双机架四辊轧机的轧制张力控制方法
【专利摘要】本发明揭示了一种双机架四辊轧机的轧制张力控制方法，包括：参数采集步骤，在参数采集步骤中采集的参数包括：设备参数、待轧制带材的参数、轧制工艺参数以及工艺润滑参数；初始化步骤，对控制变量进行初始化；循环优化步骤，循环优化步骤中根据第一机架与第二机架的打滑因子、振动系数、轧制压力和轧制功率对张力进行调整，并判断是否满足退出条件，如果满足退出条件则输出当前张力作为最优张力，如果不满足退出条件则继续对张力进行循环优化。本发明对冷轧过程的张力进行优化，以实现在保证高等级汽车板的板形质量且避免打滑与振动等缺陷的前提下最大程度的提高生产效率。
【专利说明】双机架四辊轧机的轧制张力控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及带材加工工艺，尤其涉及一种用于高等级汽车板冷轧工艺过程中的双 机架四辊轧机的轧制张力控制方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着汽车工业的快速发展，汽车生产企业对汽车板材的质量与产量的要 求越来越高。对于钢铁生产企业和钢铁销售企业来说，面对汽车生产企业提出的要求和意 见，需要对汽车板材的质量和产量进行提高。汽车板材是由带材加工形成，改进质量和产量 的主要方式由两种：对生产设备进行升级改造或者对生产工艺过程进行改进。
[0003] 对于生产设备的改造成本高、改造周期长，往往会影响企业的市场供应，甚至会造 成客户的流失，所以一般不轻易考虑对生产设备进行大规模的改造。这样，如何在不增加设 备改造成本的基础上，充分利用现有设备，通过改进生产工艺过程来提高机组高等级汽车 板的生产产量与质量，满足市场对高等级汽车板日益扩大的需求就成为钢铁企业技术攻关 的焦点。
[0004] 在双机架四辊轧机高等级汽车板的冷轧过程中，张力作为一个重要的轧制工艺参 数，不但对成品带材的板形质量控制起着举足轻重的影响，而且对提高生产效率、防治带材 的打滑与振动等缺陷起着重要的作用。以往，现场对于双机架四辊轧机高等级汽车板的冷 轧过程中张力基本采用固定表格与操作工经验相结合的方法来进行设定，不但容易造成产 品质量不稳定，而且轧制效率往往不是最高。因为轧制速度越高，乳制过程中的摩擦系数越 小，打滑振动等缺陷越容易出现。而采用模型对双机架轧机的张力进行设定，主要见于平整 轧制，以控制板形与带钢表面粗糙度为主，对冷轧过程则有应用模型的先例。于是，如何针 对高等级汽车板轧制的工艺特点以及双机架四辊轧机的设备特征，在保证成品带材板形质 量以及打滑与振动等缺陷防治的前提下最大程度的提高生产效率则成为现场攻关的重点。
【发明内容】
[0005] 本发明旨在提出一种针对汽车板材加工过程中最常用的双机架四辊轧机的轧制 张力控制方法。
[0006] 根据本发明的一实施例，提出一种双机架四辊轧机的轧制张力控制方法，包括：
[0007] 参数采集步骤，在参数采集步骤中采集的参数包括：设备参数、待轧制带材的参 数、乳制工艺参数以及工艺润滑参数；
[0008] 初始化步骤，对控制变量进行初始化；
[0009] 循环优化步骤，循环优化步骤中根据第一机架与第二机架的打滑因子、振动系数、 轧制压力和轧制功率对张力进行调整，并判断是否满足退出条件，如果满足退出条件则输 出当前张力作为最优张力，如果不满足退出条件则继续对张力进行循环优化。
[0010] 在一个实施例中，在参数采集步骤中采集的设备参数包括：第一机架与第二机架 的工作辊辊径Dwl、Dw2 ;第一机架与第二机架的支撑辊辊径Dbl、Db2 ;第一机架与第二机架的 工作辊辊身长度Lwl、Lw2 ;第一机架与第二机架的支撑辊辊身长度与Lbl、Lb2 ;第一机架与第 二机架的工作辊弯辊缸距离lwl、lw2 ;第一机架与第二机架的支撑辊压下螺丝中心距lbl、 lb2;第一机架与第二机架的工作辊辊型ADlwi、AD2wi;第一机架与第二机架的支撑辊辊型 ADlbi、AD2bi ;第一机架与第二机架的轧机最大轧制压力Plmax、P2max ;第一机架与第二机架的 轧机最大轧制功率Flmax、F2max ;第一机架与第二机架的允许最大正弯辊力&+_、$max ;第一机 架与第二机架允许最大负弯辊力&_、&;在参数采集步骤中采集的待轧制带材的参数 包括：带材的宽度B ;带材的平均厚度& ;带材的厚度横向分布值hM ;带材的弹性模量E ;带 材的泊松比v;带材的板形长度横向分布值Q、带材的板形取样长度L、成品带材平均厚度 h2 ;带材的初始变形抗力〇 S(1 ;变形抗力强化系数ks ;在参数采集步骤中采集的轧制工艺参 数包括：第一机架与第二机架的压下率h、ε2;打滑因子临界值ψ* ;临界振动系数允 许最大前张力TlMX ;允许最小前张力TlDlin ;允许最大中张力Τζ_ ;允许最小中张力TZDlin ;允 许最大后张力;允许最小后张力ΤΜη ;允许最大板形值SHAPEmax ;在参数采集步骤中采 集的工艺润滑参数包括：第一机架与第二机架的乳化液的流量fl〇Wl、fl〇w 2 ;乳化液的温度 Twd ;乳化液的浓度C。
[0011] 在一个实施例中，初始化步骤中对控制变量进行初始化包括：设定最大轧制速度 vmax ;最大轧制速度搜索过程参数m ;最大轧制速度的搜索过程速度Vmax(l ;前张力搜索过程参 数i ;中张力搜索过程参数j ;后张力搜索过程参数k ;前张力的搜索过程张力Tn，T11Q ;中 张力的搜索过程张力τζ1, Tzl(l ;后张力的搜索过程张力TQ1, T_ ;最优前张力Tly ;最优中张力 Tzy ;最优后张力Tw ;张力搜索步长ΛΤ ;第一机架与第二机架的轧机弯辊力Si、S2 ;第一机架 与第二机架的打滑因子Ψρ Ψ2;第一机架与第二机架的振动系数仍，％;
[0012] 计算第一机架与第二机架轧机的弯辊力的初始值s =
【权利要求】
1. 一种双机架四辊轧机的轧制张力控制方法，其特征在于，包括： 参数采集步骤，在参数采集步骤中采集的参数包括：设备参数、待轧制带材的参数、乳 制工艺参数以及工艺润滑参数； 初始化步骤，对控制变量进行初始化； 循环优化步骤，循环优化步骤中根据第一机架与第二机架的打滑因子、振动系数、乳制 压力和轧制功率对张力进行调整，并判断是否满足退出条件，如果满足退出条件则输出当 前张力作为最优张力，如果不满足退出条件则继续对张力进行循环优化。
2. 如权利要求1所述的双机架四辊轧机的轧制张力控制方法，其特征在于， 在参数采集步骤中采集的设备参数包括：第一机架与第二机架的工作辊辊径Dwl、Dw2 ; 第一机架与第二机架的支撑辊辊径Dbl、Db2 ;第一机架与第二机架的工作辊辊身长度Lwl、Lw2 ; 第一机架与第二机架的支撑辊辊身长度与Lbl、Lb2 ;第一机架与第二机架的工作辊弯辊缸 距离lwl、lw2 ;第一机架与第二机架的支撑辊压下螺丝中心距lbl、lb2 ;第一机架与第二机架 的工作辊辊型ADlwi、AD2wi ;第一机架与第二机架的支撑辊辊型ADlbi、AD2bi ;第一机架与 第二机架的轧机最大轧制压力Plmax、P2max ;第一机架与第二机架的轧机最大轧制功率Flmax、 F2_ ;第一机架与第二机架的允许最大正弯辊力;第一机架与第二机架允许最大 负写親力 、*^2max， 在参数采集步骤中采集的待轧制带材的参数包括：带材的宽度B ;带材的平均厚度& ; 带材的厚度横向分布值;带材的弹性模量E ;带材的泊松比v ;带材的板形长度横向分布 值Q、带材的板形取样长度L、成品带材平均厚度h2 ;带材的初始变形抗力〇 s(l ;变形抗力强 化系数ks ; 在参数采集步骤中采集的轧制工艺参数包括：第一机架与第二机架的压下率ε ρ ε 2 ; 打滑因子临界值;临界振动系数/ ;允许最大前张力Tlmax ;允许最小前张力Tlmin ;允许最 大中张力τζ_ ;允许最小中张力TZDlin ;允许最大后张力TQniax ;允许最小后张力TQniin ;允许最大 板形值SHAPEmax ; 在参数采集步骤中采集的工艺润滑参数包括：第一机架与第二机架的乳化液的流量 fl〇Wl、flow2 ;乳化液的温度Twd ;乳化液的浓度C。
3. 如权利要求2所述的双机架四辊轧机的轧制张力控制方法，其特征在于，所述初始 化步骤中对控制变量进行初始化包括： 设定最大乳制速度Vmax ;最大乳制速度搜索过程参数m ;最大乳制速度的搜索过程速度 VmaxQ ;前张力搜索过程参数i ;中张力搜索过程参数j ;后张力搜索过程参数k ;前张力的搜 索过程张力Tn,T11Q ;中张力的搜索过程张力Tzl，TzlQ ;后张力的搜索过程张力TQ1，T_ ;最优 前张力Tly ;最优中张力Tzy ;最优后张力\ ;张力搜索步长ΛΤ ;第一机架与第二机架的轧 机弯辊力SpS2 ;第一机架与第二机架的打滑因子Ψι，Ψ2 ;第一机架与第二机架的振动系数 蝌，识2; 计算第一机架与第二机架轧机的弯辊力的初始值
设定最大轧制速度的初始值为，并令V^^lOOm/min ; 设定前张力搜索过程参数i=〇 ; 计算前张力过程张力T11(l=Tlmin+iAT ; 设定中张力搜索过程参数j=〇 ; 计算中张力过程张力Tzl(l=TZmin+j ΔΤ ; 设定后张力搜索过程参数k=0 ; 计算后张力过程张力TQ1(l=TQmin+kAT ; 设定最大轧制速度搜索过程参数m=0 ; 计算最大轧制速度的搜索过程速度V^^Von^+O. 5m。
4. 如权利要求3所述的双机架四辊轧机的轧制张力控制方法，其特征在于，所述循环 优化步骤中打滑因子和振动系数的计算过程如下： 基于当前张力、工艺润滑参数和轧制速度Vmax(l计算第一机架与第二机架的摩擦系数 1J U2 ? 基于当前张力、工艺润滑参数和轧制速度Vmax(l计算第一机架与第二机架的打滑因子 Vp V2，计算打滑因子的基本模型为：
为前后张力，R' 为工作辊压扁半径，P为总轧制压力，μ为摩擦系数； 基于当前张力、工艺润滑参数和轧制速度Vmax(l计算第一机架与第二机架的振动系数
计算振动系数的基本模型为： 1，其中E为弹性模量，\为轧 灼，朽， 件出口速度，rm为平均压下率，〇。为带材屈服极限，T。为平均张力，L为相邻机架间距离， 心为轧件入口厚度，ω为系统固有频率，R为工作辊半径；
k否同时成立作为调节张力的依据。
5. 如权利要求4所述的双机架四辊轧机的轧制张力控制方法，其特征在于，所述循环 优化步骤中轧制压力和轧制功率的计算过程如下： 基于当前张力、工艺润滑参数和轧制速度Vmax(l计算第一机架与第二机架的轧制压力 Ρρ P2，以及第一机架与第二机架的轧制功率h F2 ;
邑否同时成立作为调节张力的依据。
6. 如权利要求5所述的双机架四辊轧机的轧制张力控制方法，其特征在于，所述循环 优化步骤中的退出条件包括： 计算当前出口板形值SHAPE并判断不等式SHAPE < SHAPEmax是否成立； 判断不等式卩?^-0.5?是否成立； 判断不等式4。<4?ax是否成立； 判断不等式ΓζΗ? < ?；?χ是否成立； 判断不等式Γιω < 4"ax是否成立。
7.如权利要求6所述的双机架四辊轧机的轧制张力控制方法，其特征在于，所述循环 优化步骤中输出当前张力作为最优张力包括： 输出最优前张力设定值Tly=Tn、最优中张力设定值Tzy=T zl、最优后张力设定值TQy=TQ1。
【文档编号】B21B37/48GK104289528SQ201310303276
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年7月18日 优先权日:2013年7月18日
【发明者】张毅, 何明, 刘利, 高学龙, 郭玉明 申请人:上海宝钢钢材贸易有限公司