一种双机架平整机组成品板面粗糙度特性参数计算方法与流程

本专利涉及冷轧领域，尤其涉及一种双机架平整机组成品板面粗糙度特性参数计算方法。

背景技术

冷轧带钢生产工艺流程一般为：酸洗—轧制—退火—平整—剪切—卷曲。平整轧制是带钢中的关键流程。目的是为了消除再结晶退火后钢板存在的屈服平台，提高平直度，消除不连续的塑性变形和获得均匀一致的表面。双机架平整机组平整过程主要包括如下工序：上卷小车—开卷机—入口s辊—机前侧张力辊—平整机—机后侧张力辊—出口s辊—卷取机—卸卷小车—卸料/打包/钢卷入库。在带钢的平整轧制时，成品的表面粗糙度预报尤为重要，带钢表面粗糙度是由无数个无方向性、不规则且具有较小间距的波峰与波谷所组成的微观几何形状，尺寸量级为微米级，为了对带钢表面粗糙度进行控制，提高带钢表面质量，需要对带钢表面粗糙度进行定量研究。在建立带钢表面粗糙度预报模型的过程中涉及到了许多系数，以往对于这方面的研究只停留在理论阶段，并没有提出一套可以计算出这些系数的方法，这就导致模型无法具体应用，为此发明一种双机架平整机组成品板面粗糙度特性参数计算方法就显得十分重要。

技术实现要素：

本发明针对双机架平整机组带钢表面粗糙度预报模型相关系数缺少确切的计算方法，在深入研究平整轧制过程中带钢表面粗糙度形成机理和建立了带钢表面粗糙度预报模型的基础上，提出了一种适合于双机架平整机组成品板面粗糙度特性参数计算方法，从而为带钢表面粗糙度控制技术的开发奠定了基础。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种双机架平整机组成品板面粗糙度特性参数计算方法，包括以下步骤(计算框图如附图1和附图2所示)：

(1)参数收集，主要包括：成品带钢表面粗糙度ras′,i，带钢原始表面粗糙度ras0,i，第i机架带钢入口厚度hi，带钢变形抗力ki，总延伸率εi，1#轧辊原始表面粗糙度rar01,i，1#轧制公里数l1,i，2#轧辊原始表面粗糙度rar02,i，2#轧制公里数l2,i，i＝1,2,,,n；

(2)设定目标函数初始值f0，给定综合压印率影响系数调节因子初始值λ2′＝0.5，以及综合遗传率影响系数调节因子初始值λ3′＝0.5；

(3)令λ2＝λ2′，λ3＝λ3′，同时定义综合机组设备特性影响系数调节因子寻优步长δ1，设定综合机组设备特性影响系数调节因子寻优中间过程参数k1，并令k1＝0；

(4)令λ1＝k1δ1；

(5)计算当前状态下成品带钢表面粗糙度ras,i，其表达式为

计算出当前x＝{rar01,rar02}状况下的各个钢卷的成品板面粗糙度预报值ras,i{i＝1,2...n}，其中ras,i第i机架出口带钢表面粗糙度,μm；ras(i-1)第i机架入口带钢表面粗糙度,μm；hi第i机架带钢入口厚度,mm；rar01,i1#轧辊原始表面粗糙度，μm；rar02,i2#轧辊原始表面粗糙度，μm；αh机架出口板面粗糙度轧辊复印部分中机架带材的入口厚度线性影响系数；αh'机架出口板面粗糙度轧辊复印部分中机架带材的入口厚度非线性影响系数；βh机架出口板面粗糙度遗传部分中机架带材的入口厚度影响系数；k平均变形抗力,mpa，取决于带材的材质及轧制条件；αk机架出口板面粗糙度遗传部分中来料的材质影响系数；βk机架出口板面粗糙度复印部分中来料的材质影响系数；ψ为机架间延伸率分配系数；εi第i机架带钢的延伸率,％；ras0,i带钢原始表面粗糙度，μm；αε机架出口板面粗糙度遗传部分中延伸率率影响系数；βε机架出口板面粗糙度轧辊复印部分中延伸率率影响系数；li第i机架带钢的轧制公里数，km；bl来料带材宽度，mm；η1,η2机组第一和第二机架设备特性影响参数；

(6)计算目标函数f(x)，其表达式为ras,i第i机架出口带钢表面粗糙度,μm；ra′s,i成品带钢表面粗糙度ra′s,i；

(7)判断不等式f＜f0是否成立？如果成立，则令f0＝f，最优λ1y＝λ1，转入步骤(8)，否则直接转入步骤(8)；

(8)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(4)，否则,令λ1＝λ1y，转入步骤(9)；

(9)定义综合压印率影响系数调节因子寻优步长δ2，设定综合压印率影响系数调节因子寻优中间过程参数k2，并令k2＝0；

(10)令λ2＝k2δ2；

(11)计算当前状态下成品带钢表面粗糙度ras,i，其表达式为

(12)计算目标函数f(x)，其表达式为ras,i第i机架出口带钢表面粗糙度,μm；ra′s,i成品带钢表面粗糙度ra′s,i；

(13)判断不等式f＜f0是否成立？如果成立，则令f0＝f，最优λ2y＝λ2，转入步骤(14)，否则直接转入步骤(14)；

(14)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(10)，否则,令λ2＝λ2y，转入步骤(15)；

(15)判断不等式|λ2-λ2′|＜0.05是否成立，如果成立，则转入步骤(16)，否则，转入步骤(3)；

(16)定义综合遗传率影响系数调节因子寻优步长δ3，设定综合遗传率影响系数调节因子寻优中间过程参数k3，并令k3＝0；

(17)令λ3＝k3δ3；

(18)计算当前状态下成品带钢表面粗糙度ras,i，其表达式为

(19)计算目标函数f(x)，其表达式为ras,i第i机架出口带钢表面粗糙度,μm；ra′s,i成品带钢表面粗糙度ra′s,i；

(20)判断不等式f＜f0是否成立？如果成立，则令f0＝f，最优λ3y＝λ3，转入步骤(21)，否则直接转入步骤(21)；

(21)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(17)，否则,令λ3＝λ3y，转入步骤(22)；

(22)判断不等式|λ3-λ3′|＜0.05是否成立，如果成立，则转入步骤(23)，否则，转入步骤(3)；

(23)输出λ1、λ2、λ3的值；

(24)定义中间变量k1,η1，并令k1,η1＝0；

(25)给定搜索步长δ1,η1＝0.02λ1,η1，令λ1,η1＝0.8λ1+k1,η1δ1,η1；

(26)令λ1,η2＝λ1、λ2,αh＝λ2、λ2,αh'＝λ2、λ2,αk＝λ2、

(27)计算当前状态下成品带钢表面粗糙度ras,i，其表达式为

(28)计算目标函数f(x)，其表达式为

,ras,i第i机架出口带钢表面粗糙度,μm；ra′s,i成品带钢表面粗糙度ra′s,i；

(29)判断不等式f＜f0是否成立？如果成立，则令f0＝f，最优λ1,η1,y＝λ1,η1，k1,η1＝k1,η1+1，转入步骤(30)，否则令k1,η1＝k1,η1+1，直接转入步骤(30)；

(30)判断不等式k1,η1≤20与λ1,η1≤1.0是否同时成立，如果成立，则转入步骤(25)；否则令λ1,η1＝λ1,η1,y，完成λ1,η1的计算过程，开始λ1,η2的计算过程，以此类推。

本发明与现有技术相比具有如下优点和效果：

本发明在深入研究平整轧制过程中带钢表面粗糙度形成机理的基础上，建立了双机架平整机组成品板面粗糙度特性参数计算方法，为带钢表面粗糙度控制技术的开发奠定了基础。

附图说明

图1为本发明的λ1,λ2,λ3求解流程图；

图2为本发明的以求解λ1,η1为例的流程图。

具体实施方式

实施例1

(1)参数收集，主要包括：成品带钢表面粗糙度

ra′s,i＝{0.544,0.493；0.523,0.485；0.516,0.490；0.595,0.454；0.446,0.460；0.476,0.444；1.538,1.408；1.486,1.436；0.744,0.730；0.706,0.677}μm，带钢原始表面粗糙度ras0,i＝{0.864,0.544,0.818,0.818,0.552,0.552,0.568,0.568,0.478,0.478}μm，带钢厚度hi＝{0.18,0.17,0.17,0.18,0.18,0.18,0.354,0.354,0.199,0.21}mm，带钢变形抗力ki＝{460,460,390,390,460,460,270,270,390,390}mpa，

总延伸率εi＝{0.73,0.75,0.96,0.95,0.81,0.80,1.55,1.51,0.98,1.15}，1#轧辊原始表面粗糙度rar01,i＝{1.63,1.63,1.63,1.63,1.63,1.63,1.64,1.64,1.63,1.63}μm，1#轧制公里数l1,i＝{651.64,710,750.81,870.65,810.23,862.56,13.093,26.326,14.439,24}km，2#轧辊原始表面粗糙度rar02,i＝{0.42,0.42,0.42,0.42,0.42,0.42,2.97,2.97,0.70,0.70}μm，2#轧制公里数

l2,i＝{651.64,710,750.81,870.65,810.23,862.56,13.093,26.326,14.439,24}km,i＝1,2,,,10；

(2)设定目标函数初始值f0＝10¹⁰，给定综合压印率影响系数调节因子初始值λ2′＝0.5，以及综合遗传率影响系数调节因子初始值λ3′＝0.5；

(3)令λ2＝λ2′，λ3＝λ3′，同时定义综合机组设备特性影响系数调节因子寻优步长δ1＝0.1，设定综合机组设备特性影响系数调节因子寻优中间过程参数k1，并令k1＝0；

(4)令λ1＝k1δ1＝0；

(5)计算当前状态下成品带钢表面粗糙度ras,i，计算出当前x＝{rar01,rar02}状况下的各个钢卷的成品板面粗糙度预报值rasi{i＝1,2...n}，利用粗糙度预报模型计算出当前x＝{rar01,rar02}状况下的10卷钢卷的出口板面粗糙度预报值ras,i＝{0.279、0.278、0.267、0.269、0.289、0.277、0.259、0.287、0.267、0.271}μm；

(6)计算目标函数f(x)，其表达式为

(7)判断不等式f＜f0是否成立？成立，令f0＝f＝0.17，最优λ1y＝λ1＝0，转入步骤(8)；

(8)判断不等式是否成立？成立，则令k1＝k1+1＝1，转入步骤(4)，；

(9)定义综合压印率影响系数调节因子寻优步长δ2＝0.1，设定综合压印率影响系数调节因子寻优中间过程参数k2，并令k2＝0；

(10)令λ2＝k2δ2＝0；

(11)计算当前状态下成品带钢表面粗糙度ras,i＝{0.279、0.278、0.267、0.269、0.289、0.277、0.259、0.287、0.267、0.271}μm；

(12)计算目标函数f(x)，其表达式为

(13)判断不等式f＜f0是否成立？成立，则令f0＝f＝0.162，最优λ2y＝λ2＝0，转入步骤(14)；

(14)判断不等式是否成立？成立，则令k2＝k2+1＝1，转入步骤(10)，；

(15)判断不等式|λ2-λ2′|＜0.05是否成立，如果成立，否，转入步骤(3)；

(16)定义综合遗传率影响系数调节因子寻优步长δ3＝0.1，设定综合遗传率影响系数调节因子寻优中间过程参数k3，并令k3＝0；

(17)令λ3＝k3δ3＝0；

(18)计算当前状态下成品带钢表面粗糙度ras,i＝{0.279、0.278、0.267、0.269、0.289、0.277、0.259、0.287、0.267、0.271}μm；

(19)计算目标函数f(x)，其表达式为

(20)判断不等式f＜f0是否成立？成立，则令f0＝f＝0.182，最优λ3y＝λ3＝0，转入步骤(21)；

(21)判断不等式是否成立？成立，则令k3＝k3+1＝1，转入步骤(17)，；

(22)判断不等式|λ3-λ3′|＜0.05是否成立，否，转入步骤(3)；

(23)输出λ1＝1.3、λ2＝1.6、λ3＝1.4的值。

(24)定义中间变量k1,η1，并令k1,η1＝0；

(25)给定搜索步长δ1,η1＝0.02λ1,η1，令λ1,η1＝0.8λ1+k1,η1δ1,η1＝1.04；

(26)令λ1,η2＝λ1＝1.3、

(27)计算当前状态下成品带钢表面粗糙度ras,i＝{0.279、0.278、0.267、0.269、0.289、0.277、0.259、0.287、0.267、0.271}μm；

(28)计算目标函数f(x)，其表达式为

(29)判断不等式f＜f0是否成立？成立，则令f0＝f＝0.17，最优λ1,η1,y＝λ1,η1＝1.04，k1,η1＝k1,η1+1＝1，转入步骤(30)；

(30)判断不等式k1,η1≤20与λ1,η1≤1.0是否同时成立，否，令λ1,η1＝λ1,η1,y＝1.04，完成λ1,η1的计算过程，开始λ1,η2的计算过程，以此类推。

实施例2

(1)参数收集，主要包括：成品带钢表面粗糙度ra′s,i＝{0.644,0.646；0.677,0.687；0.546,0.574；0.523,0.485；0.516,0.490；0.595,0.454；0.446,0.460；0.476,0.444；0.465,0.475；0.526,0.574}μm，带钢原始表面粗糙度ras0,i＝{0.864,0.864,0.818,0.818,0.552,0.552,0.568,0.568,0.678,0.678}μm，带钢厚度hi＝{0.17,0.17,0.18,0.18,0.17,0.18,0.35,0.34,0.159,0.21}mm，带钢变形抗力ki＝{460,460,390,390,460,460,270,270,390,390}mpa,总延伸率εi＝{0.63,0.77,0.86,0.92,0.83,0.80,1.15,1.21,0.78,0.95}，1#轧辊原始表面粗糙度rar01,i＝{1.63,1.63,1.63,1.63,1.63,1.63,1.64,1.64,1.63,1.63}μm，1#轧制公里数l1,i＝{551.64,510,650,820.65,710.23,862.55,23.093,26.326,16.439,24}km，2#轧辊原始表面粗糙度rar02,i＝{0.42,0.42,0.42,0.42,0.42,0.42,2.97,2.97,0.70,0.70}μm，2#轧制公里数l2,i＝{551.64,510,650,820.65,710.23,862.55,23.093,26.326,16.439,24}km,i＝1,2,,,10；

(2)设定目标函数初始值f0＝10¹⁰，给定综合压印率影响系数调节因子初始值λ2′＝0.5，以及综合遗传率影响系数调节因子初始值λ3′＝0.5；

(3)令λ2＝λ2′，λ3＝λ3′，同时定义综合机组设备特性影响系数调节因子寻优步长δ1＝0.1，设定综合机组设备特性影响系数调节因子寻优中间过程参数k1，并令k1＝0；

(4)令λ1＝k1δ1＝0；

(5)计算当前状态下成品带钢表面粗糙度ras,i，计算出当前x＝{rar01,rar02}状况下的各个钢卷的成品板面粗糙度预报值rasi{i＝1,2...n}，利用粗糙度预报模型计算出当前x＝{rar01,rar02}状况下的10卷钢卷的出口板面粗糙度预报值ras,i＝{0.254、0.262、0.256、0.271、0.283、0.265、0.265、0.285、0.271、0.280}μm；

(6)计算目标函数f(x)，其表达式为

(7)判断不等式f＜f0是否成立？成立，令f0＝f＝0.15，最优λ1y＝λ1＝0，转入步骤(8)；

(8)判断不等式是否成立？成立，则令k1＝k1+1＝1，转入步骤(4)，；

(9)定义综合压印率影响系数调节因子寻优步长δ2＝0.1，设定综合压印率影响系数调节因子寻优中间过程参数k2，并令k2＝0；

(10)令λ2＝k2δ2＝0；

(11)计算当前状态下成品带钢表面粗糙度ras,i＝{0.254、0.262、0.256、0.271、0.283、0.265、0.265、0.285、0.271、0.280}μm；

(12)计算目标函数f(x)，其表达式为

(13)判断不等式f＜f0是否成立？成立，则令f0＝f＝0.174，最优λ2y＝λ2＝0，转入步骤(14)；

(14)判断不等式是否成立？成立，则令k2＝k2+1＝1，转入步骤(10)，；

(15)判断不等式|λ2-λ2′|＜0.05是否成立，如果成立，否，转入步骤(3)；

(16)定义综合遗传率影响系数调节因子寻优步长δ3＝0.1，设定综合遗传率影响系数调节因子寻优中间过程参数k3，并令k3＝0；

(17)令λ3＝k3δ3＝0；

(18)计算当前状态下成品带钢表面粗糙度ras,i＝{0.254、0.262、0.256、0.271、0.283、0.265、0.265、0.285、0.271、0.280}μm；

(19)计算目标函数f(x)，其表达式为

(20)判断不等式f＜f0是否成立？成立，则令f0＝f＝0.161，最优λ3y＝λ3＝0，转入步骤(21)；

(21)判断不等式是否成立？成立，则令k3＝k3+1＝1，转入步骤(17)，；

(22)判断不等式|λ3-λ3′|＜0.05是否成立，否，转入步骤(3)；

(23)输出λ1＝1.4、λ2＝1.5、λ3＝1.2的值。

(24)定义中间变量k1,η1，并令k1,η1＝0；

(25)给定搜索步长δ1,η1＝0.02λ1,η1，令λ1,η1＝0.8λ1+k1,η1δ1,η1＝1.12；

(26)令λ1,η2＝λ1＝1.4、

(27)计算当前状态下成品带钢表面粗糙度ras,i＝{0.254、0.262、0.256、0.271、0.283、0.265、0.265、0.285、0.271、0.280}μm；

(28)计算目标函数f(x)，其表达式为

(29)判断不等式f＜f0是否成立？成立，则令f0＝f＝0.152，最优λ1,η1,y＝λ1,η1＝1.12，k1,η1＝k1,η1+1＝1，转入步骤(30)；

(30)判断不等式k1,η1≤20与λ1,η1≤1.0是否同时成立，否，令λ1,η1＝λ1,η1,y＝1.12，完成λ1,η1的计算过程，开始λ1,η2的计算过程，以此类推。