冷连轧过程以吨钢电耗控制为目标的轧制规程优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于冶金冷乳领域，特别涉及一种冷连乳的乳制规程优化方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，由于家用电器、汽车、电子、航天等行业的巨大需求，使得国内外冷乳板带 生产工业获得了迅猛发展。以往，在冷乳板带生产过程中，现场关注的焦点主要集中在板 形、板厚、表面缺陷等质量指标的控制。但随着钢铁行业竞争的日益激烈，钢铁行业整体利 润率的下滑，冷乳板带生产过程中的成本控制问题已经被摆在了与质量控制同等重要的地 位。因为对于钢铁企业而言，在市场经济的条件下无论产品质量多高，如果其生产成本接近 甚至超过了产品价格，吨钢效益接近于零或者为负，这种产品也是没有生命力的，不可能长 期生产下去。吨钢耗电是机组生产成本占比相当大的一部分，根据相关文献可知，吨钢耗电 与压下规程和张力制度的设定密切相关。因此，乳制规程（即压下规程和张力制度）设定 的不合理，会导致吨钢电耗的增加。
【发明内容】
[0003] 针对冷连乳机组现场出现的因乳制规程设定不合理导致的吨钢电耗增加的问题， 本发明提供一种冷连乳过程以吨钢电耗控制为目标的乳制规程优化方法。本发明主要通过 合理的数学建模，模拟冷连乳生产线上的成本产生，设定吨钢耗电控制合理的目标值。
[0004] 本发明包括以下由计算机执行的步骤：
[0005] a)收集现场参数，包括：机组来料和成品厚度，机组第i机架电机效率、，机 组第i机架乳辊半径民，机组带材宽度B，机组带材密度P，杨氏模量E，泊松比V，机组第i 机架平均变形抗力，机组末机架乳制速度Vn，冷连乳机组第i机架乳化液流量％，机组第 i机架换辊后的乳制吨位叾1，机组第i机架工作辊换辊后乳制公里数1^，机组第i机架最大 乳制压力P iniax，机组第i机架最大打滑因子Φ iniax，机组第i机架最大滑伤指数馬^ 4几组第 i机架最大乳制功率W_x，其中参数i为机组机架编号，η为机组总的机架数；
[0006] b)收集机组摩擦特性参数，包括：速度指数衰减系数Βν，乳制公里数指数衰减系数 Bp乳制吨位指数衰减系数Βζ，乳化液流量指数衰减系数仏，第i机架速度线性回归系数CVl， 第i机架乳制公里数线性回归系数。，第i机架乳制吨位线性回归系数C Zl，第i机架乳化液 流量线性回归系数，第i机架压下率线性回归系数C"，第i机架前后张力线性回归系数 ，第i机架变形抗力线性回归系数Cki，第i机架出入口厚度线性回归系数心^ Ch(i 1}， 第i机架基准摩擦系数
[0007] c)令呒={h d h2, · · ·，hi, · · ·，hn J 表示机组压下规程，?\= {Τ η T2, · · ·，1\，· · ·， TJ表示机组张力制度，则令X = {HdTJ表示机组乳制规程；
[0008] d)设定初始XQ= {H lQ，TlQ}，初始优化步长Δ 4= { Δ H lQ，Δ TlQ}，优化参数j，令j =〇 ；
[0009] e)计算 X = X〇+j · Δ X ;
[0010] f)令 i = 1 ;
[0011] g)计算第i机架出口速度
：第i机架压下率
，第i机架道次 绝对压下量Ahi= h i fhi，第i机架等效张力影响系数ξ i' = 0. 3Ti+0. 7Ti 1;
[0012] h)计算第i机架的摩擦系数：
[0014] i)计算第i机架乳制力，可采用以下由计算机执行的步骤：
[0015] il)计算压扁相关系数
[0016] 弹性相关系数
[0017] 压下率相关系数α 3ι= 1. 08-1. 02r jP摩擦相关系数
[0018] i2)计算入口弹性修正参数
出口弹性修正参数
和乳辊压扁系i
[0019] i3)计算乳制力弹性修正系数
[0020] i4)计算乳辊压扁参数
[0022] i5)计算乳制力并输出 Pi= α Η γ ; ( a 3i+a 4i γ J + a 2i γ i;
[0023] j)计算第i机架工作辊弹性压扁半径
[0024] 第i机架外摩擦力影响系数
[0025] 第i机架前滑值
[0026] 第i机架乳制力矩
[0027] k)计算第i机架的打滑因子
和滑伤指数麫；
[0028] 1)计算第i机架乳制功率
是否成立？若成立，则转入步骤（η);不成立，则令j = j+1，转 入步骤e);
[0030] η)令i = i+1，判断i彡η ?若成立，则转入步骤（g);不成立，则转入步骤（ο);
[0031] 〇)构造机组电耗控制函数式
[0032] ρ)判断Powell条件是否成立？若成立，则转入步骤（q);不成立则调整X。和ΔΧ， 重置j = 〇,并重复上述步骤（e)到步骤（〇)，直至Powell条件成立；
[0033] q)输出F(X)取最小值的X =诋，TJ最优解，此时的F(X)为机组最低单位产量 电耗。
[0034] 在机组正常运行时，必须保证各机架乳制规程的等于或者无限接近{私，TJ，以此 目标对机组乳制规程进行优化，即可有效降低企业电耗及成本，为企业带来利益。
[0035] 本发明与现有技术相比具有如下优点：
[0036] 1、通过合理的数学建模，模拟冷连乳生产线上的成本产生，设定了吨钢耗电控制 合理的目标值，有效降低了企业电耗和成本，为企业带来了利益。
[0037] 2、能够防止因机组乳制规程设定不当，导致带钢打滑或滑伤以及乳制功率和乳制 力超过限定值，为冷连乳生产线以吨钢电耗控制为目标的乳制规程综合优化设定提供了依 据。
【附图说明】
[0038] 图1是本发明的总计算框图。
[0039] 图2是本发明乳制力的计算框图。
【具体实施方式】
[0040] 实施例1
[0041] 按照图1所示的冷连乳过程以吨钢电耗控制为目标的乳制规程优化方法总计 算框图，首先，在步骤（a)中，收集现场参数，包括：机组来料和成品厚度h。，h n(mm) {2. 50， 0. 45}，五个机架乳辊半径民(mm) {265, 237, 249, 266, 264}，五个机架电机效率n i {〇. 85， 0. 84,0.86,0.85,0.87}，带材密度 P = 7850 (kg/m3)，五个机架带材宽度 B1= 1020 (mm)， 杨氏模量E = 210GPa，泊松比v = 0.3,五个机架平均变形抗力MMpa) {373,475,541， 576,612}，五个机架乳化液流量％ (L/min) {3050, 3450, 3500, 3600, 3900}，五个机架换辊 后的乳制吨位Zjt) {2228,1940,1880, 2000, 2320}，五个机架工作辊换辊后乳制公里数 LjKm) {150,140,130,160,180}，五个机架最大乳制压力 Pinax(t) {1500,1480,1470,1490， 1480}，五个机架最大打滑因子Φ _x {0. 5,0. 45,0. 47,0. 47,0. 49}，五个机架最大滑伤指数 ，五个机架最大乳制功率w_x (KW) {2500，3800，3800，3800，3800}，冷连乳机组末 机架速度V5= 1520(m/min)，其中参数i为冷连乳机组机架编号，η = 5为冷连乳机组总的 机架数；
[0042] 随后，在步骤（b)中，收集机组摩擦特特性参数，包括：速度指数衰减系数 Bv= -0. 0036,乳制公里数指数衰减系数-0. 00082,乳制吨位指数衰减系数B z =-5. 0 X 10 6,乳化液流量指数衰减系数仏=-0. 173,第i机架速度线性回归系数 CVl= {1.6X10 2,2·5Χ102,3·2Χ102,4·5Χ102,5·2Χ10 2}，第 i 机架乳制公里数 线性回归系数Cu= {0· 140, 0· 185, 0· 200, 0· 248, 0· 253}，第i机架乳制吨位线性回 归系数CZl= {0.013,0.015,0.017,0.018,0.022}，第i机架乳化液流量线性回归系 数(^= {6.1X10 3,6.3\103,7.4\103,8.2\103，1.0\10 2}，第1机架压下率线性 回归系数Cri= {0· 179, 0· 162, 0· 154, 0· 142, 0· 132}，第i机架前张力线性回归系数
回归系数 Ckl= {-1. 27X 10 5, -0· 921X 10 5, -0· 613X 10 5, -0· 321X 10 5, -0· 120X 10 5}，第 i 机架出入口厚度线性回归系数(；1={-6.18\101，-6.09\101，-6.00\10 1，-5.97父101，-5· 94X101，}Ch(1 1}= {5. 84X10 \6· OIXIO1』· SlXlO^e. β?ΧΙΟ1』· 51X10 2}，第 i 机架 基准摩擦系数 μ Ql= {-1.27X10 ^-1. 74X10 ^-1. 86X10 丨，-2. 44X10 ^-0. 51 X101};
[0043] 随后，在步骤（c)中，令{h h2, . . .，hi, . . .，hn J表示机组压下规程，?\ = {1\，T2, · · ·，1\，· · ·，Tn}表示机组张力制度，则令X = {私，TJ表示机组乳制规程；
[0044] 随后，在步骤（d)中，设定初始XQ= {(1.98, 1.06, 0.72, 0.66)，（30, 140, 150, 150， 160,40)}，初始优化步长 Δ XQ= {(-〇· 01，〇· 01，〇· 01，-〇· 01)，（1，2, 2, 2, 2,1)}，优化参数 J·，令 j = 〇 ;
[0045] 随后，在步骤（e)中，计算 X = {(1. 98, 1. 06, 0· 72, 0· 66)，（30, 140, 150, 150, 160， 40)}；
[0046] 随后，在步骤（f)中，令i = 1 ;
[0047] 随后，在步骤（g)中，计算第1机架出口速度Vi= 345. 45 (m/min)，压下率r ;= 0. 21，道次绝对压下量Δ h = 0. 52和等效张力影响系数ξ / = 63 ;
[0048] 随后，在步骤（h)中，计算第1机架摩擦系数μ i =0· 064 ;
[0049] 随后，如图2所示，在步骤（i)中，计算第i机架乳制力：
[0050] il)计算压扁相关系数α Η= 535. 86，
[0051] 弹性相关系数α 2ι= 88. 91，
[0052] 压下率相关系数α 3ι= 〇. 87和摩擦相关系数α 4ι= 〇. 48 ;
[0053] i2)计算入口弹性修正参数Δ h' 0. 524,出口弹性修正参数Δ h" 0. 004和 乳辊压扁系数(：。=0.022 ;
[0054] i3)计算乳制力弹性修正系数β 7. 41 ;
[0055] i4)计算乳辊压扁参数γ 0. 41 ;
[0056] i5)计算第1机架的乳制力Ρ1= 1252. 6⑴；
[0057] 随后，在步骤（j)中，计算第1机架的工作辊弹性压扁半径R'1= 278. 25,第1 机架外摩擦力影响系数?λ =1·12，第1机架前滑值fsi= ο. 031，第1机架乳制力矩N 1 = 5· 58X 103N · m ;
[0058] 随后，在步骤（k)中，计算第1机架的打滑因子Φ 1= 0· 41和滑伤指数的=0.68 ;
[0059] 随后，在步骤⑴中，计算第1机架乳制功率W1= 2025KW ;
[0060] 随后，在步骤（m)中，显然不等式
[0061] 随后，在步骤（η)中，令i = i+Ι = 2,显然2彡5,则转入步骤（g);
[0062] 随后，在步骤（ο)中，构造机组电耗控制函数式FJX) = 165. 98 (千瓦时