[發明專利]適用于五機架UCM機型冷連軋機組的壓下規程優化方法

有效

• 申請號: 201210083834.4
• 申請日: 2012-03-27
• 公開（公告）號: CN103357670A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 樊志強;王康健
• 申請（專利權）人: 上海梅山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: B21B37/58
• 分類號: B21B37/58
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 何朝旭;董旭東

1.適用于五機架UCM機型冷連軋機組的壓下規程優化方法，其特征在于：首先定義板形偏差系數和凸度偏差系數，再根據現場來料波動情況，給出修正系數的初始值，然后計算當前規程下的最佳工作參數，再輸出給相應的機架調節機構，實現壓下規程的優化。

2.根據權利要求1所述的適用于五機架UCM機型冷連軋機組的壓下規程優化方法，其特征在于：包括如下具體步驟：

(a)收集機組的關鍵設備與工藝參數，包括以下步驟：

a1)收集五機架UCM機型的冷連軋機組的設備參數，包括：工作輥輥徑中間輥直徑D_mi、支撐輥直徑D_bi、工作輥輥型分布值ΔD_wij、中間輥輥型分布值ΔD_mij、支撐輥輥型分布值ΔD_bij、工作輥輥身長度L_wi、中間輥輥身長度L_mi、支撐輥輥身長度L_bi、工作輥彎輥缸中心距l_wi、中間輥輥彎輥缸中心距l_mi、支撐輥壓下螺絲中心距l_bi；

a2)收集待生產帶鋼的工藝參數，包括帶材的寬度B、來料的厚度h₀、成品厚度h_n、鋼種；

a3)收集五機架UCM機型的冷連軋機組的設備工藝特征參數，包括：各個機架所允許的最大軋制壓力F_max?i、各個機架所允許的最大軋制功率P_max?i、各個機架的張力設定值T_i、臨界打滑因子ψ^*、臨界滑傷指數目標板形目標板凸度目標板形允許最大偏差Δσ₁、目標板凸度允許最大偏差ΔC、軋制速度最大值V_max、中間輥許用最大竄動量δ_i?max、工作輥最大正彎輥力工作輥最大負彎輥力中間輥最大正彎輥力中間輥最大負彎輥力

(b)定義兼顧板形與板凸度壓下規程優化中涉及的過程參數，包括第i機架的變形在所有機架總的變形中所占比例λ_i、變形搜索步長Δλ、冷連軋機組第1機架的最優壓下率ε_1y、冷連軋機組第2機架的最優壓下率ε_2y、冷連軋機組第3機架的最優壓下率ε_3y、冷連軋機組第4機架的最優壓下率ε_4y、冷連軋機組第5機架的最優壓下率為ε_5y、第1機架的最優壓下率計算中的過程變量k₁、第2機架的最優壓下率計算中的過程變量k₂、第3機架的最優壓下率計算中的過程變量k₃、第4機架的最優壓下率計算中的過程變量k₄、板形與板凸度綜合控制目標函數F₀；

(c)采用模型法給定五機架冷連軋機組1-4機架的變形量分配的初始值，并通過該初始值，計算出五機架冷連軋機組1-5機架的壓下率分配值，同時對第5機架的變形情況進行判斷，其步驟如下：

c1)令Δλ＝0.01、k₁＝k₂＝k₃＝k₄＝0、定義優化目標函數的初始值為F₀，并令F₀＝10¹⁰(這個正確，表示一個很大的初始值)；

c2)令第1機架的變形在所有機架總的變形中所占比例λ₁＝0.2+k₁Δλ；

c3)根據λ₁以及軋機入出口厚度與壓下率之間的關系計算出冷連軋機組第1機架的壓下率ϵ1=(h0-hn)h0λ1;]]>

c4)令第2機架的變形在所有機架總的變形中所占比例λ₂＝0.1+k₂Δλ；

c5)根據λ₂以及軋機入出口厚度與壓下率之間的關系計算出冷連軋機組第2機架的壓下率ϵ2=(h0-hn)h0-(h0-hn)λ1λ2;]]>

c6)第3機架的變形在所有機架總的變形中所占比例λ₃＝0.05+k₃Δλ；

c7)根據λ₃以及軋機入出口厚度與壓下率之間的關系計算出冷連軋機組第3機架的壓下率ϵ3=(h0-hn)h0-(h0-hn)(λ1+λ2)λ3;]]>

c8)第4機架的變形在所有機架總的變形中所占比例λ₄＝0.01+k₄Δλ；

c9)根據λ₄以及軋機入出口厚度與壓下率之間的關系計算出冷連軋機組第4機架的壓下率ϵ4=(h0-hn)h0-(h0-hn)(λ1+λ2+λ3)λ4;]]>

c10)令第5機架的變形在所有機架總的變形中所占比例λ₅＝1-λ₁-λ₂-λ₃-λ₄；

c11)判斷不等式0＜λ₅＜0.2是否成立？如果不等式成立則轉入步驟c12)，如果不等式不成立，則重新分配變形量，轉入步驟(g)；

c12)根據λ₅計算出冷連軋機組第5機架的壓下率ϵ5=(h0-hn)h0-(h0-hn)(λ1+λ2+λ3+λ4)λ5;]]>

(d)對軋制壓力、軋制功率以及打滑與熱滑傷是否超限進行綜合判斷，判斷步驟如下：

d1)定義軋制壓力安全系數α_F、軋制功率安全系數α_P、打滑安全系數α_ψ、熱滑傷安全系數

d2)自動測量并統計現場來料的波動情況，給出安全系數的初始值，α_F＝0.75-0.85、α_p＝0.85-0.95、α_ψ＝0.80-0.90、

d3)根據步驟(c)中1-5機架的壓下率計算出當前壓下規程下1-5機架的軋制壓力F_i、軋制功率P_i、用于表述打滑的特征參數打滑因子ψ_i、用于表述熱滑傷的特征參數滑傷指數

d4)判斷當前規程下所有機架軋制壓力、軋制功率、打滑因子以及滑傷指數是否超過機組允許值，即判斷不等式是否同時成立？如果不等式成立則轉入步驟(e)，否則，重新分配變形量，轉入步驟(g)；

(e)中兼顧到板形與板凸度的控制規程的設定，步驟如下：

e1)定義板形偏差系數α_σ、板凸度偏差系數α_C；

e2)統計現場來料的波動情況，給出修正系數的初始值，α_σ＝0.75-0.85、α_C＝0.85-0.95；

e3)計算出當前規程下的最佳工作輥彎輥力S_wi、最佳中間輥彎輥力S_mi、最佳中間輥竄動量δ_i以及所對應的成品板形值σ_1j、成品板凸度值C_j；

e4)在修正系數的前提下判斷當前規程下的板形與板凸度是否能夠滿足用戶的需求，即判斷不等式1NΣj=1N|σ1j-σ1jo|<ασΔσ11NΣj=1N|Cj-Cjo|<αcΔC]]>是否成立？如果不等式成立則轉入步驟(f)，則重新分配變形量，轉入步驟(g)；式中，N帶材橫向條元數目、j代表條元編號；

(f)對冷連軋機組1-5機架功率余量進行優化，使冷連軋機組1-5機架功率余量均衡，其優化過程如下：

f1)計算各個機架的功率余量Wi=1-PiPmaxi;]]>

f2)定義優化目標函數為F，并令F=βΣi=15(Wi-15Σi=15Wi)2+15(1-β)Σi=15Wi,]]>在目標函數中表示1-5機架功率余量的平均值，平均值越小，軋制速度就可以提得越高；表示1-5機架功率余量與平均值的偏差，越小，則代表各個機架功率相對余量越均衡；β是加權系數，用于確定目標函數中考慮兩種因素的權重，β＝0.4-0.6；

f3)計算當前壓下規程下的優化目標函數F；

f4)采用列舉法，列出所有符合軋制壓力、軋制功率、打滑與熱滑傷防治、板形與板凸度等方面要求前提下所有可能的規程分配組合，計算出相應的目標函數的值，然后找出目標函數最小的那個值，目標函數最小的那個值所對應的壓下率就是所要的最優壓下率，方法是判斷不等式F＜F₀是否成立？如果不等式成立，則令F₀＝F、ε_1y＝ε₁、ε_2y＝ε₂、ε_3y＝ε₃、ε_4y＝ε₄、ε_5y＝ε₅，記錄下當前目標函數值以及所對應的壓下率，轉入步驟(g)，計算下一組變形量組合；如果不等式不成立則，不記錄當前目標函數值以及所對應的壓下率，直接轉入步驟(g)；

(g)在完成了當前壓下率下尋優之后，將變形量重新分配，判斷壓下率是否超限，流程如下：

g1)判斷不等式λ₄＜0.25是否成立？如果不等式成立，則令k₄＝k₄+1，轉入步驟c9)，如果不等式不成立，則轉入步驟g2)；

g2)判斷不等式λ₃＜0.33是否成立？如果不等式成立，則令k₃＝k₃+1，轉入步驟c7)，如果不等式不成立，則轉入步驟g3)；

g3)判斷不等式λ₂＜0.5是否成立？如果不等式成立，則令k₂＝k₂+1，轉入步驟c5)，如果不等式不成立，則轉入步驟g4)；

g4)不等式λ₁＜0.6是否成立？如果不等式成立，則令k₁＝k₁+1，轉入步驟(c3)，如果不等式不成立，則轉入步驟(h)；

(h)輸出最優壓下規程ε_1y、ε_2y、ε_3y、ε_4y、ε_5y，控制相應機架的調節機構動作，完成壓下規程優化。