一种热连轧机组成品机架工作辊表面粗糙度预报方法与流程

技术领域：

本发明涉及一种热连轧机组成品机架工作辊表面粗糙度预报方法，属于热轧技术领域。

背景技术：
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在带钢的热连轧生产过程中，轧辊的表面粗糙度对于成品热轧带钢的影响至关重要。热连轧生产线的轧辊有工作时间长、工作环境恶劣、工作强度大的特点，其经常会出现磨损、表面龟裂、氧化皮剥落等常见破损。其中轧辊磨损是指，随着轧制吨位的增加，轧辊表面的粗糙度衰减，进而影响热轧带钢成品表面质量的现象。另外，对于热轧带钢而言，轧辊总是处于温度因接触带钢而迅速升高和因接触轧辊冷却水而迅速降低的循环之中，其温度变化的幅度和频率都会影响轧辊表面的磨损情况。事实上，随着轧辊磨损的增加，粗糙度急剧下降，甚至会导致轧辊与带钢相互打滑现象的发生，这在破坏带钢表面质量的同时，进一步加剧了轧辊的磨损。尤其对于热连轧机组的成品机架，其轧辊的粗糙度更是会直接影响热轧成品的表面质量。以往对于轧辊的磨损程度通常是通过现场经验进行判断，经由现场富有经验的工人制定合理的换辊周期，以此避免轧辊磨损带来的成品质量降级事故。然而，不同的钢种、不同的工艺条件都会影响轧辊的磨损速率，所以仅仅根据现场经验制定的换辊周期过于死板。事实上，轧辊的磨损实际上与时间并无直接的关系，影响热轧辊的磨损程度的因素主要有：轧制吨位、轧辊的温度变化幅度、轧辊的温度变化频率。因此，现场仅仅根据时间来判断换辊与否的生产制度有下述不合理的方面：一种情况，已经磨损严重的轧辊由于未达到“换辊周期”仍在在线生产，带来成品质量风险；与之相反的另外一种情况是，是过度遵循“换辊周期”的工艺，还可以继续使用的轧辊被换下，增加了机组不必要的时间成本和技术成本。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述存在的问题提供一种热连轧机组成品机架工作辊表面粗糙度预报方法，考虑轧制吨位、温度变化幅度、温度变化频率等因素轧辊粗糙度衰减模型，从而更加科学精确地判断轧辊的磨损程度，对热轧机组轧辊的粗糙度进行预报，降低热轧成品出现表面质量问题的风险，同时避免投入不必要的时间成本和技术成本，给企业带来效益。

上述的目的通过以下技术方案实现：

一种热连轧机组成品机架工作辊表面粗糙度预报方法，该方法包括如下步骤：

(a)计算机组针对不同钢种生产工艺的轧辊衰减模型；

(b)给定机组正常生产所允许的轧辊粗糙度下限rarmin；

(c)给定钢卷参数p并初始化p＝1；

(d)收集机组换辊后生产周期内第p卷带钢的钢种，轧制速度wp，带钢温度tps，轧辊冷却水温度tpl，钢卷重量lp，及其所对应的吨位衰减系数和温变衰减系数{lp0,tp0}；

(e)预报第p+1卷带钢生产的初始粗糙度

(f)判断rarp+1≤rarmin，如果不是，则令p＝p+1，rar0＝rarp+1，转入步骤(c)；如果是，令p＝p-1，转入步骤(f)；

(g)输出p，并在生产完第p卷带钢后，停机换辊，成品机架的轧辊粗糙度预报结束，进入下一换辊周期；

所述的热连轧机组成品机架工作辊表面粗糙度预报方法，步骤(a)中所述的计算机组针对不同钢种生产工艺的轧辊衰减模型包括如下步骤：

(a1)收集现场设备工艺参数，钢种总数z，成品机架磨辊粗糙度初始值rar0；

(a2)给定钢种参数i，并初始化i＝1；

(a3)收集针对第i种带钢的轧制工艺参数，成品机架轧制过程中带钢的温度tis、轧辊冷却水的温度til；

(a4)通过现场进行针对第i种钢种的实验：在同样的润滑冷却等工艺条件下，分别收集n组轧制吨位分别为lj(j＝1，2，3……n)和m组轧制速度(工作辊转速)分别为wk(k＝1，2，3……m)的轧辊粗糙度rarijk；

(a5)根据现场实际给定轧制吨位衰减系数和温变衰减系数的初始值x0＝{li0,ti0}和计算精度∑；

(a6)计算不同轧制吨位、不同轧制速度下的理论粗糙度

(a7)构造目标函数g(x0)

式中α为加权系数，0＜α＜1；

(a8)判断g(x0)≤∑，如果是，则输出x0，如果不是则调整x0的值，重复执行步骤(a6)、(a7)，直至不等式满足输出合理的x0，得到针对第i种钢种热连轧轧辊粗糙度衰减模型；

(a9)判断i<z，如果是i＝i+1，则i＝i+1，返回步骤(a3)，如果是，则针对机组共z组钢种生产工艺的轧辊粗糙度衰减模型收集完成，转入步骤(b)。

有益效果：

与现有技术相比，本发明的建立了一套热轧过程中考虑轧制吨位、温度变化幅度、温度变化频率等因素轧辊粗糙度衰减模型，从而更加科学精确地判断轧辊的磨损程度，对热轧机组轧辊的粗糙度进行预报，降低热轧成品出现表面质量问题的风险，同时避免投入不必要的时间成本和技术成本，给企业带来效益。

附图说明

附图1为本发明的总流程图；

附图2为本发明的机组不同钢种生产工艺的轧辊衰减模型计算流程图；

附图3为本发明在某连轧生产线的应用效果图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

一种热连轧机组成品机架工作辊表面粗糙度预报方法，该方法包括如下步骤：

(a)计算机组针对不同钢种生产工艺的轧辊衰减模型；

(a1)收集现场设备工艺参数，钢种总数z＝6，成品机架磨辊粗糙度初始值rar0＝3.3；

(a2)给定钢种参数i，并初始化i＝1；

(a3)收集针对第i种带钢的轧制工艺参数，成品机架轧制过程中带钢的温度tis、轧辊冷却水的温度til；

(a4)通过现场进行针对第i种钢种的实验：在同样的润滑冷却等工艺条件下，分别收集n组轧制吨位分别为lj(j＝1，2，3……n)和m组轧制速度(工作辊转速)分别为wk(k＝1，2，3……m)的轧辊粗糙度rarijk；

(a5)根据现场实际给定轧制吨位衰减系数和温变衰减系数的初始值x0＝{li0,ti0}和计算精度∑＝0.1；

(a6)计算不同轧制吨位、不同轧制速度下的理论粗糙度

(a7)构造目标函数g(x0)

式中α为加权系数，0＜α＜1；

(a8)判断g(x0)≤∑，如果是，则输出x0，如果不是则调整x0的值，重复执行步骤(a5)、(a6)，直至不等式满足输出合理的x0，得到针对第i种钢种热连轧轧辊粗糙度衰减模型；

(a9)判断i<z，如果是i＝i+1，则i＝i+1，返回步骤(a3)，如果是，则针对机组共z组钢种生产工艺的轧辊粗糙度衰减模型收集完成，如表1所示，转入步骤(b)；

表1某热连轧机组各钢种对于的吨位衰减系数和温变衰减系数

(b)给定机组正常生产所允许的轧辊粗糙度下限rarmin＝0.7；

(c)给定钢卷参数p并初始化p＝1；

(d)收集机组换辊后生产周期内第p卷带钢的钢种，轧制速度wp，带钢温度tps，轧辊冷却水温度tpl，钢卷重量lp，及其所对应的吨位衰减系数和温变衰减系数{lp0,tp0}；

(e)预报第p+1卷带钢生产的初始粗糙度

(f)判断rarp+1≤rarmin，如果不是，则令p＝p+1，rar0＝rarp+1，转入步骤(c)；如果是，令p＝p-1，转入步骤(f)经计算，生产周期内个卷热轧带钢的预报粗糙度如表2所示，观察表格可知，在生产完第63卷带钢后轧辊的轧后粗糙度已经小于粗糙度下限0.7，故令p＝63-1＝62；

表2某热连轧机组在生产周期针对成品机架的轧辊粗糙度预报

(g)输出62，在生产完第62卷带钢后，停机换辊，轧辊粗糙度的预报结束，进入下一换辊周期；

最后，根据本发明在现场设定换辊工艺制度，科学精确地判断了轧辊的磨损程度，对热轧机组轧辊的粗糙度进行较为准确的预报，降低了热轧成品出现表面质量问题的风险，同时避免了投入不必要的时间成本和技术成本，给企业带来了效益。