本發(fā)明屬于冷軋領(lǐng)域，尤其涉及一種適合于冷連軋機(jī)組的上、下工作輥表面原始粗糙度綜合設(shè)定方法。

背景技術(shù)：

在帶鋼的冷連軋連續(xù)生產(chǎn)中，經(jīng)常會出現(xiàn)成品帶鋼上下表面粗糙度不一致的情況，經(jīng)過調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象是由于帶鋼上下表面的乳化液附著量差異引起的。

一般而言，在進(jìn)行軋機(jī)設(shè)計時，要保證帶鋼上下表面的乳化液噴涂量相同，因此大多數(shù)的軋機(jī)設(shè)計都會在帶鋼的上下表面對應(yīng)的位置布置數(shù)量相等的同種噴頭，但事實(shí)上，噴附在帶鋼的下表面的乳化液由于重力作用，乳化液損失率會增加，即下表面相對于上表面而言，乳化液附著量要小。

${\mathrm{\ξ}}_0=\frac{h_0+h_1}{2h_0}\·k_c\·\frac{3{\mathrm{\θ\η}}_0(v_r+v_0)}{\mathrm{\α}\[1-e^{-\mathrm{\θ}(K-{\mathrm{\σ}}_0)}\]}-k_{rg}\·(1+K_{\mathrm{rs}})\·{\mathrm{Ra}}_{r0}\·e^{-B_L\·L}---\left(1\right)$

(公式(1)的說明：引自《冷連軋機(jī)高速生產(chǎn)過程核心工藝數(shù)學(xué)模型》，白振華，機(jī)械工業(yè)出版社，49頁公式(2-18)，各符號含義：h₀—機(jī)架入口厚度，h₁—機(jī)架出口厚度，k_c—乳化液濃度影響系數(shù)，θ—潤滑劑的粘度壓縮系數(shù)，η₀—潤滑劑的動力粘度，v_r—軋輥表面線速度，v₀—帶材的入口速度，σ₀—后張力，k_rg—表示工作輥和帶鋼表面縱向粗糙度夾帶潤滑劑強(qiáng)度的系數(shù)，k_rs—壓印率，即工作輥表面粗糙度傳遞到帶鋼上的比例，Ra_r0—冷軋機(jī)工作輥原始粗糙度，B_L—工作輥粗糙度衰減系數(shù)，L—工作輥換輥后的軋制公里數(shù))。

根據(jù)式(1)可知，乳化液的附著量會影響帶鋼表面的油膜厚度，通過軋制理論可知道，油膜厚度會直接相對摩擦系數(shù)，進(jìn)而導(dǎo)致帶鋼上下表面的粗糙度差異。

帶鋼上下表面的粗糙度差異，會給下游客戶的生產(chǎn)帶來不便，增加了對企業(yè)品 牌的負(fù)面評價，對企業(yè)帶來不良的影響.

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種適合于冷連軋機(jī)組的上下工作輥表面原始粗糙度綜合設(shè)定方法，其通過設(shè)定合理的上、下工作輥表面原始粗糙度，使帶鋼上、下表面的乳化液附著量差異通過上、下工作輥的粗糙度設(shè)定來進(jìn)行補(bǔ)償，進(jìn)而減小了帶鋼上下表面的粗糙度差異，保證了帶鋼表面質(zhì)量，提高了品牌競爭力，給企業(yè)帶來了效益。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：提供一種適合于冷連軋機(jī)組的上下工作輥表面原始粗糙度綜合設(shè)定方法，其特征在于它包括以下的步驟：

(a)計算冷連軋機(jī)組帶鋼上、下表面壓印率相對系數(shù)α；

(b)收集換輥周期內(nèi)產(chǎn)品的工藝參數(shù)，定義產(chǎn)品帶鋼的卷號參數(shù)k，收集換輥周期內(nèi)鋼卷總數(shù)Z，帶鋼的厚度h_k，帶鋼的強(qiáng)度k_k，帶鋼的長度W_k；

(c)收集換輥周期內(nèi)現(xiàn)場設(shè)備工藝參數(shù)，生產(chǎn)第k卷帶鋼時，軋機(jī)的壓下量ε_k，收集冷連軋機(jī)組上、下工作輥磨輥域值S、L，定義上、下輥粗糙度搜索參數(shù)x、y，并初始化x＝y(tǒng)＝1，定義上、下輥粗糙度搜索步長Δl、Δs，定義搜索參數(shù)極限m、p，且m＝S/Δl+1、p＝L/Δs+1；

(d)預(yù)設(shè)定上、下輥粗糙度Ra_0rs1、Ra_0rd1，定義帶鋼表面粗糙度綜合方差最小值M_min＝Z，定義綜合方差鎖定變量B、C，并初始化令B＝1，C＝1；

(e)計算下輥初始粗糙度設(shè)定值

Ra_0rdy＝Ra_0rd1+(y-1)Δs (6)

(f)計算上輥初始粗糙度設(shè)定值

Ra_0rsx＝Ra_0rs1+(x-1)Δl (7)

(g)產(chǎn)品卷號參數(shù)k初始化，k＝1；

(h)計算生產(chǎn)第k卷帶鋼時的上、下工作輥的實(shí)時粗糙度

${\mathrm{Ra}}_{krsx}={\mathrm{Ra}}_{0rsx}\·e^{-B_{sL}\·(W_1+......+W_{k-1})}---\left(8\right)$

${\mathrm{Ra}}_{krdy}={\mathrm{Ra}}_{0rdy}\·e^{-B_{dL}\·(W_1+......W_{k-1})}---(8`)$

式中B_sL、B_dL分別表示上、下工作輥的衰減系數(shù)，與軋制條件有關(guān)，其中當(dāng)k＝1時，W₀＝0；

(i)計算生產(chǎn)第k卷帶鋼時，上工作輥壓印率

$K_{rssk}=1.183\·th(1.24\×{10}^3\·h_k)\·e^{(-3.25\×{10}^{-10}\·k_k)}\·th(1.729\×10\·{\mathrm{\ϵ}}_k)---\left(9\right)$

(j)計算生產(chǎn)第k卷帶鋼時，下工作輥壓印率

K_rsdk＝K_rssk·α (10)

(k)計算第k卷帶鋼的上、下表面粗糙度

Ra_kstripsx＝K_rssk·Ra_krsx (11)

Ra_kstripdy＝K_rsdk·Ra_krdy (11`)

(l)判斷k<Z，如果是，令k＝k+1返回步驟(h)，否進(jìn)入步驟(m)；

(m)計算帶鋼粗糙度綜合方差M_xy

$M_{xy}=\sqrt{\underset{k-1}{\overset{Z}{\&Sigma;}}{({\mathrm{Ra}}_{kstripsx}-{\mathrm{Ra}}_{kstripdy})}^2}---\left(12\right)$

(n)判斷M_xy<M_min，如果是，令M_min＝M_xy，并且B＝x，C＝y(tǒng)，轉(zhuǎn)入(o)；如果否，直接轉(zhuǎn)入(o)；

(o)判斷x<m，如是，令x＝x+1，轉(zhuǎn)入步驟(f)；如否，轉(zhuǎn)入步驟(p)；

(p)判斷y<p，如是，令y＝y(tǒng)+1，x＝1，轉(zhuǎn)入步驟(e)；如否，轉(zhuǎn)入步驟(q)；

(q)輸出B、C；

(r)計算冷連軋上、下輥粗糙度優(yōu)化設(shè)定值

Ra_0rd＝Ra_0rd1+(C-1)Δs (13)

Ra_0rs＝Ra_0rs1+(B-1)Δl (13`)

(s)根據(jù)計算優(yōu)化值對冷連軋磨輥進(jìn)行加工，在現(xiàn)場應(yīng)用。

具體的，所述的機(jī)組帶鋼上、下表面壓印率相對系數(shù)α通過下列步驟來確定：

(a1)建立容量為Y的機(jī)組產(chǎn)品樣本，定義樣本產(chǎn)品卷號參數(shù)i，并收集樣本內(nèi)產(chǎn)品的上表面粗糙度Ra_yssi、下表面粗糙度Ra_ysxi，生產(chǎn)樣本產(chǎn)品時對應(yīng)的冷連軋機(jī)組上工作輥粗糙度Ra_yrsi、工作輥粗糙度Ra_yrxi，參數(shù)i初始化i＝1；

(a2)計算第i卷樣本產(chǎn)品的實(shí)際上壓印率K_yrsi、實(shí)際下壓印率K_yrxi；

$K_{yrsi}=\frac{{\mathrm{Ra}}_{yssi}}{{\mathrm{Ra}}_{yrsi}}---\left(2\right)$

$K_{yrxi}=\frac{{\mathrm{Ra}}_{ysxi}}{{\mathrm{Ra}}_{yrxi}}---(2`)$

(a3)判斷i<Y，如果是，令i＝i+1，返回步驟(a2)；如果否，進(jìn)入步驟(a4)；

(a4)定義相對系數(shù)搜索參數(shù)j，并初始化j＝1；定義相對系數(shù)搜索步長Δx；定義相對系數(shù)鎖定變量A并初始化A＝1；定義相對系數(shù)鎖定極值N_min并初始化令N_min＝Y(jié)；

(a5)計算上、下表面壓印率相對系數(shù)鎖定值α′

α′＝1-(j-1)Δx (3)

(a6)計算上、下表面壓印率相對系數(shù)鎖定方差N_s

$N_s=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{Y}{\&Sigma;}}{({\mathrm{\&alpha;}}^{\&prime;}{K}_{yrsi}-K_{yrxi})}^2}---\left(4\right)$

(a7)判斷N_s<N_min，如果是，令N_min＝N_s，A＝j(luò)，轉(zhuǎn)入步驟(a8)，如果否，轉(zhuǎn)入步驟(a8)；

(a8)判斷α′>0，如果是，令j＝j(luò)+1，轉(zhuǎn)入步驟步驟(a5)，如果否，轉(zhuǎn)入步驟 (a9)；

(a9)計算上下表面壓印率相對系數(shù)α

α＝1-(A-1)Δx (5)。

本發(fā)明技術(shù)方案所述的冷連軋機(jī)組的上、下工作輥表面原始粗糙度綜合設(shè)定方法，結(jié)合帶鋼冷連軋生產(chǎn)過程中設(shè)備與工藝特點(diǎn)，通過設(shè)定合理的上、下工作輥表面原始粗糙度，使帶鋼上、下表面的乳化液附著量差異通過上、下工作輥的粗糙度設(shè)定來進(jìn)行補(bǔ)償，進(jìn)而減小帶鋼上、下表面的粗糙度差異，保證了帶鋼表面質(zhì)量。

與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

通過設(shè)定合理的上、下工作輥表面原始粗糙度，使帶鋼上下表面的乳化液附著量差異通過上、下工作輥的粗糙度設(shè)定來進(jìn)行補(bǔ)償，進(jìn)而減小帶鋼上、下表面的粗糙度差異，保證了帶鋼表面質(zhì)量，提高了品牌競爭力，給企業(yè)帶來了效益。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的機(jī)組帶鋼上下表面壓印率相對系數(shù)α計算流程方框圖；

圖2是本發(fā)明的總計算流程方框圖。

具體實(shí)施方式

為了進(jìn)一步說明本發(fā)明技術(shù)的應(yīng)用過程，以冷連軋機(jī)組上、下工作輥為例，詳細(xì)地介紹該機(jī)組上、下工作輥表面粗糙度的優(yōu)化設(shè)定過程如下：

(a)計算冷連軋機(jī)組帶鋼上、下表面壓印率相對系數(shù)α(如圖1中所示)：

(a1)建立容量為1000的冷連軋機(jī)組產(chǎn)品樣本，定義樣本產(chǎn)品卷號參數(shù)i，并收集樣本內(nèi)產(chǎn)品的上表面粗糙度、下表面粗糙度，生產(chǎn)樣本產(chǎn)品時對應(yīng)的冷連軋機(jī)組上工作輥粗糙度、工作輥粗糙度，參數(shù)i初始化i＝1；

(a2)計算第1卷樣本產(chǎn)品的實(shí)際上壓印率、實(shí)際下壓印率K_yrs1＝0.813244663 K_yrx1＝0.982702；

(a3)在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行循環(huán)計算，直至，計算完冷連軋機(jī)組產(chǎn)品樣本內(nèi)所有帶鋼的實(shí)際上壓印率、實(shí)際下壓印率；

(a4)定義相對系數(shù)搜索參數(shù)j，并初始化j＝1；定義相對系數(shù)搜索步長Δx＝0.05； 定義相對系數(shù)鎖定變量A并初始化A＝1；定義相對系數(shù)鎖定極值N_min并初始化令N_min＝1000；

(a5)計算上、下表面壓印率相對系數(shù)鎖定值α′＝1；

(a6)計算上、下表面壓印率相對系數(shù)鎖定方差

(a7)在此基礎(chǔ)上進(jìn)行循環(huán)，完成在(0，1)區(qū)間內(nèi)的搜索，找到使相對系數(shù)鎖定方差最小的相對系數(shù)鎖定值，并記錄相應(yīng)的A＝3；

(a9)計算上、下表面壓印率相對系數(shù)α＝0.9；

(b)收集換輥周期內(nèi)產(chǎn)品的工藝參數(shù)，定義產(chǎn)品帶鋼的卷號參數(shù)k，收集換輥周期內(nèi)鋼卷總數(shù)120，帶鋼的厚度，帶鋼的強(qiáng)度，帶鋼的長度；

(c)收集換輥周期內(nèi)現(xiàn)場設(shè)備工藝參數(shù)，生產(chǎn)第k卷帶鋼時，軋機(jī)的壓下量ε_k，收集冷連軋機(jī)組上、下工作輥磨輥域值S＝1.5、L＝1.5，定義上、下輥粗糙度搜索參數(shù)x、y，并初始化x＝y(tǒng)＝1，定義上、下輥粗糙度搜索步長Δl＝0.05、Δs＝0.05，定義搜索參數(shù)極限m＝31、p＝31，；

(d)預(yù)設(shè)定上、下輥粗糙度Ra_0rs1＝1、Ra_0rd1＝1，定義帶鋼表面粗糙度綜合方差最小值M_min＝120，定義綜合方差鎖定變量B、C，并初始化令B＝1，C＝1；

(e)計算下輥初始粗糙度設(shè)定值Ra_0rd1＝Ra_0rd1+(1-1)Δs＝1；

(f)計算上輥初始粗糙度設(shè)定值Ra_0rs1＝Ra_0rs1+(1-1)Δl＝1；

(g)產(chǎn)品卷號參數(shù)k初始化，k＝1；

(h)計算生產(chǎn)第1卷帶鋼時的上、下工作輥的實(shí)時粗糙度Ra_1rs1＝1，Ra_1rd1＝1；

(i)計算生產(chǎn)第1卷帶鋼時，上、工作輥壓印率K_rssk＝0.9825874；

(j)計算生產(chǎn)第k卷帶鋼時，下工作輥壓印率K_rsdk＝0.9825874×0.9＝0.88432866；

(k)計算第k卷帶鋼的上、下表面粗糙度Ra_kstripsx＝0.9825874，Ra_kstripdy＝0.88432866

(l)在此基礎(chǔ)上，計算完換輥周期內(nèi)所有鋼卷的上、下表面理論粗糙度；

(m)計算帶鋼粗糙度綜合方差M₁₁＝4.35732；

(n)在此基礎(chǔ)上，循環(huán)完冷連軋磨輥域值內(nèi)所有的粗糙度設(shè)定，找出是帶鋼粗糙度綜合方差最小的粗糙度設(shè)定；

(o)輸出B＝18、C＝13；

(p)計算上、下輥粗糙度優(yōu)化設(shè)定值Ra_0rd＝1.8、Ra_0rs＝1.65。

其總計算流程方框圖如圖2中所示。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)方案中提供了一種適合于冷連軋機(jī)組的上、下工作輥表面原始粗糙度綜合設(shè)定方法，事實(shí)上，原有技術(shù)并未考慮過帶鋼上、下表面粗糙度的差異，本技術(shù)方案通過設(shè)定合理的上、下工作輥表面原始粗糙度，使帶鋼上、下表面的乳化液附著量差異通過上、下工作輥的粗糙度設(shè)定來進(jìn)行補(bǔ)償，進(jìn)而減小了帶鋼上、下表面的粗糙度差異，保證了帶鋼表面質(zhì)量，提高了品牌競爭力，給企業(yè)帶來了效益。

本發(fā)明可廣泛用于冷連軋機(jī)組上、下工作輥表面的加工處理以及冷連軋機(jī)組的生產(chǎn)工藝控制領(lǐng)域。