第一目标轧制力。

举例来说，若第一轧制力大于第一目标轧制力，根据预设的厚度步长增加第一出口厚度，获得当前第一出口厚度，以减小第一轧制道次的第一压下率，达到减小第一轧制力的目的。

然后，基于当前第一出口厚度，利用轧制模型计算当前第一轧制力，基于迭代次数，按照如此的方法进行闭环迭代，直至当前第一轧制力收敛。其中，第一轧制力收敛时也代表迭代后的第一轧制力与第一目标在轧制力之间的差值小于预设的最大轧制力偏差，也即为第一轧制力满足预设的最大轧制力偏差。

当前第一轧制力收敛时，同时第一出口厚度也需满足精度，迭代过程结束，以实现轧制力-厚度双闭环条件同时满足，精度在0.001mm以内。

若第一轧制力小于第一目标轧制力，根据预设的厚度步长减小第一出口厚度，以增加第一轧制道次的第一压下率，达到增大第一轧制力的目的，并按照上述同样的方法进行迭代，直至轧制力与厚度都处于收敛状态。而到达预设的最大迭代次数时，若确定第一出口厚度不满足预设的精度，但所述第一轧制力的轧制力偏差满足预设的最大轧制力偏差，则结束迭代过程。

继续参考图2，装置还包括：第四确定单元25及验证单元26，第四确定单元25用于当第一轧制力满足最大轧制力偏差后，根据所述第一出口厚度及所述成品厚度确定所述第二轧制道次的第二压下率，所述第二压下率≤10％。

再根据所述第二轧制道次的第二工艺参数确定所述第二轧制道次的第二轧制力。这里确定第二轧制力的方法与确定第一轧制力方法是相同的，唯一不同的是涉及到的第二工艺参数不同。因此下文简单介绍下第二轧制力的确定过程。

具体地，第四确定单元25根据钢种及属性确定第二轧制道次的第二工艺参数，并根据第二工艺参数确定第二轧制道次的第二轧制参数。第二工艺参数包括：第二轧制道次的第二入口张应力、第二出口张应力、第二工作辊粗糙度及第二工作辊杨氏模量等。第二轧制参数包括：第二轧制力、第二转矩、第二摩擦系数，第二变形抗力，第二接触弧长等。

其中，第二入口张应力、第二出口张应力的范围为100～200MPa；第二工作辊粗糙度为1.2*10^-6～1.5*10^-6；第二工作辊杨氏模量为206000MPa。

在根据第二工艺参数确定第二轧制道次的第二轧制力时，还包括：根据第二工艺参数确定第二轧制道次的第二前滑，第二前滑也是第二轧制参数中的一种参数；同样的，在计算第二前滑时，具体是根据成品厚度、第二轧制道次的轧辊半径及第二轧制道次的第二中性角计算的。这里，根据第二工艺参数计算第二轧制参数的方法已经是成熟的方法，故而在此也不进行具体阐述。

当第二轧制力确定出之后，验证单元26还需要对上述确定出第一轧制力、第一入口厚度、第一出口厚度、第一前滑、第一入口张应力、第一出口张应力及第二轧制力、第二入口厚度、第二出口厚度、第二前滑、第二入口张应力、第二出口张应力进行验证，以确保确定出的上述参数是最优参数。

具体地，验证单元25获取第一轧制道次的第一轧制力、第一入口厚度、第一出口厚度、第一前滑、第一入口张应力、第一出口张应力；

获取第二轧制道次的第二轧制力、第二入口厚度、第二出口厚度、第二前滑、第二入口张应力、第二出口张应力；

基于预设的板形模型，根据所述第一轧制力、所述第一入口厚度、所述第一出口厚度、所述第一入口张应力、所述第一出口张应力、所述第一前滑确定所述料坯在所述第一轧制道次出口的第一延伸差及第一辊缝轮廓分布；

若所述第一延伸差及所述第一辊缝轮廓分布均匀，则基于预设的板形模型，根据第二出口张应力、第二入口厚度、第二出口厚度、第二入口张应力、第二出口张应力及所述第二前滑确定所述产品在第二轧制道次出口的第二延伸差；

判断第二延伸差是否满足预设的延伸差偏差，若不满足，则根据第二延伸差调整第二轧制道次的第二轧制力及第二压下率。

需要说明的是，由于总压下率是一定的，第二压下率调整之后，第一压下率会自动跟随调整，相应的，第一轧制力也会相应变化的。

这里，板形模型主要包括压扁模型、材料流动模型、挠曲模型和执行机构设置模型四个部分。板形模型根据设定的目标板形曲线，考虑执行机构的挠曲变形，确定执行机构分配，进行带钢轮廓形状及延伸差、厚度差、功效系数等设定计算。其中材料流动模型主要用来计算带钢宽度方向上的延伸差分布、张力差分布、厚度分布和轧制力分布，设定工作辊轮廓目标值。材料流动模型计算过程中，需要考虑轧辊的弹性压扁。挠曲模型和执行机构模型用来计算辊间受力分布及工作点承载辊缝形状，从而确定最优调节机构位置，计算道次出口负载情况下的延伸差、厚度及轧制力等参数的设定分布情况，进而计算出轧制力功效系数、弯辊力功效系数、窜辊量功效系数等板形功效系数，为板形的设定调整、数据传输和在线调整提供理论依据。

那么，具体地，验证单元26基于预设的板形模型，根据所述第一轧制力、所述第一入口厚度、所述第一出口厚度、所述第一入口张应力、所述第一出口张应力、所述第一前滑确定所述料坯在所述第一轧制道次出口的第一延伸差及第一辊缝轮廓分布，包括：

根据第一轧制力及第一出口张应力确定第一出口张应力对所述第一轧制力的第一效率系数；根据第一轧制力及第一入口张应力确定第一入口张应力对第一轧制力的第二效率系数；

根据第一轧制力及第一入口厚度确定第一入口厚度对第一轧制力的第三效率系数；根据所述第一轧制力及所述第一出口厚度确定第一出口厚度对第一轧制力的第四效率系数；

根据第一前滑及第一出口张应力确定第一出口张应力对第一前滑的第五效率系数；根据第一前滑及第一入口张应力确定第一入口张应力对第一前滑的第六效率系数；

然后将第一效率系数、第二效率系数、第三效率系数、第四效率系数、第五效率系数、第六效率系数代入板形模型中，计算出料坯在第一轧制道次出口的第一延伸差及第一辊缝轮廓分布。

同样的，基于预设的板形模型，根据第二出口张应力、第二入口厚度、第二出口厚度、第二入口张应力、第二出口张应力及所述第二前滑确定所述产品在第二轧制道次出口的第二延伸差，包括：

根据第二轧制力及第二出口张应力确定第二出口张应力对第二轧制力的第七效率系数；根据第二轧制力及第二入口张应力确定第二入口张应力对第二轧制力的第八效率系数；

根据第二轧制力及第二入口厚度确定第二入口厚度对第二轧制力的第九效率系数；根据所述第二轧制力及所述第二出口厚度确定第二出口厚度对第二轧制力的第十效率系数；

根据第二前滑及第二出口张应力确定第二出口张应力对第二前滑的第十一效率系数；根据第二前滑及第二入口张应力确定第二入口张应力对第二前滑的第十二效率系数；

然后将第七效率系数、第八效率系数、第九效率系数、第十效率系数、第十一效率系数、第十二效率系数代入板形模型中，计算出料坯在第二轧制道次出口的第二延伸差及第二辊缝轮廓分布。

一般来说，当第二延伸差为0时，轧制出的产品板形没有表观浪形或后续不再起浪，就代表产品是良好的，也代表本实施例中设定的轧制力等轧制参数及压下率是最优的。当然，实际生产中第二延伸差可以有一定的偏差范围，这个偏差范围是根据不同钢种的规格来确定的。

本发明实施例提供的轧制方法及装置能带来的有益效果至少是：

本发明提供了一种轧制方法及装置，方法包括：获取产品的钢种及属性，根据所述钢种及所述属性确定第一轧制道次的第一压下率，所述第一压下率≤30％；根据所述产品的钢种及所述属性确定所述第一轧制道次的第一工艺参数，根据所述第一工艺参数确定所述第一轧制道次的第一轧制力；根据所述第一压下率及所述来料厚度确定所述第一轧制道次的第一出口厚度；判断所述第一出口厚度是否满足预设的精度，及所述第一轧制力是否满足预设的最大轧制力偏差，若有任一不满足，则根据轧制力-变厚度步长迭代模型，按照预设的迭代次数对所述第一轧制力进行闭环迭代，直至所述第一轧制力满足预设的最大轧制力偏差、且所述第一出口厚度满足所述预设的精度；根据所述第一出口厚度及所述成品厚度确定所述第二轧制道次的第二压下率，所述第二压下率≤10％；根据所述第二轧制道次的第二工艺参数确定所述第二轧制道次的第二轧制力；其中，所述预设的精度小于0.001mm；如此，利用双机架双道次轧制的模式进行轧制，两个道次均具有压下调节功能，第一轧制道次实现大压下，第二轧制道次具有一定的压下调节能力，可以有效减轻第一轧制道次的轧制压力；并且通过验证轧制力及压下分配的合理性，不断对其进行调节，最终通过设置合理的轧制力，在双机架压下配合下可有效实现厚度为0.13mm以下极薄规格或高硬度产品的轧制。

实施例三

以某罩退双机架平整机产线试制某高硬度DR材镀锡板产品为例，采用本发明实施例一提供的轧制方法进行生产实验，进行应用说明。

试制的DR材镀锡板产品，轧制目标厚度0.15mm，压下率31.8％，屈服强度约650MPa，参照生产过的相近DR材产品的工艺参数配置对本实验中的高硬度DR材产品的工艺参数进行微调。对于如此高硬度和大压下率的产品而言，如果将压力都集中在第一轧制道次，对第一轧制道次设备造成的压力不仅很大，而且极有可能轧制后达不到该产品要求的工艺性能。并且第一轧制道次集中进行大压下、在设备允许的极限范围内充分使用该道次的轧制力进行轧制，会使两个道次的板形调节不好匹配对应，对出口板形控制造成不利影响。因此使第一轧制道次及第二轧制道次均具有压下调节功能。使第二轧制道次具有一定的压下调节能力，减轻第一轧制道次的轧制压力，双机架压下配合也更容易实现如此高硬度、大压下产品的轧制，并协同保证出口板形良好。

将本发明开发的具有双道次压下功能的模型进行离线运行并模拟现场实际参数轧制，模拟分为八个工况，即对第一轧制道次及第二轧制道次压下分配进行八种配置，从而探寻最优和最合理的压下分配制度。针对该钢种，这八种工况下的压下分配及轧制力设定情况如下表所示：

表1 不同工况下模拟的压下分配及轧制力设定

表1中，F1机架对应的是第一轧制道次，F2机架对应的是第二轧制道次，每个机架轧制一个道次。从模拟结果来看，并非所有工况下的压下率分配对第二轧制道次及第一轧制道次均适合。图3为表1中八种工况下针对第二轧制道次出口板形的辊缝轮廓分布与双机架压下分配变化关系示意图；图4为八种工况下针对第二轧制道次出口板形的工作挠曲与双机架压下分配变化关系示意图；图5为八种工况下针对第二轧制道次出口板形的带钢出口的第二延伸差与双机架压下分配变化关系示意图。可以看出第二轧制道次的压下率为5％及超过10％时，出口断面轮廓及延伸差表现均较为突出，再结合第二轧制道次出口板形情况综合来看，最终确定当第二轧制道次压下率为6％时为最适合该硬度带钢进行大压下轧制。图6为第二轧制道次压下率为6％时的出口带钢板形云图，采用该压下率分配时带钢出口板形情况也控制的较好。将离线计算模拟及分析得到的最优双道次压下率分配情况和轧制力设定值作为实际产线试制该品种带钢的参数指导，实验表明，模拟得到的最优值能够通过试制，在第一轧制道次充分压下的同时，第二轧制道次也发挥了压下与板形调控作用，最终的实物板形控制情况与模拟趋势相近，达到产品要求。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双机架平整机的轧制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取产品的钢种及属性，根据所述钢种及所述属性确定第一轧制道次的第一压下率，所述第一压下率≤30％；

根据所述第一压下率及来料厚度确定所述第一轧制道次的第一出口厚度；

根据所述钢种及所述属性确定所述第一轧制道次的第一工艺参数，根据所述第一工艺参数确定所述第一轧制道次的第一轧制力；

判断所述第一出口厚度是否满足预设的精度，及所述第一轧制力是否满足预设的最大轧制力偏差，若有任一不满足，则根据轧制力-变厚度步长迭代模型，按照预设的迭代次数对所述第一轧制力进行闭环迭代，直至所述第一轧制力满足所述预设的最大轧制力偏差、且所述第一出口厚度满足所述预设的精度；

根据所述第一出口厚度及成品厚度确定第二轧制道次的第二压下率，所述第二压下率≤10％；

根据所述第二轧制道次的第二工艺参数确定所述第二轧制道次的第二轧制力；其中，所述预设的精度小于0.001mm。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据轧制力-变厚度步长迭代模型，按照预设的迭代次数对所述第一轧制力进行闭环迭代，包括：

根据所述第一出口厚度和映射关系查找对应的第一目标轧制力，所述映射关系用于表征第一出口厚度所属的厚度层与所述第一目标轧制力之间的对应关系；

若所述第一轧制力与所述第一目标轧制力之间的第一轧制力偏差大于最大轧制力偏差，则根据所述厚度步长改变所述第一出口厚度，并基于改变后的所述第一出口厚度与所述轧制力-变厚度步长迭代模型，按照预设的迭代次数进行迭代；其中，所述最大轧制力偏差为所述第一目标轧制力的0.01倍。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按照预设的迭代次数对所述第一轧制力进行闭环迭代后，包括：

当迭代至预设的最大迭代次数时，若确定所述第一出口厚度不满足预设的精度，但所述第一轧制力的轧制力偏差已满足预设的最大轧制力偏差，则结束迭代过程。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一工艺参数确定所述第一轧制道次的第一轧制力时，还包括：

根据所述第一工艺参数确定所述第一轧制道次的第一前滑；所述第一工艺参数包括：所述第一轧制道次的第一入口张应力、第一出口张应力、第一工作辊粗糙度及第一工作辊杨氏模量。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，第一入口张应力、第一出口张应力、第二入口张应力及第二出口张应力的范围为1000～200MPa；

第一工作辊粗糙度及第二工作辊粗糙度为1.2*10^-6～1.5*10^-6；第一工作辊杨氏模量及第二工作辊杨氏模量为206000MPa。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二轧制道次的第二工艺参数确定所述第二轧制道次的第二轧制力后，包括：

获取所述第一轧制道次的第一入口厚度、第一出口厚度、第一前滑、第一入口张应力、第一出口张应力；

获取第二轧制道次的第二入口厚度、第二出口厚度、第二前滑、第二入口张应力、第二出口张应力，所述第二出口厚度为成品厚度；

基于预设的板形模型，根据所述第一轧制力、所述第一入口厚度、所述第一出口厚度、所述第一入口张应力、所述第一出口张应力、所述第一前滑确定料坯在所述第一轧制道次出口的第一延伸差分布及第一辊缝轮廓分布；

若所述第一延伸差分布及所述第一辊缝轮廓分布均匀，则基于预设的板形模型，根据所述第二出口张应力、所述第二入口厚度、所述第二出口厚度、所述第二入口张应力、所述第二出口张应力及所述第二前滑确定产品在所述第二轧制道次出口的第二延伸差；

判断所述第二延伸差是否满足预设的延伸差偏差，若不满足，则根据所述第二延伸差调整所述第二轧制力及所述第二压下率。

7.一种双机架平整机的轧制装置，其特征在于，所述装置包括：

第一确定单元，用于获取产品的钢种及属性，根据所述钢种及所述属性确定第一轧制道次的第一压下率，所述第一压下率≤30％；

第二确定单元，用于根据所述第一压下率及来料厚度确定所述第一轧制道次的第一出口厚度；

第三确定单元，用于根据所述钢种及所述属性确定所述第一轧制道次的第一工艺参数，根据所述第一工艺参数确定所述第一轧制道次的第一轧制力；

迭代单元，用于判断所述第一出口厚度是否满足预设的精度，及所述第一轧制力是否满足预设的最大轧制力偏差，若有任一不满足，则根据轧制力-变厚度步长迭代模型，按照预设的迭代次数对所述第一轧制力进行闭环迭代，直至所述第一轧制力满足预设的最大轧制力偏差、且所述第一出口厚度满足所述预设的精度；

根据所述第一出口厚度及成品厚度确定第二轧制道次的第二压下率，所述第二压下率≤10％；

根据所述第二轧制道次的第二工艺参数确定所述第二轧制道次的第二轧制力；其中，所述预设的精度小于0.001mm。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述迭代单元具体用于：

根据所述第一出口厚度和映射关系查找对应的第一目标轧制力，所述映射关系用于表征第一出口厚度所属的厚度层与所述第一目标轧制力之间的对应关系；

若所述第一轧制力与所述第一目标轧制力之间的第一轧制力偏差大于最大轧制力偏差，则根据所述厚度步长改变所述第一出口厚度，并基于改变后的所述第一出口厚度与所述轧制力-变厚度步长迭代模型，按照预设的迭代次数进行迭代；其中，所述最大轧制力偏差为所述第一目标轧制力的0.01倍。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述迭代单元还用于：

当迭代至预设的最大迭代次数时，若确定所述第一出口厚度不满足预设的精度，但所述第一轧制力的轧制力偏差已满足预设的最大轧制力偏差，则结束迭代过程。

10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第三确定单元还用于：

根据所述第一工艺参数确定所述第一轧制道次第一前滑；所述第一工艺参数包括：所述第一轧制道次的第一入口张应力、第一出口张应力、第一工作辊粗糙度及第一工作辊杨氏模量。

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