[发明专利]适用于冷连轧机组的乳化液流量动态综合优化设定方法

摘要

一种适用于冷连轧机组的乳化液流量动态综合优化设定方法，它主要包括以下步骤：(1)参数收集；(2)设定各初始值、寻优步长及中间过程参数；(3)定义2#‑5#机架乳化液流量及寻优步长；(4)计算各机架乳化液冷却能力系数；(5)计算稳态轧制速度下各机架理论最佳流量；(6)计算机架乳化液总流量；(7)计算乳化液流量动态综合优化目标函数；(8)输出最优各机架乳化液流量；(9)完成新的轧制速度下各机架乳化液流量的分配，直至完成全部流量的分配。本发明避免了机架间乳化液流量固定分配造成的轧制压力异常增大以及轧制压力“倒挂”等问题，充分发挥了乳化液冷却能力，使得各机架乳化液冷却能力更加均匀，提高了生产的稳定性。

主权项

1.一种适用于冷连轧机组的乳化液流量动态综合优化设定方法，其特征在于：它包括以下由计算机执行的步骤：(a)参数收集；(a1)收集带材参数，主要包括带材宽度b，各机架入、出口带材厚度Hi、hi，(i＝1,2,...,n)，各机架带材入、出口速度v0,i、v1,i，(i＝1,2,...,n)，各机架带材入、出口温度ts0,i、ts1,i，(i＝1,2,...,n)；(a2)收集轧制工艺参数，主要包括各机架轧制压力pi，(i＝1,2,...,n)，各机架压下率εi，(i＝1,2,...,n)，各机架前张力σ1,i，(i＝1,2,...,n)，各机架后张力σ0,i，(i＝1,2,...,n)，轧制速度vi，(i＝1,2,...,n)；(a3)收集工艺润滑参数，主要包括乳化液浓度C，乳化液初始温度t0；(a4)收集轧辊参数，主要包括各机架工作辊直径Di，(i＝1,2,...,n)；(b)设定目标函数初始值F0，定义1#机架乳化液流量最小值w1,min，1#机架乳化液流量最大值w1,max，及寻优步长Δw1，设定1#机架乳化液流量寻优中间过程参数k1，并令k1＝0；(c)令w1＝w1,min+k1Δw1；(d)定义2#机架乳化液流量最小值w2,min，2#机架乳化液流量最大值w2,max，及寻优步长Δw2，设定2#机架乳化液流量寻优中间过程参数k2，并令k2＝0；(e)令w2＝w2,min+k2Δw2；(f)定义3#机架乳化液流量最小值w3,min，3#机架乳化液流量最大值w3,max，及寻优步长Δw3，设定3#机架乳化液流量寻优中间过程参数k3，并令k3＝0；(g)令w3＝w3,min+k3Δw3；(h)定义4#机架乳化液流量最小值w4,min，4#机架乳化液流量最大值w4,max，及寻优步长Δw4，设定4#机架乳化液流量寻优中间过程参数k4，并令k4＝0；(i)令w4＝w4,min+k4Δw4；(j)定义5#机架乳化液流量最小值w5,min，5#机架乳化液流量最大值w5,max，及寻优步长Δw5，设定5#机架乳化液流量寻优中间过程参数k5，并令k5＝0；(k)令w5＝w5,min+k5Δw5；(l)计算轧制速度为vj时各机架乳化液冷却能力系数ηi,j，其表达式为(11)计算带材轧制过程中的摩擦热Qf，其表达式为Qf＝2blμpmηf(SH(l‑xn)+Shxn)；式中，b为带钢宽度，mm；l为变形区长度，mm；μ为摩擦系数；p_m为轧制区平均单位压力，kN；η_f为摩擦功转化为热的分配系数，取2/3；S_H为变形区后滑率，％；S_h为变形区前滑率，％；v₀、v₁分别为轧件入出口速度，ms^‑1；v_r为轧辊圆周速度，ms^‑1；α为变形区咬入角，rad；x_n为中性面到出口的距离，mm；(l2)计算带材轧制过程中的变形热Qb，其表达式为Qb＝pmηmVln(H/h)；式中，ηm为塑性变形功转化为热的分配系数，取0.9；V为变形区带材的体积，mm3；H、h分别为带材入、出口厚度，mm；(l3)计算带材轧制过程中上游机架残留的热量Qc，其表达式为式中：Qc,i为第i机架所在的上游机架残留的热量；Qf,i‑1为第i‑1机架带材轧制过程中的摩擦热；Qb,i‑1为第i‑1机架带材轧制过程中的变形热；Qr,i‑1为第i‑1机架带材轧制过程中乳化液带走的热量；Qd,i‑1为第i‑1机架与第i机架之间带钢表面热量的散失量；(l4)计算两个机架之间带钢表面热量的散失量Qd，其表达式为Qd＝ρcmV(ts1‑ts0)；式中：ρ为带材密度，对于钢材ρ＝7800Kg/m3；cm为带材的比热，对于钢材取cm＝470J/(Kg.℃)；ts1为前部机架带材的出口温度，℃；ts0为后部机架带材的入口温度，℃；(l5)计算带材轧制过程中乳化液带走的热量Qr，其表达式为Qr＝αBA(tm‑t0)；式中：αB为换热系数，αB＝αB0w0.264T‑0.213exp(9.45‑0.1918C)×1.163；αB0为喷嘴形状、喷射角度影响系数；C为乳化液浓度，％；w为乳化液流量，L/min；T为带材温度，℃；A为变形区接触面积，mm2；tm为带钢与轧辊的平均温度，℃；t0为乳化液初始温度，℃；(m)计算冷连轧机组第i机架稳态轧制速度下保证Qri＝Qfi+Qbi+Qci时的理论最佳流量wli，(i＝1,2,...,n)；(n)判断不等式wi≤wli是否成立？如果成立，转入步骤(o)，否则直接转入步骤(s)；(o)计算轧制速度为v_j时机架乳化液总流量W，其表达式为(p)以Wmax表示冷连轧机组机架乳化液总流量最大值，判断不等式W≤Wmax是否成立？如果成立，转入步骤(q)，否则直接转入步骤(s)；(q)计算轧制速度为vj时乳化液流量动态综合优化设定的目标函数F(X)，其表达式为式中，α为加权系数；为冷连轧机组轧制速度为v_j时整体平均乳化液冷却能力系数，(r)判断不等式F是否成立？如果不等式成立，则令k₅＝k₅+1，转入步骤(k)，否则转入步骤(t)；(t)判断不等式是否成立？如果不等式成立，则令k₄＝k₄+1，转入步骤(i)，否则转入步骤(u)；(u)判断不等式是否成立？如果不等式成立，则令k₃＝k₃+1，转入步骤(g)，否则转入步骤(v)；(v)判断不等式是否成立？如果不等式成立，则令k₂＝k₂+1，转入步骤(e)，否则转入步骤(w)；(w)判断不等式是否成立？如果不等式成立，则令k₁＝k₁+1，转入步骤(c)，否则转入步骤(x)；(x)输出轧制速度为vj时最优1#机架乳化液流量w1y,j，最优2#机架乳化液流量w2y,j，最优3#机架乳化液流量w3y,j，最优4#机架乳化液流量w4y,j，最优5#机架乳化液流量w5y,j；(y)令vj＝vj+1，转入步骤(b)，完成新的轧制速度vj+1情况下各机架乳化液流量的分配，直至最终完成全部轧制速度情况下各机架乳化液流量的分配。