專利名稱：一種平整機(jī)組軋制模式的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷軋技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于平整機(jī)組的通過延伸率對軋制模式 進(jìn)行控制的方法。
背景技術(shù)：
平整作為冷軋板帶生產(chǎn)中最接近成品的一道工序，不但可以通過控制帶材的延伸 率與板形來保證退火后產(chǎn)品的機(jī)械性能與外形質(zhì)量，而且可以在帶鋼表面形成一定的粗糙 度，達(dá)到提高帶鋼涂覆性能和成形性能的目的。這樣，隨著用戶對帶鋼機(jī)械性能、板形、表面 質(zhì)量等方面要求的不斷提高，平整工序的重要性就日益凸現(xiàn)出來。與之對應(yīng)，從I960年代 以來國內(nèi)外相繼出現(xiàn)了單機(jī)架四(六)輥平整機(jī)、雙機(jī)架四(六)輥平整機(jī)等平整布置形 式。而根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)以及生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，雙機(jī)架平整機(jī)組適合用于MR系列冷軋鍍錫 板或具有大延伸率需求的產(chǎn)品的生產(chǎn)，而單機(jī)架平整機(jī)組則適合SPCC系列冷軋深沖板或 小延伸率需求的產(chǎn)品生產(chǎn)，兩種在分工上比較明確，尤其是前者無法取代后者進(jìn)行生產(chǎn)。但 是，隨著市場需求的不斷變化，鋼鐵企業(yè)所生產(chǎn)產(chǎn)品的品種也隨之不斷更新變化。與之對 應(yīng)，單一的平整生產(chǎn)模式就不能滿足現(xiàn)場需求，為此許多鋼鐵廠被迫建設(shè)多條平整線，以適 合各種冷軋產(chǎn)品的生產(chǎn)要求。這樣，不但增加了投資成本，而且降低了設(shè)備利用率。于是， 為了適應(yīng)現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)品種多元化的特點(diǎn)，國內(nèi)相關(guān)企業(yè)首次開發(fā)出一套單雙兩用平整機(jī) 組，即采用一套機(jī)組實(shí)現(xiàn)既能滿足單機(jī)架生產(chǎn)的需求又能滿足雙機(jī)架生產(chǎn)的需要，從而大 大地增強(qiáng)了機(jī)組對產(chǎn)品的適應(yīng)性，降低了投資成本，并充分發(fā)揮出機(jī)組的潛能，提高了設(shè)備 的利用率。但由于單雙兩用平整機(jī)組屬于國內(nèi)首次開發(fā)，而關(guān)于平整方面的文獻(xiàn)主要集中 在單機(jī)架或者雙機(jī)架平整工藝，國內(nèi)外沒有檢索到任何與單雙兩用平整機(jī)組相關(guān)的文獻(xiàn)， 這樣在單雙兩用平整機(jī)組的軋制過程中如何選擇合適的軋制模式就成為現(xiàn)場研究與開發(fā) 的重點(diǎn)。根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)可以知道，平整作為冷軋板生產(chǎn)接近成品的一道工序，其主要功能 為(1)保證退火后的產(chǎn)品機(jī)械性能——控制帶鋼延伸率；(2)保證產(chǎn)品的外形質(zhì)量——控 制板形；(3)光整帶鋼表面，并在帶鋼表面形成一定的粗糙度，提高帶鋼的涂覆性能和成形 性能。對于雙機(jī)架平整機(jī)而言，其主要優(yōu)點(diǎn)是可以將上述功能分別由兩個(gè)機(jī)架來承擔(dān)，各有 側(cè)重點(diǎn)。一般說來，雙機(jī)架平整機(jī)第1機(jī)架主要承擔(dān)延伸功能，保證產(chǎn)品機(jī)械性能；而第2機(jī) 架主要是控制板形，并在帶鋼表面形成一定的粗糙度，重點(diǎn)保證產(chǎn)品的外形與表面質(zhì)量。而 單機(jī)架平整機(jī)則必須同時(shí)實(shí)現(xiàn)控制機(jī)械性能、板形質(zhì)量以及表面粗糙度，難免顧此失彼。例 如，為了保證某產(chǎn)品的機(jī)械性能，必須達(dá)到一定的平整延伸率，造成軋制壓力偏大，產(chǎn)生邊 浪趨勢，并且?guī)т摫砻娲植诙纫膊荒芏靠刂?。此時(shí)，如果采用雙機(jī)架平整機(jī)的則可以解決 該問題。與此同時(shí)，也并非所有產(chǎn)品都能夠在雙機(jī)架平整機(jī)上生產(chǎn)。例如，對于延伸率要求 較低的厚軟料(如IF鋼)而言，采用雙機(jī)架平整機(jī)來生產(chǎn)則有可能不合適。因?yàn)椋擃愋偷?鋼種，總延伸率的設(shè)定值本來就不大，當(dāng)被兩個(gè)機(jī)架來承擔(dān)時(shí)，則可能出現(xiàn)以下兩個(gè)后果 (1)軋制壓力偏小，此時(shí)軋機(jī)的剛度是一個(gè)變量而不是常數(shù)，導(dǎo)致軋制不穩(wěn)定而且延伸率控制的精度也不高；(2)由于各個(gè)機(jī)架延伸率都很小，造成平整過程中粗糙度復(fù)印率偏小，不 能保證帶鋼的表面質(zhì)量(在平整過程中，軋輥粗糙度復(fù)印到帶材表面的能力與壓下率密切 相關(guān)，并且是非線性的)。此時(shí)就不能采用雙機(jī)架平整機(jī)來生產(chǎn)。這也就是為什么現(xiàn)場需要 開發(fā)單雙兩用平整機(jī)組以適合各種冷軋產(chǎn)品的生產(chǎn)要求的原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過提供一種平整機(jī)組軋制模式的控制方法，可以根據(jù)單雙兩用 平整機(jī)組的設(shè)備參數(shù)(主要包括機(jī)架剛度、極限張力等)以及帶材的工藝參數(shù)(主要包括 來料粗糙度、成品粗糙度允許范圍、延伸率允許范圍等)選擇合適的軋制模式，實(shí)現(xiàn)延伸率 的最優(yōu)控制，充分滿足用戶對產(chǎn)品機(jī)械性能、表面質(zhì)量等方面的需求，增強(qiáng)機(jī)組對產(chǎn)品的適 應(yīng)性，降低投資成本，發(fā)揮出機(jī)組的潛能，提高設(shè)備的利用率。本發(fā)明所述方法簡單明了，適 合在線應(yīng)用。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案為一種平整機(jī)組軋制模式的控制方法，用于控 制平整機(jī)組的1#和2#機(jī)架，包括以下步驟(a)收集平整機(jī)組的主要設(shè)備參數(shù)1#和2#機(jī)架工作輥直徑Dwl，Dw2Ufl和2#機(jī)架 工作輥原始粗糙度Rari、Rarf、1#和2#機(jī)架工作輥軋制公里數(shù)L1, L2 ；(b)收集待平整產(chǎn)品的關(guān)鍵軋制工藝參數(shù)帶材厚度H、寬度B、材料強(qiáng)度ο s、延伸 率允許范圍￡min與ε _、來料粗糙度Ratl、成品粗糙度允許范圍Ralmin與Ralmax、前張力允許 范圍T21min與T21max、中張力允許范圍Tllmin與Tllmax、后張力允許范圍Tltlmin與Tltlmax ；(c)通過試驗(yàn)，給出1#和2#機(jī)架的剛度ρ-h曲線，求出剛度為常量時(shí)所允許的最 小軋制壓力plmin，P2fflin ；

(d)建立一套反映平整機(jī)軋制壓力與延伸率之間-P = f{a,Tx,T0,B,H,as,Dw)
-對應(yīng)關(guān)系的數(shù)學(xué)模型
I 1 2 J·Η·(\~ε)exp-Μ··去(“,In ⑷+ α0)芊+ J(DwSM^ I 2 J2 + IDvHe\μΗ(\-ε)
-1
B
ε = Γ1 (P, T1, T0, B, H, σ s, Dw) 式中P-總軋制壓力； B"帶材寬度； Dw-機(jī)架工作輥直徑； σ s-帶材屈服強(qiáng)度； T1-前張力； T。-后張力； H-機(jī)架入口厚度
a0, a「平整鋼種與工況影響系數(shù)，其中aQ取值在0至5之間， 在_5至5之間 ε-帶材延伸率； μ-摩擦系數(shù)。
6
(e)利用現(xiàn)場實(shí)際數(shù)據(jù)，建立一套反映工作輥表面粗糙度與換輥后軋制公里數(shù) 一一對應(yīng)關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，= / α,。·Ζ"Δ ；式中，R^為當(dāng)前軋制公里數(shù)下工作輥表面粗 糙度、Rarfl為工作輥原始表面粗糙度、L為工作輥軋制公里數(shù)、B^為工作輥粗糙度衰減系數(shù)；(f)建立一套反映成品帶鋼粗糙度與平整機(jī)工作輥原始粗糙度、帶鋼原始粗糙度、 工作輥軋制公里數(shù)、帶材厚度、材料強(qiáng)度及延伸率之間一一對應(yīng)關(guān)系的數(shù)學(xué)模型 Raslripo = g-1 (Raslrip, ε, Rar，L, H, σ5)式中Rasteip_成品帶鋼表面粗糙度；Rastrip0-來料帶鋼表面粗糙度；Rar-工作輥表面粗糙度；ah, ah,-成品板面粗糙度遺傳部分中機(jī)架帶材的入口厚度影響系數(shù)；α k, β k-成品板面粗糙度遺傳部分與附加部分中機(jī)架帶材的材質(zhì)影響系數(shù)；α ε, β Ε-成品板面粗糙度遺傳部分與附加部分中機(jī)架壓下率影響系數(shù)；i3h_成品板面粗糙度附加部分中機(jī)架帶材的入口厚度影響系數(shù)；Ji1, η2-機(jī)組設(shè)備特性影響參數(shù)，ni; η2取值范圍在0.5 2.0之間，(g)將P2min、T21fflax, Tllfflax, B、H、σ s、Dw2等參數(shù)代入步驟(d)所示相關(guān)數(shù)學(xué)模型，從 機(jī)架剛度角度求出2#機(jī)架所允許的極限最小延伸率ε 2min ；(h)將ε 2min、Ralfflin, L2, Rar2, H、σ s代入步驟(f)所示相關(guān)數(shù)學(xué)模型，求出在2#機(jī) 架采用極限最小延伸率的情況下要滿足成品帶鋼的粗糙度要求時(shí)，1#機(jī)架出口帶鋼粗糙度 的保證值&；(i)根據(jù)帶材的延伸率公差范圍，計(jì)算出2#機(jī)架采用極限最小延伸率時(shí)，1#機(jī)架理 論上應(yīng)該承受的極限延伸率ε lmin = ε max- ε 2min ；(j)將ε lmin、T1Qmax、Tllmax、B、H、σ s、Dwl等參數(shù)代入步驟(d)所示相關(guān)數(shù)學(xué)模型，求 出相應(yīng)的1#機(jī)架的平整軋制壓力值P1 ；(k)將ε lmin、Ra。、1^、H、ο s代入步驟(f)所示相關(guān)數(shù)學(xué)模型，求出1#機(jī)架在延伸
率為ε lmin時(shí)出口帶鋼粗糙度；
> Rm(1)判斷不等式’,lm'" D 是否同時(shí)成立，若不等式同時(shí)成立，
λΚ€ νψο\ 之！α_οι則選擇大延伸率控制模式，執(zhí)行步驟(m)，按照大延伸率控制模式進(jìn)行控制；否則，選擇小延伸率軋制模式，執(zhí)行步驟(n)，按照小延伸率軋制模 式進(jìn)行控制；(m)在大延伸率軋制模式下，1#和2#機(jī)架同時(shí)使用；(n)在小延伸率軋制模式下，1#機(jī)架軋機(jī)不壓下軋制，工作輥和中間輥離線。優(yōu)選地，所述步驟(e)中包括el)根據(jù)實(shí)際軋制數(shù)據(jù)，選擇mXn個(gè)實(shí)際的工作輥原始表面粗糙度、軋制公里數(shù) 及相對應(yīng)的實(shí)際工作輥表面粗糙度樣本{Rarti，RarijAij i = 1,2, -,m j = 1，2，…， n}；
e2)給定目標(biāo)函數(shù)的初始設(shè)定值Gtl= 1. 0 X 101(1，Bl搜索步長為ΔΒ ;e3)設(shè)定過程計(jì)算參數(shù)Ic1 = 1 ；e4)令工作輥粗糙度衰減系數(shù)Bl = -1. (Hk1 · ABl ； e5)構(gòu)造出相應(yīng)的控制函數(shù)式
并計(jì)算出相應(yīng)的
Fij (Bl)的值；e6)構(gòu)造相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)式
，并計(jì)算出相應(yīng)目標(biāo)函數(shù)
G(Bl)的值；e7)比較 G (Bl)與 Gtl 的大小，如果不等式 G (Bl) < G0 成立，則 Gtl = G (Bl) = Bl、
& = ki+1，執(zhí)行步驟e8)；若不等式不成立，令& = ki+Ι，直接執(zhí)行步驟e8)；
v 1.0 v 1.0e8)判斷不等式& < J是否成立？如不等式&成立，則執(zhí)行步驟(e4)；
否則執(zhí)行步驟(e9)；e9)給出凡=B[，完成反映工作輥表面粗糙度與換輥后軋制公里數(shù)一一對應(yīng)關(guān)系 的數(shù)學(xué)模型的建立。本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效 果滿足用戶對產(chǎn)品機(jī)械性能、表面質(zhì)量等方面的需求，增強(qiáng)機(jī)組對產(chǎn)品的適應(yīng)性，降低投 資成本，發(fā)揮出機(jī)組的潛能，提高設(shè)備的利用率。本發(fā)明所述方法簡單明了，適合在線應(yīng)用。


圖1是本發(fā)明的軋制模式控制方法的總體框圖；圖2是本發(fā)明的工作輥表面粗糙度與換輥后軋制公里數(shù)一一對應(yīng)關(guān)系的數(shù)學(xué)模 型總體框圖；圖3是本發(fā)明兩個(gè)實(shí)施例的軋制模式控制方法總體框圖；圖4是本發(fā)明兩個(gè)實(shí)施例的平整機(jī)架剛度P_h圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1如圖1，2，3所示，以規(guī)格為0.2*1020，鋼種為MR2T3(簡稱1號典型規(guī)格產(chǎn)品)為例。步驟1 收集雙機(jī)架平整機(jī)的設(shè)備參數(shù)，主要包括1#和2#機(jī)架的工作輥直徑Dwl = 460mm, Dw2 = 460mm ； 1# 和 2# 機(jī)架的工作輥原始粗糙度 Rarl = 0. 8 μ m、Rar2 = 2· 0 μ m ； 1# 禾口 2#機(jī)架工作輥軋制公里數(shù)L1 = IOOKm, L2 = lOOKm。步驟2 收集待平整產(chǎn)品的關(guān)鍵軋制工藝參數(shù)，對于1號典型規(guī)格產(chǎn)品帶材厚度 H1 = 0. 2mm、寬度 B1 = 1020mm、材質(zhì)(強(qiáng)度)σ sl = 292Mpa、延伸率允許范圍 eminl = 0.8% 與Emaxl = 1.2%、目標(biāo)延伸率ε。= 1.0%、來料粗糙度Ratll = 1.2 μ m、成品粗糙度允許 范圍Ralminl = 0. 6 μ m與Ralmaxl = 0. 8 μ m、成品目標(biāo)粗糙度Ra。= 0. 7 μ m、前張力允許范圍 T21minl = 29Mpa 與 T21maxl = 58Mpa、中張力允許范圍 Tllminl = 58Mpa 與 Tllmaxl = 116Mpa、后張力允許范圍 Tltlminl = 29Mpa 與 Tltlmaxl = 58Mpa ；步驟3 通過試驗(yàn)，如圖4所示，給出1#和2#機(jī)架的剛度p-h曲線，得出機(jī)架剛度 為常量時(shí)所允許的最小軋制壓力Plmin = 52T;圖中α為該段直線傾角，該直線的斜率tga =Δρ/Δ ·。步驟4:，建立一套反映平整機(jī)軋制壓力與延伸率之間一一對應(yīng)關(guān)系的數(shù)學(xué)模型 如下
P = f(e,T、，T。,B,H，as,DJ
‘τ0 + τ；
σ,
2
>Η·(\-ε)
μ
exp
In⑷+ α0)
2
+
K
+ 2D Hε
-1
B式中P-總軋制壓力；B-帶材寬度；Dw-機(jī)架工作輥直徑；σ s-帶材屈服強(qiáng)度；T1-前張力；T0-后張力；H-機(jī)架入口厚度；a0, ar平整鋼種與工況影響系數(shù)，其中aQ取值在0至5之間，Ei1在_5至5之間；ε -帶材延伸率；μ-摩擦系數(shù)。步驟5 構(gòu)造出軋輥表面粗糙度與軋制公里數(shù)、軋輥原始表面粗糙度之間的基本 函數(shù)關(guān)系如下徹,=/^?！ぁ?2"(式中，Ra,為當(dāng)前軋制公里數(shù)下工作輥表面粗糙度、??？^為 工作輥原始表面粗糙度、L為工作輥軋制公里數(shù)、Bl為工作輥粗糙度衰減系數(shù))；步驟6 根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際軋制數(shù)據(jù)，選擇30Χ 100個(gè)實(shí)際的工作輥原始表面粗糙度、 軋制公里數(shù)及相對應(yīng)的實(shí)際工作輥表面粗糙度樣本{Rarti，Ri^pLij i = 1,2,…，30 j =1,2, -,100}；步驟7 給定目標(biāo)函數(shù)的初始設(shè)定值Gtl = 1.0X IO10, BL搜索步長為ABL = 0. 0001 ；步驟8 設(shè)定過程計(jì)算參數(shù)Ic1 = 1 ；步驟9 令工作輥粗糙度衰減系數(shù)Bl = -Ι+ki · Δ Bl = "0. 9999 ； 步驟10 構(gòu)造出相應(yīng)的控制函數(shù)式-.F0(Bl)=
Rarv-Rar0l
，并計(jì)算出相應(yīng)
的 Fij (Bl)的值為 32.62 ； 步驟11 構(gòu)造相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)式
函數(shù)G (Bl)的值為2956. 2 ；
G(BL) = tjt[^(Bl)]2
=1 \ 7=1
，并計(jì)算出相應(yīng)目標(biāo)
9步驟12:比較G(Bl) = 2956. 2與Gtl= 1.0X IOltl的大小。顯然如果不等式G(Bj < G0 成立，則 G。= G (Bl) = 2956. 2、《=凡=0.1、Ic1 = = 2，執(zhí)行步驟 13 ；步驟13:判斷不等式
是否成立？顯然，不等式& <^_成
立，則轉(zhuǎn)入步驟9 ；否則，執(zhí)行步驟14 ；步驟14 給出凡=劣=-0.0023，完成反映工作輥表面粗糙度與換輥后軋制公里 數(shù)一一對應(yīng)關(guān)系的數(shù)學(xué)模型的建立，即R =Rar0 · e-0-0023 'L ；步驟15 建立一套反映成品帶鋼粗糙度與平整機(jī)工作輥原始粗糙度、帶鋼原始粗 糙度、工作輥軋制公里數(shù)、帶材厚度、材料強(qiáng)度及延伸率之間一一對應(yīng)關(guān)系的數(shù)學(xué)模型如 下
'°·σ') · e(-121'6,f) · Raslrip0 步驟16 將1號典型規(guī)格產(chǎn)品的相關(guān)工藝參數(shù)P2minl、T21maxl JllmaxlJ^Hr O sl、Dw2代 入步驟4所示相關(guān)數(shù)學(xué)模型，從機(jī)架剛度角度求出2#機(jī)架所允許的極限最小延伸率S2minl =0. 15% ；步驟17 根據(jù)帶鋼成品粗糙度的要求，將1號典型規(guī)格產(chǎn)品的相關(guān)工藝參數(shù) ε 2ffli 1>Ralffli 1>L2,Rar2^H1, σ sl代入步驟15所示相關(guān)數(shù)學(xué)模型，求出在2#機(jī)架采用極限最小 延伸率的情況下要滿足成品帶鋼的粗糙度要求時(shí)平整機(jī)第1#機(jī)架出口帶鋼粗糙度的保證 值氣九丨=0.72^/ ;步驟18 根據(jù)帶材的延伸率公差范圍，計(jì)算出1號典型規(guī)格產(chǎn)品當(dāng)2#機(jī)架采用極 限最小延伸率時(shí)1#機(jī)架理論上應(yīng)該承受的極限延伸率ε lminl = 1. 15% ；步驟19 將1號典型規(guī)格產(chǎn)品的相關(guān)工藝參數(shù)ε lminl>T10maxl,Tllmaxl,B1,H1, σ sl、Dwl 等代入步驟4所示相關(guān)數(shù)學(xué)模型，求出相應(yīng)的1#機(jī)架的平整軋制壓力值P1 = 570t ；步驟20 將1號典型規(guī)格產(chǎn)品的相關(guān)工藝參數(shù)ε 一^知山為、σ sl代入步驟15 所示相關(guān)數(shù)學(xué)模型，求出1#機(jī)架在延伸率為￡1_1時(shí)出口帶鋼粗糙度^^_。11=&8/// ;
是否同時(shí)成立。顯然1號典型規(guī)格產(chǎn)品滿足
不等式p , > Rn ，于是選擇大延伸率軋制模式，執(zhí)行步驟22，按照雙機(jī)架平整機(jī)大
延伸率軋制模式來進(jìn)行控制，即1#和2#平整機(jī)同時(shí)采用大延伸率軋制模式。采用本發(fā)明所述方法以及采用傳統(tǒng)方法而得到的成品粗糙度與延伸率的對比情 況。如表1所示，與采用傳統(tǒng)方法相比，利用本發(fā)明所述方法其實(shí)際粗糙度控制誤差從 11. 43%下降到1.43%、延伸率控制誤差從19%下降到2%，大大提高了成品的表面質(zhì)量與 機(jī)械性能，達(dá)到了工程要求。表1本發(fā)明所述方法與傳統(tǒng)方法所得成品粗糙度與延伸率對比 實(shí)施例2如圖1，2，3所示，以規(guī)格為0.5*800，鋼種為IF鋼(簡稱2號典型規(guī)格產(chǎn)品)為例。步驟1 與實(shí)施例1 一致。
步驟2 收集待平整產(chǎn)品的關(guān)鍵軋制工藝參數(shù)，對于2號典型規(guī)格產(chǎn)品帶材厚度 H2 = 0. 5匪、寬度B2 = 800mm、材質(zhì)(強(qiáng)度)σ s2 = 160Mpa、延伸率允許范圍ε min2 = 0. 5% 與￡ max2 = 0.6%,目標(biāo)延伸率ε。= 0. 55%、來料粗糙度Ratl2 = 1. 5 μ m、成品粗糙度允許 范圍Ralmin2 = 1. 0 μ m與Ralmax2 = 1.2μ m、成品目標(biāo)粗糙度Ra。=1.1μ m、前張力允許范圍 T21min2 = 16Mpa 與 T21max2 = 32Mpa、中張力允許范圍 Tllmin2 = 32Mpa 與 Tllmax2 = 64Mpa、后張力 允許范圍 Tltlmin2 = 16Mpa 與 Tltlmax2 = 32Mpa ；步驟3 通過試驗(yàn)，如圖4所示，給出1#和2#機(jī)架的剛度ρ-h曲線，得出機(jī)架剛度 為常量時(shí)所允許的最小軋制壓力Plmin = 52T ；步驟5-步驟15與實(shí)施例1 一致；步驟16 將2號典型規(guī)格產(chǎn)品的相關(guān)工藝參數(shù)P2min2、T21max2、Tllmax2、B2、H2、σ s2、Dw2代 入步驟4所示相關(guān)數(shù)學(xué)模型，從機(jī)架剛度角度求出2#機(jī)架所允許的極限最小延伸率e2min2 =0. 42% ；步驟17:根據(jù)帶鋼成品粗糙度的要求，將2號典型規(guī)格產(chǎn)品的相關(guān)工藝參數(shù) ε 2min2、Ralfflin2^ L2、Rar2, H2, σ s2代入步驟15所示相關(guān)數(shù)學(xué)模型，求出2#機(jī)架采用極限最小 延伸率的情況下要滿足成品帶鋼的粗糙度要求時(shí)平整機(jī)第1#機(jī)架出口帶鋼粗糙度的保證 值。丨2 =0.93^77;步驟18 根據(jù)帶材的延伸率公差范圍，計(jì)算出2號典型規(guī)格產(chǎn)品當(dāng)2#機(jī)架采用極 限最小延伸率時(shí)1#機(jī)架理論上應(yīng)該承受的極限延伸率ε lmin2 = 0. 18% ；步驟19 將2號典型規(guī)格產(chǎn)品的相關(guān)工藝參數(shù)ε lmin2、Tltlmax2、Tllmax2、B2、H2、σ s2、Dwl 等代入步驟4所示相關(guān)數(shù)學(xué)模型，求出相應(yīng)的1#機(jī)架的平整軋制壓力值P1 = 13. 2t ；步驟20 將2號典型規(guī)格產(chǎn)品的相關(guān)工藝參數(shù)ε lmin2、Ratl2、L1、H2、σ s2代入步驟15
所示相關(guān)數(shù)學(xué)模型，求出1#機(jī)架在延伸率為Slmin2時(shí)出口帶鋼粗糙度

步驟21 判斷不等
是否同時(shí)成立。對于2號典型規(guī)格產(chǎn)品，顯
然不等式
不成立，這樣就選擇小延伸率軋制模式，執(zhí)行步驟23，按照小延伸率軋制模式進(jìn)行控制，1#機(jī)架六輥軋機(jī)不壓下軋制， 工作輥和中間輥離線。采用本發(fā)明所述方法以及采用傳統(tǒng)方法而得到的成品粗糙度與延伸率的對比情 況。如表2所示，與采用傳統(tǒng)方法相比，利用本發(fā)明所述方法其實(shí)際粗糙度控制誤差從29. 1 %下降到1. 82 %、延伸率控制誤差從32. 7 %下降到5. 5 %，大大提高了成品的表面質(zhì) 量與機(jī)械性能，達(dá)到了工程要求。特別的，通過表2可以看出，釆用傳統(tǒng)方法而得到的成品 粗糙度及延伸率已經(jīng)超過了用戶所要求的極限值，實(shí)際上已經(jīng)成為廢品。表2本發(fā)明所述方法與傳統(tǒng)方法所得成品粗糙度與延伸率對比
權(quán)利要求
一種平整機(jī)組軋制模式的控制方法，用于控制平整機(jī)組的1#和2#機(jī)架，其特征在于包括以下步驟(a)收集平整機(jī)組的主要設(shè)備參數(shù)1#和2#機(jī)架工作輥直徑Dw1，Dw2、1#和2#機(jī)架工作輥原始粗糙度Rar1、Rar2、1#和2#機(jī)架工作輥軋制公里數(shù)L1，L2；(b)收集待平整產(chǎn)品的關(guān)鍵軋制工藝參數(shù)帶材厚度H、寬度B、材料強(qiáng)度σs、延伸率允許范圍εmin與εmax、來料粗糙度Ra0、成品粗糙度允許范圍Ra1min與Ra1max、前張力允許范圍T21min與T21max、中張力允許范圍T11min與T11max、后張力允許范圍T10min與T10max；(c)通過試驗(yàn)，給出1#和2#機(jī)架的剛度p h曲線，求出剛度為常量時(shí)所允許的最小軋制壓力P1min，P2min；(d)建立一套反映平整機(jī)軋制壓力與延伸率之間一一對應(yīng)關(guān)系的數(shù)學(xué)模型 <mrow><mi>P</mi><mo>=</mo><mi>f</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>&epsiv;</mi> <mo>,</mo> <msub><mi>T</mi><mn>1</mn> </msub> <mo>,</mo> <msub><mi>T</mi><mn>0</mn> </msub> <mo>,</mo> <mi>B</mi> <mo>,</mo> <mi>H</mi> <mo>,</mo> <msub><mi>&sigma;</mi><mi>s</mi> </msub> <mo>,</mo> <msub><mi>D</mi><mi>w</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mrow><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>&sigma;</mi><mi>s</mi> </msub> <mo>-</mo> <mfrac><mrow> <msub><mi>T</mi><mn>0</mn> </msub> <mo>+</mo> <msub><mi>T</mi><mn>1</mn> </msub></mrow><mn>2</mn> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><mo>&CenterDot;</mo><mi>H</mi><mo>&CenterDot;</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mi>&epsiv;</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mi>&mu;</mi></mfrac><mo>{</mo><mi>exp</mi><mo>{</mo><mfrac> <mrow><mi>&mu;</mi><mo>&CenterDot;</mo><mo>{</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn></mfrac><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>a</mi><mn>1</mn> </msub> <mi>ln</mi> <mrow><mo>(</mo><mi>&epsiv;</mi><mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <msub><mi>a</mi><mn>0</mn> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>[</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>D</mi> <mi>w</mi></msub><mi>&epsiv;&mu;</mi> </mrow> <mn>2</mn></mfrac><mo>+</mo><msqrt> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mfrac><mrow> <msub><mi>D</mi><mi>w</mi> </msub> <mi>&epsiv;&mu;</mi></mrow><mn>2</mn> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msub><mrow> <mn>2</mn> <mi>D</mi></mrow><mi>w</mi> </msub> <mi>H&epsiv;</mi></msqrt><mo>]</mo><mo>}</mo> </mrow> <mrow><mi>H</mi><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mi>&epsiv;</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow></mfrac><mo>}</mo><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>}</mo><mi>B</mi> </mrow>ε＝f 1(P，T1，T0，B，H，σs，Dw)；式中P 總軋制壓力；B 帶材寬度；Dw 機(jī)架工作輥直徑；σs 帶材屈服強(qiáng)度；T1 前張力；T0 后張力；H 機(jī)架入口厚度；a0，a1 平整鋼種與工況影響系數(shù)，其中a0取值在0至5之間，a1在 5至5之間；ε 帶材延伸率；μ 摩擦系數(shù)；(e)利用現(xiàn)場實(shí)際數(shù)據(jù)，建立一套反映工作輥表面粗糙度與換輥后軋制公里數(shù)一一對應(yīng)關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，式中，Rar為當(dāng)前軋制公里數(shù)下工作輥表面粗糙度、Rar0為工作輥原始表面粗糙度、L為工作輥軋制公里數(shù)、BL為工作輥粗糙度衰減系數(shù)；(f)建立一套反映成品帶鋼粗糙度與平整機(jī)工作輥原始粗糙度、帶鋼原始粗糙度、工作輥軋制公里數(shù)、帶材厚度、材料強(qiáng)度及延伸率之間一一對應(yīng)關(guān)系的數(shù)學(xué)模型 <mrow><msub> <mi>Ra</mi> <mi>strip</mi></msub><mo>=</mo><mi>g</mi><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>Ra</mi><mrow> <mi>strip</mi> <mn>0</mn></mrow> </msub> <mo>,</mo> <mi>&epsiv;</mi> <mo>,</mo> <msub><mi>Ra</mi><mi>r</mi> </msub> <mo>,</mo> <mi>L</mi> <mo>,</mo> <mi>H</mi> <mo>,</mo> <msub><mi>&sigma;</mi><mi>s</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mrow><mo>=</mo><msub> <mi>&eta;</mi> <mn>1</mn></msub><mo>[</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><msub> <mi>&alpha;</mi> <mi>h</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>H&epsiv;</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msub> <msup><mi>&alpha;</mi><mo>&prime;</mo> </msup> <mi>h</mi></msub><msup> <mrow><mo>(</mo><mi>H&epsiv;</mi><mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn></msup><mo>]</mo><msup> <mi>e</mi> <mrow><msub> <mi>&alpha;</mi> <mi>k</mi></msub><msub> <mi>&sigma;</mi> <mi>s</mi></msub> </mrow></msup><msup> <mi>e</mi> <mrow><msub> <mi>&alpha;</mi> <mi>&epsiv;</mi></msub><mi>&epsiv;</mi> </mrow></msup><msub> <mi>Ra</mi> <mi>r</mi></msub><msup> <mi>e</mi> <mrow><msub> <mi>B</mi> <mi>L</mi></msub><mi>L</mi> </mrow></msup><mo>+</mo><msub> <mi>&eta;</mi> <mn>2</mn></msub><mi>th</mi><mo>[</mo><msub> <mi>&beta;</mi> <mi>h</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>H&epsiv;</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>]</mo><msup> <mi>e</mi> <mrow><msub> <mi>&beta;</mi> <mi>k</mi></msub><msub> <mi>&sigma;</mi> <mi>s</mi></msub> </mrow></msup><mi>th</mi><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>&beta;</mi><mi>&epsiv;</mi> </msub> <mi>&epsiv;</mi> <mo>)</mo></mrow><msub> <mi>Ra</mi> <mrow><mi>strip</mi><mn>0</mn> </mrow></msub> </mrow> <mrow><msub> <mi>Ra</mi> <mrow><mi>stri</mi><msub> <mi>p</mi> <mn>0</mn></msub> </mrow></msub><mo>=</mo><msup> <mi>g</mi> <mrow><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow></msup><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>Ra</mi><mi>strip</mi> </msub> <mo>,</mo> <mi>&epsiv;</mi> <mo>,</mo> <msub><mi>Ra</mi><mi>r</mi> </msub> <mo>,</mo> <mi>L</mi> <mo>,</mo> <mi>H</mi> <mo>,</mo> <msub><mi>&sigma;</mi><mi>s</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>;</mo> </mrow>式中Rastrip 成品帶鋼表面粗糙度；Rastrip0 來料帶鋼表面粗糙度；Rar 工作輥表面粗糙度；αh，αh′ 成品板面粗糙度遺傳部分中機(jī)架帶材的入口厚度影響系數(shù)；αk，βk 成品板面粗糙度遺傳部分與附加部分中機(jī)架帶材的材質(zhì)影響系數(shù)；αε，βε 成品板面粗糙度遺傳部分與附加部分中機(jī)架壓下率影響系數(shù)；βh 成品板面粗糙度附加部分中機(jī)架帶材的入口厚度影響系數(shù)；η1，η2 機(jī)組設(shè)備特性影響參數(shù)，η1，η2取值范圍在0.5～2.0之間；(g)將P2min、T21max、T11max、B、H、σs、Dw2等參數(shù)代入步驟(d)所示相關(guān)數(shù)學(xué)模型，從機(jī)架剛度角度求出2#機(jī)架所允許的極限最小延伸率ε2min；(h)將ε2min、Ra1min、L2、Rar2、H、σs代入步驟(f)所示相關(guān)數(shù)學(xué)模型，求出在2#機(jī)架采用極限最小延伸率的情況下要滿足成品帶鋼的粗糙度要求時(shí)，1#機(jī)架出口帶鋼粗糙度的保證值(i)根據(jù)帶材的延伸率公差范圍，計(jì)算出2#機(jī)架采用極限最小延伸率時(shí)，1#機(jī)架理論上應(yīng)該承受的極限延伸率ε1min＝εmax ε2min；(j)將ε1min、T10max、T11max、B、H、σs、Dw1等參數(shù)代入步驟(d)所示相關(guān)數(shù)學(xué)模型，求出相應(yīng)的1#機(jī)架的平整軋制壓力值P1；(k)將ε1min、Ra0、L1、H、σs代入步驟(f)所示相關(guān)數(shù)學(xué)模型，求出1#機(jī)架在延伸率為ε1min時(shí)出口帶鋼粗糙度進(jìn)行控制；否則，選擇小延伸率軋制模式，執(zhí)行步驟(n)，按照小延伸率軋制模式進(jìn)行控制；(m)在大延伸率軋制模式下，1#和2#機(jī)架同時(shí)使用；(n)在小延伸率軋制模式下，1#機(jī)架軋機(jī)不壓下軋制，工作輥和中間輥離線。F2009100538403C0000021.tif,F2009100538403C0000025.tif,F2009100538403C0000031.tif,F2009100538403C0000032.tif
2.如權(quán)利要求1所述的平整機(jī)組軋制模式的控制方法，其特征在于所述步驟(e)中 包括el)根據(jù)實(shí)際軋制數(shù)據(jù)，選擇mXn個(gè)實(shí)際的工作輥原始表面粗糙度、軋制公里數(shù)及相 對應(yīng)的實(shí)際工作輥表面粗糙度樣本{RarQi，Rarij, Lij i = 1,2,…，m j = 1,2,…， n}；e2)給定目標(biāo)函數(shù)的初始設(shè)定值Gtl= 1.0 XlOici, Bj叟索步長為Δ B^e3)設(shè)定過程計(jì)算參數(shù)Ic1 = 1 ；e4)令工作輥粗糙度衰減系數(shù)& = -1. (Hk1 · ABl；e5)構(gòu)造出相應(yīng)的控制函數(shù)式A(凡)= |i -機(jī)。,·Ζ、|，并計(jì)算出相應(yīng)的Fij(Bl) 的值；e6)構(gòu)造相應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)式= 玄[巧復(fù))]2，并計(jì)算出相應(yīng)目標(biāo)函數(shù)G隊(duì)) 的值；e7)比較G (Bl)與Gtl的大小，如果不等式G (Bl) < G0成立，則Gtl = G (Bl)、劣=B^k1 = ki+Ι，執(zhí)行步驟e8)；若不等式不成立，令1^ = 1^+1，直接執(zhí)行步驟e8)；`1.0 1.0e8)判斷不等式& 是否成立？如不等式夂！ 成立，則執(zhí)行步驟(e4)；否則執(zhí)行步驟(e9)；e9)給出Bl =B;，完成反映工作輥表面粗糙度與換輥后軋制公里數(shù)一一對應(yīng)關(guān)系的數(shù) 學(xué)模型的建立。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種平整機(jī)組軋制模式的控制方法，用于控制平整機(jī)組的1#和2#機(jī)架，可以根據(jù)單雙兩用平整機(jī)組的設(shè)備參數(shù)；主要包括機(jī)架剛度、極限張力等，以及帶材的工藝參數(shù)；主要包括來料粗糙度、成品粗糙度允許范圍、延伸率允許范圍等，選擇合適的軋制模式，實(shí)現(xiàn)延伸率的最優(yōu)控制。充分滿足用戶對產(chǎn)品機(jī)械性能、表面質(zhì)量等方面的需求，增強(qiáng)機(jī)組對產(chǎn)品的適應(yīng)性。降低投資成本，發(fā)揮出機(jī)組的潛能，提高設(shè)備的利用率。本發(fā)明所述方法簡單明了，適合在線應(yīng)用。
文檔編號G05B19/04GK101927266SQ200910053840
公開日2010年12月29日 申請日期2009年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月25日
發(fā)明者吳首民, 李秀軍, 陳華昶 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司