[发明专利]一种冷连轧机组极薄带钢轧制的乳化液流量综合优化方法

摘要

一种冷连轧机组极薄带钢轧制的乳化液流量综合优化方法，涉及专门适用于金属轧机或其加工产品的控制设备或方法，尤其涉及一种冷连轧机组极薄料轧制过程综合控制的乳化液流量综合优化，使用冷连轧机组控制系统现有的设备参数与工艺参数数据，定义同时考虑打滑、振动和热滑伤，并兼顾板形和压靠控制的乳化液流量综合优化的过程参数，确定当前张力制度和压下规程下各机架的最佳流量分配值，通过计算机程序控制实现极薄带钢轧制的乳化液流量综合优化设定。本发明的方法对不同厚度的带钢，采用不同的乳化液流量制度，可以明显减弱末机架振动现象，较大地提高稳定轧制速度，从而在提高极薄带钢轧制产品质量的同时，提高冷连轧机组的产能。

主权项

一种冷连轧机组极薄带钢轧制的乳化液流量综合优化方法，用于3+2型五机架冷连轧机组的控制系统，包括以下步骤：(a)收集冷连轧机组的设备参数和工艺参数，包括：机架1‑5工作辊辊径Diw、机架4‑5中间辊直径Dim、机架1‑5支撑辊直径Dib、机架1‑5工作辊辊型分布值ΔDwij、机架4‑5中间辊辊型分布值ΔDmij、机架1‑5支撑辊辊型分布值ΔDbij、机架1‑5工作辊辊身长度Lwi、机架4‑5中间辊辊身长度Lmi、机架1‑5支撑辊辊身长度Lbi、机架1‑5工作辊弯辊缸中心距lwi、机架4‑5中间辊弯辊缸中心距lmi、机架1‑5支撑辊压下螺丝中心距lbi；机架1‑5轧机许用最大轧制压力设定值Pimax、机架1‑5轧机许用最大轧制功率设定值Fimax、机架1‑5轧机许可最小乳化液流量Wimin、机架1‑5轧机许可最大乳化液流量Wimax、乳化液系统所许可的最大流量Wmax、临界打滑因子ψ*、临界热滑伤指数临界振动系数φ*、安全系数η、机架1‑3工作辊和机架4‑5中间辊许用最大窜动量δimax、机架1‑5工作辊最大正弯辊力机架1‑5工作辊最大负弯辊力机架4‑5中间辊最大正弯辊力机架4‑5中间辊最大负弯辊力末机架允许的最大压靠长度末机架出口允许最大板形值其中，下标i对应机架号1‑5；(b)获取待生产带钢的钢种与规格特征与工艺参数，包括：带材的初始强度σs0、加工硬化系数ks、带材的宽度B、来料的厚度h0、各机架出口厚度hi、各机架的出口速度vi、机组各机架的出入口张力，所述的出入口张力包含机架i的入口张力Ti‑1和出口张力Ti；(c)收集主要工艺润滑制度参数，包括乳化液的浓度C和乳化液的初始温度TC；(d)定义乳化液流量优化计算中所涉及的过程参数，包括：机架i的乳化液流量Wi；流量搜索步长ΔW；冷连轧机组摩擦系数μi、轧制压力Fi、轧制功率Pi、打滑因子ψi、滑伤指数振动系数φi；冷连轧机组机架i的工作辊弯辊力Siw、机架4‑5中间辊弯辊力Sim；机架1‑3工作辊和机架4‑5中间辊窜动量δi；乳化液流量优化计算过程变量k1、k2、k3、k4、k5；最佳流量分配值Wiy；乳化液流量优化分配目标函数Y；乳化液流量优化分配目标函数初始值Y0、工作辊热凸度值ΔTDiw；末机架辊端压靠量Ly、末机架出口板形值σy；(e)设置冷连轧机组机架i的工作辊弯辊力机架4‑5中间辊弯辊力机架1‑3工作辊和机架4‑5中间辊窜动量设置为基态δi＝0；(f)确定当前张力制度和压下规程下各机架的最佳流量分配值Wiy；(g)将所求出的最佳乳化液流量分配值Wiy，传送到冷连轧机组的控制系统，实现3+2型五机架冷连轧机组极薄带轧制过程中乳化液流量综合优化分配；其特征在于所述的步骤(f)包括以下动作：(f1)令过程变量k1＝k2＝k3＝k4＝k5＝0，乳化液流量优化分配目标函数初始值Y0＝1×108；(f2)根据轧机许可最小乳化液流量和流量搜索步长ΔW，搜索确定机架1的乳化液流量W1＝W1min+k1·ΔW，其中，W1min为机架1轧机许可最小乳化液流量；(f3)计算出当前工艺润滑制度下机架1的摩擦系数μ1；并以入口张力为T0、出口张力为T1、带材初始强度σs0、加工硬化系数为ks、带材的宽度B、机架1的入口厚度h0、机架1出口厚度为h1、轧制速度为v1作为初始条件，计算出机架1轧制压力P1、轧制功率F1、打滑因子ψ1、滑伤指数振动系数φ1；(f4)判断不等式是否成立；如果不等式成立，转入步骤(f5)；如果不等式不成立，转入步骤(f27)；(f5)根据轧机许可最小乳化液流量和流量搜索步长ΔW，搜索确定机架2的乳化液流量W2＝W2min+k2·ΔW，其中，W2min为机架2轧机许可最小乳化液流量；(f6)计算出当前工艺润滑制度下机架2的摩擦系数μ2；并以入口张力为T1、出口张力为T2、带材初始强度σs0、加工硬化系数为ks、带材的宽度B、机架2的入口厚度h1、机架2出口厚度为h2、轧制速度为v2作为初始条件，计算出机架2轧制压力P2、轧制功率F2、打滑因子ψ2、滑伤指数振动系数φ2；(f7)判断不等式是否成立；如果不等式成立，转入步骤(f8)；如果不等式不成立，转入步骤(f26)；(f8)根据轧机许可最小乳化液流量和流量搜索步长ΔW，搜索确定机架3的乳化液流量W3＝W3min+k3·ΔW，其中，W3min为机架3轧机许可最小乳化液流量；(f9)计算出当前工艺润滑制度下机架3的摩擦系数μ3；并以入口张力为T2、出口张力为T3、带材初始强度σs0、加工硬化系数为ks、带材的宽度B、机架3的入口厚度h2、机架3出口厚度为h3、轧制速度为v3作为初始条件，计算出机架3轧制压力P3、轧制功率F3、打滑因子ψ3、滑伤指数振动系数φ3；(f10)判断不等式是否成立；如果不等式成立，转入步骤(f11)；如果不等式不成立，转入步骤(f25)；(f11)根据轧机许可最小乳化液流量和流量搜索步长ΔW，搜索确定机架4的乳化液流量W4＝W4min+k4·ΔW，其中，W4min机架4轧机许可最小乳化液流量；(f12)计算出当前工艺润滑制度下机架4的摩擦系数μ4；并以入口张力为T3、出口张力为T4、带材初始强度σs0、加工硬化系数为ks、带材的宽度B、机架4的入口厚度h3、机架4出口厚度为h4、轧制速度为v4作为初始条件，计算出机架4轧制压力P4、轧制功率F4、打滑因子ψ4、滑伤指数振动系数φ4；(f13)判断不等式是否成立；如果不等式成立，转入步骤(f14)；如果不等式不成立，转入步骤(f24)；(f14)根据轧机许可最小乳化液流量和流量搜索步长ΔW，搜索确定机架5的乳化液流量W5＝W5min+k5·ΔW，其中，W5min为机架5轧机许可最小乳化液流量；(f15)判断不等式是否成立，其中，为各机架乳化液流量之和，Wmax为乳化液系统所许可的最大流量；如果不等式成立，转入步骤(f16)；如果不等式不成立，则重新分配流量，转入步骤(f23)；(f16)计算出当前工艺润滑制度下机架5的摩擦系数μ5；并以入口张力为T4、出口张力为T5、带材初始强度σs0、加工硬化系数为ks、带材的宽度B、机架5的入口厚度h4、机架5出口厚度为h5、轧制速度为v5作为初始条件，计算出机架5的轧制压力P5、轧制功率F5、打滑因子ψ5、滑伤指数振动系数φ5；(f17)判断不等式是否成立；如果不等式成立，转入步骤(f18)；如果不等式不成立，转入步骤(f23)；(f18)计算当前张力制度、压下制度、工艺润滑制度下，各机架工作辊的热凸度ΔTDiw；(f19)计算当前张力制度、压下制度、工艺润滑制度下，末机架的出口板形值σy和末机架压靠段长度Ly；(f20)判断不等式是否成立；如果不等式成立，则转入步骤(f21)；如果不等式不成立，则重新分配各机架乳化液流量，转入步骤(f23)；(f21)计算以打滑、热滑伤、振动发生概率最小为目标的乳化液流量优化的目标函数其中α,β为加权系数，α＝0.15～0.35，β＝0.15～0.35；(f22)判断不等式Y＜Y0是否成立；如果不等式成立，令Y0＝Y、Wiy＝Wi，转入(f23)；如果不等式不成立，转入(f23)；(f23)判断不等式W5＜W5max是否成立；如果成立，则令k5＝k5+1，转入步骤(f14)；如果不成立，则转入步骤(f24)；(f24)判断不等式W4＜W4max是否成立；如果成立，则令k4＝k4+1，转入步骤(f11)；如果不成立，则转入步骤(f25)；(f25)判断不等式W3＜W3max是否成立；如果成立，则令k3＝k3+1，转入步骤(f8)；如果不成立，则转入步骤(f26)；(f26)判断不等式W2＜W2max是否成立；如果成立，则令k2＝k2+1，转入步骤(f5)；如果不成立，则转入步骤(f27)；(f27)判断不等式W1＜W1max是否成立；如果成立，则令k1＝k1+1，转入步骤(f2)；如果不成立，则转入步骤(g)。