一种适用于热连轧机组出口带钢表面粗糙度控制方法与流程

技术领域：

本发明涉及一种适用于热连轧机组出口带钢表面粗糙度控制方法，属于热轧技术领域。

背景技术：
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表面粗糙度作为热轧带钢重要的特性之一，它不仅影响带钢冲压时的变形行为和涂镀后的外观面貌，而且可以改变材料的耐蚀性。在生产高附加值产品如汽车板、家电板，车轮及气瓶钢时，对带钢表面质量要求十分严格，所以表面质量的研究越来越受到人们的重视。于是，如何对热轧成品带钢表面粗糙度值进行控制，避免粗糙度超差，就成为现场技术攻关的重点与难点。国内对于带钢表面粗糙度控制进行过相关研究，主要集中于冷轧及平整领域，主要文献见刘俊祥等人的“冷轧薄带钢表面粗糙度在线预测和控制方法”，白振华等人的“平整机成品板面粗糙度预报与控制技术”以及“一种适用于双机架平整机组的带钢表面粗糙度控制方法”，但尚未检索到任何有关热轧领域带钢表面粗糙度控制技术方面的内容。刘俊祥的文献对于带钢粗糙度的控制主要是采用调整轧制力和平整延伸率，使带钢粗糙度目标值在预测区间内，但粗糙度计算方法考虑因素较少同时忽略了在轧制前工作辊上机表面粗糙度对带钢表面粗糙度的控制作用。白振华的第一篇文献以延伸率满足要求为目标进行工作辊表面粗糙度的选择，同时在轧制过程中以粗糙度满足要求为目标进行延伸率的再设定。但只针对单一钢种进行工作辊表面粗糙度的选择，不具有普遍性。同时只针对单一机架进行粗糙度的控制，由于延伸率考虑到出口带钢厚度偏差的限制变化范围有限，所以通过单一机架调节延伸率控制带钢表面粗糙度存在局限性。另一方面，考虑到粗糙度控制存在局限性，该文献通过安排工作辊服役期进行粗糙度辅助控制，考虑到现场生产计划受交货期、轧制规范等因素的影响，所以操作起来比较麻烦。白振华的第二篇文献以出口带材粗糙度作为目标函数，把总延伸率、板形满足要求作为约束条件，通过对两机架轧制力的分配来控制带钢表面粗糙度，但忽略了在轧制前工作辊上机表面粗糙度对带钢表面粗糙度的控制作用。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述存在的问题提供一种适用于热连轧机组出口带钢表面粗糙度控制方法，在收集带钢特性参数、轧制工艺参数、轧辊使用工艺参数计算出口带钢表面粗糙度的前提下，通过对热连轧机组f6、f7机架工作辊上机表面粗糙度、上机表面硬度以及两机架间压下率进行合理的联动设定，使得现场能够满足根据用户对带材表面粗糙度的要求控制带钢表面粗糙度，给企业带来效益。

上述的目的通过以下技术方案实现：

一种适用于热连轧机组出口带钢表面粗糙度控制方法，该方法包括如下步骤：

（a）参数收集；

（b）设定目标函数初始值，定义压下率分配系数并初始化，及寻优步长，设定压下率分配系数寻优中间过程参数k1，并令k1=0；

（c）令压下率分配系数；

（d）利用基于奥洛万理论的西姆斯的应力状态系数模型计算热轧带钢f6机架、f7机架轧制力，()；

（e）定义f6机架上机工作辊辊面硬度并初始化，及寻优步长，设定f6机架上机工作辊辊面硬度寻优中间过程参数k2，并令k2=0；

（f）令f6机架上机工作辊辊面硬度；

（g）定义f7机架上机工作辊辊面硬度并初始化，及寻优步长，设定f7机架上机工作辊辊面硬度寻优中间过程参数k3，并令k3=0；

（h）令f7机架上机工作辊辊面硬度；

（i）定义f6机架上机工作辊原始表面粗糙度并初始化，及寻优步长，设定f6机架上机工作辊原始表面粗糙度寻优中间过程参数k4，并令k4=0；

（j）令f6机架上机工作辊原始表面粗糙度；

（k）f7机架上机工作辊原始表面粗糙度并初始化，及寻优步长，设定f7机架上机工作辊原始表面粗糙度寻优中间过程参数k5，并令k5=0；

（l）令f7机架上机工作辊原始表面粗糙度；

（m）计算热连轧机组末机架出口带钢表面粗糙度，其表达式为；

式中：为f7机架工作辊辊面粗糙度对热连轧机组成品带钢表面粗糙度的影响系数；

为带钢材质不均匀程度影响系数，取；

为f6机架出口带钢表面粗糙度，；

为f6机架工作辊辊面粗糙度对热连轧机组成品带钢表面粗糙度的影响系数，，()，为轧制力影响系数，取0.5~1；

为辊面硬度影响系数，一般取0.1~0.3，为f6机架入口带钢表面粗糙度；

（n）判断不等式是否成立？如成立，则转入步骤（o）,否则，直接转入步骤（q）；

（o）计算粗糙度控制目标函数；

（p）判断不等式是否成立？如果成立，则令，最优f6机架，，f7机架，，，转入步骤（q）,否则，直接转入步骤（q）；

（q）判断不等式是否成立？如果不等式成立，则令k5=k5+1，转入步骤（l），否则转入步骤（r）；

（r）判断不等式是否成立？如果不等式成立，则令k4=k4+1，转入步骤（j），否则转入步骤（s）；

（s）判断不等式是否成立？如果不等式成立，则令k3=k3+1，转入步骤（h），否则转入步骤（t）；

（t）判断不等式是否成立？如果不等式成立，则令k2=k2+1,转入步骤（f），否则转入步骤（u）；

（u）判断不等式是否成立？如果不等式成立，则令k1=k1+1，转入步骤（c），否则转入步骤（v）；

（v）输出最优f6机架工作辊原始表面粗糙度，工作辊辊面硬度，最优f7机架工作辊原始表面粗糙度，工作辊辊面硬度，最优压下率分配系数。

所述的适用于热连轧机组出口带钢表面粗糙度控制方法，步骤（a）中所述的参数收集包括：

（a1）收集n卷带钢特性参数，包括：f6机架带钢入口厚度，（），f7机架带钢出口厚度（），带钢宽度（），f6机架入口带钢表面粗糙度，用户允许的出口带钢表面粗糙度最大值以及最小值以及粗糙度目标值；

（a2）收集轧制工艺参数，包括：f6、f7机架轧件出口速度，，（），f6、f7机架轧制温度，，（），f6机架前张力，（），后张力，（），f7机架前张力，（），后张力，（）；

（a3）收集轧辊使用工艺参数，包括：f6机架工作辊直径，f7机架工作辊直径,；

（a4）收集标准参数，f6机架工作辊最大原始表面粗糙度，最大辊面硬度，f7机架工作辊最大原始表面粗糙度，最大辊面硬度。

有益效果：

1.本发明粗糙度计算模型包含因素众多，计算结果准确。粗糙度计算模型包括带钢强度、带钢厚度等带钢特性参数，轧制力、张力、压下率等轧制工艺参数，以及工作辊辊面硬度、轧制公里数等轧辊使用工艺，因此计算结果准确。

2、本发明的粗糙度控制手段全面。通过产品大纲以及轧制规程，综合考虑轧制周期内各卷带钢粗糙度要求，对热连轧机组f6、f7机架工作辊上机表面粗糙度、上机表面硬度以及两机架间压下率进行合理的联动设定，使各卷带钢表面粗糙度满足用户要求。因此本申请专利粗糙度计算结果准确，控制方式合理、全面，使得现场能够满足根据用户对带材表面粗糙度的要求适时调整工艺参数以控制带钢表面粗糙度，保证了带钢表面质量，提高了品牌竞争力，给企业带来了效益。

附图说明

附图1为本发明的控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

为了进一步说明本发明技术的应用过程，以某热连轧机组为例，详细介绍一种适用于热连轧机组出口带钢表面粗糙度控制方法的具体实施过程。

（a）参数收集；

（a1）收集4卷带钢特性参数，主要包括：f6机架带钢入口厚度，f7机架带钢出口厚度，带钢宽度，f6机架入口带钢表面粗糙度，用户允许的出口带钢表面粗糙度最大值以及最小值以及粗糙度目标值，相关数据如表1所示；

表1各卷带钢特性参数

（a2）收集轧制工艺参数，主要包括：f6、f7机架轧件出口速度，，f6、f7机架轧制温度，，f6机架前张力，后张力，f7机架前张力，后张力，相关数据如表2所示；；

表2轧制工艺参数

（a3）收集轧辊使用工艺参数，主要包括：f6机架工作辊直径，f7机架工作辊直径,；

（a4）收集标准参数，f6机架工作辊最大原始表面粗糙度，最大辊面硬度，f7机架工作辊最大原始表面粗糙度，最大辊面硬度；

（b）设定目标函数初始值，定义压下率分配系数并初始化，及寻优步长，设定压下率分配系数寻优中间过程参数k1，并令k1=0；

（c）令压下率分配系数；

（d）利用基于奥洛万理论的西姆斯的应力状态系数模型计算热轧带钢f6机架、f7机架轧制力，相关数据如表3所示；

表3f6、f7机架轧制力

（e）定义f6机架上机工作辊辊面硬度并初始化，及寻优步长,设定f6机架上机工作辊辊面硬度寻优中间过程参数k2，并令k2=0；

（f）令f6机架上机工作辊辊面硬度；

（g）定义f7机架上机工作辊辊面硬度并初始化，及寻优步长，设定f7机架上机工作辊辊面硬度寻优中间过程参数k3，并令k3=0；

（h）令f7机架上机工作辊辊面硬度；

（i）定义f6机架上机工作辊原始表面粗糙度并初始化，及寻优步长，设定f6机架上机工作辊原始表面粗糙度寻优中间过程参数k4，并令k4=0；

（j）令f6机架上机工作辊原始表面粗糙度；

（k）定义f7机架上机工作辊原始表面粗糙度并初始化，及寻优步长，设定f7机架上机工作辊原始表面粗糙度寻优中间过程参数k5，并令k5=0；

（l）令f7机架上机工作辊原始表面粗糙度；

（m）计算热连轧机组末机架出口带钢表面粗糙度；相关数据如表4所示；

表4出口带钢表面粗糙度

（n）判断不等式是否成立？如成立，则转入步骤（o）,由步骤（m）求得结果可知，不等式显然不成立，直接转入步骤（q），循环直至，，，，时，不等式成立；

（o）计算粗糙度控制目标函数；

（p）判断不等式是否成立？显然成立，则令，最优f6机架，，f7机架，，，转入步骤（q）,否则，直接转入步骤（q）；

（q）判断不等式是否成立？如果不等式成立，则令k5=k5+1，转入步骤（l），否则转入步骤（r）；

（r）判断不等式是否成立？如果不等式成立，则令k4=k4+1，转入步骤（j），否则转入步骤（s）；

（s）判断不等式是否成立？如果不等式成立，则令k3=k3+1，转入步骤（h），否则转入步骤（t）；

（t）判断不等式是否成立？如果不等式成立，则令k2=k2+1,转入步骤（f），否则转入步骤（u）；

（u）判断不等式是否成立？如果不等式成立，则令k1=k1+1，转入步骤（c），否则转入步骤（v）；

（v）最后，输出最优f6机架工作辊原始表面粗糙度，工作辊辊面硬度，最优f7机架工作辊原始表面粗糙度，工作辊辊面硬度，最优压下率分配系数。