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专利名称：一种弯辊优化设定方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202210672420.9

专利申请（专利权）人：唐山钢铁集团有限责任公司,河钢乐亭钢铁有限公司,河钢股份有限公司唐山分公司
权利人地址：河北省唐山市路北区滨河路9号

专利发明（设计）人：令狐克志,邢伟,王钟萱,王晨阳,马恺,李启军,李宽,马永乐,吕小虎

专利摘要：本发明涉及一种弯辊优化设定方法，属于热连轧方法技术领域。本发明的技术方案是：考虑四辊CVC热轧机组特定机架的弯辊力设定范围，基于辊间压力分布值，轧制压力分布值及板形这三个参数，建立弯辊优化设定模型，并对该模型进行求解，得到特定规格下带钢轧制过程的最佳弯辊力设定值。本发明的有益效果是：提高了CVC热轧机组特定机架下的板形控制能力，为现场带钢生产带来了较好的经济效益。

主权利要求：
1.一种弯辊优化设定方法，其特征在于包含以下步骤：
(A)收集四辊CVC热轧机组特定机架的设备及工艺参数；
(B)收集带钢相关参数；
(C)将带钢沿横向分成n1份，将支撑辊沿着辊身长度划分成n2份，将广义轧制压力拓展成n2份，左右两边的弯辊力挠度影响函数 左右两边的支撑力挠度影响函数工作辊挠度影响函数aij，支撑辊挠度影响函数bij，第j段辊间压力值qj，第j段轧制压力值q'j，其中n2＝2n+1，n1＝2m+1，i和j分别为支撑所分成段数中的第i段和第j段的位置，且i,j∈{1,2,...,2n+1}，板形计算的迭代误差ε1，辊间压力综合目标函数f1(S)，轧制压力综合目标函数f2(S)，板形综合目标函数f3(S)，特定机架下弯辊优化综合目标函数F(S)，最大综合目标函数值f1max、f2max、f3，最小综合目标函数值f1min、f2min、f3，特定机架下弯辊优化综合目标函数最小值Fmin(S)；
(D)给定初始弯辊力S＝S0，以及弯辊力的搜索区间S∈(S01,S02)，计算支撑辊两端的支撑力，以及第j段载荷引起i段工作辊和支撑辊挠度的影响函数aij、bij，左右弯辊力和支撑力对第i段轧辊的影响系数分别为式中：xi、xj分别是支撑辊所划分的第i个和第j个位置的辊身长度，Δx为所划分的每个辊身段的长度，p1(k',x1,x2,D')为载荷引起的对第i段轧辊挠度的影响函数，k'为影响函数的系数参数，x1,x2为影响函数的第i段和第j段位置的辊身长度参数，D'为影响函数的辊径参数；
(E)基于辊系弹性变形和金属塑性变形模型，建立四辊CVC热轧机组特定机架辊系的变形协调方程组，并求解该方程组：式中：β为工作辊相对支撑辊的刚性转角，S1，S2分别为工作辊左右两端的弯辊力，K为工作辊与支承辊相互压扁的柔度系数；
(F)计算CVC热轧机组特定机架的出口厚度hi，工作辊挠度fwi：
式中：Ki'为工作辊与轧件间第i段的压扁系数， 为上工作辊第i段的挠度，Δhi为第i段的出入口厚度差；
(G)计算CVC热轧机组特定机架的前张力：
式中：σ0i为此弯辊力下的后张力，σ1i为此弯辊力下的前张力；
(H)判断： 是否成立，其中ε1为CVC热轧机组特定
机架的板形计算误差，如果不成立，则令 i＝n?m+1,...,n+m+1，进入步骤(D)；如果成立则进入步骤(I)；
(I)对于给定的弯辊力搜索区间S∈(S0,S0+1),并将此区间分成N份，同理计算在其余N?
1个点的辊间压力、轧制压力以及板形，那么得到CVC热轧机组特定机架在此搜索区间内的辊间压力值、轧制压力值及板形：式中，qk为第k个求解的辊间压力计算值，q'k为第k个求解的轧制压力计算值，σ1k为第k个求解的板形值；
(J)计算特定机架弯辊优化的综合目标函数值：
式中：qkmax、qkmin、qkaver分别为第k个满足迭代条件的辊间压力数组解的最大辊间压力值、最小辊间压力值和平均辊间压力值，q'kmax、q'kmin、q'kaver分别为第k个满足迭代条件的轧制压力数组解中的最大轧制压力值、最小轧制压力值和平均轧制压力值，σ1kmax、σ1kmin、σ1kaver分别为第k个满足迭代条件的板形数组解中的最大板形值、最小板形值和平均板形值，α、β、γ为加权系数，N表示总共有N个符合迭代条件的解；
(K)判断：f1min(S)≤f1(S)≤f1max(S)，f2min(S)≤f2(S)≤f2max(S)，f3min(S)≤f3(S)≤f3max(S)是否成立，若不成立，则令S0＝S0+1进入步骤(D),若成立，则进入步骤(L)；
(L)建立Powell条件，判断：F(S)＜Fmin(S)是否成立，若不成立，令S0＝S0+1进入步骤(D)，若成立，进入步骤(M)；
式中，S02，S01分别为弯辊力搜索区间的上下限；
(M)输出此时四辊CVC机组特定机架下最优弯辊力Sg＝S0；
式中，Sg为四辊CVC热轧机组特定机架该工况下的最优弯辊力设定值。
2.根据权利要求1所述的一种弯辊优化设定方法，其特征在于：所述步骤(A)中,四辊CVC热轧机组特定机架的设备及工艺参数包含支撑辊直径Db，工作辊直径Dw，前张力、后张力初始平均值 特定机架下的总轧制压力qr，支撑辊辊身长度Lb，前后张应力对轧制力的影响系数kr，上下轧辊辊径差ΔDi，工作辊和支撑辊的惯性矩Iw、Ib，常数k＝10/9，工作辊影响函数系数k1，支撑辊影响函数系数k2，弯辊力力臂 和支撑力力臂 用前张力值的分布来表示板形的分布。
3.根据权利要求1所述的一种弯辊优化设定方法，其特征在于：所述步骤(B)中，带钢相关参数包含带钢的弹性模量E，带钢的泊松比ν，带钢的宽度b，带钢的变形抗力σ，该特定机架下带钢入口厚度平均值H，出口厚度平均值h和带钢来料入口厚度分布值Hi。 说明书 : 一种弯辊优化设定方法技术领域[0001] 本发明涉及一种弯辊优化设定方法，属于热连轧方法技术领域。背景技术[0002] 随着我国国民经济的迅猛发展，我国热轧带钢行业也不断壮大，生产工艺及装备技术得到了快速的发展，并且随着汽车、航天等其它领域的快速发展，用户对高质量的热轧带钢产品的需求逐渐增大，而国内热轧带钢厂对高质量的带钢供应不能满足国内市场的需求，而外企掌控着国内高质量热轧带钢产品的较大市场份额。凸度与平直度是衡量带热轧钢板质量最主要的两个指标，其中带钢的凸度与平直度主要依靠弯辊力的实时调节来保证。液压弯辊控制是热轧机组板形控制最重要的方式之一，其控制过程是：通过轴端液压缸产生一定的推力，并作用在轧辊的轴颈上，使得轧辊产生一定的附加弯曲，从而改变轧辊的挠度，改变轧机有载辊缝的形状和横向张力分布，进而实现板形的控制。对板形进行控制的最终目的是控制各机架出口带钢的平直度良好，而对弯辊力进行控制是控制带钢平直度的一个重要的控制方式。其中，在四辊CVC热轧机组特定机架影响板形的因素中，工作辊弯辊变化是影响板形的主要因素，弯辊力的改变对辊系间的弹性变形影响较大，进而影响到该机架的出口带钢板形。基于传统的影响函数法来对特定弯辊力下的板形进行求解，进而控制带钢出口板形，可以获得较好的板形控制精度，然而针对不同规格和性能要求的带钢，利用影响系数法很难都获得较好的板形控制精度。通过对传统的影响函数法进行改进，根据现场四辊CVC热轧机组设备的弯辊力控制极限能力以及工艺特点，对特定工况下的弯辊力设定进行优化，寻找该工况下最优的弯辊力设置值，并且获得较好的板形控制精度，实现对四辊CVC热轧机组特定机架下弯辊优化控制，可以使得同一四辊CVC热轧机组尽可能轧制不同规格和性能的带钢，进而降低带钢的生产成本，且对提高现场带钢的生产效率和质量有重要的意义。[0003] 目前，根据文献检索的内容可知，国内外对四辊CVC热轧机组特定机组弯辊力优化研究较多的是根据弯辊力的初始值，计算预轧制时因轧制力变化或者凸度变化导致的弯辊力调节值，或者从相关理论知识出发，建立轧辊间的受力模型和弹性变形模型，计算辊系的挠度和辊间压扁量，并迭代计算得到不同轧制力下最佳弯辊力的值，或者迭代计算不同轧辊辊径下的最优弯辊力的值，而考虑热轧机组设备的弯辊力控制极限能力以及工艺特点，并同时考虑轧制力、辊间压力及板形值的变化，对弯辊设定进行优化，以获得较好的板形控制精度的研究较少。发明内容[0004] 本发明目的是提供一种弯辊优化设定方法，考虑四辊CVC热轧机组特定机架的弯辊力设定范围，基于辊间压力分布值，轧制压力分布值及板形这三个参数，建立弯辊优化设定模型，并对该模型进行求解，得到特定规格下带钢轧制过程的最佳弯辊力设定值，提高了CVC热轧机组特定机架下的板形控制能力，为现场带钢生产带来了较好的经济效益，有效地解决了背景技术中存在的上述问题。[0005] 本发明的技术方案是：一种弯辊优化设定方法，包含以下步骤：[0006] (A)收集四辊CVC热轧机组特定机架的设备及工艺参数；[0007] (B)收集带钢相关参数；[0008] (C)将带钢沿横向分成n1份，将支撑辊沿着辊身长度划分成n2份，将广义轧制压力拓展成n2份，左右两边的弯辊力挠度影响函数 左右两边的支撑力挠度影响函数工作辊挠度影响函数aij，支撑辊挠度影响函数bij，第j段辊间压力值qj，第j段轧制压力值q'j，其中n2＝2n+1，n1＝2m+1，i和j分别为支撑所分成段数中的第i段和第j段的位置，且i,j∈{1,2,...,2n+1}，板形计算的迭代误差ε1，辊间压力综合目标函数f1(S)，轧制压力综合目标函数f2(S)，板形综合目标函数f3(S)，特定机架下弯辊优化综合目标函数F(S)，最大综合目标函数值f1max、f2max、f3max，最小综合目标函数值f1min、f2min、f3min，特定机架下弯辊优化综合目标函数最小值Fmin(S)；[0009] (D)给定初始弯辊力S＝S0，以及弯辊力的搜索区间S∈(S01,S02)，计算支撑辊两端的支撑力，以及第j段载荷引起i段工作辊和支撑辊挠度的影响函数aij、bij，左右弯辊力和支撑力对第i段轧辊挠度的影响系数[0010][0011] 式中：xi、xj分别是支撑辊辊身长度所划分的第i个和第j个位置的辊身长度，Δx为所划分的每个辊身段的长度，p1(k',x1,x2,D')为载荷引起的对第i段轧辊挠度的影响函数，k'为影响函数的系数参数，x1,x2为影响函数的第i段和第j段位置的辊身长度参数，D'为影响函数的辊径参数；[0012] (E)基于辊系弹性变形和金属塑性变形模型，建立四辊CVC热轧机组特定机架辊系的变形协调方程组，并求解该方程组：[0013][0014] 式中：β为工作辊相对支撑辊的刚性转角，S1，S2分别为工作辊左右两端的弯辊力，K为工作辊与支承辊相互压扁的柔度系数；[0015] (F)计算CVC热轧机组特定机架的出口厚度hi，工作辊挠度fwi：[0016] 式中：Ki'为工作辊与轧件间第i段的压扁系数， 为上工作辊第i段的挠度，Δhi为第i段的出入口厚度差；[0017] (G)计算CVC热轧机组特定机架的前张力：[0018] 式中：σ0i为此弯辊力下的后张力，σ1i为此弯辊力下的前张力；[0019] (H)判断： 是否成立，其中ε1为CVC热轧机组特定机架的板形计算误差，如果不成立，则令 进入步骤(D)；如果成立则进入步骤(I)；[0020] (I)对于给定的弯辊力搜索区间S∈(S0,S0+1),并将此区间分成N份，同理计算在其余N?1个点的辊间压力、轧制压力以及板形，那么得到CVC热轧机组特定机架在此搜索区间内的辊间压力值、轧制压力值及板形：[0021] 式中，qk为第k个求解的辊间压力计算值，q'k为第k个求解的轧制压力计算值，σ1k为第k个求解的板形值；[0022] (J)计算特定机架弯辊优化的综合目标函数值：[0023] 式中：qkmax、qkmin、qkaver分别为第k个满足迭代条件的辊间压力数组解的最大辊间压力值、最小辊间压力值和平均辊间压力值，q'kmax、q'kmin、q'kaver分别为第k个满足迭代条件的轧制压力数组解中的最大轧制压力值、最小轧制压力值和平均轧制压力值，σ1kmax、σ1kmin、σ1kaver分别为第k个满足迭代条件的板形数组解中的最大板形值、最小板形值和平均板形值，α、β、γ为加权系数，N表示总共有N个符合迭代条件的解；[0024] (K)判断：f1min(S)≤f1(S)≤f1max(S)，f2min(S)≤f2(S)≤f2max(S)，f3min(S)≤f3(S)≤f3max(S)是否成立，若不成立，则令S0＝S0+1进入步骤(D),若成立，则进入步骤(L)；[0025] (L)建立Powell条件，判断：F(S)＜Fmin(S)是否成立，若不成立，令S0＝S0+1进入步骤(D)，若成立，进入步骤(M)；[0026] 式中，S02，S01分别为弯辊力搜索区间的上下限；[0027] (M)输出此时四辊CVC机组特定机架下最优弯辊力Sg＝S0；[0028] 式中，Sg为四辊CVC热轧机组特定机架该工况下的最优弯辊力设定值。[0029] 所述步骤(A)中,四辊CVC热轧机组特定机架的设备及工艺参数包含支撑辊直径Db，工作辊直径Dw，前张力、后张力初始平均值 特定机架下的总轧制压力qr，支撑辊辊身长度Lb，前后张应力对轧制力的影响系数kr，上下轧辊辊径差ΔDi，工作辊和支撑辊的惯性矩Iw、Ib，常数k＝10/9，工作辊影响函数系数k1，支撑辊影响函数系数k2，弯辊力力臂和支撑力力臂 用前张力值的分布来表示板形的分布。[0030] 所述步骤(B)中，带钢相关参数包含带钢的弹性模量E，带钢的泊松比ν，带钢的宽度b，带钢的变形抗力σ，该特定机架下带钢入口厚度平均值H，出口厚度平均值h和带钢来料入口厚度分布值Hi。[0031] 本发明的有益效果是：考虑四辊CVC热轧机组特定机架的弯辊力设定范围，基于辊间压力分布值，轧制压力分布值及板形这三个参数，建立弯辊优化设定模型，并对该模型进行求解，得到特定规格下带钢轧制过程的最佳弯辊力设定值，提高了CVC热轧机组特定机架下的板形控制能力，为现场带钢生产带来了较好的经济效益。附图说明[0032] 图1为本发明的流程图。具体实施方式[0033] 为了使发明实施案例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施案例中的附图，对本发明实施案例中的技术方案进行清晰的、完整的描述，显然，所表述的实施案例是本发明一小部分实施案例，而不是全部的实施案例，基于本发明中的实施案例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施案例，都属于本发明保护范围。[0034] 一种弯辊优化设定方法，包含以下步骤：[0035] (A)收集四辊CVC热轧机组特定机架的设备及工艺参数；[0036] (B)收集带钢相关参数；[0037] (C)将带钢沿横向分成n1份，将支撑辊沿着辊身长度划分成n2份，将广义轧制压力拓展成n2份，左右两边的弯辊力挠度影响函数 左右两边的支撑力挠度影响函数工作辊挠度影响函数aij，支撑辊挠度影响函数bij，第j段辊间压力值qj，第j段轧制压力值q'j，其中n2＝2n+1，n1＝2m+1，i和j分别为支撑所分成段数中的第i段和第j段的位置，且i,j∈{1,2,...,2n+1}，板形计算的迭代误差ε1，辊间压力综合目标函数f1(S)，轧制压力综合目标函数f2(S)，板形综合目标函数f3(S)，特定机架下弯辊优化综合目标函数F(S)，最大综合目标函数值f1max、f2max、f3max，最小综合目标函数值f1min、f2min、f3min，特定机架下弯辊优化综合目标函数最小值Fmin(S)；[0038] (D)给定初始弯辊力S＝S0，以及弯辊力的搜索区间S∈(S01,S02)，计算支撑辊两端的支撑力，以及第j段载荷引起i段工作辊和支撑辊挠度的影响函数aij、bij，左右弯辊力和支撑力对第i段轧辊挠度的影响系数[0039][0040] 式中：xi、xj分别是支撑辊辊身长度所划分的第i个和第j个位置的辊身长度，Δx为所划分的每个辊身段的长度，p1(k',x1,x2,D')为载荷引起的对第i段轧辊挠度的影响函数，k'为影响函数的系数参数，x1,x2为影响函数的第i段和第j段位置的辊身长度参数，D'为影响函数的辊径参数；[0041] (E)基于辊系弹性变形和金属塑性变形模型，建立四辊CVC热轧机组特定机架辊系的变形协调方程组，并求解该方程组：[0042][0043] 式中：β为工作辊相对支撑辊的刚性转角，S1，S2分别为工作辊左右两端的弯辊力，K为工作辊与支承辊相互压扁的柔度系数；[0044] (F)计算CVC热轧机组特定机架的出口厚度hi，工作辊挠度fwi：[0045] 式中：Ki'为工作辊与轧件间第i段的压扁系数， 为上工作辊第i段的挠度，Δhi为第i段的出入口厚度差；[0046] (G)计算CVC热轧机组特定机架的前张力：[0047] 式中：σ0i为此弯辊力下的后张力，σ1i为此弯辊力下的前张力；[0048] (H)判断： 是否成立，其中ε1为CVC热轧机组特定机架的板形计算误差，如果不成立，则令 进入步骤(D)；如果成立则进入步骤(I)；[0049] (I)对于给定的弯辊力搜索区间S∈(S0,S0+1),并将此区间分成N份，同理计算在其余N?1个点的辊间压力、轧制压力以及板形，那么得到CVC热轧机组特定机架在此搜索区间内的辊间压力值、轧制压力值及板形：[0050] 式中，qk为第k个求解的辊间压力计算值，q'k为第k个求解的轧制压力计算值，σ1k为第k个求解的板形值；[0051] (J)计算特定机架弯辊优化的综合目标函数值：[0052] 式中：qkmax、qkmin、qkaver分别为第k个满足迭代条件的辊间压力数组解的最大辊间压力值、最小辊间压力值和平均辊间压力值，q'kmax、q'kmin、q'kaver分别为第k个满足迭代条件的轧制压力数组解中的最大轧制压力值、最小轧制压力值和平均轧制压力值，σ1kmax、σ1kmin、σ1kaver分别为第k个满足迭代条件的板形数组解中的最大板形值、最小板形值和平均板形值，α、β、γ为加权系数，N表示总共有N个符合迭代条件的解；[0053] (K)判断：f1min(S)≤f1(S)≤f1max(S)，f2min(S)≤f2(S)≤f2max(S)，f3min(S)≤f3(S)≤f3max(S)是否成立，若不成立，则令S0＝S0+1进入步骤(D),若成立，则进入步骤(L)；[0054] (L)建立Powell条件，判断：F(S)＜Fmin(S)是否成立，若不成立，令S0＝S0+1进入步骤(D)，若成立，进入步骤(M)；[0055] 式中，S02，S01分别为弯辊力搜索区间的上下限；[0056] (M)输出此时四辊CVC机组特定机架下最优弯辊力Sg＝S0；[0057] 式中，Sg为四辊CVC热轧机组特定机架该工况下的最优弯辊力设定值。[0058] 所述步骤(A)中,四辊CVC热轧机组特定机架的设备及工艺参数包含支撑辊直径Db，工作辊直径Dw，前张力、后张力初始平均值 特定机架下的总轧制压力qr，支撑辊辊身长度Lb，前后张应力对轧制力的影响系数kr，上下轧辊辊径差ΔDi，工作辊和支撑辊的惯性矩Iw、Ib，常数k＝10/9，工作辊影响函数系数k1，支撑辊影响函数系数k2，弯辊力力臂和支撑力力臂 用前张力值的分布来表示板形的分布。[0059] 所述步骤(B)中，带钢相关参数包含带钢的弹性模量E，带钢的泊松比ν，带钢的宽度b，带钢的变形抗力σ，该特定机架下带钢入口厚度平均值H，出口厚度平均值h和带钢来料入口厚度分布值Hi。[0060] 实施例1：钢种为700L，规格为1400mm×7.3mm(宽度×厚度)。[0061] 为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：[0062] 在步骤(A)中收集四辊CVC热轧机组特定机架的设备及工艺参数：支撑辊直径Db＝1400mm，工作辊直径Dw＝700mm，前张力、后张力初始平均值 特定机架下的总轧制压力qr＝1800t，支撑辊辊身长度Lb＝1950mm，前后张应力对轧制力的影响系数kr＝0.0076，上下轧辊辊径差ΔDi＝[?0.0006?0.0324?0.0642?0.0793?0.0993?0.1106?0.1256?0.1376?0.1432?0.1494?0.1505?0.1516?0.1558?0.1513?0.1442?0.1376?0.1288?0.1208?0.1128?0.0938?0.0842?0.0750?0.0633?0.0543?0.0411?0.0279?0.0148?0.00580.00500.01330.02150.03280.04120.04750.05050.06020.06330.06570.0613]mm，工作辊和支撑辊的惯性矩[0063] Ib＝1.89×1011mm4、Iw＝1.18×1010mm4，常数k＝10/9，工作辊影响函数系数k1＝?7 ?85.41×10 ，支撑辊影响函数系数k2＝3.38×10 ，弯辊力力臂 支撑力力臂[0064] 随后在步骤(B)中收集带钢相关参数：带钢的弹性模量E＝210000MPa，带钢的泊松比ν＝0.3，带钢的宽度b＝1400mm，带钢的变形抗力σ＝450MPa，该特定机架下带钢入口厚度平均值H＝9.2mm，出口厚度平均值h＝7.3mm，带钢来料入口厚度分布值Hi＝[9.17629.18079.18499.18889.19249.19579.19869.20139.20369.20569.20749.20889.20989.21069.21119.21129.21119.21069.20989.20889.20749.20569.20369.20139.19869.19579.19249.18889.18499.18079.1762]mm；[0065] 随后在步骤(C)中将带钢沿横向分成n1＝31份，将支撑辊沿着辊身长度划分成n2＝41份，将广义轧制压力拓展成n2＝41份，板形计算的迭代误差ε1＝0.003，设定辊间压力最大综合目标函数值f1max＝120，轧制压力最大综合目标函数值f2max＝120，前张力最大综合目标函数值f3max＝1，辊间压力最小综合目标函数值f1min＝0，轧制压力最小综合目标函数值f2min＝0，前张力最小综合目标函数值f3min＝0，特定机架下弯辊优化综合目标函数初始最小值Fmin(S)＝20；[0066] 随后在步骤(D)中给定初始弯辊力S＝65t，弯辊力搜索区间S∈(65，75)，计算初始弯辊力下的支撑力，以及第j段载荷引起i段工作辊和支撑辊挠度的影响函数aij、bij，左右弯辊力和支撑力对第i段轧辊挠度的影响系数[0067][0068] ，得到支撑力P＝515t，弯辊力影响系数支撑力影响系数由于aij、bij为较大的矩阵，本文不再列出其计算结果；[0069] 随后在步骤(E)中基于辊系弹性变形和金属塑性变形模型，建立四辊CVC热轧机组特定机架辊系的变形协调方程组，并求解该方程组：[0070][0071] ，计算得到轧制力分布值q'j＝[314684312077308827305132301165297081293015289086285396282032279067276562274565273112272230271935272230273112274565276562279067282032285396289086293015297081301165305132308827312077314684]N，辊间力分布值qj＝[330515314236299997287766277494269114261574254805248746243344238549234322230627227432224712222444220613219202218202217605217406217605218202219202220613222444224712227432230627234322238549243344248746254805261574269114277494287766299997314236330515]N；[0072] 随后在步骤(F)中计算CVC热轧机组特定机架的出口厚度hi，工作辊挠度fwi：计算得到出口厚度hi＝[7.28217.28577.28907.29217.29497.29757.29997.30207.30387.30547.30687.30797.30887.30947.30987.30997.30987.30947.30887.30797.30687.30547.30387.30207.29997.29757.29497.29217.28907.28577.2821]mm，工作辊挠度fwi＝[0.045020.067700.083090.091380.092870.087930.081620.074330.066390.058090.049720.041510.033660.026340.019710.013900.009000.005110.002290.000570.000000.000570.002290.005110.009000.013900.019710.026340.033660.041510.049720.058090.066390.074330.081620.087930.092870.091380.083090.067700.04502]mm；[0073] 随 后 在 步 骤 (G ) 中 计 算 C V C 热 轧 机 组 特 定 机 架 的 前 张 力 ：计算得到前张力σ1i＝[6.0636.1646.2896.4326.5846.7416.8977.0487.1907.3197.4327.5287.6057.6607.6947.7057.6947.6607.6057.5287.4327.3197.1907.0486.8976.7416.5846.4326.2896.1646.063]MPa；[0074] 随后在步骤(H)中， 成立，进入步骤(I)；[0075] 随后在步骤(I)中对于此时的弯辊力搜索区间S∈(65,66),并将此区间分成N＝10份，同理计算在其余9个点的辊间压力、轧制压力以及板形，那么得到CVC热轧机组特定机架在此搜索区间内的辊间压力值、轧制压力值及板形： 辊间压力、轧制力及前张力的计算结果形式如前所述，本文不再列出其计算结果；[0076] 随后在步骤(J)中取α＝0.1、β＝0.1、γ＝0.8，计算特定机架弯辊优化的综合目标函数值，： 计算得到f1(S)＝59.3，f2(S)＝63.2，f3(S)＝0.06，F(S)＝12.298；[0077] 随后在步骤(K)中判断：f1min(S)≤f1(S)≤f1max(S)，f2min(S)≤f2(S)≤f2max(S)，f3min(S)≤f3(S)≤f3max(S)均成立，进入步骤(L)；[0078] 随后在步骤(L)中Powell条件成立，搜索完弯辊力S∈(65，75)的区间后，此时S0＝73t，F(S)＝10.027，进入步骤(M)；[0079] 随后在步骤(M)中输出此时四辊CVC机组特定机架下最优弯辊力Sg＝73t。[0080] 本发明结合现场四辊CVC热轧机组特定机架的设备与工艺特点，弯辊力的极限设定范围，考虑了辊间压力，轧制压力及板形这三个参数，建立了弯辊优化设定模型，对该模型进行求解，得到了特定规格下带钢轧制过程的最佳弯辊力设定值，提高了特定机架下的板形控制能力，为四辊CVC热轧机组的带钢生产带来了较好的经济效益。[0081] 实施例2：钢种为SPHC?S，规格为1600mm×8.2mm(宽度×厚度)。[0082] 为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：[0083] 在步骤(A)中收集四辊CVC热轧机组特定机架的设备及工艺参数：支撑辊直径Db＝1520mm，工作辊直径Dw＝740mm，前张力、后张力初始平均值 特定机架下的总轧制压力qr＝2200t，支撑辊辊身长度Lb＝2250mm，前后张应力对轧制力的影响系数kr＝0.0083，上下轧辊辊径差ΔDi＝[?0.0006?0.0324?0.0642?0.0793?0.0993?0.1106?0.1256?0.1376?0.1432?0.1494?0.1505?0.1516?0.1558?0.1513?0.1442?0.1376?0.1288?0.1208?0.1128?0.0938?0.0842?0.0750?0.0633?0.0543?0.0411?0.0279?0.0148?0.00580.00500.01330.02150.03280.04120.04750.05050.06020.06330.06570.0613]mm，工作辊和支撑辊的惯性矩[0084] Ib＝2.62×1011mm4、Iw＝1.47×1010mm4，常数k＝10/9，工作辊影响函数系数k1＝?7 ?86.65×10 ，支撑辊影响函数系数k2＝3.74×10 ，弯辊力力臂 支撑力力臂[0085] 随后在步骤(B)中收集带钢相关参数：带钢的弹性模量E＝210000MPa，带钢的泊松比ν＝0.3，带钢的宽度b＝1600mm，带钢的变形抗力σ＝420MPa，该特定机架下带钢入口厚度平均值H＝13.1mm，出口厚度平均值h＝8.2mm，带钢来料入口厚度分布值Hi＝[13.075913.080413.084613.088613.092213.095413.098413.101113.103413.105413.107213.108613.109713.110513.110913.111113.110913.110513.109713.108613.107213.105413.103413.101113.098413.095413.092213.088613.084613.080413.0759]mm；[0086] 随后在步骤(C)中将带钢沿横向分成n1＝31份，将支撑辊沿着辊身长度划分成n2＝41份，将广义轧制压力拓展成n2＝41份，板形计算的迭代误差ε1＝0.005，设定辊间压力最大综合目标函数值f1max＝120，轧制压力最大综合目标函数值f2max＝120，前张力最大综合目标函数值f3max＝1，辊间压力最小综合目标函数值f1min＝0，轧制压力最小综合目标函数值f2min＝0，前张力最小综合目标函数值f3min＝0，特定机架下弯辊优化综合目标函数初始最小值Fmin(S)＝20；[0087] 随后在步骤(D)中给定初始弯辊力S＝70t，弯辊力搜索区间S∈(70，80)，计算初始弯辊力下的支撑力，以及第j段载荷引起i段工作辊和支撑辊挠度的影响函数aij、bij，左右弯辊力和支撑力对第i段轧辊挠度的影响系数[0088] ,[0089] 得 到支撑 力P ＝52 0t ，弯辊 力影 响系 数支撑力影响系数由于aij、bij为较大的矩阵，本文不再列出其计算结果；[0090] 随后在步骤(E)中基于辊系弹性变形和金属塑性变形模型，建立四辊CVC热轧机组特定机架辊系的变形协调方程组，并求解该方程组：[0091][0092] ，计算得到轧制力分布值q'j＝[317659315870312843308915304383299504294502289570284872280544276702273438270826268922267764267375267764268922270826273438276702280544284872289570294502299504304383308915312843315870317659315870312843308915304383299504294502289570284872280544276702273438270826268922267764267375267764268922270826273438276702280544284872289570294502299504304383308915312843315870317659]N，辊间力分布值qj＝[347717328013310846296171283915273986265125257229250210243988238495233675229476225858222785220230218168216583215459214789214567214789215459216583218168220230222785225858229476233675238495243988250210257229265125273986283915296171310846328013347717]N；[0093] 随后在步骤(F)中计算CVC热轧机组特定机架的出口厚度hi，工作辊挠度fwi：计算得到出口厚度hi＝[8.18588.18868.19138.19378.19608.19808.19998.20168.20308.20438.20548.20638.20708.20748.20778.20788.20778.20748.20708.20638.20548.20438.20308.20168.19998.19808.19608.19378.19138.18868.1858]mm，工作辊挠度fwi＝[0.00660.03650.05810.07150.07710.07530.07160.06640.06020.05330.04600.03870.03150.02480.01860.01320.00850.00490.00220.00050.00000.00050.00220.00490.00850.01320.01860.02480.03150.03870.04600.05330.06020.06640.07160.07530.07710.07150.05810.03650.0066]mm；[0094] 随 后 在 步 骤 (G ) 中 计 算 C V C 热 轧 机 组 特 定 机 架 的 前 张 力 ：计算得到前张力σ1i＝[6.4246.4626.5266.6096.7056.8076.9137.0167.1157.2067.2867.3557.4107.4507.4747.4827.4747.4507.4107.3557.2867.2067.1157.0166.9136.8076.7056.6096.5266.4626.424]MPa；[0095] 随后在步骤(H)中， 成立，进入步骤(I)；[0096] 随后在步骤(I)中对于此时的弯辊力搜索区间S∈(70,71),并将此区间分成N＝10份，同理计算在其余9个点的辊间压力、轧制压力以及板形，那么得到CVC热轧机组特定机架在此搜索区间内的辊间压力值、轧制压力值及板形： 辊间压力、轧制力及前张力的计算结果形式如前所述，本文不再列出其计算结果；[0097] 随后在步骤(J)中取α＝0.1、β＝0.1、γ＝0.8，计算特定机架弯辊优化的综合目标函数值，： 计算得到f1(S)＝63.8，f2(S)＝65.1，f3(S)＝0.08，F(S)＝12.954；[0098] 随后在步骤(K)中判断：f1min(S)≤f1(S)≤f1max(S)，f2min(S)≤f2(S)≤f2max(S)，f3min(S)≤f3(S)≤f3max(S)均成立，进入步骤(L)；[0099] 随后在步骤(L)中Powell条件成立，搜索完弯辊力S∈(70，80)的区间后，此时S0＝78t，F(S)＝11.217，进入步骤(M)；[0100] 随后在步骤(M)中输出此时四辊CVC机组特定机架下最优弯辊力Sg＝78t。[0101] 本发明结合现场四辊CVC热轧机组特定机架的设备与工艺特点，弯辊力的极限设定范围，考虑了辊间压力，轧制压力及板形这三个参数，建立了弯辊优化设定模型，对该模型进行求解，得到了特定规格下带钢轧制过程的最佳弯辊力设定值，提高了特定机架下的板形控制能力，为四辊CVC热轧机组的带钢生产带来了较好的经济效益。

专利地区：河北

专利申请日期：2022-06-14

专利公开日期：2024-11-26

专利公告号：CN115351096B