本發(fā)明屬于冶金軋鋼技術領域，特別涉及一種降低爐輥粗糙度衰減的張力補償方法。

背景技術：

冷軋帶鋼在精整之前，需要經(jīng)過退火以達到消除加工硬化、殘余應力以及改善機械性能的目的。而連續(xù)退火由于采用了快速加熱、高溫退火、快速冷卻、過時效處理等技術，能夠?qū)⑶逑?、退火、平整、精整等工序合而為一，具備效率高、生產(chǎn)周期短、適合大批量生產(chǎn)等一系列優(yōu)點而得到了廣泛應用。在冷軋生產(chǎn)流程中，連退機組逐漸成為冷軋生產(chǎn)組織的重要部位，而爐子段的設備狀態(tài)直接影響連退機組運行情況。在實際生產(chǎn)過程中，爐子段爐輥表面粗糙度變化是連退機組穩(wěn)定通板的焦點問題之一^[1-4]。在連退機組爐內(nèi)各工藝段內(nèi)，為了保證輥面摩擦系數(shù)能夠滿足連退機組爐子段的帶鋼張力保持，和提高輥面抗堆積性能等，爐子段轉(zhuǎn)向輥及張緊輥的輥面均采用熱噴涂技術^[5，6]。爐輥表面涂層的形成是通過等離子、超音速、爆炸等噴涂工藝使噴涂粒子產(chǎn)生高速后形成巨大的動能，在爐輥表面粘接成厚度約50mm的涂層。主要作用是使輥面具有較高的粗糙度、耐磨性和抗氧化性，以便使帶鋼在運行的過程中與爐輥保持同步，從而避免由于相對滑動或氧化粘接而引起帶鋼表面擦傷或輥面結(jié)瘤。

盡管如此，連退機組爐子段也經(jīng)常會出現(xiàn)張力下跌等異常情況，嚴重時會造成帶鋼跑偏擦邊、起皺、直至斷帶，直接影響了機組的高速穩(wěn)定運行。經(jīng)過現(xiàn)場測量及理論分析發(fā)現(xiàn)，爐輥表面粗糙度衰減是造成張力下跌的重要原因。而國內(nèi)外學者對這一問題的研究相對較少，缺乏相關的治理技術作為理論指導，現(xiàn)場往往通過不斷更換爐輥以保持對爐輥粗糙度的要求，達到防治爐子段張力下跌的目的，無疑較大的增加了設備的維護成本，這樣，如何正確了解爐輥表面粗糙度衰減情況并進行相應的張力補償就成為現(xiàn)場技術攻關的焦點。

參考文獻：

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技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種工作量小、可在線調(diào)節(jié)、能保證帶鋼穩(wěn)定通板、提高生產(chǎn)效率的連退過程以降爐輥粗糙度衰減影響為目標的張力補償方法。

本發(fā)明主要是充分結(jié)合連退機組的設備與工藝特點，制定了帶鋼穩(wěn)定通板綜合控制指標，將帶材在各工藝段內(nèi)的跑偏、熱瓢曲作為約束條件，建立了一套適用于連退過程以降爐輥粗糙度衰減影響為目標的張力補償技術。

本發(fā)明包括以下由計算機執(zhí)行的步驟：

(a)收集機組的關鍵設備與工藝參數(shù)，主要包括：連退機組爐內(nèi)當前工藝段的設定張力T，爐輥服役公里數(shù)L，爐輥表面原始粗糙度Ra_r0，臨界跑偏因子ψ^*，臨界瓢曲指數(shù)λ^*

(b)收集帶鋼的參數(shù)，主要包括：帶鋼寬度B，帶鋼厚度h，帶鋼泊松比ν，帶鋼摩擦系數(shù)回歸模型系數(shù)α₀、α₁、α₂、α₃，加權系數(shù)A₁；

(c)定義相關參數(shù)，主要包括：爐輥表面當前粗糙度Ra_r，爐輥表面粗糙度衰減系數(shù)α_L，爐輥表面粗糙度衰減系數(shù)初始值α_L0，計算精度Σ，爐輥服役公里數(shù)為L時的最佳設定張力T_L，樣本數(shù)目m＝10，爐輥表面原始粗糙度樣本Ra_r0i，爐輥表面當前粗糙度樣本Ra_ri，爐輥服役公里數(shù)樣本L_i，爐輥服役公里數(shù)為L_i時的最佳設定張力樣本T_Li，爐輥服役公里數(shù)為L_i時的最佳設定張力初始值T_Li0，i＝1,2,···,m；張力補償值ΔT，爐輥表面當前粗糙度與摩擦系數(shù)之間的回歸模型系數(shù)α₀、α₁、α₂、α₃，張力補償值與服役公里數(shù)之間的回歸模型系數(shù)a₁、a₂、a₃，張力補償值與服役公里數(shù)之間的回歸模型系數(shù)初始值a₁'，a₂'，a₃'，帶材跑偏因子ψ，帶材瓢曲指數(shù)λ，加權系數(shù)A₁，粗糙度控制目標函數(shù)G₁(X)，帶鋼穩(wěn)定通板綜合控制目標函數(shù)F(X)，帶鋼穩(wěn)定通板綜合控制目標函數(shù)初始值F₀，張力補償控制目標函數(shù)G₂(X)；

(d)建立反映爐輥表面當前粗糙度Ra_r、爐輥表面原始粗糙度Ra_r0、爐輥服役公里數(shù)L之間的數(shù)學模型；

(d1)建立基本模型框架

(d2)收集樣本，包括：爐輥表面原始粗糙度樣本Ra_r0i，爐輥表面當前粗糙度樣本Ra_ri，爐輥服役公里數(shù)樣本L_i；

(d3)給定爐輥表面粗糙度衰減系數(shù)初始值α_L0及計算精度Σ；

(d4)計算粗糙度控制目標函數(shù)G₁(X)；

(d5)判斷G₁(X)≤Σ是否成立？若不等式不成立，則改變爐輥表面粗糙度衰減系數(shù)初始值α_L0，轉(zhuǎn)入步驟(d4)，重新計算；若不等式成立，則得出爐輥表面粗糙度衰減系數(shù)α_L＝α_L0，并確定爐輥表面當前粗糙度Ra_r、爐輥表面原始粗糙度Ra_r0、爐輥服役公里數(shù)L之間的數(shù)學模型，轉(zhuǎn)入步驟(e)；

(e)根據(jù)回歸模型計算摩擦系數(shù)μ＝α₀+α₁×Ra_r+α₂×Ra_r²+α₃×Ra_r³；

(f)計算爐輥服役公里數(shù)為L_i時的最佳設定張力樣本T_Li；

(f1)令i＝1；

(f2)給定爐輥服役公里數(shù)為L_i時的最佳設定張力初始值T_Li0＝0.6T及帶鋼穩(wěn)定通板綜合控制目標函數(shù)初始值F₀；

(f3)計算帶材跑偏因子ψ、帶材瓢曲指數(shù)λ以及帶鋼穩(wěn)定通板綜合控制目標函數(shù)F(X)；

(f4)判斷是否成立？若不等式成立，則保存T_Li0，轉(zhuǎn)入步驟(f5)；否則，直接轉(zhuǎn)入步驟(f5)；

(f5)判斷T_Li0＜1.4T是否成立？若成立，則令T_Li0＝T_Li0+0.1MPa，轉(zhuǎn)入步驟(f3)；否則，轉(zhuǎn)入步驟(f6)；

(f6)判斷i＜m是否成立？若不等式成立，則，令i＝i+1，轉(zhuǎn)入步驟(f2)；若不等式成立，則轉(zhuǎn)入步驟(g)；

(g)建立反映反映張力補償值ΔT、爐輥服役公里數(shù)L之間關系的數(shù)學模型；

(g1)建立基本模型框架ΔT＝a₁L+a₂L²+a₃L³；

(g2)給定張力補償值與服役公里數(shù)之間的回歸模型系數(shù)初始值a₁'，a₂'，a₃'及計算精度Σ；

(g3)計算張力補償控制目標函數(shù)G₂(X)；

(g4)判斷G₂(X)≤Σ是否成立？若不等式不成立，則改變張力補償值與服役公里數(shù)之間的回歸模型系數(shù)初始值a₁'，a₂'，a₃'，轉(zhuǎn)入步驟(g3)，重新計算；若不等式成立，則得出張力補償值與服役公里數(shù)之間的回歸模型系數(shù)a₁，a₂，a₃，并確定張力補償值ΔT、爐輥服役公里數(shù)L之間的數(shù)學模型，轉(zhuǎn)入步驟(h)；

(h)輸出張力補償值ΔT。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點：

工作量小，可在線調(diào)節(jié)，在保證帶鋼不發(fā)生跑偏、瓢曲等缺陷以及保證帶鋼材料性能的同時，實現(xiàn)對帶鋼張力的在線調(diào)節(jié)補償，極大地提高了生產(chǎn)效率，并在最大程度上保證了下游工序?qū)Ω哔|(zhì)量板形的要求，實現(xiàn)了連退機組高速穩(wěn)定通板，為現(xiàn)場創(chuàng)造了較大的經(jīng)濟效益，具有進一步推廣應用的價值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的總計算流程圖；

圖2為本發(fā)明步驟(d)的計算流程圖；

圖3為本發(fā)明步驟(f)的計算流程圖；

圖4為本發(fā)明步驟(g)的計算流程圖；

具體實施方式

實施例1

選取鋼種為CQ、規(guī)格0.50mm×1500mm的帶鋼，以國內(nèi)某廠連退機組為例，如圖1所示的連退過程以降爐輥粗糙度衰減影響為目標的張力補償方法的總計算流程圖：

首先，在步驟a中收集機組的關鍵設備與工藝參數(shù)，主要包括：連退機組爐內(nèi)當前工藝段的設定張力T＝6.5MPa，爐輥服役公里數(shù)L＝1100km，爐輥表面原始粗糙度Ra_r0＝5Ra，臨界跑偏因子ψ*＝35，臨界瓢曲指數(shù)λ*＝0.8；

隨后，如圖2所示，在步驟b中，收集帶鋼的參數(shù)，主要包括：帶鋼寬度B＝1500mm，帶鋼厚度h＝0.5mm，帶鋼泊松比ν＝0.3，帶鋼摩擦系數(shù)回歸模型系數(shù)α₀＝0.2、α₁＝0.15、α₂＝-0.0028、α₃＝0.00018，加權系數(shù)A₁＝0.4；

隨后，在步驟c中，定義相關參數(shù)，主要包括：爐輥表面當前粗糙度Ra_r，爐輥表面粗糙度衰減系數(shù)α_L，爐輥表面粗糙度衰減系數(shù)初始值α_L0，計算精度Σ，爐輥服役公里數(shù)為L時的最佳設定張力T_L，樣本數(shù)目m＝10，爐輥表面原始粗糙度樣本Ra_r0i，爐輥表面當前粗糙度樣本Ra_ri，爐輥服役公里數(shù)樣本L_i，爐輥服役公里數(shù)為L_i時的最佳設定張力樣本T_Li，爐輥服役公里數(shù)為L_i時的最佳設定張力初始值T_Li0，i＝1,2,···,m；張力補償值ΔT，爐輥表面當前粗糙度與摩擦系數(shù)之間的回歸模型系數(shù)α₀、α₁、α₂、α₃，張力補償值與服役公里數(shù)之間的回歸模型系數(shù)a₁、a₂、a₃，張力補償值與服役公里數(shù)之間的回歸模型系數(shù)初始值a₁'，a₂'，a₃'，帶材跑偏因子ψ，帶材瓢曲指數(shù)λ，加權系數(shù)A₁，粗糙度控制目標函數(shù)G₁(X)，帶鋼穩(wěn)定通板綜合控制目標函數(shù)F(X)，帶鋼穩(wěn)定通板綜合控制目標函數(shù)初始值F₀，張力補償控制目標函數(shù)G₂(X)；

隨后，在步驟d中，建立反映爐輥表面當前粗糙度Ra_r、爐輥表面原始粗糙度Ra_r0、爐輥服役公里數(shù)L之間的數(shù)學模型；

隨后，在步驟d1中，建立基本模型框架

隨后，在步驟d2中，收集樣本，包括：爐輥表面原始粗糙度樣本Ra_r01＝Ra_r02＝Ra_r03＝Ra_r04＝Ra_r05＝Ra_r06＝Ra_r07＝Ra_r08＝Ra_r09＝Ra_r010＝5Ra，爐輥表面當前粗糙度樣本Ra_r1＝4.3Ra、Ra_r2＝4.4Ra、Ra_r3＝4.3Ra、Ra_r4＝4.5Ra、Ra_r5＝4.4Ra、Ra_r6＝4.2Ra、Ra_r7＝4.4Ra、Ra_r8＝4.7Ra、Ra_r8＝4.8Ra、Ra_r9＝4.6Ra、Ra_r10＝4.4Ra，，爐輥服役公里數(shù)樣本L₁＝550km、L₂＝650km、L₃＝750km、L₄＝580km、L₅＝760km、L₆＝850km、L₇＝660km、L₈＝360km、L₉＝560km、L₁₀＝380km；

隨后，在步驟d3中，給定爐輥表面粗糙度衰減系數(shù)初始值α_L0＝0.001及計算精度Σ＝0.00001；

隨后，在步驟d4中，計算粗糙度控制目標函數(shù)G₁(X)＝5738.6；

隨后，在步驟d5中，判斷5738.6≤0.00001是否成立？顯然，不等式不成立，則改變爐輥表面粗糙度衰減系數(shù)初始值α_L0，轉(zhuǎn)入步驟4-4，重新計算；

隨后，在步驟e中，根據(jù)回歸模型計算摩擦系數(shù)μ＝0.27；

隨后，如圖3所示，在步驟f中，計算爐輥服役公里數(shù)為L_i時的最佳設定張力樣本T_Li；

隨后，在步驟f1中，令i＝1；

隨后，在步驟f2中，給定爐輥服役公里數(shù)為L₁時的最佳設定張力初始值T_L10＝3.9MPa及帶鋼穩(wěn)定通板綜合控制目標函數(shù)初始值F₀＝10¹⁰；

隨后，在步驟f3中，計算帶材跑偏因子ψ＝22、帶材瓢曲指數(shù)λ＝0.36以及帶鋼穩(wěn)定通板綜合控制目標函數(shù)F(X)＝0.5；

隨后，在步驟f4中，判斷是否成立？顯然，不等式成立，則保存T_Li0，轉(zhuǎn)入步驟f5；

隨后，在步驟f5中，判斷3.9＜9.1是否成立？顯然，不等式成立，則令T_Li0＝3.9+0.1MPa，轉(zhuǎn)入步驟f3；

隨后，在步驟f6中，判斷1＜10是否成立？顯然，不等式成立，則，令i＝1+1，轉(zhuǎn)入步驟f2；

隨后，如圖4所示，在步驟g中，建立反映反映張力補償值ΔT、爐輥服役公里數(shù)L之間關系的數(shù)學模型；

隨后，在步驟g1中，建立基本模型框架ΔT＝a₁L+a₂L²+a₃L³；

隨后，在步驟g2中，給定張力補償值與服役公里數(shù)之間的回歸模型系數(shù)初始值a₁'＝0.01，a₂'＝0.01，a₃'＝0.01，及計算精度Σ＝0.00001；

隨后，在步驟g3中，計算張力補償控制目標函數(shù)G₂(X)＝582.2；

隨后，在步驟g4中，判斷582.2≤0.00001是否成立？顯然，不等式不成立，則改變張力補償值與服役公里數(shù)之間的回歸模型系數(shù)初始值a₁'，a₂'，a₃'，轉(zhuǎn)入步驟g3，重新計算；

隨后，在步驟h中，輸出張力補償值ΔT＝0.4MPa。

根據(jù)上述實施結(jié)果可知，針對不同規(guī)格的來料帶鋼在連退機組各工藝段內(nèi)的跑偏及瓢曲趨勢，在保證帶鋼質(zhì)量的前提下，可以通過張力補償加以調(diào)節(jié)。如表1所示，為采用本發(fā)明前后各項指標對比情況。

表1優(yōu)化前后各項指標對比

實施例2

選取鋼種為CQ、規(guī)格0.40mm×1350mm的帶鋼，以國內(nèi)某廠連退機組為例：

首先，在步驟a中收集機組的關鍵設備與工藝參數(shù)，主要包括：連退機組爐內(nèi)當前工藝段的設定張力T＝7MPa，爐輥服役公里數(shù)L＝1000km，爐輥表面原始粗糙度Ra_r0＝4.8Ra，臨界跑偏因子ψ*＝35，臨界瓢曲指數(shù)λ*＝0.8

隨后，在步驟b中，收集帶鋼的參數(shù)，主要包括：帶鋼寬度B＝1350mm，帶鋼厚度h＝0.4mm，帶鋼泊松比ν＝0.3，帶鋼摩擦系數(shù)回歸模型系數(shù)α₀＝0.2、α₁＝0.15、α₂＝-0.0028、α₃＝0.00018，加權系數(shù)A₁＝0.4；

隨后，在步驟c中，定義相關參數(shù)，主要包括：爐輥表面當前粗糙度Ra_r，爐輥表面粗糙度衰減系數(shù)α_L，爐輥表面粗糙度衰減系數(shù)初始值α_L0，計算精度Σ，爐輥服役公里數(shù)為L時的最佳設定張力T_L，樣本數(shù)目m＝10，爐輥表面原始粗糙度樣本Ra_r0i，爐輥表面當前粗糙度樣本Ra_ri，爐輥服役公里數(shù)樣本L_i，爐輥服役公里數(shù)為L_i時的最佳設定張力樣本T_Li，爐輥服役公里數(shù)為L_i時的最佳設定張力初始值T_Li0，i＝1,2,···,m；張力補償值ΔT，爐輥表面當前粗糙度與摩擦系數(shù)之間的回歸模型系數(shù)α₀、α₁、α₂、α₃，張力補償值與服役公里數(shù)之間的回歸模型系數(shù)a₁、a₂、a₃，張力補償值與服役公里數(shù)之間的回歸模型系數(shù)初始值a₁'，a₂'，a₃'，帶材跑偏因子ψ，帶材瓢曲指數(shù)λ，加權系數(shù)A₁，粗糙度控制目標函數(shù)G₁(X)，帶鋼穩(wěn)定通板綜合控制目標函數(shù)F(X)，帶鋼穩(wěn)定通板綜合控制目標函數(shù)初始值F₀，張力補償控制目標函數(shù)G₂(X)；

隨后，在步驟d中，建立反映爐輥表面當前粗糙度Ra_r、爐輥表面原始粗糙度Ra_r0、爐輥服役公里數(shù)L之間的數(shù)學模型；

隨后，在步驟d1中，建立基本模型框架

隨后，在步驟d2中，收集樣本，包括：爐輥表面原始粗糙度樣本Ra_r01＝Ra_r02＝Ra_r03＝Ra_r04＝Ra_r05＝Ra_r06＝Ra_r07＝Ra_r08＝Ra_r09＝Ra_r010＝4.8Ra，爐輥表面當前粗糙度樣本Ra_r1＝4.2Ra、Ra_r2＝3.9Ra、Ra_r3＝4.3Ra、Ra_r4＝3.8Ra、Ra_r5＝4.1Ra、Ra_r6＝4.2Ra、Ra_r7＝4.4Ra、Ra_r8＝3.6Ra、Ra_r8＝4.2Ra、Ra_r9＝4.3Ra、Ra_r10＝4.1Ra，，爐輥服役公里數(shù)樣本L₁＝440km、L₂＝650km、L₃＝580km、L₄＝820km、L₅＝560km、L₆＝850km、L₇＝760km、L₈＝870km、L₉＝680km、L₁₀＝940km；

隨后，在步驟d3中，給定爐輥表面粗糙度衰減系數(shù)初始值α_L0＝0.001及計算精度Σ＝0.00001；

隨后，在步驟d4中，計算粗糙度控制目標函數(shù)G₁(X)＝462.5；

隨后，在步驟d5中，判斷462.5≤0.00001是否成立？顯然，不等式不成立，則改變爐輥表面粗糙度衰減系數(shù)初始值α_L0，轉(zhuǎn)入步驟4-4，重新計算；

隨后，在步驟e中，根據(jù)回歸模型計算摩擦系數(shù)μ＝0.23；

隨后，在步驟f中，計算爐輥服役公里數(shù)為L_i時的最佳設定張力樣本T_Li；

隨后，在步驟f1中，令i＝1；

隨后，在步驟f2中，給定爐輥服役公里數(shù)為L₁時的最佳設定張力初始值T_L10＝4.2MPa及帶鋼穩(wěn)定通板綜合控制目標函數(shù)初始值F₀＝10¹⁰；

隨后，在步驟f3中，計算帶材跑偏因子ψ＝25、帶材瓢曲指數(shù)λ＝0.32以及帶鋼穩(wěn)定通板綜合控制目標函數(shù)F(X)＝0.52；

隨后，在步驟f4中，判斷是否成立？顯然，不等式成立，則保存T_Li0，轉(zhuǎn)入步驟f5；

隨后，在步驟f5中，判斷4.2＜9.8是否成立？顯然，不等式成立，則令T_Li0＝4.2+0.1MPa，轉(zhuǎn)入步驟f3；

隨后，在步驟f6中，判斷1＜10是否成立？顯然，不等式成立，則，令i＝1+1，轉(zhuǎn)入步驟f2；

隨后，在步驟g中，建立反映反映張力補償值ΔT、爐輥服役公里數(shù)L之間關系的數(shù)學模型；

隨后，在步驟g1中，建立基本模型框架ΔT＝a₁L+a₂L²+a₃L³；

隨后，在步驟g2中，給定張力補償值與服役公里數(shù)之間的回歸模型系數(shù)初始值a₁'＝0.01，a₂'＝0.01，a₃'＝0.01，及計算精度Σ＝0.00001；

隨后，在步驟g3中，計算張力補償控制目標函數(shù)G₂(X)＝48.2；

隨后，在步驟g4中，判斷48.2≤0.00001是否成立？顯然，不等式不成立，則改變張力補償值與服役公里數(shù)之間的回歸模型系數(shù)初始值a₁'，a₂'，a₃'，轉(zhuǎn)入步驟g3，重新計算；

隨后，在步驟h中，輸出張力補償值ΔT＝0.6MPa。

根據(jù)上述實施結(jié)果可知，針對爐輥粗糙度衰減而導致不同規(guī)格的來料帶鋼在連退機組各工藝段內(nèi)的跑偏及瓢曲趨勢，在保證帶鋼質(zhì)量的前提下，可以通過張力補償加以調(diào)節(jié)。最后，為了說明本發(fā)明所述相關技術的先進性，國內(nèi)某連退機組2014年通板缺陷量為138t/年，本技術從2015年運用到該機組后經(jīng)過一段時間的磨合兼容后，2015年缺陷量下降到14t/年，產(chǎn)品缺陷率從0.0201％下降到0.0023％，缺陷率得到了有效的控制，為機組創(chuàng)造了較大的經(jīng)濟效益。