[发明专利]一种热镀锌光整机板面质量控制参数综合优化设定方法

摘要

本发明公开了一种热镀锌光整机板面质量控制参数综合优化设定方法，它充分结合热镀锌光整机轧制过程的设备与工艺特点，采用离散的方法分别求解出任意工况下工作辊轴线方向的粗糙度分布，在综合考虑成品带钢表面粗糙度、成品带钢的板形及锌层的均匀性与稳定性同时兼顾出口厚度分布，对光整机的轧制工艺参数进行优化设定，降低了色差缺陷及卷曲缺陷的发生概率，改善了锌层的均匀性和稳定性并为后续拉矫机的生产提供了便利，并且可适应在多种不同轧制规范情况下对在线辊面粗糙度进行精确求解，为提高成品带钢的表面质量特别是为锌层稳定性和锌花均匀性的控制奠定了基础。

主权项

一种热镀锌光整机板面质量控制参数综合优化设定方法，其特征是：包括以下由计算机执行的步骤：(1)收集热镀锌板生产过程中所涉及到的光整机的设备参数、待光整的热镀锌板的规格特征与工艺参数、换辊后轧辊的设备参数；(2)定义优化过程中所涉及到的过程变量；(3)对工作辊和待轧带钢进行单元划分；(4)计算工作辊辊面沿轴向方向的粗糙度分布；(5)建立工作辊辊面摩擦系数与粗糙度的模型，该模型采用高次曲线进行拟和，表示为其中μ为摩擦系数，Ra为辊面粗糙度，c为多项式拟合次数，α_c为拟合系数；(6)根据工作辊辊面摩擦系数与粗糙度间的模型和当前卷带钢轧制时工作辊各段的辊面粗糙度，计算当前卷带钢轧制时沿带钢宽度方向各段的摩擦系数为工作辊各段表面粗糙度，其中j＝n‑m+i，n,m为带钢单元划分过程参数；(7)对光整机前后张力、工作辊的弯辊力以及光整机的伸长率这些轧制工艺参数设定初始值；(8)计算当前工况下成品带钢各段的表面粗糙度，计算模型为：${\mathrm{Ra}}_i^b={\mathrm{\η}}_1(1-{\mathrm{\α}}_h{h}_{0i}-{\mathrm{\α}}_{h^{\′}}{h}_{0i}^2)e^{{\mathrm{\α}}_k{\mathrm{\σ}}_{s0}}{e}^{{\mathrm{\α}}_{\mathrm{\ϵ}}{\mathrm{\ϵ}}_i}{\mathrm{Ra}}_{(n-m+i)}^g+{\mathrm{\η}}_{2}th\left({\mathrm{\β}}_h{h}_i\right)e^{{\mathrm{\β}}_k{\mathrm{\σ}}_{s0}}th\left({\mathrm{\β}}_{\mathrm{\ϵ}}{\mathrm{\ϵ}}_i\right){\mathrm{Ra}}_0^b,$其中，α_h,α_h'为轧辊对粗糙度的入口厚度影响系数，β_h为带钢对粗糙度的入口厚度影响系数，α_k,β_k为带钢的材质影响系数，α_ε,β_ε为中伸长率率影响系数，η₁,η₂为光整机特性影响参数；(9)判断成品带钢的表面粗糙度是否满足约束条件：其中M为带钢沿宽度方向的分段数；若满足约束条件，则转入下一步，若不满足约束条件，则改变步骤(7)所设定的初始值，转入步骤(8)重新计算；(10)计算当前工况下成品带钢的出口厚度分布h_1i、出口张力分布σ_1i和轧制压力分布q_i；(11)判断成品带钢沿宽度方向的各段轧制压力的差值是否满足约束条件：$\left\{\begin{array}{c}\frac{{\mathrm{maxh}}_{1i}-{\mathrm{minh}}_{1i}}{h_0(1-\mathrm{\ϵ})}\≤k_{h_1}\\ \underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{q}_i\≤P_{max}\\ \frac{{\mathrm{maxq}}_i-{\mathrm{minq}}_i}{\frac{1}{M}\underset{i=1}{\overset{M}{\Σ}}{q}_i}\≤k_q\\ \frac{{\mathrm{max\σ}}_{1i}-{\mathrm{min\σ}}_{1i}}{T_1}\≤k_{{\mathrm{\σ}}_1}\end{array}\right.,$其中h₀为镀锌板的来料厚度，ε为伸长率设定值，为许可最大厚度不均匀度系数，P_max为光整机许可最大轧制压力设定值，k_q为许可最大轧制压力不均匀度系数，T₁为出口张力设定值，为许可最大张力不均匀度系数；若满足约束条件，则转入下一步，若不满足约束条件，则改变步骤(7)所设定的初始值，转入步骤(8)重新计算；(12)计算影响热镀锌生产线光整机轧制工艺参数设定的目标函数：$F_x={\mathrm{\γ}}_1\frac{{\mathrm{maxh}}_{1i}-{\mathrm{minh}}_{1i}}{h_0(1-\mathrm{\ϵ})}+{\mathrm{\γ}}_3\frac{{\mathrm{maxq}}_i-{\mathrm{minq}}_i}{\frac{1}{M}\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{q}_i}+{\mathrm{\γ}}_4\frac{\max \left({\mathrm{Ra}}_i^b\right)-\min \left({\mathrm{Ra}}_i^b\right)}{\frac{1}{M}\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Ra}}_i^b},$式中γ₁,γ₂,γ₃,γ₄为加权系数，且γ₁+γ₂+γ₃+γ₄＝1；(13)判断Powell条件是否成立？如果条件不成立，则改变步骤(7)所设定的初始值，转入步骤(8)重新计算；如果条件成立，则记录此时的轧制工艺参数所设定的初始值，转入下一步；(14)输出步骤(13)所得到的轧制工艺参数所设定的初始值，结束计算。