5+1型轧机高强钢五道次模式轧制规程优化

 某钢厂新建主要用于轧制超高强钢5+1型冷连轧机组,其第4机架采用小辊径轧机,其他机架采用普通轧机。在实际生产中,该机组同时负责其他钢种的轧制,为了避免出现轧制能力过剩等问题,基于能耗节约与稳定轧制的综合考虑,针对高强钢的轧制,5+1型冷连轧机组采用5道次模式进行轧制。在减少1个道次的情况下,为保证产品质量和轧制稳定,对机组的轧制规程提出了更高的要求。综合出口板形质量、总压下量、机组轧制过程稳定性等因素考虑,结合小辊径轧机的特点,对5+1型冷连轧机组5道次高强钢模式下的机组进行了取舍。基于出口板形分布对压下规程进行分配,在此基础上,利用两种轧机机型的特点对压下规程进行精调。张力制度的优化目标以保证小辊径轧机轧制稳定性为主,其次通过优化张力调节各个机架的出口板形,令其与压下规程优化的结果共同作用,对整体机架轧制的稳定及出口板形的优化形成互补,从而开发了5+1型冷连轧机组高强钢5道次轧制模式下的轧制规程综合优化设定技术。在轧制模式减少了1道次的情况下,优化了机组轧制高强钢的出口板形,提高了产品的质量,在减少小辊径机组打滑、振动趋势的同时,最大程度上保证了轧制的整体稳定性,大大提高了整个机组的经济效应,具有进一步推广应用的价值。     

考虑带钢压下率的冷连轧机最佳工作辊径配置

在分析轧机工作辊径对轧机横向刚度和纵向刚度的影响的基础上,研究了在考虑带钢压下率的情况下冷连轧机的最佳工作辊径配置问题。可以看出,通过优化冷连轧机的工作辊辊经配置有利于减小和消除热轧来料的厚度和板形扰动,提高冷轧成品的厚度和板形控制精度;同时易于冷连轧机来料的咬入,提高冷轧带钢出口轧制速度;配辊方案将冷连轧机工作辊辊径按机架分成两个部分,易于现场工作辊配辊的实现。     

改进粒子群算法对1420mm五机架冷连轧机轧制规程的优化

某厂1 420mm五机架冷连轧机自试生产以来,出现板形质量不稳定的现象。分析认为,这种现象与现有轧制规程的设定有关。现有的轧制规程是一种经验值,对带钢板形质量未作深入的考虑。为此,对现有轧制规程进行了研究,运用Matlab建立了一种设定给定产品轧制规程的新方法,并基于最优板形质量的目标函数,采用改进的粒子群优化算法,制定出兼顾板形和设备负荷能力的优化的轧制规程。投入实际生产后的实测数据对比表明,优化后的轧制规程生产带钢平直度小于6I的分布由66%上升到88%,带钢板形明显改善。     

基于CF-PSO-SVM的冷连轧非稳态工作辊弯辊模型优化

 板形质量是冷轧带钢重要的技术质量指标,同时工作辊弯辊是改善冷轧带钢板形质量的最有效的控制手段之一。冷连轧机组在高速稳定的轧制过程中板形控制精度能够达到较高的水平,但在升降速非稳态的轧制过程中板形控制效果非常不理想,这也成为制约冷轧带钢产品质量的不利因素。为了提高冷连轧机在升降速非稳态轧制过程中带钢板形的控制精度,在深入研究了冷连轧弯辊力设定原理的基础上,利用智能算法和包括出入口带钢厚度、机架间口张力、轧制速度、中间辊窜辊、带钢宽度、轧辊倾斜以及轧制力等现场实际轧制大数据样本,提出了一种基于粒子群算法优化支持向量机的工作辊弯辊力预测模型。同时阐明了粒子群优化算法和支持向量机的基本原理,引入压缩因子的概念,提升了粒子群算法参数寻优的效率,选取冷连轧机组五机架为研究对象,利用拉依达准则对轧制数据样本进行处理,通过平均绝对误差、均方差误差和平均绝对误差百分比等评价指标对比预测模型的性能。结果表明,改进的预测模型具有良好的模型预测性能和泛化能力,同时根据实际生产数据样本,回归出基于轧制速度和辊间弹性系数的弯辊力缝补偿模型,并验证了模型的有效性,模型的投入降低了板形控制系统的负荷,改善了非稳态轧制过程中的板形控制精度,产品头尾部的质量合格率提高了5.1%。     

基于改进免疫克隆多目标算法的轧制规程优化

 针对冷连轧轧制规程目标函数之间存在耦合、相互制约、难以选择目标侧重的问题,采用了一种先优化后选择的方式设定轧制规程。构造了等功率裕度、板形良好和防打滑目标负荷,建立了多目标轧制规程目标函数,采用改进的免疫克隆多目标算法对唐山某钢厂冷连轧机进行轧制规程优化计算。试验结果表明,改进的免疫克隆多目标算法能够很快地收敛到Pareto前沿,并且解集的分布性良好;优化后的不同偏好轧制规程组合可以满足不同的选择要求。与原规程相比,各轧机的利用更加合理,提高了轧机的利用效率,改善了带钢板形和表面质量,并且减少了划痕的产生概率。     

提高鞍钢冷连轧机效能和产品精度的途径

通过对鞍钢1680mm冷连轧机力能参数、结构参数、带钢厚度和板形精度的大型综合测试,采用综合遗传神经网络建立轧制力模型,与实测误差不大于5％;采用综合改进遗传算法与冷连轧机辊型系统优化相结合,板形废品率从2．24％降至1．19％;运用缩合改进遗传算法与冷连轧机大系统参数相结合优化轧制规程,相同厚度来料成品由1mm扩大至0．8mm;运用“机电结合故障诊断法”,打出带钢厚差无法消除和易断带的原因。综合措施提高了轧机的效能和产品的精度。     

六辊精密冷连轧机带钢截面和边缘降调控性能研究

带钢截面和边缘降调控功效研究是板形控制技术的核心之一,也是冷连轧机板形自动控制系统模型的主要设计依据.以六辊精密冷连轧机为例,提出了包含各项影响因素和调控手段的冷连轧机截面和边缘降控制方程;通过有限元仿真计算得到了弯辊和窜辊等调节手段下的板形调控性能参数,其结果对冷连轧机辊形设计、弯辊窜辊工艺规程的制定,特别是对带钢截面、边缘降闭环自动控制系统的实现,具有重要的参考价值.     

冷连轧升降速过程板形控制工艺润滑制度优化

 冷连轧机组在带钢升降速过程中,轧制速度会出现频繁的、较大程度的波动,轧制变形区的摩擦因数也会随之发生较大的波动,引起轧制压力来回波动,从而造成升降速阶段的板形相较平稳阶段的板形而言呈现出大幅度变差的问题。工艺制度优化对于摩擦因数引起的板形问题非常有效,因此,首先分析了不同乳化液浓度、初始温度和流量下的带钢在升降速过程中板形的变化过程。针对升降速阶段板形缺陷,采用分段离散法将带钢分别沿横向和纵向分成若干条元,提出升降速过程中板形横向目标函数和纵向目标函数,进而构造出升降速过程中板形动态变化目标函数,实现对轧制过程中板形波动在横向和纵向上的综合控制。由于乳化液浓度和初始温度在轧制过程中无法改变,所以结合板形目标函数,以带钢不发生打滑和热划伤、各机架轧制力不超过限定轧制力为约束条件,提出乳化液浓度和初始温度优化设定函数;乳化液流量优化针对频繁变化的局部浪形缺陷能够起到有效控制,因此乳化液流量一般随轧制速度呈非线性变化,以出口板形波动最小为控制函数,以不发生打滑和热划伤、各机架乳化液总量不超限为约束条件,提出乳化液流量跟随速度优化函数。最后将优化模型应用于国内某钢厂冷连轧机组,根据优化前后轧制力分布、带钢板形云图可知现场应用效果良好。     

基于遗传算法的冷连轧机辊型配置优化系统的开发及应用

针对鞍钢冷轧厂四机架冷连轧机,开发出了以改善成品带钢板形质量为目标的冷连轧机混型配置综合优化系统。该系统采用了智能化的遗传优化算法,能同时优化连轧机各架轧辊的辊型曲线和辊型凸度,利用该系统优化设计的新的辊型配置方案在四机架冷连轧机上得到了应用,取得了良好的应用效果。     

模糊小脑模型神经网络在多辊冷连轧机轧制力预报模型中的应用

针对宽带钢多辊冷连轧机组特点,为提高轧制力的预报精度,在结合传统轧制压力模型的基础上把模糊算法和神经网络有机结合,设计出基于模糊小脑模型神经网络的多辊冷连轧机轧制力预报模型.通过对传统轧制力模型计算值、小脑模型预报计算值与实测值进行对比分析可知,基于模糊小脑模型神经网络的多辊冷连轧机轧制力预报模型具有较高的计算精度,更适合于多辊轧机在线计算机过程控制的应用,满足现场在线生产的要求,取得良好的板形板厚控制效果.     

冷连轧边降控制与凸度及平坦度综合控制研究

基于轧制理论中的体积不变原理,考虑来料板形的影响,推导出以带钢宽展系数和比例凸度系数表示的带钢平坦度模型.采用大型有限元软件MSC.Marc建立了轧制三维有限元仿真模型,分析了不同规格、压下率和位于不同机架的带钢边降及横向变形,提出了冷连轧机的板形综合控制策略,根据上述控制策略提出了四辊冷连轧机的辊型配置方案.新辊型配置方案投入现场连续应用后,取得了明显的板形控制效果.     

冷连轧机组轧辊原始表面粗糙度优化技术

为了提高机组效率和成品质量,通过分析冷连轧机组轧制过程中容易出现的轧制不稳定现象,在建立了前滑值、打滑因子以及成品粗糙度与工作辊原始表面粗糙度之间一一对应关系的基础上,充分结合冷连轧机组的设备与工艺特点,研究出一套适合于冷连轧机组的工作辊原始表面粗糙度优化技术。通过该技术,在满足用户对产品粗糙度要求的前提下,实现了对前滑、打滑的有效防控,并将其应用到某厂1 420冷连轧机组的生产实践中,大大提高了机组速度和成品带材的表面质量,给现场带来了较大的经济效益。     

基于板厚板形综合目标函数的冷连轧机轧制参数智能优化新方法

板厚、板形精工是衡量板带质量的二个主要指标，本文以板厚板形为目标函数，首次采用智能化的优化方法－－免疫遗传算法（IGA）对冷连轧机轧制参数进行优化。应用实例证明其性能优于传统优化方法，可获得满意的综合效果，这为新产品的试制和原有产品轧制规程的优化提供了依据。     

四辊可逆窄带轧机轧制规程设定方法

针对单机架四辊可逆窄带轧机因工作辊辊径绝对值较小而引起的工作辊水平位移不可忽略、工作辊热凸度偏大、板形构成更为复杂、板形控制难度增大且对轧制规程依赖性更强的问题,充分考虑到单机架四辊可逆窄带轧机的设备与工艺特点,在建立了单机架四辊可逆窄带轧机轧制规程对板形影响模型、分析了特定道次规程参数对板形影响的基础上,以轧制道次相对负荷最均匀为目标,同时兼顾板形控制、轧制稳定性以及表面缺陷防治等因素的影响,提出了一套适合于单机架四辊可逆窄带轧机兼顾板形控制的轧制规程综合优化设定方法,并将相关技术应用到某公司450mm四辊轧机的生产实践,取得了良好的使用效果,机组板形封闭率下降了45.5%。     

板形控制与热轧带钢自由规程轧制

板形是热轧带钢的重要质量指标,自由规程轧制是钢热轧中实现柔性生产组织和最高生产效率的必由之路,热轧工作辊表面严重不均匀磨损,导致承载辊缝形状畸变和“批量同宽轧制”或“大逆宽轧制”时带钢板形失控,进而制约了自由规程轧制问题本质上是板形控制问题,为了实现自由规程轧制而减少磨损量,均匀化磨损分布或开发特殊的板形控制技术。     

冷连轧机带钢单锥度辊边降控制

针对冷连轧机带钢边降板形控制问题,研究了单锥度工作辊的辊形构成、特点和控制策略,建立有限元模型对比分析了单锥度、常规凸度和SmartCrown工作辊板形控制性能,并结合大型工业轧机调试实验分析了该板形控制新技术在实际生产中的使用情况.结果表明,应用单锥度辊可以有效降低带钢边降,减小带钢总凸度.     

薄带钢轧制过程有限元仿真分析

传统的解析计算方法很难准确地表达薄带钢轧制时板形的变化,运用有限元模型可以分析各种工况对板形的影响。本文介绍了显式动力学基础理论、材料弹塑性特性和双线性各向同性强化模型。验证了有限元分析时质量缩放技术的有效性。通过轧制过程材料特性的分析,阐述了有限元模拟时选择双线性等向强化模型符合实际情况。基于有限元分析软件建立了六辊轧机和十八辊轧机的有限元模型。通过模拟轧制过程,详细分析了六辊轧机轧制时不同工艺参数对薄带钢板形的影响。对比了六辊轧机和十八辊轧机轧制相同屈服强度带钢时板形的差异。在分析的基础上,提出了生产工艺规程的调整策略和设计时应遵循的原则。     

冷轧机的板形控制目标模型

建立了薄带冷轧机的板形自动控制目标设定模型,它以轧后带钢的在线屈曲和后屈曲理论为板形生成的力学判据,以实测带钢温度横向分布为补偿,分别在203OCVC冷连轧机和1250HC冷轧机上运行成功。生产实绩证明其控制效果优于原用的引进模型,板形质量显著提高。     

五机架冷连轧机的负荷分配计算

针对八辊五机架全连续冷连轧机在轧制过程中的特点,在综合考虑了轧机产量和产品质量的前提下,用多目标优化问题的求解方法对多辊冷连轧机的轧制策略进行优化,确定各机架的负荷和待轧带钢的目标厚度,并开发了河北中钢1 250 mm八辊五机架全连续冷连轧机的负荷分配计算程序。通过现场实例证明,该方法精度高、速度快,可满足在线控制需求,是一种适合多辊全连续冷连轧机的负荷分配方法。     

宽带钢冷连轧机门户机架辊形设计研究

利用大型有限元软件Marc建立了轧制过程三维有限元仿真模型,以某1700mm冷连轧机为对象,分析了冷连轧机不同入口厚度和不同架次下的金属横向流动的特点,发现冷连轧机门户机架1#机架带钢厚度最厚、压下量最大,带钢金属横向流动最有条件,为实现凸度和平坦度的解耦创造了基础。提出了一种新的边降控制工作辊辊形即连续变锥度工作辊CVTR（Continuously Variable Taper Roll）,并配套使用VCR（Varying Contact Length Backup Roll）支持辊,提高了轧机的辊缝横向刚度,增强了轧机抵抗轧制力波动而保持不变的能力,为实现板形的良好控制创造了条件。