[发明专利]适合于冷连轧过程的轧辊表面粗糙度优化配辊方法

权利要求书

1.一种适合于冷连轧过程的轧辊表面粗糙度优化配辊方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，收集并定义相关计算参数，具体包含以下步骤：

S1.1：收集五机架冷连轧机组的主要设备与工艺参数，包括：

S1.1.1：收集五机架冷连轧机组的主要设备参数，包括：1-5#机架工作辊辊径D_wi，其中i为机架号，且i＝1，2，…5；1-5#机架支撑辊辊径D_bi；1-5#机架工作辊辊型分布ΔD_wij，其中j为条元数；1-5#机架支撑辊辊型分布ΔD_bij；1-5#机架工作辊辊身长度L_wi；1-5#机架支撑辊辊身长度L_bi；1-5#机架工作辊弯辊缸中心距l_wi；1-5#机架支撑辊压下螺丝中心距l_bi；1-5#机架工作辊最大正弯辊力1-5#机架工作辊最大负弯辊力

S1.1.2：收集五机架冷连轧机组的工艺特征参数，包括：1-5#机架许可最大轧制压力P_maxi；1-5#机架许可最大轧制功率F_maxi；安全系数ξ；

S1.1.3：收集五机架冷连轧机组经常生产的多个典型规格产品的主要轧制工艺参数，包括：带材的初始强度σ_ms0，m＝1，2，…，M，其中，M为机组经常生产的典型规格产品的总数；加工硬化系数k_ms；带材的宽度B_m；各机架轧机的入口厚度h_mi-1；各机架轧机的出口厚度h_mi；各机架轧机的入口张力T_mi-1；各机架轧机的出口张力T_mi；成品带材所许可的最大板形值成品带材的目标表面粗糙度成品带材表面粗糙许可最大偏差工作辊的轧制公里数L_mi；临界打滑因子

S1.1.4：收集M种典型规格产品生产过程中对应主要工艺润滑制度参数，包括：各机架乳化液流量设定值flow_mi；乳化液初始温度T_md；乳化液浓度C_m；乳化液铁粉含量

S1.2：定义轧制规程优化过程中所涉及到的过程参数，包括：各机架工作辊的弯辊力S_i；各机架工作辊的窜辊量δ_i；1-5#机架的轧制压力P_mi；1-5#机架的轧制功率F_mi；1-5#机架的打滑因子ψ_mi；末机架带钢的出口板形值shape_m；成品带材的表面粗糙度Ras_m；轧辊原始表面粗糙度设定值Ra_i；最佳轧辊表面粗糙度设定值各机架的摩擦系数μ_mi；拉毛综合判断指标λ_mi；

S1.3：计算各机架工作辊弯辊力和窜辊量，令第i机架轧机工作辊弯辊力第1-5机架工作辊窜动量设置为基态δ_i＝0；

步骤2，给定各机架轧机轧辊原始表面粗糙度设定值Ra_i的初始值；

步骤3，循环计算各机架的拉毛综合指标，具体包含以下步骤：

S3.1：令代表不同典型规格产品的过程变量m＝1；

S3.2：以各机架工作辊的轧制公里数L_mi、各机架轧辊原始表面粗糙度设定值Ra_i为初始条件，计算当前工况下各机架生产该典型规格产品时的摩擦系数μ_mi，

式中：

a-液体摩擦影响系数，其取值范围为0.010-0.019；

b-干摩擦影响系数，其取值范围为0.11-0.17；

c-摩擦系数衰减指数，其取值范围为2.1-2.9；

d-粗糙度衰减系数，其取值范围为0.7-1.2；

S3.3：以摩擦系数μ_mi、入口张力为T_mi-1、出口张力为T_mi、入口厚度为h_mi-1、出口厚度为h_mi、末机架出口速度V_m5为初始条件计算当前工况下，第m个典型规格产品生产过程中各机架的轧制压力P_mi、轧制功率F_mi、打滑因子Ψ_mi，计算公式如下所示：

式中：

Δh_mi^-道次绝对压下量，Δh_mi＝h_mi-1-h_mi；

R′_mi^-工作辊压扁半径；

ξ_mi^-等效张力影响系数，ξ_mi＝0.3σ_mi-1+0.7σ_mi；

K_mi-道次平均变形抗力；

E，v-杨氏模量与泊松比；

V_mi^-各机架出口速度，根据轧制过程中的秒流量相等理论存在V_mih_mi＝V_mi-1h_mi-1；

S3.4：轧制过程中，第m个典型规格产品生产过程中轧制压力、轧制功率、打滑因子不超过许可值，故判断不等式是否同时成立，如果不等式成立，则转入S3.5；如果不等式不成立，则重新分配各机架轧辊表面粗糙度的初始值，转入步骤6；

S3.5：分别调用板形计算模型以及成品带材表面粗糙度的计算模型计算出当前工况下第m个典型规格产品的成品板形值shape_m和成品表面粗糙度Ras_m；

S3.6：判断不等式是否成立，如果不等式成立，转入S3.7；如果不等式不成立，则重新分配各机架轧辊表面粗糙度的初始值，转入步骤6；

S3.7：计算当前工况下，第m个典型规格产品生产过程中各机架拉毛综合判断指标λ_mi的值，λ_mi越小，拉毛缺陷出现的概率越小、发生程度越轻；反之，拉毛综合判断指标λ_i越大，拉毛缺陷出现的概率越大、发生程度越严重；当修正后的拉毛综合判断指标λ_i≤0时则表明轧制过程不会出现拉毛缺陷，其中拉毛综合判断指标λ_mi的计算模型为：

式中：

λ_mi-修正后的拉毛综合判断指标；

Δh_mi-压下量；

T_m(i-1)-入口张力；

T_mi-出口张力；

P_mi-轧制压力；

α、γ-速度影响系数，与冷连轧机的特性密切相关，α＝0.8-1.2、γ＝0.4-0.6；

-乳化液中的实际铁粉含量；

-出现拉毛缺陷的乳化液铁粉含量临界值；

β-乳化液中铁粉对拉毛发生概率的影响指数，β＝0.7-0.8；

σ_smi-机架入出口带材的平均变形抗力；

η-材料强度对拉毛发生概率的影响系数，η＝0.35-0.45；

S3.8：判断所有典型规格产品是否搜索完毕，即判断不等式m≤M是否成立，如果不等式成立，则转入步骤4；如果不等式不成立，则令m＝m+1转入S3.2；

步骤4，计算目标函数；计算轧辊表面粗糙度优化目标函数，目标函数的表达式为：

式中：

β_m，γ_m-产量加权系数，分别由规格产品的生产产量在总产量中的比例和成品带材的表面粗糙度要求来确定；

α₁-拉毛缺陷的加权系数，α₁＝0.35-0.65；

F_m1-用于衡量第m个产品拉毛缺陷发生的概率，其值越小，表示拉毛缺陷发生的概率越小；

A_m-计算F_m1的分配系数；

F_m2-用于衡量第m个产品成品带钢表面粗糙度，其值越小，表示与目标粗糙度的偏差越小，产品质量越好；

-代表各机架修正后的拉毛系数的均匀度；

-各机架修正后的拉毛系数整体数值；

步骤5，判断Powell条件是否成立？如果Powell条件成立，则令转入步骤7；如果不等式不成立，则重新分配各机架轧辊表面粗糙度的初始值，转入步骤6；

步骤6，重新分配各机架轧辊表面粗糙度的初始值，并返回步骤3；

步骤7，输出最佳轧辊表面粗糙度设定值