一种冷连轧机组极薄带钢轧制的压下规程优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明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 冷连轧机组在极薄料轧制过程综合控制的压下规程优化。
【背景技术】
[0002] CVC(Continuously Variable Crown)技术是一种用于控制乳件板形的新型乳棍 技术，由于该技术控制板形的优越性能而在热轧和冷轧板带材中获得了广泛的应用。如图 1所示，所谓的3+2型CVC冷连轧机组，就是机架1-3采用4辊CVC机型的轧机、而机架4-5 则采用6辊CVC机型的五机架冷连轧机组。与5个机架都是4辊CVC机型的冷连轧机组相 比，3+2型CVC冷连轧机组由于最后两个机架采用了六辊机型，板形控制能力更加强大。同 时，由于六辊机型的轧机工作辊辊径较小，因此其轧薄能力也比5个机架都是4辊CVC机型 的冷连轧机组要强很多。与五个机架都是六辊CVC机型的冷连轧机组相比，3+2型CVC冷 连轧机组由于前三个机架采用了四辊机型，因此机组设备投资较小，比较经济，而且维护比 较简单，但其板形与板凸度的控制能力不如五个机架都是六辊CVC机型的冷连轧机组。这 样，为了充分发挥3+2型CVC冷连轧机组的设备潜力，生产出合格的产品，其设备与轧制工 艺参数的优化设定就显得更为重要，也是现场攻关的重点。中国发明专利申请"适用于五 机架UCM机型冷连轧机组的压下规程优化方法"（【申请号】201210083834. 4申请公布号： CN103357670A)公开了一种适用于五机架UCM机型冷连轧机组的压下规程优化方法，首 先定义板形偏差系数和凸度偏差系数，再根据现场来料波动情况，给出修正系数的初始值， 然后计算当前规程下的最佳工作参数，再输出给相应的机架调节机构，实现压下规程的优 化。该发明考虑了轧制负荷均衡、打滑与热划伤的防治问题，兼顾到板形与板凸度的综合 控制。但是，该发明主要针对普通带钢的轧制过程，并没有考虑对振动纹缺陷的防治，所有 其控制目标仅仅只考虑到了相对功率余量分配均匀，其最佳轧制规程是负荷分配最均匀的 轧制规程，但是对于极薄带的轧制过程而言，极有可能造成后续机架振动，进而影响到轧制 效率。
[0003] 对于3+2型的CVC冷连轧机组而言，为了保证生产的顺利进行，其需要设定的设 备及工艺参数主要有以下六类：（1)辊系动态参数：包括机架1-3的工作辊的弯辊力，机架 4-5工作辊弯辊力，机架4-5中间辊弯辊力；（2 )辊系静态参数：包括机架1-3工作辊的窜动 量，机架4-5中间辊的窜动量；（3)辊系设备参数：包括机架1-3工作辊与支撑辊的辊形曲 线，机架4-5工作辊、中间辊以及支撑辊的辊形曲线，机架1-3工作辊与支撑辊的轧辊表面 原始粗糙度，机架4-5工作辊、中间辊以及支撑辊的轧辊表面原始粗糙度；（4)压下规程：包 括3+2型CVC冷连轧机组机架1-5的压下率分配；（5)张力制度：包括3+2型CVC冷连轧机 组机架的前后张力；（6)润滑制度：包括乳化液的品质、流量、浓度、初始温度等。以往，现场 在冷连轧生产过程中，在工艺润滑制度给定的前提下，对于板形、板凸度的控制几乎完全依 赖于辊系动态、静态以及设备参数。对压下规程的设定，主要考虑的往往是轧制负荷均衡、 打滑与热划伤的防治问题。而对板形与板凸度的控制问题考虑较少，即使有所考虑也仅仅 是在最后机架考虑。实际上，对于3+2型CVC冷连轧机组极薄带材的轧制过程而言，根据其 独特的设备与工艺特点，在末机架轧制中极易发生辊端压靠问题，受机组产品大纲的限制， 这种压靠单靠辊系参数的调整是无法解决的。特别的，由于3+2机型的冷连轧机组其板形 与板凸度控制能力的先天不足，也使得板形与板凸度的控制不能完全依靠辊系参数。实际 上，对于冷连轧机组而言，在张力制度与润滑工艺给定的前提下，成品带材的板形与板凸度 并不是辊系参数单独作用的结果，而与压下规程密切相关。尽管轧辊窜动、弯辊优化可以较 大程度的改变机架出口的板形与板凸度，但这种改变是以特定的压下规程为基础的，并且 所能改变的程度是有限而非无限的。如果压下规程设定严重不合理，超出了辊系参数对板 形与板凸度的调控的能力范围一样达不到目标。这样，3+2型CVC冷连轧机组极薄带材的轧 制过程中，压下规程的设定除了必须考虑轧制负荷均衡、打滑与热划伤之外，还必须兼顾到 板形、板凸度以及压靠的防治问题，否则会出现产品质量不合格以及轧不下去的情况，造成 生产无法顺利进行，给机组带来较大的经济损失。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种冷连轧机组极薄带钢轧制的压下规程优化方法，可以充 分结合3+2型CVC冷连轧机组的设备与工艺特点，提出了一套适合于3+2型CVC冷连轧机 组极薄带钢轧制过程的压下规程优化方法，不但考虑到轧制负荷均衡、打滑、热划伤和振动 纹的防治问题，而且兼顾到板形、板凸度以及压靠的综合控制，可以在保证生产效率的同时 提商广品质量。
[0005] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
[0006] 一种冷连轧机组极薄带钢轧制的压下规程优化方法，用于3+2型CVC冷连轧机组 的控制系统，其特征在于所述的压下规程优化方法包括以下步骤：
[0007] SlO :收集冷连轧机组的设备参数和工艺参数：
[0008] S20:定义兼顾板形，板凸度和压靠控制的压下规程优化所涉及的过程参数，包括 机架1-5的最优压下率ε ly，ε 2y，ε 3y，ε 4y和ε 5y ;
[0009] S30 :给定机架1-4的压下率初始分配值ε 1Q，ε 2Q，ε 3Q和ε 4Q ;
[0010] S40 :计算机架5的压下率初始分配值
【主权项】
1. 一种冷连社机组极薄带钢社制的压下规程优化方法，适用于3+2型CVC冷连社机组 的控制系统，其特征在于所述的压下规程优化方法包括W下步骤： 510 ;收集冷连社机组的设备参数和工艺参数： S20 ;定义兼顾板形，板凸度和压靠控制的压下规程优化所涉及的过程参数，包括机架 I-5 的最优压下率ely，e2y，e3y，e4y和e5y; S30;给定机架1-4的压下率初始分配值e1。，e2。，e3。和e4。； S40 ;计算机架5的压下率初始分配值
S50;对于社制压力、社制功率、打滑、热滑伤、振动、板形、板凸度和压靠，综合判断其是 否超过允许限度； S60 ;计算当前压下规程下的优化目标函数：
…，Pimax〇//,) 其中，=1一 ，目p是功率加权系数，目P二0.4-0.6; '为打滑缺陷概率 ^axiW max(抑） max(批） 函数；一-为热划伤缺陷概率函数；一^-为振动缺陷概率函数，a1，a2,a3,a4 为加权系数，〇i=0.is-o.35，〇2=0.is-o.35，〇3=0.is-o.35，〇4=0.is-o.35，且 a1+a2+a3+a4=1 ; S70 ;判断不等式F<F。是否成立？如果不等式成立，则保存当前目标函数值W及所对 应的压下率，调整机架1-4的压下量设定值￡i。、￡2。、￡ 3。和￡ 4。，转入步骤S40;否则转入 步骤S80 ; S80 ;输出最优压下规程ely、e2y、￡ 3y、￡ 4y和￡ey，计算出相应的机架1-5的最佳道次 压下量设定值； S90 ;将所求出的最佳道次压下量设定值传送到冷连社机组的控制系统，实现极薄带钢 社制的压下规程综合优化设定。
2. 根据权利要求1所述的冷连社机组极薄带钢社制的压下规程优化方法，其特征在于 所述的步骤S10包括W下步骤： 511 ;收集3+2型CVC冷连社机组的设备参数，包括：机架1-5工作親親径A,，机架4-5 中间親直径Dmi，机架1-5支撑親直径Dm,机架1-5工作親親型分布值AD，u，机架4-5中间 親親型分布值ADmu，机架1-5支撑親親型分布值ADbu，机架1-5工作親親身长度Lw，机架 4-5中间親親身长度Lmi，机架1-5支撑親親身长度Lm，机架1-5工作親弯親缸中也距机 架4-5中间親親弯親缸中也距Imi，机架1-5支撑親压下螺丝中也距1m; 512 ;收集待生产带钢的工艺参数，包括带材的宽度B，来料的厚度h。，成品厚度h。和钢 种； 513 ;收集3+2型CVC冷连社机组的设备工艺特征参数，包括：各个机架所允许的最大 社制压力Fmad，各个机架所允许的最大社制功率Pmad，各个机架的张力设定值Ti，临界打滑 因子V%临界滑伤指数户，临界振动系数目标板形<；.，目标板形允许最大偏差Ao1，目标板凸度允许最大偏差AC,社制速度最大值Vm"，机架4-5中间親许用最大窜动量Sim。,， 机架1-5工作親最大正弯親力式:胃，机架1-5工作親最大负弯親力原胃，机架4-5中间親 最大正弯親力，中间親最大负弯親力瑞max，允许的最大压靠长度Liim。
3.根据权利要求1所述的冷连社机组极薄带钢社制的压下规程优化方法，其特征在于 所述的步骤S50包括W下步骤： 551 ;定义一组用于评估社制压力、社制功率、打滑与热滑伤、板形与板凸度的安全评 估指标，所述的安全评估指标包括：社制压力安全系数Up,社制功率安全系数aP，打滑安 全系数aW，热滑伤安全系数振动安全系数a板形偏差系数a。和板凸度偏差系数 a〇 ; 552 ;采集冷连社机组所生产钢卷的历史数据，包括读际社制压力Fgj.，实际社制功率 Pgj，实际打滑因子实际热滑伤指数巧,,，实际振动系数cKj，实际板形和实际板凸 度Cakj; 计算对应所生产钢卷的理论计算数据，包括：社制压力理论值Fw.，社制功率理论值P,j， 打滑因子理论值￥w.，热滑伤指数理论值馬?，振动系数理论值板形理论值0kw和板凸 度理论值Cskj; 其中，j是钢卷编号，j=l~M，M是钢卷数目，k是横向条元编号，k=l~N，N是带材横 向条元数目； 553 ;根据社制压力，社制功率，打滑因子，滑伤指数，板形和板凸度的历史数据与理论 计算数据，依照W下公式计算考虑现场来料波动因素的安全评估指标：
554;计算当前压下规程下机架1-5的社制压力。，社制功率Pi，成品板形值0ik、成品 板凸度值Ck和机架5社机压靠长度Lg，W及打滑因子Vi,滑伤指数巧，振动系数; S55;在考虑安全系数的前提下，判断当前规程下所有机架的社制压力、社制 功率、打滑因子、滑伤指数、板形、板凸度和压靠是否超过允许限度，即判断不等式
是否同时成立？ 如果不等式成立则转入步骤S60,重新分配变形量，否则转入步骤S80。
【专利摘要】一种冷连轧机组极薄带钢轧制的压下规程优化方法，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压下规程优化，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，定义兼顾板形，板凸度和压靠控制的压下规程优化所涉及的过程参数，计算当前压下规程下的优化目标函数，通过计算机程序控制实现压下规程优化，在考虑安全系数的前提下，判断轧制压力、轧制功率、打滑因子、滑伤指数、板形、板凸度和压靠是否超限，实现极薄带钢轧制的压下规程综合优化设定。采用本发明的方法之后，表征带材质量的末机架出口板形明显下降，板凸度合格率显著提高，带材质量比传统方法有明显改进。
【IPC分类】B21B37-48, B21B37-58
【公开号】CN104785538
【申请号】CN201410026932
【发明人】郑涛, 王康健
【申请人】宝山钢铁股份有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2014年1月21日