技術領域：

本發明涉及一種適用于熱軋過程帶鋼表面粗糙度縱向差異綜合控制方法，屬于熱軋技術領域。

背景技術：
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表面粗糙度作為熱軋帶鋼重要的特性之一，它不僅影響帶鋼沖壓時的變形行為和涂鍍后的外觀面貌，而且可以改變材料的耐蝕性。在生產高附加值產品如汽車板、家電板，車輪及氣瓶鋼時，對帶鋼表面質量要求十分嚴格，所以表面質量的研究越來越受到人們的重視。在熱連軋的高速生產過程中，在帶鋼頭尾和升降速過程以及換輥周期頭尾帶鋼表面粗糙度產生縱向差異，進一步分析發現，粗糙度縱向差異的產生總是伴隨著出口帶鋼厚度超差缺陷，且控制出口帶鋼表面粗糙度與控制出口帶鋼厚度是相互制約的。在以往的粗糙度控制中，只涉及到了冷軋與平整領域，且粗糙度控制主要是在軋制前對工作輥原始表面粗糙度進行設定，在軋制過程中，采用軋制力與延伸率/壓下率的協調來控制粗糙度超差缺陷，均忽略了控制帶鋼表面粗糙度容易造成出口帶鋼厚度不滿足用戶要求這一因素。

技術實現要素：

本發明的目的是針對上述存在的問題提供一種適用于熱軋過程帶鋼表面粗糙度縱向差異綜合控制方法，在兼顧出口帶鋼厚度、板形滿足要求的前提下，通過現場張力以及軋制壓力的補償在線設定壓下率修正值，控制帶鋼表面粗糙度，使帶鋼表面粗糙度縱向差異滿足要求。考慮因素全面，控制方式合理，保證了帶鋼表面質量，提高了品牌競爭力，給企業帶來了效益。

上述的目的通過以下技術方案實現：

一種適用于熱軋過程帶鋼表面粗糙度縱向差異綜合控制方法，該方法包括如下步驟：

(a)參數收集；

(b)設定壓下率修正值ε0，其表達式為ε0＝(h0-hn)/h0；

(式中，hn為當實際出口帶鋼厚度大于目標厚度時，hn為所允許的最大出口帶鋼厚度hmax，當實際出口帶鋼厚度小于目標厚度時，hn為所允許的最小出口帶鋼厚度hmin；h0為原始理論計算末機架入口帶鋼厚度。)

(c)設定目標函數初始值f0，定義后張力并初始化σ00＝σ0max，及尋優步長δσ0；

(d)設定后張力尋優中間過程參數k1，并令k1＝0；

(e)令后張力σ0＝σ00-k1δσ0

(f)定義前張力并初始化σ10＝σ1max，及尋優步長δσ1；

(g)設定前張力尋優中間過程參數k2，并令k2＝0；

(h)令前張力σ1＝σ10-k2δσ1；

(i)定義軋制力并初始化p0＝pmax/3，及尋優步長δp；

(j)設定軋制力尋優中間過程參數k3，并令k3＝0；

(k)令軋制力p＝p0+k3δp

(l)利用軋制力模型反算當前軋制力、前后張力下的壓下率修正值ε；

(m)判斷等式ε0＝ε是否成立？如成立，則轉入步驟(n),否則，直接轉入步驟(t)；

(n)計算精軋機組末機架軋機出口帶鋼表面粗糙度；

(o)利用輥系彈性變形模型求解出口厚度分布hi；

(p)計算板形判別式；

(q)判斷不等式是否成立？如成立，則轉入步驟(r),否則，直接轉入步驟(t)；

(r)計算帶鋼表面粗糙度縱向差異控制目標函數f(x)＝α|(ras-ras′)/ras′|+(1-α)|cph-cph|；

(s)判斷不等式f＜f0是否成立？如果成立，則令f0＝f，最優軋制力py＝p，最優前張力σ1y＝σ1，最優后張力σ0y＝σ0轉入步驟(t),否則，直接轉入步驟(t)；

(t)判斷不等式是否成立？如果不等式成立，則令k3＝k3+1，轉入步驟(k)，否則轉入步驟(u)；

(u)判斷不等式是否成立？如果不等式成立，則令k2＝k2+1,轉入步驟(h)，否則轉入步驟(v)；

(v)判斷不等式是否成立？如果不等式成立，則令k1＝k1+1，轉入步驟(e)，否則轉入步驟(w)；

(w)設定最優最優軋制力py，最優前張力σ1y，最優后張力σ0y。

所述的適用于熱軋過程帶鋼表面粗糙度縱向差異綜合控制方法，步驟(a)中所述的參數收集包括：

(a1)收集帶鋼特性參數，包括：精軋機組末機架軋機入口帶鋼寬度b，原始理論計算末機架入口帶鋼厚度h0，實際出口帶鋼厚度h1，入口帶鋼表面粗糙度ras0；

(a2)收集軋制工藝參數，包括：精軋機組末機架軋機軋制溫度t，出口速度v，

(a3)收集軋輥使用工藝參數，包括：精軋機組末機架軋機工作輥直徑d，工作輥原始表面粗糙度rar0，工作輥軋制公里數l，工作輥表面硬度r；

(a4)收集相關目標參數，包括：精軋機組末機架軋機出口帶鋼允許最大厚度hmax，出口帶鋼允許最小厚度hmin，出口帶鋼目標厚度h0，出口帶鋼目標粗糙度ras′，加權系數α。

所述的適用于熱軋過程帶鋼表面粗糙度縱向差異綜合控制方法，步驟(n)中所述的計算精軋機組末機架軋機出口帶鋼表面粗糙度的方法包括：

(n1)計算精軋機組末機架軋機工作輥表面粗糙度rar，其表達式為rar＝rar0·e^-0.0041·l；

(n2)計算精軋機組末機架軋機工作輥輥面粗糙度對出口帶鋼表面粗糙度的影響系數f(r)f(p)，其表達式為

式中，a1為軋制力影響系數，取0.5～1；a2為輥面硬度影響系數，取0.1～0.3；

(n3)計算精軋機組末機架軋機出口帶鋼表面粗糙度ras，其表達式為ras＝f(r)f(p)rar+ηras0；

式中，η為帶鋼材質不均勻程度影響系數，取η＝0.1～0.2；ras0為入口帶鋼表面粗糙度。

所述的適用于熱軋過程帶鋼表面粗糙度縱向差異綜合控制方法，步驟(p)中所述的計算板形判別式的方法為：

(p1)計算入口帶鋼板凸度ch，其表達式為

式中，hc為入口帶鋼橫斷面上中心位置的厚度，mm；hl、hr分別為入口帶鋼橫斷面上左、右側基準點處厚度，mm，考慮到入口帶鋼厚度無法在線檢測，在板形良好前提下，可用多項式擬合入口帶鋼厚度分布，其中，h(0)為入口帶鋼橫斷面上中心位置的厚度，b2i為擬合系數；

(p2)計算入口帶鋼比例凸度cph，其表達式為

(p3)計算出口帶鋼板凸度ch，其表達式為

(式中，hc為出口帶鋼橫斷面上中心位置的厚度，mm；hl、hr分別為出口帶鋼橫斷面上左、右側基準點處厚度，mm；)

(p4)計算出口帶鋼比例凸度cph，其表達式

(p5)計算板形判別式δ＝cph-cph。

有益效果：

本發明在兼顧出口帶鋼厚度、板形滿足要求的前提下，通過現場張力以及軋制壓力的補償在線設定壓下率修正值，控制帶鋼表面粗糙度，使帶鋼表面粗糙度縱向差異滿足要求。因此本申請專利考慮因素全面，控制方式合理，保證了帶鋼表面質量，提高了品牌競爭力，給企業帶來了效益。

附圖說明

附圖1為本發明的控制方法流程圖。

具體實施方式

下面結合具體實施方式，進一步闡明本發明，應理解下述具體實施方式僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。

為了進一步說明本發明技術的應用過程，以某熱連軋機組為例，詳細介紹一種適用于熱軋過程帶鋼表面粗糙度縱向差異綜合控制方法。

(a)參數收集；

(a1)收集帶鋼特性參數，主要包括：精軋機組末機架軋機入口帶鋼寬度b＝1260mm，原始理論計算末機架入口帶鋼厚度h0＝2.29mm，實際出口帶鋼厚度h1＝2.08mm，入口帶鋼表面粗糙度ras0＝2.9μm；

(a2)收集軋制工藝參數，主要包括：精軋機組末機架軋機軋制溫度t＝850℃，出口速度v＝10.40m/s；

(a3)收集軋輥使用工藝參數，主要包括：精軋機組末機架軋機工作輥直徑d＝φ714.90997，工作輥原始表面粗糙度rar0＝0.4μm，工作輥軋制公里數l＝20km，工作輥表面硬度r＝84.3hs；

(a4)收集相關目標參數，主要包括：精軋機組末機架軋機出口帶鋼允許最大厚度hmax＝2.12mm，出口帶鋼允許最小厚度hmin＝1.96mm，出口帶鋼目標厚度h0＝2.04mm，出口帶鋼目標粗糙度ras′＝1μm，加權系數α＝0.7；

(b)由于實際出口帶鋼厚度大于目標厚度，設定壓下率修正值ε0＝(h0-hmax)/h0＝7.4％；

(c)設定目標函數初始值f0＝1.0×10²⁰，定義后張力并初始化σ00＝σ0max＝30mpa，及尋優步長δσ0＝1mpa，；

(d)設定后張力尋優中間過程參數k1，并令k1＝0；

(e)令后張力σ0＝σ00-k1δσ0＝30mpa；

(f)定義前張力并初始化σ10＝σ1max＝30mpa，及尋優步長δσ1＝1mpa；

(g)設定前張力尋優中間過程參數k2，并令k2＝0；

(h)令前張力σ1＝σ10-k2δσ1＝30mpa；

(i)定義軋制力并初始化p0＝pmax/3＝3000kn，及尋優步長δp＝100kn；

(j)設定軋制力尋優中間過程參數k3，并令k3＝0；

(k)令軋制力p＝p0+k3δp＝3000kn；

(l)利用軋制力模型反算當前軋制力、前后張力下的壓下率修正值ε＝1.5％；

(m)判斷等式ε0＝ε是否成立？如成立，則轉入步驟(n),由步驟(l)求得結果可知，不等式顯然不成立，直接轉入步驟(t),循環直至軋制力p＝p0+k3δp＝9200kn，前張力σ1＝σ10-k2δσ1＝20mpa，后張力σ0＝σ00-k1δσ0＝18mpa時，等式成立；

(n)計算精軋機組末機架軋機出口帶鋼表面粗糙度；

(n1)計算精軋機組末機架軋機工作輥表面粗糙度rar＝rar0·e^-0.0041·l＝0.3685μm；

(n2)計算精軋機組末機架軋機工作輥輥面粗糙度對出口帶鋼表面粗糙度的影響系數

(n3)計算精軋機組末機架軋機出口帶鋼表面粗糙度ras＝f(r)f(p)rar+ηras0＝0.59μm；

(o)利用輥系彈性變形模型求解出口厚度分布

hi＝[2.05,2.06,2.07,2.08,2.09,2.10,2.10,2.11,2.11,2.11,2.11,2.11,2.11,2.11,2.10,2.10,2.09,2.08,2.07,2.06,2.05,2.05]，單位：mm；

(p)計算板形判別式；

(p1)計算入口帶鋼板凸度

(p2)計算入口帶鋼比例凸度

(p3)計算出口帶鋼板凸度

(p4)計算出口帶鋼比例凸度

(p5)計算板形判別式δ＝cph-cph＝-0.016；

(q)判斷不等式是否成立？如成立，則轉入步驟(r)，由步驟(p5)求得結果可知，不等式顯然不成立，直接轉入步驟(t)；循環直至軋制力p＝p0+k3δp＝8600kn，前張力σ1＝σ10-k2δσ1＝22mpa，后張力σ0＝σ00-k1δσ0＝20mpa時，不等式成立。

(r)計算帶鋼表面粗糙度縱向差異控制目標函數f(x)＝α|(ras-ras′)/ras′|+(1-α)|cph-cph|＝0.14003；

(s)判斷不等式f＜f0是否成立？顯然成立，則令f0＝f＝0.14003，最優軋制力py＝p＝8600kn，最優前張力σ1y＝σ1＝22mpa，最優后張力σ0y＝σ0＝20mpa轉入步驟(t),否則，直接轉入步驟(t)；

(t)判斷不等式是否成立？如果不等式成立，則令k3＝k3+1，轉入步驟(k)，否則轉入步驟(u)；

(u)判斷不等式是否成立？如果不等式成立，則令k2＝k2+1,轉入步驟(h)，否則轉入步驟(v)；

(v)判斷不等式是否成立？如果不等式成立，則令k1＝k1+1，轉入步驟(e)，否則轉入步驟(w)；

(w)最后輸出最優軋制力py＝8200kn，最優前張力σ1y＝26mpa，最優后張力σ0y＝24mpa。