一种提高家电板带钢峰值密度的平整工艺优化方法与流程

本申请属于金属材料加工技术领域，具体涉及一种提高家电板带钢峰值密度的平整工艺优化方法。

背景技术：

目前在钢铁企业和家电行业中家电板峰值密度参数主要采用板面的二维轮廓参数来表征，其主要参数有：粗糙度轮廓的算术平均偏差ra。峰值密度rpc，即在长度为10mm的标准距离内，超过所设定的统计边界上限和下限的带钢微光上波峰和波谷的数目。如果在粗糙度一定的情况下，rpc值越大越有利于钢板成形，经过轧辊平整之后的钢带表面增强了油漆吸附力，有利于喷漆工艺，同时也增强了家电外板的表面美感。

研究表明，峰值密度rpc过低时对全喷涂中的表面短波值会产生不良影响，会影响材料的涂装喷漆效果。为了实现协调控制，随着我国白色家电行业的高速发展，高表面级别，高涂装性的连退家电外板的批量低价格高性价比国产家电板的需求尤为迫切。但是由于冷轧技术水平的限制以及家电外板生产技术的缺乏，导致现有平整工艺参数和轧辊磨削工艺仅能达到带钢峰值密度rpc为70-90，和国际先进水平有较大差距，家电外板涂装类产品的质量不稳定。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种提高家电板带钢峰值密度的平整工艺优化方法，实现带钢rpc＞90的要求。

实现本发明目的所采用的技术方案为，一种提高家电板带钢峰值密度的平整工艺优化方法，包括如下步骤：

(1)建立涉及多个影响因素的带钢表面峰值密度复制模型，多个影响因素包括轧辊峰值密度、生产速度、延伸率、轧制周期和平整液浓度；

(2)根据工业现场实测参数和带钢表面峰值密度相对应的数据关系组成的样本集，优化带钢表面峰值密度复制模型，得到带钢表面峰值密度预报模型；

(3)通过带钢表面峰值密度预报模型预测设定平整工艺所制备的带钢的峰值密度：

a)若预测的峰值密度满足峰值密度设定要求，则按照设定平整工艺对带钢进行平整；

b)若预测的峰值密度不满足峰值密度设定要求，则调整设定平整工艺，直至预测的峰值密度满足峰值密度设定要求，按照设定平整工艺对带钢进行平整。

进一步地，步骤(1)中，建立涉及多个影响因素的带钢表面峰值密度复制模型，包括：

分析轧辊参数和平整工艺对成品峰值密度的影响规律，通过逐步回归建立起涉及多个影响因素的带钢表面峰值密度复制模型，回归方程为：

y＝a+bx1+cx2+dx3+ex4+fx5；

其中：y为成品带钢的峰值密度；x1为轧辊峰值密度；x2为生产速度；x3为延伸率；x4为轧制周期；x5为平整液浓度；a、b、c、d、e、f均为设定的系数，且|a|和|d|均不小于1，|b|、|c|、|e|、|f|均不大于1。

进一步地，系数a、b、c、d、e、f中，|a|＞|d|＞|b|＞|c|＞|e|，|a|＞|d|＞|f|＞|c|＞|e|。

进一步地，系数a为10～100；系数b为0.4～0.6；系数c为-0.4～-0.2；系数d为-5～-1；系数e为0.1～0.3；系数f为0.4～0.8。

进一步地，步骤(2)中，根据工业现场实测参数和带钢表面峰值密度相对应的数据关系组成的样本集，优化带钢表面峰值密度复制模型，得到带钢表面峰值密度预报模型，包括：

带钢表面峰值密度复制模型基于神经网络而建立，根据工业现场实测参数和带钢峰值密度相对应的数据关系组成的样本集来训练神经网络，利用神经网络的原理验证带钢表面峰值密度复制模型的正确性，并根据样本集不断修正带钢表面峰值密度复制模型的规则和计算方法，得到带钢表面峰值密度复制模型。

进一步地，步骤(3)中，设定平整工艺包括：

控制轧辊峰值密度为100～120；

控制生产速度为100m/min～140m/min；

控制延伸率为0.8％～1.0％；

控制轧制周期为100km～120km；

控制平整液浓度为3％～4％；

控制平整工艺轧制力为3200kn～3500kn；

控制入口张力为40kn～45kn，出口张力为45kn～50kn。

进一步地，步骤(3)中，控制轧辊峰值密度为100～120，包括：

对轧辊进行超精磨，使得轧辊峰值密度为100～120。

进一步地，步骤(3)中，对轧辊进行超精磨，包括：

当设定的轧辊峰值密度为100时，控制超精磨工艺的峰值密度补偿值为10，轧辊转速为20mm/s，磨削砂带压力0.04mpa；

当设定的轧辊峰值密度为110时，控制超精磨工艺的峰值密度补偿值为15，轧辊转速为25mm/s，磨削砂带压力0.08mpa；

当设定的轧辊峰值密度为120时，控制超精磨工艺的峰值密度补偿值为20，轧辊转速为30mm/s，磨削砂带压力0.04mpa～0.1mpa。

基于同样的发明构思，本发明还提供了一种控制设备，包括存储器和与存储器连接的处理器，存储器上存储有程序代码，处理器用于从存储器中读取程序代码，以执行上述平整工艺优化方法。

基于同样的发明构思，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有程序代码，程序代码在被处理器执行时，可以实现上述平整工艺优化方法。

由上述技术方案可知，本发明提供的提高家电板带钢峰值密度的平整工艺优化方法，建立涉及多个影响因素，包括轧辊峰值密度、生产速度、延伸率、轧制周期和平整液浓度的带钢表面峰值密度复制模型，该模型可以反映出带钢峰值密度与轧辊峰值密度、生产速度、延伸率、轧制周期和平整液浓度之间的关系；根据工业现场实测参数和带钢峰值密度相对应的数据关系组成的样本集，优化该带钢表面峰值密度复制模型得到带钢表面峰值密度预报模型，优化得到的带钢表面峰值密度预报模型可以更好地与现场生产实际情况相匹配，以获得极度逼近实际情况的峰值密度预测值；在平整工艺制定后或者运行一端时间后可以通过上述带钢表面峰值密度预报模型预测设定平整工艺所制备的产品的峰值密度，若预测的峰值密度不满足设定要求，则可及时调整设定平整工艺，而不需要等到成品大量制备出来后再检测调整工艺。

本发明提供的提高家电板带钢峰值密度的平整工艺优化方法，平整工艺参数的设定及调整以峰值密度预测值作为制定依据，以提高峰值密度为核心，兼顾带钢峰值密度均匀性和粗糙度，确保产品的质量，实现带钢rpc＞90的要求，生产的家电外板产品涂装效果更佳。

附图说明

图1为本发明实施例中提高家电板带钢峰值密度的平整工艺优化方法的流程图；

图2为实施例1中神经网络带钢表面峰值密度复制模型的结构框图；

图3为实施例1中峰值密度神经网络预报算法流程图；

图4为实施例1中峰值密度数据分布图；

图5为实施例2中峰值密度数据分布图；

图6为家电外板峰值密度微观形貌图一；

图7为家电外板峰值密度微观形貌图二。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。

实施例1：

本实施例提供一种提高家电板带钢峰值密度的平整工艺优化方法，用于对某一型号镀锌汽车外板进行平整，参见图1，该平整工艺优化方法包括如下步骤：

(1)建立涉及多个影响因素的带钢表面峰值密度复制模型，多个影响因素包括轧辊峰值密度、生产速度、延伸率、轧制周期和平整液浓度。

具体的，本实施例中，通过在历史数据中分析轧辊参数和平整工艺对成品峰值密度的影响规律，通过逐步回归建立起涉及多个影响因素的带钢表面峰值密度复制模型，回归方程为：y＝60+0.439x1-0.261x2-2.89x3+0.144x4+0.626x5；

其中：y为成品带钢的峰值密度；x1为轧辊峰值密度；x2为生产速度；x3为延伸率；x4为轧制周期；x5为平整液浓度。

(2)根据工业现场实测参数和带钢峰值密度相对应的数据关系组成的样本集，优化带钢表面峰值密度复制模型，得到带钢表面峰值密度预报模型。参见图2和图3，该步骤的具体内容如下：

带钢表面峰值密度复制模型基于神经网络而建立，根据工业现场实测参数和带钢峰值密度相对应的数据关系组成的样本集来训练神经网络，利用神经网络的原理验证带钢表面峰值密度复制模型的正确性，并根据样本集不断修正带钢表面峰值密度复制模型的规则和计算方法，得到带钢表面峰值密度复制模型。

(3)进行平整工艺，具体包括：

(3-1)设定平整工艺，平整工艺的具体参数如下：

轧辊峰值密度为100～120；生产速度为100m/min～140m/min；延伸率为0.8％～1.0％；轧制周期为100km～120km；平整液浓度为3％～4％；平整工艺轧制力为3200kn～3500kn；入口张力为40kn～45kn，出口张力为45kn～50kn。

本实施例所加工的钢种所对应的平整工艺的具体参数见表1：

表1连退线平整工艺参数

由上表可知，本实施例的平整工艺采用低粗糙度，高峰值密度轧辊，使用小轧制力，大张力，轧辊辊中后期采用高浓度平整液进行平整，以此提高表面峰值密度。

研究发现，家电外板的峰值密度主要取决于工作辊毛化后的峰值密度，而轧辊的峰值密度与磨削和毛化方法和轧辊超精磨等加工工艺有关。

为控制轧辊峰值密度，对轧辊进行超精磨，以便提高峰值密度数值和均匀性。超精磨技术是轧辊磨削工艺中的一种微米级的表面处理技术。其主要优点表现为能够连续抛平整个轧辊表面。该工艺能够极大改进被加工件的表面光洁度，将轧辊表面“尖峰”变为“平峰”从而直接增加尖峰个数。针对不同峰值密度rpc，建立和高峰值密度轧辊超精磨工艺参数，主要通过给定不同的峰值密度补偿值，磨削砂带移动速度，磨削砂带压力等参数实现。

本实施例所加工的钢种所对应的超精磨工艺的具体参数见表2：

表2高峰值密度轧辊超精磨工艺参数

(3-2)通过带钢表面峰值密度预报模型预测设定平整工艺所制备的带钢的峰值密度：

a)若预测的峰值密度满足峰值密度设定要求，则按照设定平整工艺对带钢进行平整；

b)若预测的峰值密度不满足峰值密度设定要求，则调整设定平整工艺，直至预测的峰值密度满足峰值密度设定要求，按照设定平整工艺对带钢进行平整。

参见图4，经测定，采用以上平整工艺生产的该型号钢种的峰值密度rpc为115，峰值密度rpc上限为118.3，下限为112.1，峰值密度上限范围为±3.3。

实施例2：

本实施例提供一种提高家电板带钢峰值密度的平整工艺优化方法，用于对又一型号镀锌汽车外板进行平整，参见图1，该平整工艺优化方法包括如下步骤：

建立涉及多个影响因素的带钢表面峰值密度复制模型，多个影响因素包括轧辊峰值密度、生产速度、延伸率、轧制周期和平整液浓度。

具体的，本实施例中，通过在历史数据中分析轧辊参数和平整工艺对成品峰值密度的影响规律，通过逐步回归建立起涉及多个影响因素的带钢表面峰值密度复制模型，回归方程为：y＝48+0.52x1-0.382x2-3.56x3+0.245x4+0.468x5；

其中：y为成品带钢的峰值密度；x1为轧辊峰值密度；x2为生产速度；x3为延伸率；x4为轧制周期；x5为平整液浓度。

(2)根据工业现场实测参数和带钢峰值密度相对应的数据关系组成的样本集，优化带钢表面峰值密度复制模型，得到带钢表面峰值密度预报模型。参见图2和图3，该步骤的具体内容如下：

带钢表面峰值密度复制模型基于神经网络而建立，根据工业现场实测参数和带钢峰值密度相对应的数据关系组成的样本集来训练神经网络，利用神经网络的原理验证带钢表面峰值密度复制模型的正确性，并根据样本集不断修正带钢表面峰值密度复制模型的规则和计算方法，得到带钢表面峰值密度复制模型。

(3)进行平整工艺，具体包括：

(3-1)设定平整工艺，平整工艺的具体参数如下：

轧辊峰值密度为100～120；生产速度为100m/min～140m/min；延伸率为0.8％～1.0％；轧制周期为100km～120km；平整液浓度为3％～4％；平整工艺轧制力为3200kn～3500kn；入口张力为40kn～45kn，出口张力为45kn～50kn。

本实施例所加工的钢种所对应的平整工艺的具体参数见表3：

表3连退线平整工艺参数

由上表可知，本实施例的平整工艺采用低粗糙度，高峰值密度轧辊，使用小轧制力，大张力，轧辊辊中后期采用高浓度平整液进行平整，以此提高表面峰值密度。

研究发现，家电外板的峰值密度主要取决于工作辊毛化后的峰值密度，而轧辊的峰值密度与磨削和毛化方法和轧辊超精磨等加工工艺有关。

为控制轧辊峰值密度，对轧辊进行超精磨，以便提高峰值密度数值和均匀性。超精磨技术是轧辊磨削工艺中的一种微米级的表面处理技术。其主要优点表现为能够连续抛平整个轧辊表面。该工艺能够极大改进被加工件的表面光洁度，将轧辊表面“尖峰”变为“平峰”从而直接增加尖峰个数。针对不同峰值密度rpc，建立和高峰值密度轧辊超精磨工艺参数，主要通过给定不同的峰值密度补偿值，磨削砂带移动速度，磨削砂带压力等参数实现。

本实施例所加工的钢种所对应的超精磨工艺的具体参数见表4：

表4高峰值密度轧辊超精磨工艺参数

(3-2)通过带钢表面峰值密度预报模型预测设定平整工艺所制备的带钢的峰值密度：

a)若预测的峰值密度满足峰值密度设定要求，则按照设定平整工艺对带钢进行平整；

b)若预测的峰值密度不满足峰值密度设定要求，则调整设定平整工艺，直至预测的峰值密度满足峰值密度设定要求，按照设定平整工艺对带钢进行平整。

参见图5，经测定，采用以上平整工艺生产的该型号钢种的峰值密度rpc为108，峰值密度rpc上限为113.1，下限为102.7，峰值密度上限范围为±4.6，符合家电企业客户对家电外板的峰值密度要求。

实施例3：

基于同样的发明构思，本实施例提供一种控制设备，包括存储器和与存储器连接的处理器，存储器上存储有程序代码，处理器用于从存储器中读取程序代码，以执行上述实施例1或2的平整工艺优化方法。该控制设备具体可为plc控制器、工控机等。本实施例采用工控机。

实施例4：

基于同样的发明构思，本实施例提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有程序代码，程序代码在被处理器执行时，可以实现上述实施例1或2的平整工艺优化方法。

本发明实施例生产的家电外板峰值密度微观形貌如图6、图7所示，分析看出随着采用高峰值密度轧辊工艺，rpc值随之升高，当轧辊rpc从80提高至102之后，带钢rpc值从87增加至116。后续将平整机延伸率从1.2％降低至1.0％，峰值密度从116增加至122，符合家电企业客户对家电外板的峰值密度要求。

通过上述实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：

1)本发明提供的提高家电板带钢峰值密度的平整工艺优化方法，建立涉及多个影响因素，包括轧辊峰值密度、生产速度、延伸率、轧制周期和平整液浓度的带钢表面峰值密度复制模型，该模型可以反映出带钢峰值密度与轧辊峰值密度、生产速度、延伸率、轧制周期和平整液浓度之间的关系；根据工业现场实测参数和带钢峰值密度相对应的数据关系组成的样本集，优化该带钢表面峰值密度复制模型得到带钢表面峰值密度预报模型，优化得到的带钢表面峰值密度预报模型可以更好地与现场生产实际情况相匹配，以获得极度逼近实际情况的峰值密度预测值；在平整工艺制定后或者运行一端时间后可以通过上述带钢表面峰值密度预报模型预测设定平整工艺所制备的产品的峰值密度，若预测的峰值密度不满足设定要求，则可及时调整设定平整工艺，而不需要等到成品大量制备出来后再检测调整工艺。

2)本发明提供的提高家电板带钢峰值密度的平整工艺优化方法，平整工艺参数的设定及调整以峰值密度预测值作为制定依据，以提高峰值密度为核心，兼顾带钢峰值密度均匀性和粗糙度，确保产品的质量，实现带钢rpc＞90的要求，生产的家电外板产品涂装效果更佳。

3)本发明提供的提高家电板带钢峰值密度的平整工艺优化方法，使用高峰值密度轧辊，并将高峰值密度轧辊进过超精磨工序二次精磨，再次提高峰值密度约rpc10-15，后续通过增加来料峰值密度，使用大辊径，辊中期的轧制测量，使用较高浓度平整液控制，提高了成品带钢的峰值密度rpc。

4)本发明提供的提高家电板带钢峰值密度的平整工艺优化方法，在轧辊毛化完毕之后，通过超精磨将“尖峰”削减为“平峰”，增加了峰值密度，工作辊经毛化工序之后表面有比较尖的粗糙峰，经超精磨工艺对轧辊进行加工之后，粗糙峰被磨成的高度近似相同，说明超精磨工艺可以将毛化之后轧辊表面的尖峰磨平，由于超精磨工序中峰值密度补偿值，磨削砂带压强和设备横移速度等参数可以增大“尖峰”削减为“平峰”的个数和密度，进而增加峰值密度rpc。

5)本发明提供的提高家电板带钢峰值密度的平整工艺优化方法，生产的带钢表面更细腻，对缺陷的掩盖能力更强。适当降低延伸率有效提高了外板喷漆喷涂之后带钢亮度和色泽和冲压过程中的储油性以及涂油的均匀性。连退家电外板的峰值密度rpc均值从100增加至120，生产的家电外板产品涂装效果更佳，满足冰箱面板，洗衣机面板，电脑外壳的喷涂要求。

6)本发明提供的提高家电板带钢峰值密度的平整工艺优化方法，可应用于1700镀锌等工序的汽车结构件和顶盖等钢种，产品可推广到汽车的外板件和结构件。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。