[发明专利]确定冷轧带钢卷取半径的方法

说明书

技术领域

本发明涉及冷轧带钢领域，尤其涉及一种确定冷轧带钢卷取半径的方法。

背景技术

板形质量是衡量冷轧带钢产品的主要技术指标之一，贯穿于带钢生产的全过程。为了提高板形控制的质量和精度，先进的冷轧带钢生产线通常会在轧机出口处配备板形仪进行带钢板形的在线测量，然后将测量结果反馈到板形控制系统，完成整个系统的板形闭环控制功能。实际生产中，由于冷轧之后带钢产品通常带有一定凸度，造成带钢卷取之后形成卷凸度，致使带卷外半径沿带钢横向不等，最终导致带钢松紧程度发生变化，产生附加应力而使得带钢张应力横向分布发生变化，进而影响板形仪对板形检测的真实性，间接造成了板形控制效果的变差。因此，为了进一步提高板形控制系统的控制精度，就必须对这种造成板形测量数据误差的卷形干扰因素给予有效的补偿。

由国内外相关文献可知，板形控制系统对板形测量数据进行卷形干扰因素补偿的关键是能否准确和及时的获得带钢卷取外半径值。带钢卷取时是受到外部张力作用的，层层直接存在压应力的相互作用，并且带卷外半径与压应力之间存在复杂的耦合关系。国内燕山大学连家创教授等通过考虑钢卷径向紧密系数沿径向变化的特性，建立了一种带钢卷取耦合计算模型，在这个数学模型中，带钢卷取外半径、层间径向压力之间存在着相互耦合的复杂数学关系，这也使得这个模型的准确求解变得相当困难。文献“逐层迭代法计算卷取机卷筒单位压力，《重型机械》，连家创等，2001，(6)：30-33”提出了一种逐层迭代计算方法：首先通过假设卷取内部各层间位移和位移变化增量均为零，然后计算出对应的层间径向压应力P1，再利用层间径向压力计算卷取内部各层间位移及位移变化增量，利用层间径向压力计算卷取内部各层间位移及位移变化增量重新计算层间径向压应力P2，以上述计算过程前后两次计算得到的层间径向压应力P1和P2之间的偏差作为衡量指标函数，若衡量指标函数小于某一设定值则认为求解收敛，否则令P1＝P2，按照上述步骤重新计算，直到得到满意的计算结果为止。

值得注意的是，上述传统的逐层迭代法对于解的初始值具有很大的依赖性，在求解耦合模型问题时会遇到计算结果不收敛的棘手问题，这也大大降低了该方法的应用价值和现实意义。另一方面，智能优化方法在最近十几年里已经得到了长足的发展，被广泛应用于工程技术领域。与传统的计算方法不同，智能优化方法通过模拟和学习人工智能，有效的克服了复杂计算问题求解结果不收敛或者容易陷入局部最优点等问题，已经成为解决传统工程技术问题的有效工具。

为了解决传统的逐层迭代方法在计算冷轧带钢卷取半径时会遇到计算结果不收敛的技术难题，本发明通过调整带钢卷取耦合模型各物理量间的求解顺序，引入粒子群(PSO)优化算法进行耦合计算问题的求解，成功避免了计算过程陷入局部最优点或者发散现象的发生；此外，将离线优化计算得到的钢卷卷取半径数据存入板形计算机数据库中，当板形控制系统投入在线运行后可以通过数据库查询的方法实时地为后续带钢卷形补偿模块提供高精度的即时性钢卷半径数据，完成板形控制系统中较为关键的卷形补偿功能，为提高冷轧带钢产品板形质量提高保证。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种确定冷轧带钢卷取半径的方法，以解决传统的逐层迭代计算方法经常遇到计算结果不收敛的技术问题。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：包括离线优化计算环节和在线应用环节两个部分。其中：离线优化计算环节是通过调整带钢卷取耦合模型各物理量间的求解顺序，引入粒子群优化算法进行耦合计算问题的求解，以避免计算过程陷入局部最优点或者发散现象的发生；在线应用环节的实施过程中，是将离线优化计算环节所得到的钢卷卷取半径数据存入板形计算机数据库中，当板形控制系统投入在线运行后可以通过数据库查询的方法实时地为后续带钢卷形补偿模块提供高精度的即时性钢卷半径数据，完成板形控制系统中较为关键的卷形补偿功能。

所述的离线优化计算环节可以包括以下步骤：

(1)收集冷轧带钢卷取半径计算的相关工艺参数：

该相关工艺参数包括：冷轧带钢的材料弹性模量、冷轧带钢泊松比、冷轧带钢接触表面不平度最大值、冷轧带钢宽度、板形仪测量辊的各测量段尺寸大小、冷轧带钢横向厚度分布、冷轧带钢卷取张力分布；

(2)确定条元个数：