考虑来料板形遗传影响的带钢平直度模型.pdf_大学文库

D0I:10.13374/i.issm1001053x.2002.05.015 第24卷第5期北京科技大学学报 Vol.24 No.5 2002年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.2002 考虑来料板形遗传影响的带钢平直度模型张大志北京科技大学高效轧制国家工程研究中心，北京100083 摘要根据轧制理论中的体积不变原理和平直度的基本定义，考虑来料板形的遗传影响，推导出了以人口和出口带钢相对凸度差表示的带钢平直度模型.该模型在连轧机参数优化设计和银型配置优化设计系统中均得到应用，效果良好. 关键词板形；平直度；遗传影响；带钢连轧：数学模型分类号TG335.12 板厚和板形精度是表征带钢质量的主要指 HLe=hele (3) 标，随着家电和汽车工业的进一步发展，对带钢式中，H,h为带钢人口和出口边部厚度；L,l为板形质量的要求越来越高，板形研究成为带钢带钢入口和出口边部长度. 质量控制研究领域的一个热门课题.板形由横设△L=L。-L,△l=l.-l.则向凸度、平直度和边部减薄量这三方面来表征， Le=L.+△L,l.=l+△l 其中平直度是表征带钢板形的最主要的质量指 △L,△l为分别表示人口和出口带钢存在平直度标，所以建立一个简便实用的平直度计算模型不良. 具有十分重要的意义. 设CH=H。-H,C=h。一h则 H.=H。-Cu,H.=h。-Ch 1带钢平直度的定义 CH,C为分别表示人口和出口带钢横断面凸度. 直观上讲，带钢的平直度是指其翘曲程度，把式(2)与式(3)相减得：就其实质而言，是指带钢沿其横向的残余应力 hols-hele =HeLe-H:Le (4) 分布.带材平直度可以定性地定义为潜在的板将△l,△1，CH,C代人式(8)得：形、表现的板形和双重的板形偏离理想板形的 Hl.-(h-C)l+△)=HLe-(H。-CH)L+△L)(5) 偏差量.实际上，根据轧制过程中带钢体积不变展开后整理得：定律，这个偏差量可以通过把带材切成窄条，随 △l=AL+C_CH+Ch△l_CH△l 后测量其长度而观察到. leL。heH。hkhl (6) 即 2平直度模型的建立兴验) (7 2.1单机架 ,s4 令a-4 兰，a=验月=冬则上式变为：由轧制过程中带钢体积不变定律得： a=asr*f促-异) (8) AL=hl (1) 式中，为出口带钢平直度；为人口带钢平直式中，H,h,为带钢入口和出口各条厚度；L,l,为度；α为入口带钢平直度遗传系数；B为平直度带钢人口和出口各条长度.对于带钢中部，公式系数. 变为：若来料平直度良好，即=0，则公式(8)变 HLe=hele (2) 为：式中，H,h为带钢人口和出口中间厚度；Le,l为 (9) 带钢入口和出口中间长度.对于带钢边部，公式 a发) 变为：式(9)是不考虑来料平直度遗传影响的带钢出口平直度模型，只与入口和出口带钢的相对凸度收稿日期200105-21张大志男，30岁，讲师，博士

第卷第期年月北京科技大学学报考虑来料板形遗传影响的带钢平直度模型张大，志北京科技大学高效轧制国家工程研究中心，北京摘要根据轧制理论中的体积不变原理和平直度的基本定义，考虑来料板形的遗传影响，推导出了以入口和出口带钢相对凸度差表示的带钢平直度模型该模型在连轧机参数优化设计和辊型配置优化设计系统中均得到应用，效果良好关键词板形平直度遗传影响带钢连轧数学模型分类号板厚和板形精度是表征带钢质量的主要指标，随着家电和汽车工业的进一步发展，对带钢板形质量的要求越来越高，板形研究成为带钢质量控制研究领域的一个热门课题板形由横向凸度、平直度和边部减薄量这三方面来表征，其中平直度是表征带钢板形的最主要的质量指标，所以建立一个简便实用的平直度计算模型具有十分重要的意义带钢平直度的定义直观上讲，带钢的平直度是指其翘曲程度，就其实质而言，是指带钢沿其横向的残余应力分布带材平直度可以定性地定义为潜在的板形、表现的板形和双重的板形偏离理想板形的偏差量实际上，根据轧制过程中带钢体积不变定律，这个偏差量可以通过把带材切成窄条，随后测量其长度而观察到。式中，，为带钢人口和出口边部厚度，为带钢人口和出口边部长度设二。一， △ 人一乙则。二 △ ，乙 △ 此， △ 为分别表示入口和出口带钢存在平直度不良设二一，么一。则一，二。一么，么为分别表示入口和出口带钢横断面凸度把式与式相减得。。一。一。将， △ ，，代人式得一。一么十。一一怀展开后整理得平直度模型的建立单机架由轧制过程中带钢体积不变定律得以工，洁式中，从， ‘ 为带钢人口和出口各条厚度乙，乙为带钢人口和出口各条长度对于带钢中部，公式变为。式中，，为带钢人口和出口中间厚度，为带钢人口和出口中间长度对于带钢边部，公式变为收稿日期一佗张大志男，岁，讲师，博士 △ △ 以△ △ 丁瓜叶万厂一面十而万一五丁即书得片乡斋是一骨令￡一半，。一等，一缺，，一令则上式变为 · 一城是一剖 ‘ ，式中，。。为出口带钢平直度。。为人口带钢平直度为人口带钢平直度遗传系数刀为平直度系数若来料平直度良好，即翻，则公式变为、坑一石丁一豆式是不考虑来料平直度遗传影响的带钢出口平直度模型，只与人口和出口带钢的相对凸度 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2002．05．015

…542· 北京科技大学学报 2002年第5期差有关.在不考虑来料平直度遗传影响的情况钢的平直度公式为：下，新日铁公司曾假设带钢的平直度与入口和 as-faetpl骨) (14) 出口带钢的相对凸度差成线性关系，本文推导式中，n为机架数目；i为机架号；6为成品带钢的模型证明了这一假设平直度；为来料带钢平直度；h,H为成品和来在实际使用中，为方便起见，可以利用带钢料带钢平均厚度；C,CH为成品和来料带钢凸出口和入口平均厚度h,H代替h,H.,所以公式度.式(14)就是本文推导的考虑来料板形遗传影 (8)变为：响的连轧机成品带钢平直度计算模型. 8=m*f会分) (10) 公式(10)就是本文所推导的考虑轧机人口板形 3平直度模型的应用遗传影响的带钢平直度模型针对鞍钢冷轧厂冷连轧机，笔者开发出基当来料板形良好且要求出口板形良好，即于改进遗传算法的冷连轧机辊型配置优化系统 e=0且6m=0,则式(10)变为：和轧制参数优化设计系统.在这两个优化系统 ChCH hH (11) 中，板形都是主要的优化目标函数，在建立板形式(11)就是带钢板形良好的基本条件，即人口带目标函数和计算带钢平直度时，利用了本文推钢相对凸度等于出口带钢相对凸度导的平直度计算模型.计算结果表明，该模型计 2.2连轧机算结果符合现场实际生产情况，为准确进行辊对于第机架，公式(10)则变为：型配置优化和轧制参数优化提供了依据. (12) 以本文推导的平直度模型为依据建立目标函数的两个优化系统都在鞍钢冷轧厂冷连轧机对于连轧机，本架的入口带钢即是上架的出口上得到了应用，结果显示带钢的板形质量得以带钢，所以H,=h-,C=C-1,式(I2)则可以写成改善.对于材质Q195,来料厚度2.75mm,成品以下形式： =aa+g-若厚度0.98mm,带钢宽度1000mm,按旧设定规 (13) 程和新设定规程计算的结果分别见表1和表2，根据式(13)，经过推导后，连轧机末机架出口带其出口带钢平直度则分别为19.5I和12.81. 表1冷连轧机原模型设定结果 Table 1 Setup results for the old model 机架号 1 2 厚度/mm 2.750-2.123 2.123-1.395 1.395-1.091 1.091-0.98 张力kN 80.0-277.8 277.8-234.7 234.7→213.2 213.2→36.1 弯辊/% 50 60 32 45 辊缝mm 5.154 4.834 4.678 4.407 速度mmin 583.5 888.0 1135.4 1264.0 压下率/% 22.8 34.3 21.8 10.2 轧制力MN 9.55 7.86 8.24 7.12 表2冷连轧机新模型优化设定结果 Table 2 Setup results for the new model 机架号厚度/mm 2.75→2.15 2.15→1.50 1.50+1.07 1.07-0.98 张力kN 55.5-289.5 289.5→145.7 145.7→98.7 98.7-→29.0 弯辊% 10 20 12 -5 辊缝/mm 5.240 4.539 4.167 4.333 速度/mmin 576.1 825.8 1157.7 1264.0 压下率% 21.8 30.2 28.6 8.41 轧制力MN 9.26 9.82 9.13 7.05

北京科技大学学报年第期差有关在不考虑来料平直度遗传影响的情况下，新日铁公司曾假设带钢的平直度与人口和出口带钢的相对凸度差成线性关系，本文推导的模型证明了这一假设在实际使用中，为方便起见，可以利用带钢出口和入口平均厚度，代替人，从，所以公式变为。一城令一号 ‘ 公式就是本文所推导的考虑轧机入口板形遗传影响的带钢平直度模型当来料板形良好且要求出口板形良好，即 “ 且，则式变为以式就是带钢板形良好的基本条件，钢相对凸度等于出口带钢相对凸度连轧机对于第机架，公式则变为即人口带汀瓜，，、价‘ 仇你亩刃〕几万一下舀，、，多少对于连轧机，本架的人口带钢即是上架的出口带钢，所以鱿二气一、，宕二瓜卜，，式则可以写成以下形式汀，，，、战一躺，了一雌登上茸竺根据式，经过推导后，连轧机末机架出口带钢的平直度公式为合认、瑞一黔两节一登式中，为机架数目为机架号几为成品带钢平直度仇为来料带钢平直度，为成品和来料带钢平均厚度么，偏为成品和来料带钢凸度式就是本文推导的考虑来料板形遗传影响的连轧机成品带钢平直度计算模型平直度模型的应用针对鞍钢冷轧厂冷连轧机，笔者开发出基于改进遗传算法的冷连轧机辊型配置优化系统和轧制参数优化设计系统在这两个优化系统中，板形都是主要的优化目标函数，在建立板形目标函数和计算带钢平直度时，利用了本文推导的平直度计算模型计算结果表明，该模型计算结果符合现场实际生产情况，为准确进行辊型配置优化和轧制参数优化提供了依据以本文推导的平直度模型为依据建立目标函数的两个优化系统都在鞍钢冷轧厂冷连轧机上得到了应用，结果显示带钢的板形质量得以改善对于材质，来料厚度，成品厚度们，带钢宽度，按旧设定规程和新设定规程计算的结果分别见表和表，其出口带钢平直度则分别为和表冷连轧机原模型设定结果机架号厚度加、张力爪弯辊辊缝速度 · 一，压下率轧制力一一一一、一一表冷连轧机新模型优化设定结果机架号厚度加功张力瓜弯辊辊缝速度 · 压下率轧制力一一，一一一一一

Vol.24 张大志：考虑来料板形遗传影响的带钢平直度模型 ·543· 从表1和2中可以看出，在旧和新设定模参考文献型下，连轧机出口带钢的平直度分别为19.5I和 1王国栋.板形控制和板形理论[M.北京：冶金工业出 12.8I,计算结果符合现场的实际情况.新优化版社，1986 设定结果可以使带钢平直度改善34.4%.现场统 2 Johan Van Roey,Hedwig Vergote,Rainer Mielke.Accu- 计结果表明，带钢板形质量引起的废次品率减 rate profile and flatness control on a modernized hot strip 少了46.9%，其中带钢瓢曲引起的废次品率减少 mill [J].Iron and Steel Engineer,1996(2):29 3中岛浩卫.木以卜又卜)y7)夕亏力制御技术 47.7%,带钢浪形引起的废次品率减少30%，与仁关李石研究[J].制铁研究，1979,299：13148 理论计算结果相符 4连家创，刘宏民.板厚板形控制[M.北京：兵器工业出版社，1996 4结论 5 Egan Sean J,Fryer Christopher A,Lubomirski Mariusz S Flatness modeling and control for A continuous tandem (1)根据平直度的基本定义和轧制过程中金 cold mill [J].Iron and Steel Engineer,1996(3):38 属体积不变原理，推导出了单机架和连轧情况 6 Nappez Claire,Boulot Serge,McDermott Richard C.Con- 下的带钢平直度模型公式. trol of strip flatness in cold rolling:a global approach [J]. Iron and Steel Engineer,1997(4):42 (2)模型以人口和出口带钢的相对凸度差表 7 Cusmai P.Paolicchi M,Taormina B.A new mathematical 示，并考虑的来料的板形遗传影响，物理意义明 model for calculation of flatness and profile of strip rolled 确，结构清晰，简便实用. in HSM equipped with roll-shifting [A].Mathematical (3)模型在实际生产实践中得到应用，效果 Modeling of Hot Rolling of Steel Proceedings ofthe Inter- 良好 national Symposium [C].1990.392 Strip Flatness Model Considering Heredity Influence of Entrance Strip Shape ZHANG Dazhi National Engineering Research Center for Advanced Rolling Technology,UST Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT A flatness model expressed by the difference of entrance strip crown and exit strip crown is built based on the definition of flatness and the invariable cubage theory of strip rolling,and the entrance strip shape is also considered in the flatness model.The model was used in the rolling parameters optimal design system and the rolling shape optimal design system,and good results were obtained. KEY WORDS strip shape;flatness;heredity influence;tandem strip mill;mathematical model