[发明专利]冷轧过程乳化液流量与轧制速度关系曲线优化设定方法

摘要

一种冷轧过程乳化液流量与轧制速度关系曲线优化设定方法，其主要包括以下步骤：(1)收集冷轧机组的主要设备与工艺参数；(2)定义乳化液流量优化计算过程中所涉及到的过程参数；(3)计算机架工作辊的弯辊力；(4)初始化乳化液流量系数；(5)计算与Vi相对应的乳化液流量设定值；(6)计算与Vi相对应的摩擦系数μi；(7)计算与Vi相对应的轧制压力、打滑因子和热滑伤指数；(8)求解目标函数式；(9)输出最佳乳化液流量系数，确定最佳乳化液流量与速度关系曲线。本发明能够实现升降速过程中轧制压力的整体波动率与最大波动率较小，同时保证轧制过程中不出现打滑与热滑伤缺陷，提高带钢的表面质量与板形控制精度。

主权项

一种冷轧过程乳化液流量与轧制速度关系曲线优化设定方法，其特征在于：它包括以下由计算机执行的步骤：(a)收集冷轧机组的主要设备与工艺参数，主要包括以下步骤：a1)收集冷轧机组的轧辊工艺参数，主要包括：工作辊半径R、表面粗糙度Rar、工作辊的弹性模量E、工作辊的泊松比ν；a2)收集冷轧机组主要轧制工艺参数，主要包括：带材的平均变形抗力Km、带材的宽度B、来料的厚度h0、压下率εj、最大轧制速度Vmax、轧制压力设定值P、前张力和后张力σ1、σ0；a3)收集工艺润滑制度参数，主要包括：乳化液浓度C、乳化液初始温度t0、乳化液的粘度压缩系数θ、以及保证喷嘴连续喷出乳化液而不滴答到带钢时的最小乳化液流量w0；a4)收集冷轧机组的工艺特征参数，主要包括：机架许可最大轧制压力Pmax、机架工作辊最大正弯辊力机架工作辊最大负弯辊力临界打滑因子ψ*、临界热滑伤指数安全系数ζ；(b)定义乳化液流量优化计算过程中所涉及到的过程参数，主要包括最佳乳化液流量系数w1y、λy、乳化液流量系数w1、λ、机架工作辊弯辊力Sw、工作辊弹性压扁半径R′、优化点数i、以及与i点对应的轧制速度Vi、乳化液流量设定值wi、乳化液温度Ti、乳化液动力粘度η0i、光辊轧制时的动态油膜厚度ξ01i、摩擦系数μi、轧制压力Pi、打滑因子ψi、热滑伤指数(c)为了最大限度的提高机组对出口板形的调节能力，令轧机工作辊弯辊力(d)给定乳化液流量系数w1、λ的初始值X0＝[w10,λ0]；(e)计算与Vi相对应的乳化液流量设定值wi＝w0+w10·tanh(λ0Vi)，式中：n为轧制速度总的取点个数，n越大，优化效果越好；(f)计算当前工况下，与Vi相对应的摩擦系数μi，主要包括以下步骤：f1)计算工作辊的弹性压扁半径f2)计算当前工况下生产该典型规格产品时轧制过程的乳化液温度Ti。其计算模型为：Ti=Qp+QfαBiA+t0Qp=ηpKmBh0(2-ϵ)R′h0ϵ/2·In(1/(1-ϵ))Qf=2ηfμiKmBR′ϵh0V‾r/VαBi=αB0wi0.264Ti-0.213e1.163×(9.45-0.1918C)]]>式中：αBi为换热系数；A为接触面积，m2；ηp为塑性变形功转化为热的分配系数，一般取0.9；ηf为摩擦热的分配系数，一般为0.32～0.6；为轧辊与轧件相对速度绝对值的平均值，若将轧件咬入处的相对速度近似为线性，则由下式表示其中，zi＝1‑(1+fi)(1‑ε)，式中的fi、zi和Vri分别为前滑率、后滑率和轧辊速度；αB0为喷嘴形状、喷射角度影响系数；f3)计算乳化液的动力粘度式中：a1，b1为表示润滑油大气压力下动力粘度的参数，可以根据润滑油而定。f4)计算光辊轧制时的动态油膜厚度式中：kc为乳化液浓度影响系数；τi为润滑油膜速度影响系数，f5)计算出当前工况下，轧制过程中的摩擦系数μi，其计算模型为：式中：a为液体摩擦影响系数；b为干摩擦影响系数；Bξ为摩擦系数衰减指数；ξ02为轧辊粗糙度对润滑油膜厚度影响量，主要取决于轧辊实际粗糙度；(g)计算当前工况下与Vi相对应的轧制压力Pi、打滑因子ψi和热滑伤指数轧制压力式中：为强度张力规格系数为规格强度系数为规格压下系数打滑因子热滑伤系数式中：为临界热滑伤润滑油膜厚度当量的计算函数式，m为多项式拟合次数，aj为拟合系数，由实验数据得出；(h)判断是否成立？如果不等式成立，则转入步骤(i)；如果不等式不成立，则重新调整乳化液流量系数初始值w10、λ0，转入步骤(e)；(i)求解目标函数式β为加权系数，一般β＝0.35‑0.65，其中代表机架轧制压力的整体波动率，代表机架轧制压力的最大波动率；(j)判断Powell条件是否成立(也就是判断目标函数G(X)是否最小)？如果Powell条件成立，则令w1y＝w10、λy＝λ0，则转入步骤(k)；否则重新调整w10、λ0，转入步骤(e)；(k)输出最佳乳化液流量系数w1y、λy，确定最佳乳化液流量与速度关系曲线w＝w0+w1y·tanh(λyV)，完成冷轧过程乳化液流量与轧制速度关系曲线优化设定。