CN111842506A - 一种用于五机架六辊冷连轧机组的窜辊控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明本涉及冷轧轧辊窜辊量控制技术领域，公开了一种用于五机架六辊冷连轧机组的窜辊控制方法，包括有以下步骤：S1、收集酸轧机组的设备参数；S2、收集待控制板形与板凸度的带钢关键轧制工艺参数；S3、对相关板形控制参数进行定义；S4、窜辊优化系数的模糊优化；S5、根据窜辊量优化系数α确定窜辊量精细优化的范围；S6、输出机组各个机架窜辊量最优值；S7、完成五机架六辊冷连轧机组的窜辊综合优化设定。本发明具有提高板形与板凸度的控制度，防止附加浪形与局部高点参数的特点。

Description

一种用于五机架六辊冷连轧机组的窜辊控制方法

技术领域

本发明涉及轧钢过程中冷轧轧机窜辊量控制领域，具体涉及一种用于五机架六辊冷连轧机组的窜辊控制方法。

背景技术

随着近年来钢铁产品需求层次的提高，用户对带材的尺寸精度和形状精度提出了更高的要求，带钢的出口板形由对称板形和非对称板形组成，在冷轧板带的生产过程中，非对称板形是限制板形精度提高的主要因素。

窜辊是一种慢速控制元素，用于均匀轧辊磨损或设定下块钢的辊缝并增大弯辊力调节范围，窜辊装置可以通过扩大带钢凸度的控制范围、减小带钢横断面上的边部减薄和重新分布带钢边缘附近的轧辊磨损来实现对带钢的板形控制。

在实际生产中，由于上游机架的出口板形与断面形状就是下游机架的入口板形与入口断面形状，因此机组的成品板形与板凸度实际上是冷连轧5个机架综合作用的结果。考虑到对于UCM机型的冷连轧机组而言，调节窜辊量可以有效改善板形与边部减薄，提高产品板形的控制精度，但是随着窜辊量的增加，辊间压力横向分布的不均匀程度与辊耗也随之增加。

因此，为了提高板形与板凸度的控制度，防止附加浪形与局部高点的参数，需要一种用于五机架六辊冷连轧机组的窜辊控制方法。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种用于五机架六辊冷连轧机组的窜辊控制方法，解决机组复杂浪形缺陷，提高冷轧产品的板形质量的特点。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种用于五机架六辊冷连轧机组的窜辊控制方法，包括以下步骤：

S1、收集酸轧机组的设备参数，主要包括：1-5机架工作辊直径D_wk、中间辊直径D_mk、支撑辊直径D_bk，1-5机架工作辊辊型分布ΔD_wki、中间辊辊型分布ΔD_mki、支撑辊辊型分布ΔD_bki，1-5机架工作辊辊身长度L_wk、中间辊辊身长度L_mk、支撑辊辊身长度L_bk,1-5机架压下螺丝中间距l_wk、中间辊压下螺丝中间距l_mk、支撑辊压下螺丝中间距l_bk，带材来料的平均厚度

弯辊力δ，设备允许辊间压力均匀度系数ω₀；

S2、收集待控制板形与板凸度的带钢关键轧制工艺参数，主要包括：来料的板形横向分布βi，来料的厚度横向分布H_i，来料板形的横向分布值L_i，带钢的宽度B，1-5机架带钢平均后张力T_ok、平均前张力T_1k，1-5机架压下量延伸率设定值ε_k；

S3、对相关板形控制参数进行定义，定义初始目标值G₀，令G₀＝10¹⁰，同时，给定工程上所允许的板形与板凸度综合控制目标函数最大值F_max，引入窜辊量优化系数α_k，给定窜辊寻优步长ΔS；

S4、窜辊优化系数的模糊优化；

S5、根据窜辊量优化系数α确定窜辊量精细优化的范围；

S6、输出机组各个机架窜辊量最优值；

S7、完成五机架六辊冷连轧机组的窜辊综合优化设定。

进一步地，所述S4中，综合窜辊系数的模糊优化的步骤包括：

S41、设定弯辊力δ为基态；

S42、令α＝0；

S43、令S_k＝S_kmin+α_kΔS k＝1,2,3,4,5；

S44、计算目标函数G(X)及辊间压力均匀程度ω：

式中，γ—加权系数；

Δhki—带材各条元的出口厚度分布值，k＝1,2,3,4,5；

σ15i—带材各条元的出口张力值；

ω—机组整体辊间压力均匀程度系数；

ω₀—设备所允许的最大辊间压力均匀度系数；

ω_k—第k机架的辊间压力均匀程度系数；

n_mwk—第k机架工作辊与中间辊辊缝接触部分条元数；

n_mbk—第k机架支撑辊与中间辊辊缝接触部分条元数；

q_mwki—第k机架工作辊与中间辊辊间压力分布；

q_mbki—第k机架支撑辊与中间辊辊间压力分布；

S45、判断不等式G(X)≤G_max与ω≤ω₀是否同时成立，若同时成立，则转入步骤S48，否则，转入步骤S46；

S46、判断不等式G(X)≤G₀与ω≤ω₀是否同时成立，若同时成立，则令G₀＝G(X),α_k ^*＝α_k转入步骤S47，否则，直接转入步骤S47；

S47、判断不等式S_k≤S_kmax是否成立，若成立，则令α＝α+1转入步骤S43，否则，直接转入步骤S48；

S48、输出窜辊量优化系数α_k的最优解。

进一步地，所述S5中，窜辊量精细优化的步骤包括；

S51、根据综合窜辊量系数λ确定窜辊量精细优化的范围；

式中，

—精细优化过程窜辊量最小值；

—精细优化过程窜辊量最大值；

η_kmin—第k机架窜辊量允许最小值；

η_kmax—第k机架窜辊量允许最大值；

S52、G₀取步骤D中最优解计算值；

S53、令k＝1；

S54、令

S55、令S_k＝α_kΔS；

S56、计算目标函数G(X)：

S57、判断不等式G(X)≤G₀是否成立，若成立，则令G₀＝G(X),α_k ^*＝α_k，转入步骤S58，否则直接转入步骤S58；

S58、判断不等式

是否成立，若成立，则令α_k＝α_k+1，转入步骤S55，否则直接转入步骤S59；

S59、判断不等式k≤5是否成立，若成立，则令k＝k+1，转入步骤S54，否则直接转入步骤S510；

S510、输出α_k的最优解。

相比于现有技术：

本发明充分结合五机架六辊UCM冷连轧机组的设备特点，由于上游机架的出口板形与断面形状就是下游机架的入口板形与入口断面形状，因此机组的成品板形与板凸度实际上是冷连轧5个机架综合作用的结果。考虑到对于UCM机型的冷连轧机组而言，调节窜辊量可以有效改善板形与边部减薄，提高产品板形的控制精度，但是随着窜辊量的增加，辊间压力横向分布的不均匀程度与辊耗也随之增加。

在实际生产中，现场为了提高板形与板凸度的控制度，防止附加浪形与局部高点的参数，希望冷连轧机组1-5机架的窜辊量尽可能的保持一致。所以，首先对窜辊量进行模糊优化得到窜辊优化系数的设定值，然后在进行窜辊量的精细优化，得到最佳的机架窜辊量设定值。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明用于五机架六辊冷连轧机组的窜辊控制方法流程图；

图2是本发明窜辊控制方法的窜辊优化的流程图；

图3是本发明窜辊控制方法中窜辊量精细优化的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

结合图1、图2、图3所示，以某五机架六辊冷连轧酸轧机组的窜辊综合优化设定系统为例，本发明提供了一种用于五机架六辊冷连轧机组的窜辊控制方法，包括以下步骤：

步骤1，结合表1收集酸轧机组的设备参数，主要包括：1-5机架工作辊直径D_wk、中间辊直径D_mk、支撑辊直径D_bk，1-5机架工作辊辊型分布ΔD_wki、中间辊辊型分布ΔD_mki、支撑辊辊型分布ΔD_bki，1-5机架工作辊辊身长度L_wk、中间辊辊身长度L_mk、支撑辊辊身长度L_bk,1-5机架压下螺丝中间距l_wk、中间辊压下螺丝中间距l_mk、支撑辊压下螺丝中间距l_bk，带材来料的平均厚度

弯辊力δ，设备允许辊间压力均匀度系数ω₀。

表1五机架六辊冷连轧酸轧机组设备参数

步骤2，结合表2收集待控制板形与板凸度的带钢关键轧制工艺参数，主要包括：来料的板形横向分布βi，来料的厚度横向分布H_i，来料板形的横向分布值L_i，带钢的宽度B，1-5机架带钢平均后张力T_ok、平均前张力T_1k，1-5机架压下量延伸率设定值ε_k。表2板形与板凸度的带钢关键轧制工艺参数

步骤3，对相关板形控制参数进行定义，定义初始目标值G₀，令G₀＝10¹⁰，同时，给定工程上所允许的板形与板凸度综合控制目标函数最大值F_max，引入窜辊量优化系数α，给定窜辊寻优步长ΔS。步骤4，窜辊优化系数的模糊优化：

步骤41，设定弯辊力为基态；

步骤42，令α＝0；

步骤43，令S_k＝S_kmin+α_kΔS k＝1,2,3,4,5；

步骤44，计算目标函数G(X)及辊间压力均匀程度ω：

式中，γ—加权系数；

Δhki—带材各条元的出口厚度分布值，k＝1,2,3,4,5；

σ15i—带材各条元的出口张力值；

ω—机组整体辊间压力均匀程度系数；

ω₀—设备所允许的最大辊间压力均匀度系数；

ω_k—第k机架的辊间压力均匀程度系数；

n_mwk—第k机架工作辊与中间辊辊缝接触部分条元数；

n_mbk—第k机架支撑辊与中间辊辊缝接触部分条元数；

q_mwki—第k机架工作辊与中间辊辊间压力分布；

q_mbki—第k机架支撑辊与中间辊辊间压力分布。

步骤45，判断不等式G(X)≤G_max与ω≤ω₀是否同时成立，若同时成立，则转入步骤48，否则，转入步骤46；

步骤46，判断不等式F(X)≤F₀与ω≤ω₀是否同时成立；若同时成立，则令F₀＝F(X),λ₃ ^*＝λ₃转入步骤47，否则，直接转入步骤47；

步骤47，判断不等式S_k≤S_kmax是否成立，若成立，则令α＝α+1转入步骤43，否则，直接转入步骤48；

最后在步骤48中，输出窜辊量优化系数α_k的最优解。

步骤5，窜辊量精细优化：

步骤51，根据窜辊量优化系数α确定窜辊量精细优化的范围：

式中，

—精细优化过程窜辊量最小值；

—精细优化过程窜辊量最大值；

η_kmin—第k机架窜辊量允许最小值；

η_kmax—第k机架窜辊量允许最大值。

步骤52，G₀取步骤D中最优解计算值；

步骤53，令k＝1；

步骤54，令

步骤55，令S_k＝α_kΔS；

步骤56，计算目标函数G(X)：

步骤57中，判断不等式G(X)≤G₀是否成立,若成立，则令G₀＝G(X),α_k ^*＝α_k，转入步骤58，否则直接转入步骤58；

步骤58中判断不等式

是否成立,若成立，则令α_k＝α_k+1，转入步骤55，否则直接转入步骤59；

步骤59中，判断不等式k≤5是否成立,若成立，则令k＝k+1，转入步骤54，否则直接转入步骤510；

最后步骤510中，输出α_k的最优解。

步骤6，输出机组各个机架窜辊量最优值；

最后步骤7，完成五机架六辊冷连轧机组的窜辊综合优化设定，结合表3可得到本发明控制方法窜辊综合优化前后的板形对比。

表3五机架六辊冷连轧机组的窜辊综合优化前后板形对比

实施例2：

步骤1，结合表4收集酸轧机组的设备参数，主要包括：1-5机架工作辊直径D_wk、中间辊直径D_mk、支撑辊直径D_bk，1-5机架工作辊辊型分布ΔD_wki、中间辊辊型分布ΔD_mki、支撑辊辊型分布ΔD_bki，1-5机架工作辊辊身长度L_wk、中间辊辊身长度L_mk、支撑辊辊身长度L_bk,1-5机架压下螺丝中间距l_wk、中间辊压下螺丝中间距l_mk、支撑辊压下螺丝中间距l_bk，带材来料的平均厚度

弯辊力δ，设备允许辊间压力均匀度系数ω₀。

表4五机架六辊冷连轧酸轧机组设备参数

步骤2，结合表5收集待控制板形与板凸度的带钢关键轧制工艺参数，主要包括：来料的板形横向分布βi，来料的厚度横向分布H_i，来料板形的横向分布值L_i，带钢的宽度B，1-5机架带钢平均后张力T_ok、平均前张力T_1k，1-5机架压下量延伸率设定值ε_k。表5板形与板凸度的带钢关键轧制工艺参数

步骤3，对相关板形控制参数进行定义，定义初始目标值G₀，令G₀＝10¹⁰，同时，给定工程上所允许的板形与板凸度综合控制目标函数最大值F_max，引入窜辊量优化系数α，给定窜辊寻优步长ΔS。

步骤4，窜辊优化系数的模糊优化：

步骤41，设定弯辊力为基态；

步骤42，令α＝0；

步骤43，令S_k＝S_kmin+α_kΔS k＝1,2,3,4,5；

步骤44，计算目标函数G(X)及辊间压力均匀程度ω：

式中，γ—加权系数；

Δhki—带材各条元的出口厚度分布值，k＝1,2,3,4,5；

σ15i—带材各条元的出口张力值；

ω—机组整体辊间压力均匀程度系数；

ω₀—设备所允许的最大辊间压力均匀度系数；

ω_k—第k机架的辊间压力均匀程度系数；

n_mwk—第k机架工作辊与中间辊辊缝接触部分条元数；

n_mbk—第k机架支撑辊与中间辊辊缝接触部分条元数；

q_mwki—第k机架工作辊与中间辊辊间压力分布；

q_mbki—第k机架支撑辊与中间辊辊间压力分布。

步骤45，判断不等式G(X)≤G_max与ω≤ω₀是否同时成立，若同时成立，则转入步骤48，否则，转入步骤46；

步骤46，判断不等式F(X)≤F₀与ω≤ω₀是否同时成立；若同时成立，则令F₀＝F(X),λ₃ ^*＝λ₃转入步骤47，否则，直接转入步骤47；

步骤47，判断不等式S_k≤S_kmax是否成立，若成立，则令α＝α+1转入步骤43，否则，直接转入步骤48；

最后在步骤48中，输出窜辊量优化系数α_k的最优解。

步骤5，窜辊量精细优化：

步骤51，根据窜辊量优化系数α确定窜辊量精细优化的范围：

式中，

—精细优化过程窜辊量最小值；

—精细优化过程窜辊量最大值；

η_kmin—第k机架窜辊量允许最小值；

η_kmax—第k机架窜辊量允许最大值。

步骤52，G₀取步骤D中最优解计算值；

步骤53，令k＝1；

步骤54，令

步骤55，令S_k＝α_kΔS；

步骤56，计算目标函数G(X)：

步骤57中，判断不等式G(X)≤G₀是否成立,若成立，则令G₀＝G(X),α_k ^*＝α_k，转入步骤58，否则直接转入步骤58；

步骤58中判断不等式

是否成立,若成立，则令α_k＝α_k+1，转入步骤55，否则直接转入步骤59；

步骤59中，判断不等式k≤5是否成立,若成立，则令k＝k+1，转入步骤54，否则直接转入步骤510；

最后步骤510中，输出α_k的最优解。

步骤6，输出机组各个机架窜辊量最优值；

最后步骤7，完成五机架六辊冷连轧机组的窜辊综合优化设定，结合表6可得到本发明控制方法窜辊综合优化前后的板形对比。

表6五机架六辊冷连轧机组的窜辊综合优化前后板形对比

综上所述，本发明充分结合五机架六辊UCM冷连轧机组的设备特点，由于上游机架的出口板形与断面形状就是下游机架的入口板形与入口断面形状，因此机组的成品板形与板凸度实际上是冷连轧5个机架综合作用的结果。

考虑到对于UCM机型的冷连轧机组而言，调节窜辊量可以有效改善板形与边部减薄，提高产品板形的控制精度，但是随着窜辊量的增加，辊间压力横向分布的不均匀程度与辊耗也随之增加。在实际生产中，现场为了提高板形与板凸度的控制度，防止附加浪形与局部高点的参数，希望冷连轧机组1-5机架的窜辊量尽可能的保持一致。所以，首先对窜辊量进行模糊优化得到窜辊优化系数的设定值，然后在进行窜辊量的精细优化，得到最佳的机架窜辊量设定值。

本发明能够根据冷轧带钢的现场生产情况，充分结合五机架六辊冷连轧机组的设备特点，通过对机组机架窜辊量的优化设定，有效提高板形与板凸度的控制度，防止附加浪形与局部高点参数，为改善带钢板形控制提供了一套新的方法。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种用于五机架六辊冷连轧机组的窜辊控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、收集酸轧机组的设备参数，主要包括：1-5机架工作辊直径D_wk、中间辊直径D_mk、支撑辊直径D_bk，1-5机架工作辊辊型分布ΔD_wki、中间辊辊型分布ΔD_mki、支撑辊辊型分布ΔD_bki，1-5机架工作辊辊身长度L_wk、中间辊辊身长度L_mk、支撑辊辊身长度L_bk,1-5机架压下螺丝中间距l_wk、中间辊压下螺丝中间距l_mk、支撑辊压下螺丝中间距l_bk，带材来料的平均厚度

弯辊力δ，设备允许辊间压力均匀度系数ω₀；

S2、收集待控制板形与板凸度的带钢关键轧制工艺参数，主要包括：来料的板形横向分布βi，来料的厚度横向分布H_i，来料板形的横向分布值L_i，带钢的宽度B，1-5机架带钢平均后张力T_ok、平均前张力T_1k，1-5机架压下量延伸率设定值ε_k；

S3、对相关板形控制参数进行定义，定义初始目标值G₀，令G₀＝10¹⁰，同时，给定工程上所允许的板形与板凸度综合控制目标函数最大值F_max，引入窜辊量优化系数α_k，给定窜辊寻优步长ΔS；

S4、窜辊优化系数的模糊优化；

S5、根据窜辊量优化系数α确定窜辊量精细优化的范围；

S6、输出机组各个机架窜辊量最优值；

S7、完成五机架六辊冷连轧机组的窜辊综合优化设定。

2.根据权利要求1所述一种用于五机架六辊冷连轧机组的窜辊控制方法，其特征在于，所述S4中，窜辊优化系数的模糊优化的步骤包括：

S41、设定弯辊力δ为基态；

S42、令α＝0；

S43、令S_k＝S_kmin+α_kΔS k＝1,2,3,4,5；

S44、计算目标函数G(X)及辊间压力均匀程度ω：

式中，γ—加权系数；

Δhki—带材各条元的出口厚度分布值，k＝1,2,3,4,5；

σ15i—带材各条元的出口张力值；

ω—机组整体辊间压力均匀程度系数；

ω₀—设备所允许的最大辊间压力均匀度系数；

ω_k—第k机架的辊间压力均匀程度系数；

n_mwk—第k机架工作辊与中间辊辊缝接触部分条元数；

n_mbk—第k机架支撑辊与中间辊辊缝接触部分条元数；

q_mwki—第k机架工作辊与中间辊辊间压力分布；

q_mbki—第k机架支撑辊与中间辊辊间压力分布；

S45、判断不等式G(X)≤G_max与ω≤ω₀是否同时成立，若同时成立，则转入步骤S48，否则，转入步骤S46；

S46、判断不等式G(X)≤G₀与ω≤ω₀是否同时成立，若同时成立，则令G₀＝G(X),α_k ^*＝α_k转入步骤S47，否则，直接转入步骤S47；

S47、判断不等式S_k≤S_kmax是否成立，若成立，则令α＝α+1转入步骤S43，否则，直接转入步骤S48；

S48、输出窜辊量优化系数α_k的最优解。

3.根据权利要求2所述一种用于五机架六辊冷连轧机组的窜辊控制方法，其特征在于，所述S5中，窜辊量精细优化的步骤包括；

S51、根据综合窜辊量系数λ确定窜辊量精细优化的范围；

式中，

—精细优化过程窜辊量最小值；

—精细优化过程窜辊量最大值；

η_kmin—第k机架窜辊量允许最小值；

η_kmax—第k机架窜辊量允许最大值；

S52、G₀取步骤D中最优解计算值；

S53、令k＝1；

S54、令

S55、令S_k＝α_kΔS；

S56、计算目标函数G(X)：

S57、判断不等式G(X)≤G₀是否成立，若成立，则令G₀＝G(X),α_k ^*＝α_k，转入步骤S58，否则直接转入步骤S58；

S58、判断不等式

是否成立，若成立，则令α_k＝α_k+1，转入步骤S55，否则直接转入步骤S59；

S59、判断不等式k≤5是否成立，若成立，则令k＝k+1，转入步骤S54，否则直接转入步骤S510；

S510、输出α_k的最优解。

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