六辊单机架可逆冷轧机中间辊辊型曲线优化

1、研究与开发六辊单机架可逆冷轧机中间辊辊型曲线优化朱丽君,李元华,贾志伟(鞍钢股份有限公司冷轧硅钢厂,辽宁鞍山114021摘要:介绍了运用多目标多约束的组合优化方法,在六辊单机架可逆冷轧机上开发中间辊辊型曲线优化模型,从中选择出最优辊型曲线。分析了不同中间辊辊凸度条件下出口厚度、工作辊与中间辊的辊间压力分布以及中间辊与支撑辊之间的辊间压力分布规律。工业试验结果表明,该方法提高了中间辊交叉不投入时六辊单机架可逆冷轧机的板形控制能力。关键词:中间辊;辊凸度;辊型曲线;板形控制中图分类号:TG333文献标识码:A文章编号:1006-4613(200902-0023-04Op tim izati on

2、of I ntermediate Roll Shape Curve for Six H igh ReversingCold Rolling M ill with One StandZhu L ijun,L iY uanhua,J i a Zh i we i(Cold Rolled Silicon Steel Plant of Angang Steel Co.,L td.,Anshan114021,L iaoning,ChinaAbstract:This paper intr oduces the op ti m izati on model of the r oll shape curves

3、of inter mediater olls devel oped based on the conditi on of six high reversing cold r olling m ill with one stand by usingthe combined op ti m izati on method with characteristics of multi-target and multi-constraint,andtheref ore the op ti m u m r oll shape curve is selected according t o the op t

4、i m izati on model and als o dis2cusses the regularities of the p ressure distributi on a mong the exit thickness,the work r oll and the in2ter mediate r oll as well as the p ressure distributi on bet w een the backup r oll and the inter mediate r ollwith the inter mediate r oll having different r o

5、ll cr owns.The industrial trial de monstrates that thismethod can i m p r ove the level for steel sheet shape-contr olling without tande m r olling of the inter me2diate r oll.Key words:inter mediate r oll;r oll cr own;r oll shape curve;sheet shape contr ol轧辊辊型是影响带钢板形精度最直接的因素,对轧辊辊耗、轧制中带钢运行的稳定性、自由规程轧

6、制等均有重要影响。当六辊单机架可逆冷轧机中间辊交叉功能无法正常使用时,会在一定程度上削弱板形控制能力。因此,本文从研究轧辊的辊型入手,寻求改善带钢板形质量的途径。分析了通过开发中间辊辊型曲线优化模型提高板形控制能力的可行性。朱丽君,工程师,1993年毕业于东北大学金属压力加工专业,现工作于鞍钢股份有限公司冷轧硅钢厂改建办。1中间辊辊型基本形式轧制过程中,通过中间辊交叉在辊身处增加一定的等效凸度,也就是得到近似于二次曲线的辊型形式。从辊型形式的相似性、辊型易加工、实验操作简单以及规律分析等方面考虑,中间辊辊型函数以二次曲线的形式1-2表达如下:y=2×C Wl2×(x-l22

7、(1式中:x为二次曲线任一点与中间辊中间点的水平距离,mm;y为二次曲线任一点与中间辊中间点表面的垂直距离,mm;CW为中间辊辊凸32度,m;l为中间辊辊身长度,mm。2中间辊辊型优化算法中间辊辊型优化是一个多目标多约束的组合优化问题,通常多目标多约束的组合优化问题可以描述为:m inf1(x,f2(x,f u(xT xR usj(x0j=1,2,vhk (x=0k=1,2,w(2式中:u为目标函数的个数;v为不等式约束的个数;w为等式约束的个数。将式(2中u个目标函数按其重要程度排序,然后采用分层序列法依次对各目标寻优,不过后一目标是在前一目标的最优解集合域内进行优化。为了避免因前一目标的最

8、优解唯一而导致以后其它目标的优化无意义的情况出现,可以在求后一个目标最优解时,对前一目标不要求一定得到严格的最优解,而是在前一个目标最优解附近的某个范围内进行优化,即宽容分层序列法。将目标函数按重要程度依次排序为f1(x,f2(x,fu(x,宽容分层序列法的处理过程如下:m in f1(x=f31xR um in f2(x=f32xR ux|f1(xf31+1m in f u(xxR ux|f i(xf3i+ i,i=1,2,u-1(3式中:f3i 、i分别为目标函数fi(x的最优解和宽容值,这样可求得最优解 x。由于中间辊辊型优化计算中采用的是离散方法计算辊系变形,其计算出的各个工况下的辊间

9、接触长度也是一个离散值,而辊型参数却是一个区间内的连续值。这样,若以Target1作为目标,在其一目标值可能存在多组辊型参数3-4。同时,由于中间辊辊型优化计算的第二个目标函数相对第一个目标而言是附属目标,很容易分出主次。以上两点确定采用分层序列法处理类似中间辊辊型优化计算这样一个多目标组合优化问题比较合适。具体处理时,为了计算方便,可采用以下方法对多目标函数进行处理:Target=Target1+Target2(4计算流程如图1所示。图1优化辊型计算流程图3实例分析以国内某六辊单机架可逆冷轧机为例,工作辊弯辊力280k N,中间辊弯辊力250kN,工作辊横移150mm,入口厚度3.1mm,出

10、口厚度2.32 mm,材质SPHC,板带宽度1200mm,入口张力20.9kN,出口张力39.7kN。以出口厚度分布以及工作辊与中间辊之间的辊间压力分布、中间辊与支撑辊之间的辊间压力分布为收敛目标,对中间辊辊型进行搜索和分析。分析中间辊辊凸度分别为35、50、79、85以及100m时的出口厚度、工作辊与中间辊的辊间压力分布以及中间辊与支撑辊之间的辊间压力分布曲线,结果如图24所示。从图中可以看出,当42 图2不同中间辊辊凸度的出口厚度分布 图3不同中间辊辊凸度的中间辊与支撑辊间的辊间压力分布图4不同中间辊辊凸度的工作辊与中间辊间的辊间压力分布中间辊辊凸度为79m 时,3个收敛目标的数值达到最优

11、。对该冷轧机组所生产的产品进行质量分析,结果表明,当冷轧压下率达到85%时,产品质量达不到所规定的板形标准,而且变形抗力较大的产品(按SPHC 、SPHD 、SS400依次排列,其板形相对难以控制,取钢种为SS400的样品进行试验,各道次具体设定参数如表1所示,中间辊为平辊和带有辊凸度时的板形控制曲线如图5,6所示。表1试验数据道次轧制力/kN 入口厚度/mm 出口厚度/mm 压下率/%入口张力/kN 出口张力/kN 弯辊力/kN工作辊中间辊110229 2.28 1.4636.12370595684212544 1.460.9038.3711156737563105290.890.6032.

12、81151405706524102440.600.4525.3141158681763593310.450.4010.415956552669 图5中间辊为平辊时的板形控制曲线52 图6中间辊带有辊凸度时的板形控制曲线从图5可以看出,板形平直度目标值为9I 时,该板形控制曲线的所有参考点均高于9I,说明轧制后的板形曲线不良;从图6可以看出,当中间辊辊凸度增加70m 时,尽管板形控制曲线上仍旧有些参考点高于9I,但板形控制质量明显好于平辊时的板形控制质量。4结论(1在六辊单机架可逆冷轧机中间辊交叉不投入情况下,为保证良好的板形质量,提出多目标多约束的组合优化方法,并将其应用到中间辊辊型曲线模型开

13、发中。(2在不同中间辊辊凸度条件下,通过分析出口厚度、工作辊与中间辊的辊间压力分布以及中间辊与支撑辊之间的辊间压力分布规律,得到中间辊辊凸度为79m 时为最佳辊型。(3工业试验结果表明,该方法大大提高了中间辊交叉不投入时六辊单机架可逆冷轧机的板形控制能力,具有良好的应用前景。参考文献1张一中.普通四辊轧机板形控制及辊型设计(上J .包钢科技,1991,2:100-107.2张一中.普通四辊轧机板形控制及辊型设计(下J .包钢科技,1991,3:91-99.3徐鹤贤.浅谈冷轧带钢辊型设计及其控制J .特钢技术,2002,2:1-8.4路素娟,王怀宇.用线性编程法优化辊型J .宽厚板,2005,11(1:38-43.(编辑袁晓青收稿日期:2008-