本发明涉及涂镀领域，尤其涉及到一种适用于镀镍连续生产线的转向辊前后张力综合优化设定方法。
背景技术：
随着市场竞争加剧，用户对镀镍带钢表面质量控制要求越来越高，要求厂家提供表面质量更好的产品。由于现场环境的复杂性，镀镍带钢的表面质量不单单与涂镀工艺参数有关，现场的工况条件、设备状态同样会对镀镍带钢造成划伤缺陷。转向辊打滑是镀镍生产线常见的生产事故，会造成镀镍带钢表面造成划伤，对镀镍带钢的表面质量带来严重影响。转向辊打滑主要原因可以从两个方面考虑，一方面转向辊表面涂层粗糙粗磨损严重，导致摩擦系数衰减引起相对滑动，另一方面机组张力控制不当，导致转向辊超载，引起打滑。一般各厂家往往从增加辊子粗糙度的角度，更换辊子表面涂层，以防止辊子打滑，但是镀镍生产线有工作强度大、生产时间长、生产任务重的特点，经常更换表面涂层，影响了生产进度，给企业带来了经济损失。事实上，通过合理地进行张力控制，可以大大地减缓转向辊的磨损程度，防止带钢打滑，延长环辊周期，基于此，本发明专利通过合理的数学建模，模拟镀镍生产线上的转向辊的受力状态，从张力控制的角度出发，设定了张力控制合理的目标值，有效延长了换辊周期，提高了生产效率，为企业带来了效益。
技术实现要素：
针对镀镍连续生产线上现场出现的转向辊打滑问题，本发明提供一种适用于镀镍连续生产线的转向辊前后张力综合优化设定方法，通过合理的数学建模，模拟镀镍生产线上的转向辊的受力状态，从张力控制的角度出发，设定张力控制合理的目标值，有效延长换辊周期，提高了生产效率，为企业带来效益。
为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
一种适用于镀镍连续生产线的转向辊前后张力综合优化设定方法，包括以下可由计算机执行的步骤：
（a）收集现场工艺参数，转向辊的前张力Fq，后张力Fh，换辊周期内转向辊与镀镍带钢之间的最小相对摩擦系数μmin，转向辊的包角α’，机组带钢的运行速度ν，带钢的宽度b，厚度h，带钢的密度ρ，重力加速度g，转向辊半径r，
（b）定义张力控制优化步长ΔF、张力控制优化参数i，并初始化i=1；
（c）定义带钢微分精度n、带钢微弧段变量j，并初始化j=1，计算带钢微弧段质量Δm，
（1）
式中λ为考虑实际包角小于理论包角的修正系数，根据现场情况确定，一般取0.7 ≤λ< 1；
（d）计算转向辊模拟前张力值Fmqi，转向辊模拟后张力值Fmhi，
Fmqi =Fq+iΔF-Fs （2）
Fmhi =Fh+iΔF+Fs （3）
式中Fs未考虑带钢弹塑性弯曲的张力损失值，根据现场情况确定，一般取50N≤Fs≤150N；
（e）计算第j微弧段的带钢的前张力Fmqij、后张力Fmhij，
（4）
（5）
（f）计算第j微弧段的带钢的摩擦力Ffij，
（6）
式中θj为第j个微弧段法向与重力方向的夹角，通过现场收集获得；式中l为考虑带钢运动方向的系数，且，δ为带钢运动方向与重力方向的夹角。
（g）计算第微弧段的带钢的支持力FNij，
（7）
（h）计算第j微弧段的带钢的必要摩擦系数
（8）
（i）判断式μmin-μij>0是否成立，如果是转入步骤（j），如果否转入步骤（k）；
（j）判断式j<n是否成立，如果是令j=j+1，转入步骤e），如果否令i=i+1，j=1转入步骤（d）；
（k）输出张力控制的目标值为ΔFm，完成对转向辊前后张力控制的优化。
ΔFm=(i-1) ΔF （9）
则机组正常运行时，必须保证前后张力的波动小于ΔFm，以此目标对机组张力控制进行优化，即可保证有效延长换辊周期，提高生产效率，为企业带来效益。
本发明与现有技术相比具有如下优点和效果：
充分结合镀镍连续生产线的工艺与设备特点，并考虑到转向辊打滑问题，本发明提供一种适用于镀镍连续生产线的转向辊前后张力综合优化设定方法，通过合理的数学建模，模拟镀镍生产线上的转向辊的受力状态，从张力控制的角度出发，设定张力控制合理的目标值。不但可以延长换滚周期，提高现场的生产效率，还可以防止因机组张力控制不当，导致转向辊超载，引起的打滑事故，为镀镍连续生产线的转向辊前后张力综合优化设定提供了依据。
具体实施方式
（a） 收集现场工艺参数，转向辊的前张力Fq=15000N，后张力Fh=13000N，换辊周期内转向辊与镀镍带钢之间的最小相对摩擦系数μmin=0.15，转向辊的包角α’=200︒，机组带钢的运行速度v=5m/s，带钢的宽度b=1000mm，厚度h=0.3mm，带钢的密度ρ=7850kg/m3，重力加速度g=9.8 kg/m3，转向辊半径r=300mm，
（b）定义张力控制优化步长ΔF=150N、张力控制优化参数i，并初始化i=1；
（c）定义带钢微分精度n=11、带钢微弧段变量j，并初始化j=1，并计算带钢第1微弧段质量Δm，取λ=0.9；
Δm=0.182kg （1）
（d）计算转向辊模拟前张力值Fmq1，转向辊模拟后张力值Fmh1 ，取Fs=80N；
Fmq1=15070N （2）
Fmh1=12903N （3）
（e）计算第1微弧段的带钢的前张力Fmq11、后张力Fmh11，
Fmq11=13125N （4）
Fmh11=12903N （5）
（f）计算第1微弧段的带钢的摩擦力Ff11，
Ff11=195N （6）
（g）计算第1微弧段的带钢的支持力Fn11，
Fn11=3326N （7）
（h）计算第1弧段的带钢的必要摩擦系数
μ11=0.059 （8）
（i）通过在计算机上依次计算在不同的模拟张力设定下各微弧段的必要摩擦系数，可以知道当i=11，j=2时，μ11,2=0.1502>0.15；
（l）输出张力控制的目标值为ΔFm，完成对转向辊前后张力控制的优化。
ΔFm=1500N （9）
则机组正常运行时，必须保证前后张力的波动小于1500N，以此目标对机组张力控制进行优化，即可保证有效延长换辊周期，提高生产效率，为企业带来效益。