一种5+1型冷连轧机组四道次模式机架选择方法与流程

本发明涉及冷轧，尤其涉及一种5+1型冷连轧机组四道次模式机架选择方法。

背景技术：

1、在双碳背景下，车身轻量化是各大汽车生产制造商实现节能环保的重要战略性措施之一，先进超高强钢具有质量好、综合安全性高、成本低、易维修及环保等优点，是最适合用在车身上的关键材料之一。超高强钢相较于普通带钢，超高强钢的屈服强度较大，所以超高强钢更难压下，用常规五机架和六机架机组来生产超高强钢都会出现轧制能力超限，从而导致所生产的带钢板形质量较差，为此，国内某厂新建六机架小辊径冷连轧机组，其中第四机架为小辊径轧机，剩下的五个机架为常规轧机，即5+1型冷连轧机组。

2、新建的5+1型冷连轧机组根据来料和轧制要求的不同，从发挥机组产能和节约成本的角度出发，目前存在四道次、五道次、六道次三种生产模式，其中，六道次模式主要用于生产超高强钢，而五道次和四道次模式主要用于生产普通钢种，对于四道次模式，应该停用哪两个机架，才能既保证正常轧制，又节约成本和发挥出机组的最大产能，成为该机组在实际生产过程中急需解决的焦点问题，因此迫切需要一种适用于5+1型冷连轧机组四道次模式机架选择方法，其对机组带钢的稳定轧制以及节约成本具有重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种5+1型冷连轧机组四道次模式机架选择方法，能够保证带钢在轧制过程中的稳定性与成品质量，降低生产过程的经济成本，实现机组综合轧制能力利用的最优化。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种5+1型冷连轧机组四道次模式机架选择方法，所述的5+1型冷连轧机组包括5个常规轧机和第4机架小辊径轧机，所述的方法包括以下由计算机执行的步骤：

4、(a)将所选用的六个机架依次用下标i表示，i＝1,2,3,4,5,6；

5、(b)收集5+1型冷连轧机组基本设备参数，包括：各机架的工作辊辊径dwi，各机架的最大轧制力允许值pimax，各机架的最大功率允许值fimax，各机架的入口张力值t0，各机架的出口张力最小值timin，第i机架与第i-1机架的间距li；

6、(c)收集工艺轧制参数，包括：带钢密度ρ，带钢比热容s，带材屈服强度极限σc，带钢入口厚度h0，带钢入口速度v0，带钢宽度b，带钢的杨氏模量e，打滑因子临界值第i机架工况对打滑的影响系数λdi，第i机架摩擦系数μi，振动因子临界值第i机架工况对振动的影响系数τi，第i机架系统固有频率ωi；

7、(d)四道次生产模式机架组合选定：四道次生产模式包括三种四机架组合；第一种四机架组合为：第1、2、6机架的常规轧机和第4机架的小辊径轧机；第二种四机架组合为：第1、3、6机架的常规轧机和第4机架的小辊径轧机；第三种四机架组合为：第1、3、5、6机架的常规轧机；

8、(e)道次选择过程参数定义，包括：设定各机架的轧制压力为pi，轧制功率为fi，打滑因子为ψui，振动因子为δui，带钢各机架出口厚度为hi，设定1，2，4，6机架组合的压下率为x1＝{ε1,ε2,ε4,ε6}，设定1，3，4，6机架组合的压下率为x2＝{ε1,ε3,ε4,ε6}，设定1，3，5，6机架组合的压下率为x3＝{ε1,ε3,ε5,ε6}，设定1，2，4，6机架组合的压下量为y1＝{δh1,δh2,δh4,δh6}，设定1，3，4，6机架组合的压下量为y2＝{δh1,δh3,δh4,δh6}，设定1，3，5，6机架组合的压下量为y3＝{δh1,δh3,δh5,δh6}，设定1，2，4，6机架组合的带钢出口速度为z1＝{v1,v2,v4,v6}，设定1，3，4，6机架组合的带钢出口速度为z2＝{v1,v3,v4,v6}，设定1，3，5，6机架组合的带钢出口速度为z3＝{v1,v3,v5,v6}；

9、(f)设定机架组合选择过程的初始参数k1,k2,k3,k4,k5,k6，给定优化的步长δθ；

10、(g)计算1，2，4，6机架组合的目标函数，具体步骤如下：

11、(g1)给定1，2，4，6机架组合的压下率，为x1＝{ε1,ε2,ε4,ε6}；

12、(g2)计算1，2，4，6机架组合的压下量，即：δh1＝h0·ε1，δh2＝(h0-δh1)·ε2，δh4＝(h0-δh1-δh2)·ε4，δh6＝(h0-δh1-δh2-δh4)·ε6；

13、(g3)计算1，2，4，6机架组合的带钢出口厚度，即：h1＝h0-δh1，h2＝h0-δh1-δh2，h4＝h0-δh1-δh2-δh4，h6＝h0-δh1-δh2-δh4-δh6；

14、(g4)计算1，2，4，6机架组合的带钢出口速度，即：

15、

16、(g5)令i＝1；

17、(g6)令ki＝0；

18、(g7)令ti＝timin+kiδθ；

19、(g8)计算轧制压力pi，轧制功率fi，打滑因子振动因子

20、(g9)判断pi≤η1pimax,是否都成立；若成立，则转入步骤(g10)；若不成立，则ki＝ki+1，转入步骤(g7)；其中，η1和η2均为安全系数；

21、(g10)令i＝2；

22、(g11)令ki＝0；

23、(g12)令ti＝timin+kiδθ；

24、(g13)计算轧制压力pi，轧制功率fi，打滑因子振动因子

25、(g14)判断pi≤η1pimax,fi≤η2fimax,是否都成立；若成立，则转入步骤(g15)；若不成立，则ki＝ki+1，转入步骤(g12)；

26、其中，η1和η2均为安全系数；

27、(g15)令i＝4；

28、(g16)令ki＝0；

29、(g17)令ti＝timin+kiδθ；

30、(g18)计算轧制压力pi，轧制功率fi，打滑因子振动因子

31、(g19)判断pi≤η1pimax,fi≤η2fimax,是否都成立；若成立，则转入步骤(g20)；若不成立，则ki＝ki+1，转入步骤(g17)；

32、其中，η1和η2均为安全系数；

33、(g20)令i＝6；

34、(g21)令ki＝0；

35、(g22)令ti＝timin+kiδθ；

36、(g23)计算轧制压力pi，轧制功率fi，打滑因子振动因子

37、(g24)判断pi≤η1pimax,fi≤η2fimax,是否都成立；若成立，则转入步骤(g25)；若不成立，则ki＝ki+1，转入步骤(g22)；

38、其中，η1和η2均为安全系数；

39、(g25)计算1，2，4，6机架组合的目标函数f1(x)，即：

40、f1(x)＝α(ψu1+ψu2+ψu4+ψu6)+β(δu1+δu2+δu4+δu6)，其中，α为带钢打滑因子稳定性系数，β为带钢振动因子稳定性系数；

41、(h)计算1，3，4，6机架组合的目标函数，具体步骤如下：

42、(h1)给定1，3，4，6机架组合的压下率，为x2＝{ε1,ε3,ε4,ε6}；

43、(h2)计算1，3，4，6机架组合的压下量，即：δh1＝h0·ε1，δh3＝(h0-δh1)·ε3，δh4＝(h0-δh1-δh3)·ε4，δh6＝(h0-δh1-δh3-δh4)·ε6；

44、(h3)计算1，3，4，6机架组合的带钢出口厚度，即：h1＝h0-δh1，h3＝h0-δh1-δh3，h4＝h0-δh1-δh3-δh4，h6＝h0-δh1-δh3-δh4-δh6；

45、(h4)计算1，3，4，6机架组合的带钢出口速度，即：

46、

47、(h5)令i＝1；

48、(h6)令ki＝0；

49、(h7)令ti＝timin+kiδθ；

50、(h8)计算轧制压力pi，轧制功率fi，打滑因子振动因子

51、(h9)判断pi≤η1pimax,fi≤η2fimax,是否都成立；若成立，则转入步骤(h10)；若不成立，则ki＝ki+1，转入步骤(h7)；其中，η1和η2均为安全系数；

52、(h10)令i＝3；

53、(h11)令ki＝0；

54、(h12)令ti＝timin+kiδθ；

55、(h13)计算轧制压力pi，轧制功率fi，打滑因子振动因子

56、(h14)判断pi≤η1pimax,fi≤η2fimax,是否都成立；若成立，则转入步骤(h15)；若不成立，则ki＝ki+1，转入步骤(h12)；

57、其中，η1和η2均为安全系数；

58、(h15)令i＝4；

59、(h16)令ki＝0；

60、(h17)令ti＝timin+kiδθ；

61、(h18)计算轧制压力pi，轧制功率fi，打滑因子振动因子

62、(h19)判断pi≤η1pimax,fi≤η2fimax,是否都成立；若成立，则转入步骤(h20)；若不成立，则ki＝ki+1，转入步骤(h17)；

63、其中，η1和η2均为安全系数；

64、(h20)令i＝6；

65、(h21)令ki＝0；

66、(h22)令ti＝timin+kiδθ；

67、(h23)计算轧制压力pi，轧制功率fi，打滑因子振动因子

68、(h24)判断pi≤η1pimax,fi≤η2fimax,是否都成立；若成立，则转入步骤(h25)；若不成立，则ki＝ki+1，转入步骤(h22)；

69、其中，η1和η2均为安全系数；

70、(h25)计算1，3，4，6机架组合的目标函数f2(x)，即：

71、f2(x)＝α(ψu1+ψu3+ψu4+ψu6)+β(δu1+δu3+δu4+δu6)，其中，α为带钢打滑因子稳定性系数，β为带钢振动因子稳定性系数；

72、(i)计算1，3，5，6机架组合的目标函数，具体步骤如下：

73、(i1)给定1，3，5，6机架组合的压下率，为x3＝{ε1,ε3,ε5,ε6}；

74、(i2)计算1，3，5，6机架组合的压下量，即：δh1＝h0·ε1，δh3＝(h0-δh1)·ε3，δh5＝(h0-δh1-δh3)·ε5，δh6＝(h0-δh1-δh3-δh5)·ε6；

75、(i3)计算1，3，5，6机架组合的带钢出口厚度，即：h1＝h0-δh1，h3＝h0-δh1-δh3，h5＝h0-δh1-δh3-δh5，h6＝h0-δh1-δh3-δh5-δh6；

76、(i4)计算1，3，5，6机架组合的带钢出口速度，即：

77、

78、(i5)令i＝1；

79、(i6)令ki＝0；

80、(i7)令ti＝timin+kiδθ；

81、(i8)计算轧制压力pi，轧制功率fi，打滑因子振动因子

82、(i9)判断pi≤η1pimax,fi≤η2fimax,是否都成立；若成立，则转入步骤(i10)；若不成立，则ki＝ki+1，转入步骤(i7)；其中，η1和η2均为安全系数；

83、(i10)令i＝3；

84、(i11)令ki＝0；

85、(i12)令ti＝timin+kiδθ；

86、(i13)计算轧制压力pi，轧制功率fi，打滑因子振动因子

87、(i14)判断pi≤η1pimax,fi≤η2fimax,是否都成立；若成立，则转入步骤(i15)；若不成立，则ki＝ki+1，转入步骤(i12)；

88、其中，η1和η2均为安全系数；

89、(i15)令i＝5；

90、(i16)令ki＝0；

91、(i17)令ti＝timin+kiδθ；

92、(i18)计算轧制压力pi，轧制功率fi，打滑因子振动因子

93、(i19)判断pi≤η1pimax,fi≤η2fimax,是否都成立；若成立，则转入步骤(i20)；若不成立，则ki＝ki+1，转入步骤(i17)；

94、其中，η1和η2均为安全系数；

95、(i20)令i＝6；

96、(i21)令ki＝0；

97、(i22)令ti＝timin+kiδθ；

98、(i23)计算轧制压力pi，轧制功率fi，打滑因子振动因子

99、(i24)判断pi≤η1pimax,fi≤η2fimax,是否都成立；若成立，则转入步骤(i25)；若不成立，则ki＝ki+1，转入步骤(i22)；

100、其中，η1和η2均为安全系数；

101、(i25)计算1，3，5，6机架组合的目标函数f3(x)，即：f3(x)＝α(ψu1+ψu3+ψu5+ψu6)+β(δu1+δu3+δu5+δu6)，其中，α为带钢打滑因子稳定性系数，β为带钢振动因子稳定性系数；

102、(j)比较三种四机架组合的目标函数f1(x)、f2(x)、f3(x)，输出目标函数最小值所对应的四机架组合。

103、本发明的有益效果：利用本方法，能够获得四道次模式的最优机架组合方式，本方法首先优化了打滑因子，从而有效的提高带钢的轧制稳定性，保障了超高强钢冷连轧过程轧制稳定性与成品质量，其次降低了生产成本，充分发挥了新建机组的生产能力，对机组的生产经济性具有重要的意义。