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脫脂機組卷取工藝綜合優(yōu)化方法

文檔序號:6289905閱讀:195來源:國知局
專利名稱:脫脂機組卷取工藝綜合優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種脫脂生產(chǎn)工藝技術(shù),特別涉及一種脫脂機組卷取工藝綜合優(yōu)化方法。

背景技術(shù)
脫脂機組作為板帶生產(chǎn)的一個重要輔助機組,介于連軋機組與退火生產(chǎn)線之間,其作用是清洗帶鋼表面上的油污或者其它有機物質(zhì),使得帶鋼在進入退火前保持良好的表面清潔度,為生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品奠定基礎(chǔ)。在脫脂生產(chǎn)過程中,卷取工藝作為脫脂機組的核心工藝,其設(shè)定的優(yōu)劣直接影響到后道工序的運行穩(wěn)定性與產(chǎn)品質(zhì)量,與下游罩式退火工序中鋼卷的粘結(jié)缺陷以及平整工序的“芯形卷”及松卷等缺陷密切相關(guān)??v觀國內(nèi)外鋼帶處理線,對于卷取張力的設(shè)定,要么采用恒張力控制,要么采用多點控制方法。典型的有三段張力四點控制方法(如附圖1所示)。上述卷取張力設(shè)定方法主要存在以下問題(1)恒張力設(shè)定方法不能實現(xiàn)卷取過程中內(nèi)部應(yīng)力隨著卷徑的變化而及時調(diào)整,使得卷取過程中內(nèi)部張力越來越大,在后步工序中問題最大,最常見的是粘結(jié)、心型卷問題。(2)三段四點控制張力法相對恒張力設(shè)定法而言是一個大的進步,該方法考慮到內(nèi)部應(yīng)力隨著卷徑的變化而及時調(diào)整卷取張力,但是該方法由于可以控制的點只有四個,所以很死板,使用起來并不方便,同時對于四點的控制采用的是固定的表格,可調(diào)范圍很小,不能實現(xiàn)卷取張力的精細控制。(3)由于現(xiàn)場產(chǎn)品剛種、規(guī)格多樣,上述表格方法只能合并規(guī)格分段處理,顯得過于死板,不能根據(jù)實際特定來料情況進行卷取張力優(yōu)化設(shè)定,因此心型卷、松卷、粘結(jié)缺陷問題仍然存在。為了解決上述問題,本發(fā)明經(jīng)過大量的現(xiàn)場試驗與理論分析,充分考慮到脫脂機組的設(shè)備及生產(chǎn)工藝特點,改變以往脫脂機組卷取張力的設(shè)定以表格法為主的思路,首次將脫脂工序與下游罩式退火及平整工序緊密的結(jié)合起來,以粘結(jié)缺陷最小為優(yōu)化目標函數(shù)、將不出現(xiàn)松卷與心型卷缺陷作為約束條件,提出了一套新的脫脂機組卷取張力綜合優(yōu)化方法,并以二次曲線的形式給出了卷取張力隨半徑的變化曲線,操作簡單、實用。通過本項技術(shù)可以使得鋼卷內(nèi)部應(yīng)力分布更趨合理,最大限度的降低粘結(jié)、松卷以及心型卷缺陷發(fā)生的概率,提高下游機組的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量與成材率。本發(fā)明所述方案簡單明了,適合于在線使用。


發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供一種脫脂機組的卷取工藝綜合優(yōu)化方法,替代古板的表格設(shè)定方法,并能夠充分考慮下游機組的粘結(jié)、心型卷以及松卷等缺陷的治理,提高下游機組的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量與成材率。
為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案一種脫脂機組卷取工藝綜合優(yōu)化方法,包括以下可由計算機執(zhí)行的步驟 (1)收集脫脂機組卷取機的設(shè)備參數(shù),主要包括卷取機的類型、卷筒外徑R; (2)收集待卷取帶材的工藝參數(shù),主要包括鋼種、帶材的寬度B、厚度h,最大卷徑rmax、幅度變化系數(shù)α、帶材的板形值Imax、板形系數(shù)aI1,aI2,aI3,aI4、帶材的板凸度值Δmax、板凸度系數(shù)aΔ1,aΔ2,aΔ3,aΔ4; (3)收集套筒的參數(shù),主要包括套筒的內(nèi)徑r0、套筒的外徑r1、套筒長度L (4)計算出套筒臨界破壞變形應(yīng)力即心型卷缺陷的觸發(fā)應(yīng)力σ0; (5)設(shè)定卷取張力綜合優(yōu)化目標設(shè)定曲線T(r)=a0+a1r+a2r2(式中r為卷取半徑,a0,a1,a2為優(yōu)化系數(shù)); (6)給定卷取張力搜索步長ΔT=0.1Mpa,定義中間參數(shù)i; (7)令i=1; (8)Tmax=ΔT*i; (9)給定系數(shù)a2的搜索步長Δa2=0.1e-9,定義中間參數(shù)j; (10)令j=0; (11)a2=Δa2*j; (12)計算優(yōu)化系數(shù) (13)計算出帶材的卷取張力T(r)=Tmax+a1r+a2r2; (14)利用文獻1與文獻2所述卷取及卸卷過程鋼卷內(nèi)部應(yīng)力計算方法計算出當(dāng)前狀態(tài)下鋼卷卸卷后內(nèi)部各個部位的壓應(yīng)力p(r)、摩擦應(yīng)力τ(r)(參考文獻1白振華,連家創(chuàng),吳彬,等.冷軋鋼卷卷取過程內(nèi)部應(yīng)力三維分布的研究.鋼鐵.2001年第9期;參考文獻2白振華.鋼卷卷取及卸卷過程中內(nèi)部應(yīng)力分布的研究.中國機械工程,2004年第15期,增刊); (15)判斷鋼卷內(nèi)部各個部位不等式

(式中μ為帶鋼與帶鋼間的摩擦系數(shù);ξ1為考慮到帶鋼表面特性、卷取工況等因素的保險系數(shù))是否都成立。如果都成立,說明在該卷取張力T(r)條件下,帶材層間不會發(fā)生滑移,因此不會出現(xiàn)松卷問題。轉(zhuǎn)入步驟(16)。如果不等式不成立,說明松卷條件不滿足,令j=j(luò)+1,轉(zhuǎn)入步驟(11),調(diào)整優(yōu)化系數(shù)a2; (16)判斷不等式

是否成立。如果成立,轉(zhuǎn)入步驟(17)。如果不成立,令i=i+1,轉(zhuǎn)入步驟(8),調(diào)整優(yōu)化系數(shù)Tmax; (17)判斷不等式p(r1)≤ξ2σ0(式中ξ2為考慮到套筒材質(zhì)不均勻、鋼卷內(nèi)部熱應(yīng)力釋放等因素影響的保險系數(shù))是否成立,如果都成立,說明在該卷取張力T(r)條件下,鋼卷不可能發(fā)生心型卷缺陷,轉(zhuǎn)入步驟(18)。如果不等式不成立,說明鋼卷有可能出現(xiàn)心型卷缺陷,該卷取張力T(r)的設(shè)定不合理,令j=j(luò)+1,轉(zhuǎn)入步驟(11),調(diào)整優(yōu)化系數(shù)a2; (18)判斷不等式

是否成立。如果成立,令a0=Tmax,轉(zhuǎn)入步驟(19)。如果不成立,令i=i+1,轉(zhuǎn)入步驟(8),調(diào)整優(yōu)化系數(shù)Tmax; (19)定義優(yōu)化目標函數(shù) (20)判斷powell條件是否成立,如果成立,則表明優(yōu)化目標函數(shù)最小,即鋼卷內(nèi)部最大壓應(yīng)力最小,退火過程中粘結(jié)缺陷發(fā)生的概率最小,輸出最佳優(yōu)化系數(shù)a0y,a1y,a2y,轉(zhuǎn)入步驟(21)。否則,說明當(dāng)前卷取張力的設(shè)定不是最優(yōu),令j=j(luò)+1,轉(zhuǎn)入步驟(8),調(diào)整優(yōu)化系數(shù)a0,a1,a2,重復(fù)上述步驟,直到不等式成立為止。
(21)輸出最優(yōu)卷取張力設(shè)定曲線Ty(r)=a0y+a1yr+a2yr2。
(22)結(jié)束計算。



以下結(jié)合附圖對本發(fā)明較佳實施例進行進一步詳細具體的說明。
圖1是卷取張力采用三段張力四點控制方法的控制圖; 圖2(a)、圖2(b)是脫脂機組卷取工藝綜合優(yōu)化的總體框圖; 圖3是本發(fā)明一個較佳實施例中來料板形分布曲線圖; 圖4是本發(fā)明一個較佳實施例中來料板凸度分布曲線圖; 圖5是本發(fā)明一個較佳實施例中步驟13中卷取張力曲線圖; 圖6是本發(fā)明一個較佳實施例中步驟14中鋼卷卸卷后內(nèi)部各個部位的壓應(yīng)力分布曲線圖; 圖7是本發(fā)明一個較佳實施例中中步驟14中鋼卷卸卷后內(nèi)部各個部位的摩擦應(yīng)力分布曲線圖; 圖8是本發(fā)明一個較佳實施例中卷取張力優(yōu)化目標曲線圖。

具體實施例方式 實施例 附圖2是脫脂機組卷取工藝綜合優(yōu)化的總體框圖?,F(xiàn)以規(guī)格為0.17mm×730mm、鋼種為MR-T2.5A的帶鋼為例,借助特定的脫脂卷取機組來描述卷取工藝綜合優(yōu)化實現(xiàn)過程。
首先,在步驟1中,收集脫脂機組卷取機的設(shè)備參數(shù),卷取機為普通四棱錐卷取機,卷筒輥徑R=254mm; 隨后,在步驟2中,收集待卷取帶材的工藝參數(shù),帶材的鋼種為MR-T2.5A,寬度B=730mm;厚度h=0.17mm,最大卷徑rmax=858mm,幅度變化系數(shù)α=0.85;帶材的板形值Imax=5,板形系數(shù)aI1=1.25,aI2=-0.0781,aI3=0,aI4=0;帶材的板凸度值Δmax=5,板凸度系數(shù)aΔ1=1.25,aΔ2=-0.0781,aΔ3=0,aΔ4=0,有關(guān)板形與板凸度所對應(yīng)的曲線如附圖3、附圖4所示; 隨后,在步驟3中,收集套筒的參數(shù),套筒的內(nèi)徑r0=254mm;套筒的外徑r1=259mm;套筒長度L=1.05m; 隨后,在步驟4中,計算出套筒臨界破壞變形應(yīng)力即心型卷缺陷的觸發(fā)應(yīng)力σ0=920.4Mpa,計算公式如下
式中σ0-套筒臨界破壞力; R-套筒平均半徑,取 E-材料彈性模數(shù),取E=2.1×1011Mpa; n-套筒失穩(wěn)時沿橫向形成的整波數(shù),取n=1; m-殼失穩(wěn)時沿縱向形成的半波數(shù),取m=1; μ-材料泊松比,取μ=0.3; 隨后,在步驟5中,設(shè)定卷取張力綜合優(yōu)化目標設(shè)定曲線T(r)=a0+a1r+a2r2; 隨后,在步驟6中,給定卷取張力搜索步長ΔT=0.1Mpa,定義中間參數(shù)i; 隨后,在步驟7中,令i=1; 隨后,在步驟8中,令Tmax=ΔT*i=0.1Mpa; 隨后,在步驟9中,給定系數(shù)a2的搜索步長Δa2=0.1e-9,定義中間參數(shù)j; 隨后,在步驟10中,令j=0; 隨后,在步驟11中,令a2=Δa2*j=0; 隨后,在步驟12中,計算優(yōu)化系數(shù) 隨后,在步驟13中,分別將中間系數(shù)Tmax、a1、a2代入公式T(r)=Tmax+a1r+a2r2,計算出帶材的卷取張力T(r),相關(guān)曲線如附圖5所示; 隨后,在步驟14中,利用文獻1與文獻2(參考文獻1白振華,連家創(chuàng),吳彬,等.冷軋鋼卷卷取過程內(nèi)部應(yīng)力三維分布的研究.鋼鐵.2001年第9期;參考文獻2白振華.鋼卷卷取及卸卷過程中內(nèi)部應(yīng)力分布的研究.中國機械工程,2004年第15期,增刊)所述卷取及卸卷過程鋼卷內(nèi)部應(yīng)力計算方法計算出當(dāng)前狀態(tài)下鋼卷卸卷后內(nèi)部各個部位的壓應(yīng)力p(r)、摩擦應(yīng)力τ(r)分布曲線如附圖6、附圖7所示; 隨后,在步驟15中,判斷鋼卷內(nèi)部各個部位不等式

(式中μ為帶鋼與帶鋼間的摩擦系數(shù),取0.05;ξ1為考慮到帶鋼表面特性、卷取工況等因素的保險系數(shù),取2.75);是否都成立。經(jīng)過判斷,此不等式成立,說明在該卷取張力T(r)條件下,帶材層間不會發(fā)生滑移,因此不會出現(xiàn)松卷問題。轉(zhuǎn)入步驟16; 隨后,在步驟16中,判斷不等式

是否成立。顯然成立,轉(zhuǎn)入步驟17; 隨后,在步驟17中,判斷不等式p(r1)≤ξ2σ0(式中ξ1為考慮到套筒材質(zhì)不均勻、鋼卷內(nèi)部熱應(yīng)力釋放等因素影響的保險系數(shù),取5.0)是否成立,如果都成立,說明在該卷取張力T(r)條件下,鋼卷不可能發(fā)生心型卷缺陷。對照附圖6可以看出,在初始值下此不等式成立,轉(zhuǎn)入步驟18; 隨后,在步驟18中,判斷不等式

是否成立?初始值a2=0,不等式成立,令a0=Tmax,轉(zhuǎn)入步驟19; 隨后,在步驟19中,定義優(yōu)化目標函數(shù) 隨后,在步驟20中,判斷powell條件是否成立,如果成立,則表明優(yōu)化目標函數(shù)最小,即鋼卷內(nèi)部最大壓應(yīng)力最小,退火過程中粘結(jié)缺陷發(fā)生的概率最小,輸出最佳優(yōu)化系數(shù)a0y,a1y,a2y,轉(zhuǎn)入步驟21。否則,說明當(dāng)前卷取張力的設(shè)定不是最優(yōu),令j=j(luò)+1,轉(zhuǎn)入步驟8,調(diào)整優(yōu)化系數(shù)a0,a1,a2,重復(fù)上述步驟,直到不等式成立為止。最后,根據(jù)計算,a0y=43.4075,a1y=-0.2631e-2,a2y=1.8009e-8; 隨后,在步驟21中,輸出最優(yōu)卷取張力設(shè)定曲線Ty(r)=43.4075-0.2631×10-2r+1.8009×10-8r2,相關(guān)卷取張力優(yōu)化目標曲線如附圖8所示。
權(quán)利要求
1.一種脫脂機組卷取工藝綜合優(yōu)化方法,包括以下可由計算機執(zhí)行的步驟
(a)收集脫脂機組卷取機的設(shè)備參數(shù);
(b)收集待卷取帶材的工藝參數(shù);
(c)收集套筒的參數(shù),主要包括套筒的內(nèi)徑r0、套筒的外徑r1、套筒長度L;
(d)計算出套筒臨界破壞變形應(yīng)力即心型卷缺陷的觸發(fā)應(yīng)力σ0;
(e)設(shè)定卷取張力綜合優(yōu)化目標設(shè)定曲線T(r)=a0+a1r+a2r2;
(f)給定卷取張力搜索步長ΔT=0.1Mpa,定義中間參數(shù)i;
(g)令i=1;
(h)Tmax=ΔT*i;
(i)給定系數(shù)a2的搜索步長Δa2=0.1e-9,定義中間參數(shù)j;
(j)令j=0;
(k)a2=Δa2*j;
(l)計算優(yōu)化系數(shù)
(m)計算出帶材的卷取張力T(r)=Tmax+a1r+a2r2;
(n)計算出當(dāng)前狀態(tài)下鋼卷卸卷后內(nèi)部各個部位的壓應(yīng)力p(r)、摩擦應(yīng)力τ(r);
(o)判斷鋼卷內(nèi)部各個部位不等式τ(r)<ξ1μp(r)是否都成立,如果都成立,轉(zhuǎn)入步驟(p);如果不等式不成立,令j=j(luò)+1,轉(zhuǎn)入步驟(k),調(diào)整優(yōu)化系數(shù)a2;
(p)判斷不等式a2<1是否成立,如果成立,轉(zhuǎn)入步驟(q);如果不成立,令i=i+1,轉(zhuǎn)入步驟(h),調(diào)整優(yōu)化系數(shù)Tmax;
(q)判斷不等式p(r1)≤ξ2σ0是否成立,如果都成立,轉(zhuǎn)入步驟(r);如果不等式不成立,令j=j(luò)+1,轉(zhuǎn)入步驟(k),調(diào)整優(yōu)化系數(shù)a2;
(r)判斷不等式a2<1是否成立,如果成立,令a0=Tmax,轉(zhuǎn)入步驟(s);如果不成立,令i=i+1,轉(zhuǎn)入步驟(h),調(diào)整優(yōu)化系數(shù)Tmax;
(s)定義優(yōu)化目標函數(shù)
(t)判斷powell條件是否成立,如果成立,輸出最佳優(yōu)化系數(shù)a0y,a1y,a2y,轉(zhuǎn)入步驟(u);否則,令j=j(luò)+1,轉(zhuǎn)入步驟(h),調(diào)整優(yōu)化系數(shù)a0,a1,a2,重復(fù)上述步驟,直到不等式成立為止。
(u)輸出最優(yōu)卷取張力設(shè)定曲線Ty(r)=a0y+a1yr+a2yr2;
(v)結(jié)束計算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫脂機組卷取工藝綜合優(yōu)化方法,其特征是步驟(a)中脫脂機組卷取機的設(shè)備參數(shù)主要包括卷取機的類型、卷筒外徑R。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫脂機組卷取工藝綜合優(yōu)化方法,其特征是步驟(b)中所述收集待卷取帶材的工藝參數(shù)主要包括鋼種、帶材的寬度B、厚度h、最大卷徑rmax、幅度變化系數(shù)α、帶材的板形值Imax、板形系數(shù)aI1,aI2,aI3,aI4、帶材的板凸度值Δmax、板凸度系數(shù)aΔ1,aΔ2,aΔ3,aΔ4。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫脂機組卷取工藝綜合優(yōu)化方法,其特征是步驟(c)中所述收集套筒的參數(shù)主要包括套筒的內(nèi)徑r0、套筒的外徑r1、套筒臨界破壞變形應(yīng)力即心型卷缺陷的觸發(fā)應(yīng)力σ0。
全文摘要
本發(fā)明公開一種二次冷軋機組軋制模式下工藝潤滑制度綜合優(yōu)化方法,其是經(jīng)過大量的現(xiàn)場試驗與理論分析,充分考慮到脫脂機組的設(shè)備及生產(chǎn)工藝特點,改變以往脫脂機組卷取張力的設(shè)定以表格法為主的思路,首次將脫脂工序與下游罩式退火及平整工序緊密的結(jié)合起來,以粘結(jié)缺陷最小為優(yōu)化目標函數(shù)、將不出現(xiàn)松卷與心型卷缺陷作為約束條件,提出一套新的脫脂機組卷取張力綜合優(yōu)化方法,并以二次曲線的形式給出了卷取張力隨半徑的變化曲線,操作簡單、實用。通過本項技術(shù)可以使得鋼卷內(nèi)部應(yīng)力分布更趨合理,最大限度的降低粘結(jié)、松卷以及心型卷缺陷發(fā)生的概率,提高下游機組的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量與成材率。
文檔編號G05B19/418GK101776908SQ201010033310
公開日2010年7月14日 申請日期2010年1月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月2日
發(fā)明者白振華, 何高, 張冬冬, 馬莉萍, 吳東闖, 彭沖 申請人:燕山大學(xué)
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