本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于單機(jī)架六輥cvc平整機(jī)組的輥型優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
：衡量帶鋼的產(chǎn)品質(zhì)量有機(jī)械性能、板形、表面質(zhì)量以及尺寸精度等四大指標(biāo)，平整作為冷軋板帶生產(chǎn)中一道后續(xù)精加工藝，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的控制尤為重要。平整工序通過(guò)控制帶鋼延伸率能夠保證退貨后的產(chǎn)品機(jī)械性能、通過(guò)控制板形保證產(chǎn)品的外形質(zhì)量，同時(shí)還能在帶鋼表面形成一定的粗糙度，提高帶鋼的涂覆性能和成形性能，因此直接影響到最終成品的等級(jí)定位。因此，隨著用戶對(duì)帶鋼板形、表面質(zhì)量等方面的要求不斷提高，平整工序的重要性日益凸現(xiàn)出來(lái)，平整機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)最大程度地決定了產(chǎn)品成材率，影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。近年來(lái)，用戶對(duì)產(chǎn)品板形與表面質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求，而軋輥的輥型是直接影響產(chǎn)品板形和表面質(zhì)量的重要因素，因此，輥型設(shè)計(jì)顯得越來(lái)越重要。單機(jī)架六輥cvc平整機(jī)組進(jìn)行軋制生產(chǎn)時(shí)，可以分成過(guò)焊縫及正常軋制兩個(gè)過(guò)程，產(chǎn)品往往會(huì)在正常軋制時(shí)板形良好，但是在過(guò)焊縫軋制時(shí)，由于過(guò)焊縫過(guò)程中軋制速度出現(xiàn)升降以及帶材頭尾性能即變形抗力的波動(dòng)，導(dǎo)致板形出現(xiàn)波動(dòng)。以往對(duì)于輥型的設(shè)計(jì)關(guān)注點(diǎn)主要集中在正常軋制過(guò)程，對(duì)于過(guò)焊縫過(guò)程的一些工藝特點(diǎn)考慮的不是很多，這就造成了過(guò)焊縫過(guò)程中的板形波動(dòng)沒(méi)有得到很好地控制，直接影響了產(chǎn)品的板形質(zhì)量。顯然，為了提高產(chǎn)品板形質(zhì)量，如何設(shè)計(jì)出兼顧過(guò)焊縫及正常軋制過(guò)程中產(chǎn)品大綱內(nèi)所有帶鋼板形的輥型優(yōu)化曲線已經(jīng)成為現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)攻關(guān)的焦點(diǎn)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種適用于單機(jī)架六輥cvc平整機(jī)組的輥型優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，所述的輥型優(yōu)化設(shè)計(jì)方法以過(guò)焊縫及正常軋制過(guò)程中產(chǎn)品大綱內(nèi)所有帶鋼的板形都最佳為目標(biāo)，設(shè)計(jì)出適合于單機(jī)架六輥cvc平整機(jī)組過(guò)焊縫及正常軋制過(guò)程的軋輥輥型優(yōu)化曲線，提高產(chǎn)品板形質(zhì)量，用以解決目前cvc平整機(jī)組的輥型設(shè)計(jì)對(duì)于過(guò)焊縫過(guò)程考慮不多，造成過(guò)焊縫過(guò)程中的板形波動(dòng)沒(méi)有得到很好地控制，直接影響產(chǎn)品板形質(zhì)量的問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案是：一種適用于單機(jī)架六輥cvc平整機(jī)組的輥型優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，所述的輥型優(yōu)化設(shè)計(jì)方法包括如下步驟：(1)收集單機(jī)架六輥cvc平整機(jī)組的設(shè)備特征參數(shù)，并分別收集所述單機(jī)架六輥cvc平整機(jī)組在過(guò)焊縫過(guò)程及正常軋制過(guò)程中典型規(guī)格鋼種帶鋼的參數(shù)；(2)分別設(shè)定所述單機(jī)架六輥cvc平整機(jī)組的工作輥與cvc輥的輥型曲線方程，并對(duì)所述的輥型曲線方程賦初值；(3)利用輥系彈性模型，采用分段離散法，將各規(guī)格鋼種帶鋼分成m段，并分別計(jì)算帶鋼過(guò)焊縫過(guò)程中的前張力分布及正常軋制過(guò)程中的前張力分布；(4)求解輥型優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)：式中，α為過(guò)焊縫及正常軋制過(guò)程的板形加權(quán)系數(shù)，σ1ij為過(guò)焊縫過(guò)程中前張力分布，σ′1ij為正常軋制過(guò)程中前張力分布，i表示第i種典型規(guī)格鋼種，i＝1,2,3,......,n，j表示帶鋼被分成的第j段，j＝1,2,3,......,m；(5)判斷powell條件是否成立，如果powell條件成立，則輸出最優(yōu)輥型參數(shù)，并進(jìn)入步驟(6)；否則重新根據(jù)步驟(2)對(duì)輥型曲線方程賦初值，并進(jìn)入步驟(3)；(6)根據(jù)所述的最優(yōu)輥型參數(shù)以及所述工作輥與cvc輥的輥型曲線方程，得到工作輥與cvc輥的最優(yōu)輥型曲線，完成單機(jī)架六輥cvc平整機(jī)組的輥型優(yōu)化設(shè)計(jì)。進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明所述的適用于單機(jī)架六輥cvc平整機(jī)組的輥型優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，所述的步驟(1)中，單機(jī)架六輥cvc平整機(jī)組的設(shè)備特征參數(shù)包括：工作輥原始直徑，工作輥輥身長(zhǎng)度，工作輥軸承座中心距，cvc輥原始直徑，cvc輥輥身長(zhǎng)度，cvc輥軸承座中心距，最大軋制力和最大軋制速度。進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明所述的適用于單機(jī)架六輥cvc平整機(jī)組的輥型優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，所述的步驟(1)中，帶鋼的參數(shù)包括：鋼種，出鋼記號(hào)，帶鋼寬度bi，帶鋼厚度hi，延伸率εi，屈服極限σi，軋制力設(shè)定值pi，后張力設(shè)定值t0i，前張力設(shè)定值t1i，其中i表示第i種典型規(guī)格鋼種，i＝1,2,l,n。進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明所述的適用于單機(jī)架六輥cvc平整機(jī)組的輥型優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，所述的步驟(2)中，工作輥的輥型曲線方程為：dw(x)＝dw-a{1-cos[bπ(2x/lw)]cvc輥的輥型曲線方程為：dm(x)＝dm+a1x-a2x2+a3x3其中，a，b為特征系數(shù)，a1為cvc輥輥型曲線一次項(xiàng)系數(shù)，a2為cvc輥輥型曲線二次項(xiàng)系數(shù)，a3為cvc輥輥型曲線三次項(xiàng)系數(shù)，dm為cvc輥原始直徑，dw為工作輥原始直徑，lw為工作輥輥身長(zhǎng)度。本發(fā)明達(dá)到的有益效果：本發(fā)明的輥型優(yōu)化設(shè)計(jì)方法以過(guò)焊縫及正常軋制過(guò)程產(chǎn)品大綱內(nèi)所有帶鋼的板形都最佳為目標(biāo)，設(shè)計(jì)出適合于單機(jī)架六輥cvc平整機(jī)組過(guò)焊縫及正常軋制過(guò)程的軋輥輥型優(yōu)化曲線，大大提高了產(chǎn)品板形質(zhì)量，給企業(yè)帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)效益。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明輥型優(yōu)化設(shè)計(jì)流程示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的工作輥?zhàn)顑?yōu)輥型曲線；圖3是本發(fā)明實(shí)施例的cvc輥?zhàn)顑?yōu)輥型曲線。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。本發(fā)明在大量的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)跟蹤與理論研究的基礎(chǔ)上，考慮到單機(jī)架六輥cvc平整機(jī)組過(guò)焊縫及正常軋制過(guò)程中的設(shè)備與工藝特點(diǎn)，特提出了一種適用于單機(jī)架六輥cvc平整機(jī)組的輥型優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，具體設(shè)計(jì)過(guò)程如下：(a)收集單機(jī)架六輥cvc平整機(jī)組的設(shè)備特征參數(shù)，所述設(shè)備特征參數(shù)包括：工作輥原始直徑dw，工作輥輥身長(zhǎng)度lw，工作輥軸承座中心距l(xiāng)fw，cvc輥原始直徑dm，cvc輥輥身長(zhǎng)度lm，cvc輥軸承座中心距l(xiāng)fm，最大軋制力pmax和最大軋制速度vmax；(b)分別收集過(guò)焊縫過(guò)程及正常軋制過(guò)程，典型規(guī)格鋼種的帶鋼參數(shù)，包括：鋼種，出鋼記號(hào)，帶鋼寬度bi，帶鋼寬度hi，延伸率εi，屈服極限σi，軋制力設(shè)定值pi，后張力設(shè)定值t0i和前張力設(shè)定值t1i，其中i＝1,2,l,n，i表示第i種典型規(guī)格鋼種，n為典型規(guī)格鋼種總數(shù)量；(c)以a,b,a1,a2,a3為輥型曲線參數(shù)，分別設(shè)定工作輥與cvc輥的輥型曲線方程，其中，工作輥的設(shè)定輥型曲線方程為dw(x)＝dw-a{1-cos[bπ(2x/lw)]cvc輥的設(shè)定輥型曲線方程為dm(x)＝dm+a1x-a2x2+a3x3式中，a，b為特征系數(shù)，a1為cvc輥輥型曲線一次項(xiàng)系數(shù)，a2為cvc輥輥型曲線二次項(xiàng)系數(shù)，a3為中間輥輥型曲線三次項(xiàng)系數(shù)，dm為cvc輥原始直徑，dw為工作輥原始直徑，lw為工作輥輥身長(zhǎng)度。(d)給定初始輥型曲線參數(shù)；(e)利用輥系彈性模型，采用分段離散法，將各規(guī)格鋼種帶鋼分成m段，分別計(jì)算帶鋼過(guò)焊縫過(guò)程中的前張力分布σ1ij及正常軋制過(guò)程中的前張力分布σ′1ij，其中i表示第i種典型規(guī)格鋼種，i＝1,2,3,......,n，j表示帶鋼被分成的第j段，j＝1,2,3,......,m；(f)求解輥型優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)：式中α為過(guò)焊縫及正常軋制過(guò)程的板形加權(quán)系數(shù),σ1ij為過(guò)焊縫過(guò)程中前張力分布，σ′1ij為正常軋制過(guò)程中前張力分布；(g)判斷powell條件是否成立，如果powell條件成立，則輸出最優(yōu)輥型參數(shù)，并進(jìn)入步驟(h)；否則重新對(duì)輥型曲線方程賦初值，給定初始輥型曲線參數(shù)，并進(jìn)入步驟(e)；(h)將最優(yōu)輥型參數(shù)代入工作輥與cvc輥的輥型曲線方程，得到工作輥與cvc輥的最優(yōu)輥型曲線，完成單機(jī)架六輥cvc平整機(jī)組的輥型優(yōu)化設(shè)計(jì)。實(shí)施例：為了說(shuō)明本發(fā)明所述相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程，現(xiàn)以某單機(jī)架六輥cvc平整機(jī)組為例，詳細(xì)地介紹某單機(jī)架六輥cvc平整機(jī)組的輥型優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程：(a)收集單機(jī)架六輥cvc平整機(jī)組的設(shè)備特征參數(shù)，包括：工作輥原始直徑dw＝520mm，工作輥輥身長(zhǎng)度lw＝1730mm，工作輥軸承座中心距l(xiāng)fw＝2730mm，cvc輥原始直徑dm＝620mm，cvc輥輥身長(zhǎng)度lm＝1930mm，cvc輥軸承座中心距l(xiāng)fm＝2730mm，最大軋制力pmax＝13000kn，最大軋制速度vmax＝760m/min；(b)分別收集過(guò)焊縫及正常軋制過(guò)程典型規(guī)格鋼種的產(chǎn)品參數(shù)，包括：鋼種，出鋼記號(hào)，帶鋼寬度bi，帶鋼厚度hi，延伸率εi，屈服極限σi,軋制速度vi，軋制力pi，后張力t0i，前張力t1i，其中i＝1,2,l,n，產(chǎn)品規(guī)格數(shù)量n＝6，具體參數(shù)如表1和表2所示；表1過(guò)焊縫過(guò)程典型規(guī)格鋼種的帶鋼參數(shù)序號(hào)123456鋼種cr180b2dc01spccspcccr180b0cr210b2出鋼記號(hào)du3852d1ap0961e1ap0941d1ap1055e5dp0162d1dt3855d1寬度/mm1270137292712601013902厚度/mm0.70.51.172.320.65延伸率/％0.250.160.210.270.310.3屈服極限/mpa170230260260260375軋制速度/m/min606060606060軋制力/kn9309309801000900840后張力/kn55.5854.365.2461.550.4640.58前張力/kn56.2655.366.1162.6351.7541.37表2正常軋制過(guò)程典型規(guī)格鋼種的帶鋼參數(shù)序號(hào)123456鋼種cr180b2dc01spccspcccr180b0cr210b2出鋼記號(hào)du3852d1ap0961e1ap0941d1ap1055e5dp0162d1dt3855d1寬度/mm1270137292712601013902厚度/mm0.70.51.172.320.65延伸率/％1.290.990.891.071.301.47屈服極限/mpa170230260260260375軋制速度/m/min500500500500500500軋制力/kn626053505170598065407460后張力/kn54.2153.1264.0860.3449.3339.35前張力/kn55.1854.0965.1361.4250.5740.28(c)以a,b,a1,a2,a3為輥型曲線參數(shù)，分別設(shè)定工作輥與cvc輥的輥型曲線方程，其中，工作輥的設(shè)定輥型曲線方程為dw(x)＝dw-a{1-cos[bπ(2x/lw)]cvc輥的設(shè)定輥型曲線方程為dm(x)＝dm+a1x-a2x2+a3x3(d)給定初始輥型曲線參數(shù)x0＝{a,b,a1,a2,a3}＝{1×10-4,5×10-2,3.5×10-3,3.7×10-6,1.2×10-9}(e)令i＝1；(f)利用輥系彈性模型，采用分段離散法，將帶材分成m段，逐段計(jì)算前張力分布，得到過(guò)焊縫過(guò)程中前張力分布σ1ij和正常軋制過(guò)程中前張力分布σ′1ij，如下所示：過(guò)焊縫過(guò)程中前張力分布σ11j＝{63.28，66.45，69.77，73.26，76.92，80.77，84.81，89.05，93.50，98.18，103.08，98.18，93.50，89.05，84.81，80.77，76.92，73.26，69.77，66.45，63.28}，單位mpa；正常軋制過(guò)程中前張力分布σ′11j＝{62.07，65.17，68.43，71.85，75.45，79.22，83.18，87.34，91.71，96.29，101.11，96.29，91.71，87.34，83.18，79.22，75.45，71.85，68.43，65.17，62.07}，單位mpa；(g)判斷i<n是否成立？如果成立，則i＝i+1，轉(zhuǎn)入步驟(f)，否則轉(zhuǎn)入步驟(h)；(h)求解輥型優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)：式中α為過(guò)焊縫及正常軋制過(guò)程的板形加權(quán)系數(shù)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際α＝0.45；(i)判斷powell條件是否成立？如果powell條件成立，則轉(zhuǎn)入步驟(j)，否則轉(zhuǎn)入步驟(d)；(j)輸出最優(yōu)輥型參數(shù)x＝{a,b,a1,a2,a3}＝{2.78×10-4,7.69×10-2,3.516×10-3,3.718×10-6,1.1634×10-9}(k)將最優(yōu)輥型參數(shù)x＝{a,b,a1,a2,a3}＝{2.78×10-4,7.69×10-2,3.516×10-3,3.718×10-6,1.1634×10-9}代入工作輥與cvc輥的輥型曲線方程，，得到工作輥的最優(yōu)輥型曲線方程：dw(x)＝dw-2.78×10-4{1-cos[7.69×10-2π(2x/lw)]cvc輥的最優(yōu)輥型曲線方程：dm(x)＝dm+0.3516×10-2x-0.3718×10-5x2+1.1634×10-9x3工作輥?zhàn)顑?yōu)輥型曲線如圖2所示，cvc輥?zhàn)顑?yōu)輥型曲線如圖3所示。本發(fā)明以過(guò)焊縫及正常軋制過(guò)程中產(chǎn)品大綱內(nèi)所有帶鋼的板形都最佳為目標(biāo)，設(shè)計(jì)出適合于單機(jī)架六輥cvc平整機(jī)組過(guò)焊縫及正常軋制過(guò)程的軋輥輥型優(yōu)化曲線，該技術(shù)被某單機(jī)架六輥cvc平整機(jī)組采用之后，大大提高了產(chǎn)品板形質(zhì)量，給企業(yè)帶來(lái)了較大的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)前第1頁(yè)12