本发明属于冷轧
技术领域：
，特别涉及一种二次冷轧机组乳化液喷嘴的喷射角度优化设定方法。
背景技术：
：二次冷轧是在一次冷轧及退火之后，将带钢进一步压下减薄，以提高材料的硬度和强度，能够以较薄的厚度通过足够的罐身强度，有效节约钢铁材料消耗、降低成本、减少环境污染，从而较好的适应包装制罐行业的发展趋势。由于二次冷轧产品厚度薄、强度高、道次压下率大，且对板形、表面质量要求较高，因此常采用乳化液直喷系统进行轧制润滑。常规的二次冷轧直喷系统主要由乳化液混合箱、乳化液喷淋泵、乳化液喷淋架、乳化液喷嘴组成，其中乳化液喷嘴沿带钢宽度按照特定的喷嘴间距安装在乳化液喷淋架上。二次冷轧机组生产过程中，乳化液喷淋泵将乳化液混合箱中的乳化液输送到乳化液喷淋架，经由乳化液喷淋架上安装的乳化液喷嘴喷射在带钢表面，在带钢进入轧制辊缝前，乳化液中的油滴逐渐吸附在带钢表面，形成一定厚度的油膜，油膜随带钢一同进入轧制辊缝，在轧制过程中起到润滑作用。二次冷轧机过程中，由于乳化液喷嘴喷射出的乳化液流量沿带钢宽度方向不是均等分布的，在喷嘴中心位置乳化液流量密度较大，距离喷嘴中心位置越远，乳化液流量密度越小；另外，乳化液喷淋架上多个喷嘴喷射出的乳化液在带钢宽度方向存在部分交叉重叠位置，这些位置带钢表面分布的乳化液流量则是多个喷嘴流量的叠加。这样，喷淋带钢表面乳化液流量具有一定的非均匀特性，导致带钢在轧制辊缝内横向润滑性能的不均匀分布，进而影响带钢轧制后的板形与表面质量。乳化液喷嘴的喷射角度大小直接关系到乳化液在带钢表面的喷射宽度与流量分布，是二次冷轧过程带钢表面乳化液流量横向分布均匀性的重要影响因素。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种能够提升二次冷轧机组带钢板形质量，减少带钢表面乳化液条状斑迹缺发生率的二次冷轧机组乳化液喷嘴的喷射角度优化设定方法。本发明主要是结合二次冷轧机组直喷系统乳化液喷射装置的设备与工艺特点，在建立乳化液流量沿带钢宽度方向的分布与乳化液喷嘴喷射角度的数学关系的基础上，在乳化液喷嘴喷射角度允许的调整的范围内，优化设定二次冷轧机组乳化液喷嘴的喷射角度，为喷嘴型号的选定提供必要的技术保障。本发明包括以下由计算机执行的步骤：(a)收集二次冷轧机组乳化液喷嘴的喷射角度优化所需设备工艺参数，包括：喷嘴数量n、喷嘴间距l、喷嘴喷射高度h、喷嘴喷射方向角α、喷嘴侧倾角喷嘴喷射流量q、带钢宽度最大值bmax、喷嘴喷射角度最小值θmin、喷嘴喷射角度最大值θmax。(b)初始化乳化液喷嘴喷射角度优化目标函数最优值fy，并给定喷嘴喷射角度优化步长δθ。(c)定义喷嘴喷射角度优化过程参数i，并初始化i＝0。(d)计算喷嘴喷射角度优化过程参数i对应的喷嘴喷射角度θi＝θmin+iδθ。(e)计算单个喷嘴乳化液流量密度横向分布q1i(xj)：式中，j为乳化液流量横向喷射宽度条元位置编号；ψ为乳化液流量横向分布影响系数，bl为单个喷嘴乳化液喷射中心线左侧喷射宽度，br为单个喷嘴乳化液喷射中心线右侧喷射宽度，nl为单个喷嘴乳化液喷射中心线左侧喷射宽度的条元个数，nr为单个喷嘴乳化液喷射中心线右侧喷射宽度的条元个数，xj为乳化液流量横向喷射宽度条元位置编号j对应的位置，xj＝(j-nl-1)δx；δx为乳化液流量横向喷射宽度条元位置的间隔宽度。(f)计算n个喷嘴在带钢表面叠加后的乳化液流量横向分布qni(xj)：式中，k为乳化液流量横向分布叠加过程参数；nm为喷嘴间距对应的条元个数，nn为n个喷嘴的乳化液流量叠加后在带钢表面的喷射宽度对应的条元个数，nn＝nl+(n-1)nm+nr+1；乳化液流量横向喷射宽度条元位置xj对应的乳化液流量叠加系数，(g)计算二次冷轧过程带钢宽度范围内乳化液流量横向分布qi(xj)：式中，ns为带钢宽度最大值bmax对应的横向条元个数，(h)计算乳化液喷嘴喷射角度优化目标函数f(θi)：式中，λ为权重系数，0＜λ＜1。(i)判断f(θi)＜fy是否成立？若成立，则令乳化液喷嘴喷射角度优化目标函数的最优值fy＝f(θi)、乳化液喷嘴喷射角度的最优解θy＝θi，转入步骤(j)；若不成立，直接转入步骤j)。(j)判断θi≤θmax是否成立？若成立，则令i＝i+1，转入步骤(d)；若不成立，则转入步骤(k)。(k)输出二次冷轧机组乳化液喷嘴喷射角度最优值θy，完成二次冷轧机组乳化液喷嘴喷射角度的优化设定。本发明与现有技术相比具有如下优点：通过合理的优化设定乳化液喷嘴的喷射角度，能够有效提高带钢表面乳化液流量沿带钢宽度方向分布的均匀性，进而提高二次冷轧机组产品的板形质量，减少带钢表面乳化液条状斑迹缺陷的产生，为喷嘴型号的选定提供必要的技术保障。附图说明图1是本发明的总计算流程图；图2是实施例1对应的乳化液喷嘴的喷射角度优化前流量横向分布图；图3是实施例1对应的乳化液喷嘴的喷射角度优化后流量横向分布图；图4是实施例2对应的乳化液喷嘴的喷射角度优化前流量横向分布图；图5是实施例2对应的乳化液喷嘴的喷射角度优化后流量横向分布图；具体实施方式实施例1以某二次冷轧机组为例，按照图1所示的二次冷轧机组乳化液喷嘴的喷射角度优化设定方法的总计算流程：首先，在步骤(a)中，收集二次冷轧机组乳化液喷嘴的喷射角度优化所需设备工艺参数，包括：喷嘴数量n＝10、喷嘴间距l＝120mm、喷嘴喷射高度h＝200mm、喷嘴喷射方向角α＝57°、喷嘴侧倾角喷嘴喷射流量q＝1.03l/min、带钢宽度最大值bmax＝1050mm、喷嘴喷射角度最小值θmin＝50°、喷嘴喷射角度最大值θmax＝100°。随后，在步骤(b)中，初始化乳化液喷嘴喷射角度优化目标函数最优值fy＝1000，并给定喷嘴喷射角度优化步长δθ＝0.1°。随后，在步骤(c)中，定义喷嘴喷射角度优化过程参数i，并初始化i＝0。随后，在步骤(d)中，计算喷嘴喷射角度优化过程参数i对应的喷嘴喷射角度θi＝θmin+iδθ。随后，在步骤(e)中，；选取乳化液流量横向喷射宽度条元位置的间隔宽度δx＝1.0mm，计算单个喷嘴乳化液流量密度横向分布q1i(xj)：式中，j为乳化液流量横向喷射宽度条元位置编号；ψ为乳化液流量横向分布影响系数，bl为单个喷嘴乳化液喷射中心线左侧喷射宽度，br为单个喷嘴乳化液喷射中心线右侧喷射宽度，nl为单个喷嘴乳化液喷射中心线左侧喷射宽度的条元个数，nr为单个喷嘴乳化液喷射中心线右侧喷射宽度的条元个数，xj为乳化液流量横向喷射宽度条元位置编号j对应的位置，xj＝(j-nl-1)δx。随后，在步骤(f)中，计算n个喷嘴在带钢表面叠加后的乳化液流量横向分布qni(xj)：式中，k为乳化液流量横向分布叠加过程参数；nm为喷嘴间距对应的条元个数，nn为n个喷嘴的乳化液流量叠加后在带钢表面的喷射宽度对应的条元个数，nn＝nl+(n-1)nm+nr+1；乳化液流量横向喷射宽度条元位置xj对应的乳化液流量叠加系数，随后，在步骤(g)中，带钢宽度最大值bmax对应的横向条元个数计算二次冷轧过程带钢宽度范围内乳化液流量横向分布qi(xj)：随后，在步骤(h)中，选取权重系数λ＝0.6，计算乳化液喷嘴喷射角度优化目标函数f(θi)：随后，在步骤(i)中，判断f(θi)＜fy成立，则令乳化液喷嘴喷射角度优化目标函数的最优值fy＝f(θi)、乳化液喷嘴喷射角度的最优解θy＝θi，转入步骤(j)。随后，在步骤(j)中，判断θi≤θmax成立，则令i＝i+1，转入步骤(d)；依次循环计算，直至θi≤θmax不成立，则转入步骤(k)。最后，在步骤(k)中，输出二次冷轧机组乳化液喷嘴的喷射角度最优值θy＝58.7°，完成二次冷轧机组乳化液喷嘴的喷射角度的优化设定。如表1所示，结合图3、图4可以看出，优化后二次冷轧机组乳化液喷嘴的喷射角度优化目标函数从0.1793下降为0.1125，乳化液流量密度波动量从2.54l/min/m下降到1.74l/min/m，乳化液沿带钢宽度方向流量分布更加均匀，提高了带钢在辊缝内润滑性能横向均匀性，有利于二次冷轧机组带钢板形质量的提升与表面乳化液条状斑迹缺的发生率的降低。表1实施例1对应的乳化液喷嘴的喷射角度优化前后流量横向分布对比优化前优化后乳化液喷嘴喷射角度(°)71.058.7乳化液喷嘴喷射角度优化目标函数0.17930.1125乳化液流量密度最大值(l/min/m)9.439.02乳化液流量密度最小值(l/min/m)6.897.28乳化液流量密度平均值(l/min/m)8.488.59乳化液流量密度波动量(l/min/m)2.541.74实施例2：以某二次冷轧机组为例：首先，在步骤(a)中，收集二次冷轧机组乳化液喷嘴的喷射角度优化所需设备工艺参数，包括：喷嘴数量n＝10、喷嘴间距l＝120mm、喷嘴喷射高度h＝150mm、喷嘴喷射方向角α＝68°、喷嘴侧倾角喷嘴喷射流量q＝0.80l/min、带钢宽度最大值bmax＝1000mm、喷嘴喷射角度最小值θmin＝50°、喷嘴喷射角度最大值θmax＝100°。随后，在步骤(b)中，初始化乳化液喷嘴喷射角度优化目标函数最优值fy＝1000，并给定喷嘴喷射角度优化步长δθ＝0.1°。随后，在步骤(c)中，定义喷嘴喷射角度优化过程参数i，并初始化i＝0。随后，在步骤(d)中，计算喷嘴喷射角度优化过程参数i对应的喷嘴喷射角度θi＝θmin+iδθ。随后，在步骤(e)中，；选取乳化液流量横向喷射宽度条元位置的间隔宽度δx＝1.0mm，计算单个喷嘴乳化液流量密度横向分布q1i(xj)：式中，j为乳化液流量横向喷射宽度条元位置编号；ψ为乳化液流量横向分布影响系数，bl为单个喷嘴乳化液喷射中心线左侧喷射宽度，br为单个喷嘴乳化液喷射中心线右侧喷射宽度，nl为单个喷嘴乳化液喷射中心线左侧喷射宽度的条元个数，nr为单个喷嘴乳化液喷射中心线右侧喷射宽度的条元个数，xj为乳化液流量横向喷射宽度条元位置编号j对应的位置，xj＝(j-nl-1)δx。随后，在步骤(f)中，计算n个喷嘴在带钢表面叠加后的乳化液流量横向分布qni(xj)：式中，k为乳化液流量横向分布叠加过程参数；nm为喷嘴间距对应的条元个数，nn为n个喷嘴的乳化液流量叠加后在带钢表面的喷射宽度对应的条元个数，nn＝nl+(n-1)nm+nr+1；乳化液流量横向喷射宽度条元位置xj对应的乳化液流量叠加系数，随后，在步骤(g)中，带钢宽度最大值bmax对应的横向条元个数计算二次冷轧过程带钢宽度范围内乳化液流量横向分布qi(xj)：随后，在步骤(h)中，选取权重系数λ＝0.6，计算乳化液喷嘴喷射角度优化目标函数f(θi)：随后，在步骤(i)中，判断f(θi)＜fy成立，则令乳化液喷嘴喷射角度优化目标函数的最优值fy＝f(θi)、乳化液喷嘴喷射角度的最优解θy＝θi，转入步骤(j)。随后，在步骤(j)中，判断θi≤θmax成立，则令i＝i+1，转入步骤(d)；依次循环计算，直至θi≤θmax不成立，则转入步骤(k)。最后，在步骤(k)中，输出二次冷轧机组乳化液喷嘴的喷射角度最优值θy＝79.3°，完成二次冷轧机组乳化液喷嘴的喷射角度的优化设定。如表2所示，结合图4、图5可以看出，优化后二次冷轧机组乳化液喷嘴的喷射角度优化目标函数从0.3161下降为0.1103，乳化液流量密度波动量从3.39l/min/m下降到1.32l/min/m，乳化液沿带钢宽度方向流量分布更加均匀，提高了带钢在辊缝内润滑性能横向均匀性，有利于二次冷轧机组带钢板形质量的提升与表面乳化液条状斑迹缺的发生率的降低。表2实施例2对应的乳化液喷嘴的喷射角度优化前后流量横向分布对比优化前优化后乳化液喷嘴喷射角度(°)65.079.3乳化液喷嘴喷射角度优化目标函数0.31610.1103乳化液流量密度最大值(l/min/m)8.177.00乳化液流量密度最小值(l/min/m)4.785.68乳化液流量密度平均值(l/min/m)6.726.68乳化液流量密度波动量(l/min/m)3.391.32当前第1页12