冷連軋過程中以效益控制為目標(biāo)的軋制速度優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于冶金冷乳領(lǐng)域，特別涉及到一種冷連乳過程中的乳制速度優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，由于家用電器、汽車、電子、航天等行業(yè)的巨大需求，使得國內(nèi)外冷乳板帶 生產(chǎn)工業(yè)獲得了迅猛發(fā)展。以往，在冷乳板帶生產(chǎn)過程中，現(xiàn)場關(guān)注的焦點主要集中在板 形、板厚、表面缺陷等質(zhì)量指標(biāo)的控制。但隨著鋼鐵行業(yè)競爭的日益激烈，鋼鐵行業(yè)整體利 潤率的下滑，冷乳板帶生產(chǎn)過程中的成本控制問題已經(jīng)被擺在了與質(zhì)量控制同等重要的地 位。因為對于鋼鐵企業(yè)而言，在市場經(jīng)濟(jì)的條件下無論產(chǎn)品質(zhì)量多高，如果其生產(chǎn)成本接近 甚至超過了產(chǎn)品價格，噸鋼效益接近于零或者為負(fù)，這種產(chǎn)品也是沒有生命力的，不可能長 期生產(chǎn)下去。乳制速度除了影響噸鋼電耗之外，還影響產(chǎn)能，對于冷連乳生產(chǎn)線來說，在生 產(chǎn)正常的情況下，每年可用于生產(chǎn)的時間與人力資源的消耗、設(shè)備的折舊等都是固定的，速 度越高，產(chǎn)能越高，由產(chǎn)能帶來的效益也就越多。目前，乳制速度控制及計算主要的依據(jù)和 限定條件是各機(jī)架和總?cè)橹乒β?、乳制力、打滑等因素，而針對包括上述因素在?nèi)的綜合控 制鮮有文獻(xiàn)，這樣會導(dǎo)致在滿足上述因素的條件下，乳制速度的控制范圍不夠精確，造成產(chǎn) 能達(dá)不到最大化；因此，在乳制速度的優(yōu)化過程中在考慮上述因素的同時，還必須綜合考慮 噸鋼電耗與產(chǎn)能效益，不能為了減少噸鋼電耗而人為的降低產(chǎn)能，導(dǎo)致出現(xiàn)因噸鋼電耗降 低而增加的效益低于因產(chǎn)能降低而減少的效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對冷連乳機(jī)組現(xiàn)場出現(xiàn)的為了減少噸鋼電耗而人為的降低產(chǎn)能，導(dǎo)致出現(xiàn)因噸 鋼電耗降低而增加的效益低于因產(chǎn)能降低而減少的效益的問題，本發(fā)明提供一種冷連乳過 程中以效益控制為目標(biāo)的乳制速度優(yōu)化方法。本發(fā)明主要是通過合理的數(shù)學(xué)建模，模擬冷 連乳生產(chǎn)線上的產(chǎn)能與成本，從效益控制的角度出發(fā)，設(shè)定了乳制速度控制合理的目標(biāo)值。
[0004] 本發(fā)明包括以下由計算機(jī)執(zhí)行的步驟：
[0005] a)收集現(xiàn)場參數(shù)，包括：第i機(jī)架出入口厚度khu，第i機(jī)架電機(jī)效率L，第i 機(jī)架乳輥半徑民，帶材寬度B，帶材密度P，楊氏模量E，泊松比v，第i機(jī)架平均變形抗力 L，第i機(jī)架乳化液流量％，第i機(jī)架帶鋼前后張力！\，?\ i，第i機(jī)架換輥后的乳制噸位Ζρ 第i機(jī)架工作輥換輥后乳制公里數(shù)Q，第i機(jī)架最大乳制壓力Pi _，第i機(jī)架最大打滑因 子Φ i _，第i機(jī)架最大滑傷指數(shù)，第i機(jī)架最大乳制功率I _，末機(jī)架最低和高速度 Vn _，Vn _，其中參數(shù)i為冷連乳機(jī)組機(jī)架編號，η為冷連乳機(jī)組總的機(jī)架數(shù)；
[0006] b)收集機(jī)組摩擦特性參數(shù)，包括：速度指數(shù)衰減系數(shù)Βν，乳制公里數(shù)指數(shù)衰減系數(shù) Bp乳制噸位指數(shù)衰減系數(shù)Βζ，乳化液流量指數(shù)衰減系數(shù)仏，第i機(jī)架速度線性回歸系數(shù)CVl， 第i機(jī)架乳制公里數(shù)線性回歸系數(shù)。，第i機(jī)架乳制噸位線性回歸系數(shù)C Zl，第i機(jī)架乳化液 流量線性回歸系數(shù)，第i機(jī)架壓下率線性回歸系數(shù)C"，第i機(jī)架前后張力線性回歸系數(shù) CTl，CTl i，第i機(jī)架變形抗力線性回歸系數(shù)Ckl，第i機(jī)架出入口厚度線性回歸系數(shù)Chl，Ch(1 υ， 第i機(jī)架基準(zhǔn)摩擦系數(shù)
[0007] c)收集機(jī)組效益參數(shù)，包括：每噸帶鋼的工序利潤ξ。，每千瓦小時電耗的成本
[0008] d)定義第η機(jī)架乳制速度Vn，速度優(yōu)化步長△ Vn，第η機(jī)架最優(yōu)乳制速度Vnft，速 度迭代過程參數(shù)j，速度優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)初始值G_，并令G_= -10 ' j = 0 ;
[0009] e)令 Vn= Vnnin+jAVn;
[0010] f)令 i = 1 ;
[0011] g)計算第i機(jī)架出口速度
第i機(jī)架道次絕 對壓下量Ahi= h ; flv第i機(jī)架等效張力影響系數(shù)ξ / = 0· 3?\+0· 7?\ 1;
[0012] h)計算第i機(jī)架的摩擦系數(shù)：
[0014] i)計算第i機(jī)架乳制力，可采用以下由計算機(jī)執(zhí)行的步驟：
[0015] il)定義初始乳制力P/，乳制力控制精度δ，精確乳制力ρι;
[0016] i2)令卩/ = 1000(t)，δ = 10 10;
[0017] i3)計算工作輥彈性壓扁半徑
；
[0018] i4)計算外摩擦力影響系獎
[0019] i5)計算乳制力
[0020] i6)判斷|P「P/ I彡S，若成立則轉(zhuǎn)入步驟i7);不成立，則令P/ =Pi，并轉(zhuǎn)入 步驟i3);
[0021] i7)輸出乳制力P1;
[0022] j)計算第i機(jī)架工作輥彈性壓扁半徑
[0023] 第i機(jī)架外摩擦力影響系數(shù)
[0024] 第i機(jī)架前滑值
[0025] 第i機(jī)架乳制力矩
[0026] k)計算第i機(jī)架的打滑因子
[0027] 1)計算第i機(jī)架的滑傷指數(shù)釣?
[0028] m)計算第i機(jī)架乳制功率

是否成立？若成立，則轉(zhuǎn)入步驟〇);不成立，則令j = j+Ι，則轉(zhuǎn) 入步驟e);
[0030] 〇)令i = i+1，判斷i彡η ?若成立，則轉(zhuǎn)入步驟g);不成立，則轉(zhuǎn)入步驟p);
[0031] p)計算機(jī)組所有機(jī)架電耗總和
[0032] q)構(gòu)造單位時間效益控制目標(biāo)函數(shù)式
[0033] r)判斷G# Gmax?若成立則Vntt= Vn, Gmax= G_j，轉(zhuǎn)入步驟s);不成立，則轉(zhuǎn)入步驟 s);
[0034] s)判斷Vn+AVn< Vn _?若成立，令j = j+Ι，則轉(zhuǎn)入步驟e);不成立，則轉(zhuǎn)入步 驟t);
[0035] t)輸出Vn優(yōu)為最優(yōu)乳制速度，G_為機(jī)組最好效益。
[0036] 在機(jī)組正常運行時，必須保證末機(jī)架出口速度的等于或者無限接近Vnft，以此目標(biāo) 對機(jī)組乳制速度進(jìn)行優(yōu)化。
[0037] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：
[0038] 1、通過合理的數(shù)學(xué)建模，模擬冷連乳生產(chǎn)線上的產(chǎn)能與成本，從效益控制的角度 出發(fā)，設(shè)定了乳制速度控制合理的目標(biāo)值。
[0039] 2、能夠合理控制乳制速度，提高現(xiàn)場的生產(chǎn)效益，還可以防止因機(jī)組乳制速度控 制不當(dāng)，導(dǎo)致帶鋼打滑或滑傷以及乳制功率和乳制力超過限定值，為冷連乳生產(chǎn)線以效益 控制為目標(biāo)的乳制速度綜合優(yōu)化設(shè)定提供了依據(jù)。
【附圖說明】
[0040] 圖1是本發(fā)明的總計算框圖。
[0041] 圖2是本發(fā)明的乳制力計算框圖。
【具體實施方式】
[0042] 實施例1
[0043] 案子圖1所示的冷連乳過程中以效益控制為目標(biāo)的乳制速度優(yōu)化方法總計算框 圖，首先，在步驟（a)中，收集現(xiàn)場參數(shù)，包括：五個機(jī)架入出口厚度h u h (mm) {(2. 50， 1· 85)，（1· 85,1· 16)，（1· 16,0· 82)，（0· 82,0· 56)，（0· 56,0· 45)}，五個機(jī)架乳輥半徑民(mm) {265, 237, 249, 266, 264}，五個機(jī)架電機(jī)效率 n i {〇· 85,0· 84,0· 86,0· 85,0· 87}，帶材密度 P = 7850 (kg/m3)，五個機(jī)架乳化液流量 ％ (L/min) {3050, 3450, 3500, 3600, 3900}，五個機(jī) 架帶材寬度1= 1020(mm)，楊氏模量E = 210GPa，泊松比v = 0. 3,五個機(jī)架平均變形抗力 MMpa) {373,475, 541，576,612}，五個機(jī)架帶鋼入出 口張力 ?\ ^TjMpa) {(49,160)，（160， 170)，（170,170)，（170,180)，（180,69)}，五個機(jī)架換輥后的乳制噸位 2^0(2228,1940， 1880, 2000, 2320}，五個機(jī)架工作輥換輥后乳制公里數(shù)Q (Km) {150,140,130,160,180}，五 個機(jī)架最大乳制壓力Pi _(t) {1500,1480,1470,1490,1480}，五個機(jī)架最大打滑因子^ _{0. 5,0. 45,0. 47,0. 47,0. 49}，五個機(jī)架最大滑傷指數(shù)與_尸〇·82，五個機(jī)架最大乳制功 率 I mx(KW) {2500, 3800, 3800, 3800, 3800}，冷連乳機(jī)組末機(jī)架最高速度 V5 1000 (m/ min)，V5 max= 1600(m/min)，其中參數(shù)i為冷連乳機(jī)組機(jī)架編號，η = 5為冷連乳機(jī)組總的 機(jī)架數(shù)；
[0044] 隨后，在步驟（b)中，收集機(jī)組摩擦特特性參數(shù)，包括：速度指數(shù)衰減系數(shù) Bv= -0. 0036,乳制公里數(shù)指數(shù)衰減系數(shù)-0. 00082,乳制噸位指數(shù)衰減系數(shù)B z =-5. 0X10 6,乳化液流量指數(shù)衰減系數(shù)仏=-0. 173,第i機(jī)架速度線性回歸系數(shù)CVl ={1.6X 10 2, 2. 5X 10 2, 3. 2X 10 2,4· 5X 10 2, 5. 2X 10 2}，第 i 機(jī)架乳制公里數(shù)線性回 歸系數(shù)Cu= {0· 140,0. 185,0. 200,0. 248,0. 253}，第i機(jī)架乳制噸位線性回歸系數(shù)CZl ={0.013,0. 015,0. 017,0. 018,0. 022}，第i機(jī)架乳化液流量線性回歸系數(shù){6. 1 X 10 3,6· 3X10 3, 7· 4X 10 3,8· 2X 10 3, 1.0X 10 2}，第 i 機(jī)架壓下率線性回歸系數(shù) C" = {0· 179,0. 162,0. 154,0. 142,0. 132}，第 i 機(jī)架前張力線性回歸系數(shù)(^={1.67父104,2· 13X 10 4, 2. 53X 10 4, 2. 99X 10 4, 3. 05X 10 4}，第 i 機(jī)架后張力線性回歸系數(shù) CTl 丨={-1. 4 5 X 10 4, -1· 83 X 10 4, -2· 35 X 10 4, -2· 76 X 10 4, -2· 89 X 10 4}，第 i 機(jī)架變形抗力線性回歸 系數(shù) Ckl= {-1. 27 X 10 5, -0· 921 X 10 5, -0· 613 X 10 5, -0· 321 X 10 5, -0· 120 X 10 5}，第 i 機(jī) 架出入口厚度線性回歸系數(shù) Chl= {-6. 18X10 ^-6. 09X 10^-6. 00X 10^-5. 97X 10^-5. 9 ΑΧΙΟ1，}。^ 1}= {5· βΑΧΙΟ1』· ΟΙΧΙΟ1』· SlXlO^e. β?ΧΙΟ1』· 51X10 2}，第 i 機(jī)架基準(zhǔn) 摩擦系數(shù) μ w= {-1.27X10 ^-1. 74X10 ^-1. 86X10 ^-2. 44X10 ^-0. 51X10 ];
[0045] 隨后，在步驟（c)中，收集機(jī)組效益參數(shù)，包括：每噸帶鋼的工序利潤ξ。= 500元 /噸，每千瓦小時電耗的成本ld= 1元/千瓦時；
[0046] 隨后，在步驟（d)中，定義第5機(jī)架乳制速度V5，速度優(yōu)化步長AV5= 1，第5機(jī)架 最優(yōu)乳制速度V5ft，過程參數(shù)j，速度優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)初始值G_，并令G_= -10 ' j = 0 ;
[0047] 隨后，在步驟（e)中，令 V5= V5_+jAV5;
[0048] 隨后，在步驟（f)中，令i = 1 ;
[0049] 隨后，在步驟（g)中，計算第1機(jī)架出口速度Vi= 243. 24(m/min)，壓下率r ;= 〇· 26,道次絕對壓下量Δ h = 0· 65和等效張力影響系數(shù)ξ / = 82. 3 ;
[0050] 隨后，在步驟（h)中，計算第1機(jī)架摩擦系數(shù)μ 0. 052 ;
[0051] 隨后，如圖2所示，在步驟（i)中，計算第1機(jī)架的乳制力：
[0052] il)定義初始乳制力P/，乳制力控制精度δ，精確乳制力Ρι;
[0053] i2)令卩/ = 1000(t)，δ = 10 10;
[0054] i3)計算工作輥彈性壓扁半徑W 270. 13 ;
[0055] i4)計算外摩擦力影響系數(shù)QGi= 1· 06 ;
[0056] i5)計算乳制力 Ρ1= 1125. 18(t);
[0057] i6)顯然 I I = 125. 18 彡 δ 不成立，則令 Pi，= Pi = 1125. 18 (t)，并轉(zhuǎn)入 步驟i3);
[0058] i7)輸出第1機(jī)架的乳制力P1= 1322. 3 (t);
[0059] 隨后，在步驟（j)中，計算第1機(jī)架工作輥彈性壓扁半徑V 276. 66,外摩擦 力影響系數(shù)QGl= 1. 07,前滑值f sl = 0· 021和乳制力矩Ν 6· 67X 10 3N · m ;
[0060] 隨后，在步驟（k)中，計算第1機(jī)架的打滑因子Φ1= 0. 38 ;
[0061] 隨后，在步驟（1)中，計算第1機(jī)架的滑傷