CN110814047B - 一种dcr机组带钢下表面乳化液浓度补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种DCR机组带钢下表面乳化液浓度补偿方法。属于冷轧技术领域，为解决由于轧制变形区带钢表面油膜厚度沿带钢宽度方向分布不均匀，导致轧制变形区润滑性能沿带钢宽度方向分布不均匀，带钢表面容易出现条状斑迹缺陷，影响二次冷轧机组带钢表面质量的问题，本发明方法，包括：S1、收集轧制变形区带钢表面平均油膜厚度的设定目标值以及轧制变形区带钢下表面油膜厚度补偿优化所需设备工艺参数；S2、计算轧制变形区带钢上表面析出油膜厚度和下表面析出油膜厚度；S3、将轧制变形区带钢上下表面油膜厚度的差值最小为目标函数G(X)；S4、确定轧制变形区带钢上下表面乳化液浓度的优化设定值。

Description

一种DCR机组带钢下表面乳化液浓度补偿方法

技术领域

本发明涉及冷轧技术领域，具体而言，尤其涉及一种DCR机组带钢下表面乳化液浓度补偿方法。

背景技术

近年来，随着钢铁行业市场竞争的日益激烈，冷轧包装用镀锡、镀铬板带产品持续向着强度提高、厚度减薄的方向发展。DCR产品能够以较薄的厚度满足金属包装产品的力学性能需求，而且有利于降低材料消耗、减轻成品自重、减少环境污染，可以在保证用户使用要求的前提下有效降低材料消耗与使用成本。由于DCR镀锡镀铬产品主要用于包装行业，因此对产品的美观性、安全性、耐腐蚀等具有较高要求，这就对DCR机组带钢表面粗糙度、光泽度、宏观与微观形貌等表面质量提出了很高的要求。

二次冷轧过程中，由于轧制变形区带钢表面油膜厚度沿带钢宽度方向分布不均匀，导致轧制变形区润滑性能沿带钢宽度方向分布不均匀，带钢表面容易出现条状斑迹缺陷，影响二次冷轧机组带钢表面质量。在二次冷轧过程中，带钢表面形成这种条状斑迹后的二次冷轧产品带钢会影响后续镀锡镀铬产品表面质量，导致涂后的表面印刷图案的色差和鲜映度缺陷，影响包装用镀锡镀铬产品的美观性。目前在国内二次冷轧生产领域内，对带钢表面条状斑迹缺陷的研究很少，缺乏定量分析，没有一定的系统研究。对DCR机组而言，由于带钢上下表面乳化液浓度的不均匀，通过技术开发对带钢下表面乳化液浓度的补偿来使带钢上下表面油膜厚度均等，减少这种条状班迹的发生。

发明内容

根据上述提出由于轧制变形区带钢表面油膜厚度沿带钢宽度方向分布不均匀，导致轧制变形区润滑性能沿带钢宽度方向分布不均匀，带钢表面容易出现条状斑迹缺陷，影响二次冷轧机组带钢表面质量的技术问题，而提供一种DCR机组带钢下表面乳化液浓度补偿方法。本发明主要利用对带钢下表面乳化液浓度的补偿来使带钢上下表面油膜厚度均等，减少条状班迹的发生。

本发明采用的技术手段如下：

一种DCR机组带钢下表面乳化液浓度补偿方法，包括：

S1、收集轧制变形区带钢表面平均油膜厚度的设定目标值以及轧制变形区带钢下表面油膜厚度补偿优化所需设备工艺参数；

S2、在二次冷轧机组，根据轧制变形区带钢表面平均油膜厚度的设定目标值，计算轧制变形区带钢上表面析出油膜厚度和下表面析出油膜厚度；

S3、将轧制变形区带钢上下表面油膜厚度的差值最小为目标函数G(X)；

S4、确定轧制变形区带钢上下表面乳化液浓度的优化设定值。

进一步地，所述轧制变形区带钢下表面油膜厚度补偿优化所需设备工艺参数包括入口轧制速度V₀、出口轧制速度V₁、轧辊线速度V_R、咬入角β、轧制油初始动力粘度η₀、轧制油压力粘度系数γ、后张力σ₀、入口变形张力K、上工作辊表面粗糙度Ra_Rs、下工作辊表面粗糙度Ra_Rx、带钢上表面粗糙度 Ra_Ss、带钢下表面粗糙度Ra_Sx、上工作辊表面油膜厚度剩余率η_Rs、下工作辊表面油膜厚度剩余率η_Rx。

进一步地，所述计算轧制变形区带钢上表面析出油膜厚度和下表面析出油膜厚度的具体公式如下：

式中，V₀为入口轧制速度，V₁为出口轧制速度，V_R为轧辊线速度，ξ_avet为带钢表面平均油膜厚度的设定目标值，ξ_0st为轧制变形区入口带钢上表面油膜厚度目标值，ξ_0xt为轧制变形区入口带钢下表面油膜厚度目标值，ξ_1st为轧制变形区出口带钢上表面油膜厚度目标值，ξ_1xt为轧制变形区出口带钢下表面油膜厚度目标值，ξ_2Ssti为轧制变形区带钢上表面析出油膜厚度，ξ_2Sxti为轧制变形区带钢下表面析出油膜厚度，β为咬入角，η₀为轧制油初始动力粘度，γ为轧制油压力粘度系数，σ₀为后张力，K为入口变形张力，Ra_Rs为上工作辊表面粗糙度，Ra_Rx为下工作辊表面粗糙度，Ra_Ss为带钢上表面粗糙度，Ra_Sx为带钢下表面粗糙度，η_Rs为上工作辊表面油膜厚度剩余率，η_Rx为下工作辊表面油膜厚度剩余率。

进一步地，所述目标函数G(X)具体为：

式中，ξ_2Ssti为轧制变形区带钢上表面析出油膜厚度，ξ_2Sxti为轧制变形区带钢下表面析出油膜厚度；N为优化步数，i＝0,1,....,N；λ为权重系数，0＜λ＜1。

进一步地，所述步骤S4的具体过程如下：

S41、设定乳化液浓度优化步长ΔC；

S42、设定乳化液浓度优化步数M；

S43、初始化优化过程参数k＝0、最小误差ε_min＝1000；

S44、计算此时乳化液浓度C_k、带钢表面油膜析出厚度ξ_2Sk以及带钢表面析出油膜厚度误差ε_k；其中，C_k＝C_min+kΔC；ε_k＝|ξ_2Sk-ξ_2St|/ξ_2St；

S45、判断ε_k＜ε_min是否成立，若成立，则乳化液浓度最优设定值C_y＝C_k、ε_min＝ε_k，执行步骤S46；若不成立，直接执行步骤S46；

S46、判断k＜M是否成立，若成立，则返回步骤S45；若不成立，则执行步骤S47；

S47、输出乳化液浓度最优设定值C_y，确定轧制变形区带钢上下表面乳化液浓度优化设定值。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的DCR机组带钢下表面乳化液浓度补偿方法，可以在轧制变形区带钢下表面油膜厚度补偿优化所需设备工艺参数包括入口轧制速度V₀、出口轧制速度V₁、轧辊线速度V_R、咬入角β、轧制油初始动力粘度η₀、轧制油压力粘度系数γ、后张力σ₀、入口变形张力K、上工作辊表面粗糙度Ra_Rs、下工作辊表面粗糙度Ra_Rx、带钢上表面粗糙度Ra_Ss、带钢下表面粗糙度Ra_Sx、上工作辊表面油膜厚度剩余率η_Rs、下工作辊表面油膜厚度剩余率η_Rx的情况下，确定轧制变形区带钢下表面油膜厚度补偿的最优乳化液浓度。

基于上述理由本发明可在冷轧等领域广泛推广。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明方法流程图。

图2为本发明典型钢种带钢上下表面乳化液浓度优化设定值图。

图3为本发明典型钢种带钢上下表面乳化液浓度优化设定值图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

如图1所示，本发明提供了一种DCR机组带钢下表面乳化液浓度补偿方法，包括：

S1、收集轧制变形区带钢表面平均油膜厚度的设定目标值以及轧制变形区带钢下表面油膜厚度补偿优化所需设备工艺参数；所述轧制变形区带钢下表面油膜厚度补偿优化所需设备工艺参数包括入口轧制速度V₀、出口轧制速度V₁、轧辊线速度V_R、咬入角β、轧制油初始动力粘度η₀、轧制油压力粘度系数γ、后张力σ₀、入口变形张力K、上工作辊表面粗糙度Ra_Rs、下工作辊表面粗糙度Ra_Rx、带钢上表面粗糙度Ra_Ss、带钢下表面粗糙度Ra_Sx、上工作辊表面油膜厚度剩余率η_Rs、下工作辊表面油膜厚度剩余率η_Rx。

S2、在二次冷轧机组，根据轧制变形区带钢表面平均油膜厚度的设定目标值，计算轧制变形区带钢上表面析出油膜厚度和下表面析出油膜厚度；所述计算轧制变形区带钢上表面析出油膜厚度和下表面析出油膜厚度的具体公式如下：

式中，V₀为入口轧制速度，V₁为出口轧制速度，V_R为轧辊线速度，ξ_avet为带钢表面平均油膜厚度的设定目标值，ξ_0st为轧制变形区入口带钢上表面油膜厚度目标值，ξ_0xt为轧制变形区入口带钢下表面油膜厚度目标值，ξ_1st为轧制变形区出口带钢上表面油膜厚度目标值，ξ_1xt为轧制变形区出口带钢下表面油膜厚度目标值，ξ_2Ssti为轧制变形区带钢上表面析出油膜厚度，ξ_2Sxti为轧制变形区带钢下表面析出油膜厚度，β为咬入角，η₀为轧制油初始动力粘度，γ为轧制油压力粘度系数，σ₀为后张力，K为入口变形张力，Ra_Rs为上工作辊表面粗糙度，Ra_Rx为下工作辊表面粗糙度，Ra_Ss为带钢上表面粗糙度，Ra_Sx为带钢下表面粗糙度，η_Rs为上工作辊表面油膜厚度剩余率，η_Rx为下工作辊表面油膜厚度剩余率。

S3、将轧制变形区带钢上下表面油膜厚度的差值最小为目标函数G(X)；所述目标函数G(X)具体为：

式中，ξ_2Ssti为轧制变形区带钢上表面析出油膜厚度，ξ_2Sxti为轧制变形区带钢下表面析出油膜厚度；N为优化步数，i＝0,1,....,N；λ为权重系数，0＜λ＜1。

S4、确定轧制变形区带钢上下表面乳化液浓度的优化设定值。所述步骤 S4的具体过程如下：

S41、设定乳化液浓度优化步长ΔC；

S42、设定乳化液浓度优化步数M；

S43、初始化优化过程参数k＝0、最小误差ε_min＝1000；

S44、计算此时乳化液浓度C_k、带钢表面油膜析出厚度ξ_2Sk以及带钢表面析出油膜厚度误差ε_k；其中，C_k＝C_min+kΔC；ε_k＝|ξ_2Sk-ξ_2St|/ξ_2St；

S45、判断ε_k＜ε_min是否成立，若成立，则乳化液浓度最优设定值C_y＝C_k、ε_min＝ε_k，执行步骤S46；若不成立，直接执行步骤S46；

S46、判断k＜M是否成立，若成立，则返回步骤S45；若不成立，则执行步骤S47；

S47、输出乳化液浓度最优设定值C_y，确定轧制变形区带钢上下表面乳化液浓度优化设定值。

实施例1

以某二次冷轧机组为例，按照如图1所示的DCR带钢上下表面乳化液浓度优化设定值计算流程图，具体流程如下：

S1、收集轧制变形区带钢表面平均油膜厚度的设定目标值ξ_aveti＝{0.214,0.212,0.210,0.213,0.215,0.210，0.213,0.215,0.214,0.212}以及轧制变形区带钢下表面油膜厚度补偿优化所需设备工艺参数，包括：入口轧制速度V₀＝540m/min、出口轧制速度V₁＝800m/min、轧辊线速度V_R＝750m/min、咬入角β＝0.016rad、轧制油初始动力粘度η₀＝0.023pa.s、轧制油压力粘度系数γ＝0.012Mpa^-1、后张力σ₀＝100Mpa、入口变形张力K＝350Mpa，上工作辊表面粗糙度Ra_Rs＝0.20、下工作辊表面粗糙度Ra_Rx＝0.20、带钢上表面粗糙度Ra_Ss＝0.30、带钢下表面粗糙度Ra_Sx＝0.30、上工作辊表面油膜厚度剩余率η_Rs＝0.54、下工作辊表面油膜厚度剩余率η_Rx＝0.54；

S2、在二次冷轧机组，根据轧制变形区带钢表面平均油膜厚度的设定目标值，计算轧制变形区带钢上表面析出油膜厚度ξ_2Ssti＝{0.383，0.381,0.378,0.382,0.385,0.378,0.382,0.385,0.383,0.381}和下表面析出油膜厚度ξ_2Sxti＝{0.342,0.338,0.335,0.340,0.344,0.335,0.340,0.344,0.342,0.338}；

S3、选取权重系数λ＝0.4，计算轧制变形区带钢上下表面油膜厚度的差值目标函数G(X)：

S4、确定轧制变形区带钢上下表面乳化液浓度的优化设定值。具体过程如下：

S41、设定乳化液浓度优化步长ΔC＝0.1；接下来用计算机一一执行步骤 S42-S47；

S42、设定乳化液浓度优化步数M；

S43、初始化优化过程参数k＝0、最小误差ε_min＝1000；

S44、计算此时乳化液浓度C_k、带钢表面油膜析出厚度ξ_2Sk以及带钢表面析出油膜厚度误差ε_k；其中，C_k＝C_min+kΔC；ε_k＝|ξ_2Sk-ξ_2St|/ξ_2St；

S45、判断ε_k＜ε_min是否成立，若成立，则乳化液浓度最优设定值C_y＝C_k、ε_min＝ε_k，执行步骤S46；若不成立，直接执行步骤S46；

S46、判断k＜M是否成立，若成立，则返回步骤S45；若不成立，则执行步骤S47；

S47、输出乳化液浓度最优设定值C_y，确定轧制变形区带钢上下表面乳化液浓度优化设定值。

最后得出如表1和图2所示带钢上下表面乳化液浓度优化设定值。

表1典型钢种带钢上下表面乳化液浓度优化设定值

Table 1 Emulsion concentration optimal setting values of top andbottom strip surface of typical steel

钢种	TH520	DR8CA	TH580	TH620
					轧制变形区平均油膜厚度目标值ξ<sub>avet</sub>(μm)	0.093	0.129	0.160	0.214
上表面乳化液流量设定值C<sub>st</sub>(％)	4.3	5.7	7.1	9.6
					下表面乳化液流量设定值C<sub>xt</sub>(％)	4.8	6.5	8.3	11.9
上下表面乳化液流量差值(％)	0.5	0.8	1.2	2.3

实施例2

以某二次冷轧机组为例，按照如图1所示的DCR带钢上下表面乳化液浓度优化设定值计算流程图，具体流程如下：

S1、收集轧制变形区带钢表面平均油膜厚度的设定目标值ξ_aveti＝{0.210，0.213，0.214，0.211，0.212，0.213，0.2150.2120.213，0.214}以及轧制变形区带钢下表面油膜厚度补偿优化所需设备工艺参数，包括：入口轧制速度V₀＝540m/min、出口轧制速度V₁＝800m/min、轧辊线速度 V_R＝750m/min、咬入角β＝0.016rad、轧制油初始动力粘度η₀＝0.023pa.s、轧制油压力粘度系数γ＝0.012Mpa^-1、后张力σ₀＝100Mpa、入口变形张力K＝350Mpa，上工作辊表面粗糙度Ra_Rs＝0.20、下工作辊表面粗糙度 Ra_Rx＝0.20、带钢上表面粗糙度Ra_Ss＝0.30、带钢下表面粗糙度Ra_Sx＝0.30、上工作辊表面油膜厚度剩余率η_Rs＝0.54、下工作辊表面油膜厚度剩余率η_Rx＝0.54；

S2、在二次冷轧机组，根据轧制变形区带钢表面平均油膜厚度的设定目标值，计算轧制变形区带钢上表面析出油膜厚度ξ_2Ssti＝{0.380，0.384,0.383,0.381,0.378,0.385,0.380,0.381,0.378,0.384}和下表面析出油膜厚度ξ_2Sxti＝{0.338,0.3342,0.340,0.339,0.337,0.344,0.339,0.340,0.337,0.343}；

S3、选取权重系数λ＝0.4，计算轧制变形区带钢上下表面油膜厚度的差值目标函数G(X)：

S4、确定轧制变形区带钢上下表面乳化液浓度的优化设定值。具体过程如下：

S41、设定乳化液浓度优化步长ΔC＝0.1；接下来用计算机一一执行步骤 S42-S47；

S42、设定乳化液浓度优化步数M；

S43、初始化优化过程参数k＝0、最小误差ε_min＝1000；

S44、计算此时乳化液浓度C_k、带钢表面油膜析出厚度ξ_2Sk以及带钢表面析出油膜厚度误差ε_k；其中，C_k＝C_min+kΔC；ε_k＝|ξ_2Sk-ξ_2St|/ξ_2St；

S45、判断ε_k＜ε_min是否成立，若成立，则乳化液浓度最优设定值C_y＝C_k、ε_min＝ε_k，执行步骤S46；若不成立，直接执行步骤S46；

S46、判断k＜M是否成立，若成立，则返回步骤S45；若不成立，则执行步骤S47；

S47、输出乳化液浓度最优设定值C_y，确定轧制变形区带钢上下表面乳化液浓度优化设定值。

最后得出如表2和图3所示带钢上下表面乳化液浓度优化设定值。

表2典型钢种带钢上下表面乳化液浓度优化设定值

Table 2 Emulsion concentration optimal setting values of top andbottom strip surface of typical steel

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种DCR机组带钢下表面乳化液浓度补偿方法，其特征在于，包括：

S1、收集轧制变形区带钢表面平均油膜厚度的设定目标值以及轧制变形区带钢下表面油膜厚度补偿优化所需设备工艺参数；

S2、在二次冷轧机组，根据轧制变形区带钢表面平均油膜厚度的设定目标值，计算轧制变形区带钢上表面析出油膜厚度和下表面析出油膜厚度；

所述计算轧制变形区带钢上表面析出油膜厚度和下表面析出油膜厚度的具体公式如下：

式中，V₀为入口轧制速度，V₁为出口轧制速度，V_R为轧辊线速度，ξ_avet为带钢表面平均油膜厚度的设定目标值，ξ_0st为轧制变形区入口带钢上表面油膜厚度目标值，ξ_0xt为轧制变形区入口带钢下表面油膜厚度目标值，ξ_1st为轧制变形区出口带钢上表面油膜厚度目标值，ξ_1xt为轧制变形区出口带钢下表面油膜厚度目标值，ξ_2Ssti为轧制变形区带钢上表面析出油膜厚度，ξ_2Sxti为轧制变形区带钢下表面析出油膜厚度，β为咬入角，η₀为轧制油初始动力粘度，γ为轧制油压力粘度系数，σ₀为后张力，K为入口变形张力，Ra_Rs为上工作辊表面粗糙度，Ra_Rx为下工作辊表面粗糙度，Ra_Ss为带钢上表面粗糙度，Ra_Sx为带钢下表面粗糙度，η_Rs为上工作辊表面油膜厚度剩余率，η_Rx为下工作辊表面油膜厚度剩余率；

S3、将轧制变形区带钢上下表面油膜厚度的差值最小为目标函数G(X)；

S4、确定轧制变形区带钢上下表面乳化液浓度的优化设定值。

2.根据权利要求1所述的DCR机组带钢下表面乳化液浓度补偿方法，其特征在于，所述轧制变形区带钢下表面油膜厚度补偿优化所需设备工艺参数包括入口轧制速度V₀、出口轧制速度V₁、轧辊线速度V_R、咬入角β、轧制油初始动力粘度η₀、轧制油压力粘度系数γ、后张力σ₀、入口变形张力K、上工作辊表面粗糙度Ra_Rs、下工作辊表面粗糙度Ra_Rx、带钢上表面粗糙度Ra_Ss、带钢下表面粗糙度Ra_Sx、上工作辊表面油膜厚度剩余率η_Rs、下工作辊表面油膜厚度剩余率η_Rx。

3.根据权利要求1所述的DCR机组带钢下表面乳化液浓度补偿方法，其特征在于，所述目标函数G(X)具体为：

式中，ξ_2Ssti为轧制变形区带钢上表面析出油膜厚度，ξ_2Sxti为轧制变形区带钢下表面析出油膜厚度；N为优化步数，i＝0,1,....,N；λ为权重系数，0＜λ＜1。

4.根据权利要求1所述的DCR机组带钢下表面乳化液浓度补偿方法，其特征在于，所述步骤S4的具体过程如下：

S41、设定乳化液浓度优化步长ΔC；

S42、设定乳化液浓度优化步数M；

S43、初始化优化过程参数k＝0、最小误差ε_min＝1000；

S44、计算此时乳化液浓度C_k、带钢表面油膜析出厚度ξ_2Sk以及带钢表面析出油膜厚度误差ε_k；其中，C_k＝C_min+kΔC；ε_k＝|ξ_2Sk-ξ_2St|/ξ_2St；

S45、判断ε_k＜ε_min是否成立，若成立，则乳化液浓度最优设定值C_y＝C_k、ε_min＝ε_k，执行步骤S46；若不成立，直接执行步骤S46；

S46、判断k＜M是否成立，若成立，则返回步骤S45；若不成立，则执行步骤S47；

S47、输出乳化液浓度最优设定值C_y，确定轧制变形区带钢上下表面乳化液浓度优化设定值。

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