[发明专利]带钢卷取品质在线综合判断方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种带钢卷取工艺技术，特别涉及一种工程上实用的在线综合判断带钢卷取品质的工艺方法。

背景技术

无论是冷轧带钢还是热轧带钢，在之后的卷取过程中，来料本身所具有的板形缺陷、板凸度缺陷、热轧来料所带有的热轧高点及卷取时张力的不合理设定等都会影响带钢的卷取品质，严重的甚至导致废卷的出现，造成大量的浪费。热轧钢卷存在卷取疏松、带钢起筋、带钢翘曲等缺陷，冷轧钢卷同样存在带钢起筋、带钢翘曲、心型卷等缺陷。实际生产中，无论是热轧卷取还是冷轧卷取均应考虑到被卷取带钢的板形、板凸度、带钢表面质量及来料规格，以相关机理模型为依据，求解出被卷取带钢板形、板凸度、带钢表面质量与上述各种缺陷之间的定量关系进而通过合理设定卷取张力、对上游轧制过程质量控制提出相关要求进而解决卷取不紧密、心型卷等问题，实现卷取高点、卷取翘取的预防与控制，这需要建立带钢卷取过程中钢卷内部应力分布数学模型并通过合适的算法实现钢卷应力场的快速求解以满足现场的需要。带钢卷取过程中钢卷内部应力的变化是一个极其复杂的过程，目前国内关于带钢卷取过程中钢卷内部应力场分布的一些研究主要包括二维应力场计算模型和三维应力场计算模型。二维应力场计算模型计算量小，但没有考虑到卷取与轧制过程的连续性，因而就忽略掉了带钢的板形、板凸度对卷取过程的影响，导致与实际情况差别较大；在《中国机械工程》，2004年第15期第94-97页中的《钢卷卷取及卸卷过程中内部应力分布的研究[J]》（文献1）和2009.机械工业出版社出版的《冷连轧机高速生产过程核心工艺数学模型[M]》（文献2）一书中，虽然提出了一套描述冷轧带钢卷取过程中钢卷内部三维应力场的计算方法，但该模型含有多个变量，涉及到反复求解大型方程组，计算量大、计算时间长、计算速度慢，只能实现离线模拟而不能实现在线模拟，无法满足现场需要。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种带钢卷取品质在线综合判断方法。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：带钢卷取品质在线综合判断方法，包括以下步骤：

（a）收集卷取机的设备及工艺参数，主要包括：卷筒内半径                                                、外半径、卷筒的弹性模量、卷筒的泊松比、带钢在第条处的卷取张力，正在卷取层数，带钢横向条元数；

（b）收集被卷取带钢的品种规格范围及工艺参数，主要包括：带钢在第条处的厚度、带钢宽度、带钢弹性模量、带钢泊松比、带钢紧密系数公式中考虑理论与实际存在差别的修正系数、带材表面不平度的最大值；

   （c）给定计算过程参数，主要包括：收敛精度、、加权系数、卷取紧密目标值、最大允许滑移层数、最大允许不均匀度；

（d）求解卷取第层时第层带钢在第条处的内半径、卷取第层时第层带钢在第条处的内半径、卷取第层时第层带钢与第层带钢在第条处的径向压应力、卷取第层时第层带钢头部在第条处的周向应力、卷取第层时第层带钢与第层带钢在第条处的摩擦应力、卷取第层时第层带钢与第层带钢在第条处的紧密系数及卷取第层时卷筒外表面位移； 

（e）计算钢卷卷取紧密的目标函数值；

（f）判断钢卷卷取紧密综合判断不等式是否成立，如果成立，说明此时钢卷卷取紧密，转入步骤（g），如果不成立说明钢卷卷取较为疏松，需要进行张力调整以优化卷取品质，转入步骤（d）；

（g）记录出现的层数；

（h）判断是否成立，如果成立，转入步骤（i），如果不成立，则进行卷取张力优化后转入步骤（d）；

（i）计算带钢半径横向分布的不均匀度，（式中代表第层带钢的中部半径，代表第层带钢的边部半径）；

（j）判断是否成立，如果成立，转入步骤（k），如果不成立，则进行卷取张力优化后转入步骤（d）；

（k）卷取品质判断完毕，结束计算。

所属的步骤（d）包括以下步骤：

d1）定义为每卷取上一层后，各层带钢所产生的压缩变形量，给定卷取第层时的钢卷半径的初始分布曲线，；

d2）定义中间变量，并令，给定卷取第（注：为小于卷取层数的随机数，由小到大总共取20个）层时的钢卷半径的初始分布，；

d3）优化求解出卷取第层时的周向应力影响系数；

d4）定义中间变量，令=；

d5）判断是否成立，如果成立，则令，转入步骤d2）；如果不成立，转入步骤d6）；

d6）利用，曲线拟合卷取即第层时钢卷半径的分布曲线 ，；