CN103223522A - 一种酸轧机组圆盘剪前后基准张力的综合优化设定方法 - Google Patents

Abstract

一种酸轧机组圆盘剪前后基准张力的综合优化设定方法，属金属加工领域。其收集圆盘剪的剪切工艺参数和待剪切带材的主要特征参数，定义各种指数，设定各个参数的变化步长、搜索次数、张力衰减指数、钢种影响系数和前后张力差加权系数，得到前后张力设定值，将相邻张力差低于0.5％的n组张力剔除，在现场进行剪切试验，将剪切后的带材取样，选出剪切质量最佳的试样，从而得出剪切强度为σ_s的钢种过程中圆盘剪的最佳前、后张力设定值，以此设定强度为σ_s的钢种的剪切张力。其考虑钢种/强度以及前后张力的匹配对剪切质量的影响，引入张力衰减指数、钢种影响系数、前后张力差加权系数等参数，提出了一套新的同时适合于主动及被动圆盘剪的前后张力设定方法。

Description

一种酸轧机组圆盘剪前后基准张力的综合优化设定方法

技术领域

本发明属于金属加工领域，尤其涉及一种用于圆盘剪切装置剪切张力最佳参数的设定/控制方法。

背景技术

在金属加工的工业化生产过程中，经常用到的剪切机有各种类型，平刃剪、斜刃剪、圆盘剪等均为常用的剪切装置。

其中，平刃剪用于剪切方坯，斜刃剪用于剪切板材，而圆盘剪则广泛用于纵向剪切钢板或薄钢带。

圆盘剪切机，是一种有两个圆盘状刀片的剪切装置，其可以连续纵向剪切运动的钢板或钢带，圆盘剪切机通常设置在精整作业线上，用于纵向剪切钢板和带钢的侧边，或将钢板和带钢纵向剪切成几条窄带钢。

现在，市场对钢卷产品质量(包括尺寸、精度、板型、边缘毛刺等)在不断提高，故对圆盘剪切机的工艺参数和控制水平要求也日益提高和精细化。

目前，在冷轧生产过程中酸轧机组圆盘剪对于前后张力的设定具有以下两个特点：

(1)圆盘剪前后基准张力(平均张力)的设定值是一样的。

这样在剪切过程中前总张力(T₁＝Bhσ，式中：T₁-前总张力、B-带材宽度、σ-基准张力)就大于后总张力(T₂＝(B-ΔB_w-ΔB_d)hσ，式中：ΔB_w-工作侧剪切量、ΔB_d-传动侧剪切量)，造成一个系统的张力差。这种系统性的张力差必须依靠圆盘剪和S辊来调节，使之达到平衡，从而造成剪切过程不稳定。

(2)对于不同钢种的带材在剪切过程中都采用的相同的基准张力设定值。

实际上，根据圆盘剪剪切力及剪切力矩公式可以看出，剪切不同材质的钢种时圆盘剪的剪切力是不同的(强度越高，剪切力越大)，而剪切力矩则与剪切带钢的强度以及张力波动密切相关。上述两个特点使得剪切过程中毛刺时有发生(IF钢等软钢的毛刺发生率尤其高)。这样，如何对前、后张力的设定值进行优化，形成一套新的张力规范，则成为生产现场急需解决的重点问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种酸轧机组圆盘剪前后基准张力的综合优化设定方法，其充分结合酸轧机组圆盘剪的设备与工艺特点，综合考虑到钢种(强度)以及前后张力的匹配对剪切质量的影响，在首次引入张力衰减指数、钢种影响系数、前后张力差加权系数等参数的基础上，提出了一套新的同时适合于主动及被动圆盘剪的前后张力设定方法，通过理论模型与现场试验相配合，给出特定钢种的在剪切过程中最佳张力设定值，可以实现在线设定。

本发明的技术方案是：提供一种酸轧机组圆盘剪前后基准张力的综合优化设定方法，其特征是所述的综合优化设定方法至少包括以下步骤：

(1)收集圆盘剪的剪切工艺参数，所述圆盘剪的剪切工艺参数至少包括圆盘剪的初始基准张力σ和圆盘剪切边量ΔB；

(2)收集待剪切带材的主要特征参数，所述待剪切带材的主要特征参数至少包括带材的强度σ_s和带材宽度B；

(3)定义张力衰减指数m，定义钢种影响系数β，定义前后张力差加权系数γ，确定张力衰减指数的最小值m_min、张力衰减指数的最大值m_max、钢种影响系数最大值β_max、钢种影响系数最小值β_min、前后张力差加权系数的最大值γ_max、前后张力差加权系数的最小值γ_min  钢种影响系数最优值β_y、前后张力差加权系数的最优值γ_y和前后张力差加权系数的最优值γ_y；

(4)设定张力衰减指数变化步长Δm、钢种影响系数变化步长Δβ、前后张力差加权系数变化步长Δγ；

(5)定义张力衰减指数最大搜索次数i_max钢种影响系数最大搜索次数j_max、前后张力差最大搜索次数k_max，并令 $i_{\max }=\mathrm{int}\left(\frac{m_{\max }-m_{\min }}{\mathrm{\Δm}}\right),$ $j_{\max }=\mathrm{int}\left(\frac{{\mathrm{\β}}_{\max }-{\mathrm{\β}}_{\min }}{\mathrm{\Δ\β}}\right),$ $k_{\max }=\mathrm{int}\left(\frac{{\mathrm{\γ}}_{\max }-{\mathrm{\γ}}_{\min }}{\mathrm{\Δ\γ}}\right),$ 分别计算出i_max、j_max、k_max的值；

(6)定义张力衰减指数设定中间过程参数i，并令i＝0；

(7)令张力衰减指数m＝m_min+Δm·i；

(8)定义钢种影响系数设定中间过程参数j，并令j＝0；

(9)令钢种影响系数β＝β_min+Δβ·j；

(10)定义前后张力差加权系数设定中间过程参数k，并令k＝0；

(11)令前后张力差加权系数γ＝γ_min+Δγ·k；

(12)计算出前张力设定值 ${\mathrm{\σ}}_{1\mathrm{ijk}}=(1-\mathrm{\β})\mathrm{\σ}+\mathrm{\β\σ}{\left(\frac{{\mathrm{\σ}}_s}{600}\right)}^m;$

(13)计算出后张力设定值 ${\mathrm{\σ}}_{2\mathrm{ijk}}=\mathrm{\γ}\frac{B}{B-\mathrm{\ΔB}}{\mathrm{\σ}}_1;$

(14)判断不等式k≤k_max-1是否成立？如成立，令k＝k+1，则转入步骤11；否则转入步骤15；

(15)判断不等式j≤j_max-1是否成立？如成立，令j＝j+1，则转入步骤9；否则转入步骤16；

(16)判断不等式i≤i_max-1是否成立？如成立，令i＝i+1，则转入步骤7；否则转入步骤17；

(17)将i_max·j_max·k_max组σ_1ijk、σ_2ijk按照大小排序，然后将相邻张力差低于0.5％的n组张力剔除，其中，n表示邻张力差低于0.5％的张力的组数；

(18)按照剔除后的(i_max·j_max·k_max-n)组张力σ_1ijk、σ_2ijk设定圆盘剪的前后张力，在现场进行剪切试验，将剪切后的带材取样，并将试样编号为Strip_ijk；

(19)将所有共计(i_max·j_max·k_max-n)个试样Strip_ijk放在一起，按照“切断面约占带钢厚度的1/5～1/3；切断面与断裂面分界线连续、平直，整个剪切面平整光滑、无缺口、无大的毛刺”的标准，选出剪切质量最佳的试样，并记录下相应的试样编号i、j、k，定义i_y为张力衰减指数最优值对应的中间过程参数、j_y为钢种影响系数最优值对应的中间过程参数、k_y为前后张力差加权系数最优值对应的中间过程参数，令i_y＝i、j_y＝j、k_y＝k；

(20)计算出m_y＝m_min+Δm·i_y、β_y＝β_min+Δβ·j_y、γ_y＝γ_min+Δγ·k_y；

(21)计算出圆盘剪剪切强度为σ_s的钢种过程中圆盘剪最佳前、后张力设定值 ${\mathrm{\σ}}_{1y}=(1-{\mathrm{\β}}_y)\mathrm{\σ}+{\mathrm{\β}}_y\mathrm{\σ}{\left(\frac{{\mathrm{\σ}}_s}{600}\right)}^{m_y},$ ${\mathrm{\σ}}_{2y}={\mathrm{\γ}}_y\frac{B}{B-\mathrm{\ΔB}}{\mathrm{\σ}}_{1y};$

(22)按照最佳前、后张力设定值，设定强度为σ_s的钢种的剪切张力。

具体的，所述的张力衰减指数m是指张力设定值中考虑到钢种的变化而增大或者减少的指数，与圆盘剪刀片的服役吨位相关，根据圆盘剪服役吨位取m＝0.8～1.2。

所述的张力衰减指数m考虑到钢种的变化而增大或者减少，是指钢种的硬度变化范畴；对于硬钢钢种，所述的张力衰减指数m随着钢种的变化而增大；对于软钢钢种，所述的张力衰减指数m随着钢种的变化而减少。

所述的张力衰减指数m，优先选取m＝1.0。

所述的钢种影响系数β是指张力设定值中考虑到钢种影响部分的设定值，β＝0～1，当β＝0时表示完全不考虑钢种的影响，当β＝1时表示完全补偿钢种的影响。

所述的前后张力差加权系数γ是指圆盘剪后张力设定值中考虑前后张力因带钢剪切变窄而引起的总张力变化的系数，γ＝0～1，当γ＝0时表示完全不考虑因带钢剪切变窄而引起的总张力变化，当γ＝1时表示完全补偿因带钢剪切变窄而引起的总张力变化。

所述的综合优化设定方法通过工控计算机进行和执行。

所述的综合优化设定方法同时适合于主动及被动圆盘剪的前、后张力设定方法，通过理论模型与现场试验相配合，给出特定钢种的在剪切过程中最佳张力设定值，可以实现在线设定。

所述的综合优化设定方法根据圆盘剪的剪切工艺参数和待剪切带材的主要特征参数，通过人工输入/设定设备的初始参数、钢种、系数选择、设定各个参数的变化步长、搜索次数、张力衰减指数、钢种影响系数和前后张力差加权系数，由工控机按照相应的计算公式进行计算，依据穷举法和排列组合，给出多组计算数据，并剔除异常/不合理的数据组，进而得到多组计算数据，然后，根据得到的多组计算数据，进行相应的试轧，再根据试轧的结果和产品质量判断标准，选取最佳的剪切张力设定参数，从而得到该硬度钢种的最佳前、后张力设定值，并依此进行正常的生产作业。

与现有技术比较，本发明的优点是：

1.本技术方案充分结合酸轧机组圆盘剪的设备与工艺特点，综合考虑到钢种(强度)以及前后张力的匹配对剪切质量的影响，在首次引入张力衰减指数、钢种影响系数、前后张力差加权系数等参数的基础上，提出了一套新的同时适合于主动及被动圆盘剪的前后张力设定方法，通过理论模型与现场试验相配合，给出特定钢种的在剪切过程中最佳张力设定值；

2.本技术方案通过工控计算机进行计算和控制，避免了人为因素的干扰和误差；

3.将本技术方案与设备控制过程相结合，可以在线进行，从而将工艺参数的选择和确定在线化，有助于提高圆盘剪设备的工作稳定性，降低毛刺发生率，提高成品带钢质量，给企业带来明显的经济效益。

附图说明

图1是本发明方法/步骤之一的方框示意图；

图2是本发明方法/步骤之二的方框示意图；

图3为采用本方法之前所生产产品的剪切断面照片；

图4为采用本方法之前所生产产品的剪切断面局部放大图；

图5为采用本方法之后所生产产品的剪切断面照片；

图6为本方法之后所生产产品的剪切断面局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1和图2中，本发明的技术方案提供了一种酸轧机组圆盘剪前后基准张力的综合优化设定方法，其所述的综合优化设定方法至少包括以下步骤：

(1)收集圆盘剪的剪切工艺参数，所述圆盘剪的剪切工艺参数至少包括圆盘剪的初始基准张力σ和圆盘剪切边量ΔB；

(2)收集待剪切带材的主要特征参数，所述待剪切带材的主要特征参数至少包括带材的强度σ_s和带材宽度B；

(3)定义张力衰减指数m，定义钢种影响系数β，定义前后张力差加权系数γ，确定张力衰减指数的最小值m_min、张力衰减指数的最大值m_max、钢种影响系数最大值β_max、钢种影响系数最小值β_min、前后张力差加权系数的最大值γ_max、前后张力差加权系数的最小值γ_min、钢种影响系数最优值β_y、前后张力差加权系数的最优值γ_y和前后张力差加权系数的最优值γ_y；

(4)设定张力衰减指数变化步长Δm、钢种影响系数变化步长Δβ、前后张力差加权系数变化步长Δγ；

(5)定义张力衰减指数最大搜索次数i_max钢种影响系数最大搜索次数j_max、前后张力差最大搜索次数k_max，并令 $i_{\max }=\mathrm{int}\left(\frac{m_{\max }-m_{\min }}{\mathrm{\Δm}}\right),$ $j_{\max }=\mathrm{int}\left(\frac{{\mathrm{\β}}_{\max }-{\mathrm{\β}}_{\min }}{\mathrm{\Δ\β}}\right),$ $k_{\max }=\mathrm{int}\left(\frac{{\mathrm{\γ}}_{\max }-{\mathrm{\γ}}_{\min }}{\mathrm{\Δ\γ}}\right),$ 分别计算出i_max、j_max、k_max的值；

(6)定义张力衰减指数设定中间过程参数i，并令i＝0；

(7)令张力衰减指数m＝m_min+Δm·i；

(8)定义钢种影响系数设定中间过程参数j，并令j＝0；

(9)令钢种影响系数β＝β_min+Δβ·j；

(10)定义前后张力差加权系数设定中间过程参数k，并令k＝0；

(11)令前后张力差加权系数γ＝γ_min+Δγ·k；

(12)计算出前张力设定值 ${\mathrm{\σ}}_{1\mathrm{ijk}}=(1-\mathrm{\β})\mathrm{\σ}+\mathrm{\β\σ}{\left(\frac{{\mathrm{\σ}}_s}{600}\right)}^m;$

(13)计算出后张力设定值 ${\mathrm{\σ}}_{2\mathrm{ijk}}=\mathrm{\γ}\frac{B}{B-\mathrm{\ΔB}}{\mathrm{\σ}}_1;$

(14)判断不等式k≤k_max-1是否成立？如成立，令k＝k+1，则转入步骤11；否则转入步骤15；

(15)判断不等式j≤j_max-1是否成立？如成立，令j＝j+1，则转入步骤9；否则转入步骤16；

(16)判断不等式i≤i_max-1是否成立？如成立，令i＝i+1，则转入步骤7；否则转入步骤17；

(17)将i_max·j_max·k_max组σ_1ijk、σ_2ijk按照大小排序，然后将相邻张力差低于0.5％的n组张力剔除，其中，n表示邻张力差低于0.5％的张力的组数；

(18)按照剔除后的(i_max·j_max·k_max-n)组张力σ_1ijk、σ_2ijk设定圆盘剪的前后张力，在现场进行剪切试验，将剪切后的带材取样，并将试样编号为Strip_ijk；

(19)将所有共计(i_max·j_max·k_max-n)个试样Strip_ijk放在一起，按照“切断面约占带钢厚度的1/5～1/3；切断面与断裂面分界线连续、平直，整个剪切面平整光滑、无缺口、无大的毛刺”的标准，选出剪切质量最佳的试样，并记录下相应的试样编号i、j、k，定义i_y为张力衰减指数最优值对应的中间过程参数、j_y为钢种影响系数最优值对应的中间过程参数、k_y为前后张力差加权系数最优值对应的中间过程参数，令i_y＝i、j_y＝j、k_y＝k；

(20)计算出m_y＝m_min+Δm·i_y、β_y＝β_min+Δβ·j_y、γ_y＝γ_min+Δγ·k_y；

(21)计算出圆盘剪剪切强度为σ_s的钢种过程中圆盘剪最佳前、后张力设定值 ${\mathrm{\σ}}_{1y}=(1-{\mathrm{\β}}_y)\mathrm{\σ}+{\mathrm{\β}}_y\mathrm{\σ}{\left(\frac{{\mathrm{\σ}}_s}{600}\right)}^{m_y},$ ${\mathrm{\σ}}_{2y}={\mathrm{\γ}}_y\frac{B}{B-\mathrm{\ΔB}}{\mathrm{\σ}}_{1y};$

(22)按照最佳前、后张力设定值，设定强度为σ_s的钢种的剪切张力。

进一步的，上述的张力衰减指数m是指张力设定值中考虑到钢种的变化而增大或者减少的指数，与圆盘剪刀片的服役吨位相关，根据圆盘剪服役吨位取m＝0.8～1.2。

上述的张力衰减指数m考虑到钢种的变化而增大或者减少，是指钢种的硬度变化范畴；对于硬钢钢种，所述的张力衰减指数m随着钢种的变化而增大；对于软钢钢种，所述的张力衰减指数m随着钢种的变化而减少。

上述的张力衰减指数m，优先选取m＝1.0。

上述的钢种影响系数β是指张力设定值中考虑到钢种影响部分的设定值，β＝0～1，当β＝0时表示完全不考虑钢种的影响，当β＝1时表示完全补偿钢种的影响。

上述的前后张力差加权系数γ是指圆盘剪后张力设定值中考虑前后张力因带钢剪切变窄而引起的总张力变化的系数，γ＝0～1，当γ＝0时表示完全不考虑因带钢剪切变窄而引起的总张力变化，当γ＝1时表示完全补偿因带钢剪切变窄而引起的总张力变化。

本综合优化设定方法通过工控计算机进行和执行。

本综合优化设定方法同时适合于主动及被动圆盘剪的前、后张力设定方法，通过理论模型与现场试验相配合，给出特定钢种的在剪切过程中最佳张力设定值，可以实现在线设定。

具有工业化现场生产经验的本领域技术人员从上述内容中可知，本技术方案实质上是根据圆盘剪的剪切工艺参数和待剪切带材的主要特征参数，通过人工输入、设定各种设备的初始参数、钢种、系数选择、设定各个参数的变化步长、搜索次数、张力衰减指数、钢种影响系数和前后张力差加权系数，由工控机按照相应的计算公式进行计算，依据穷举法和排列组合，给出多组计算数据，并剔除异常/不合理的数据组，进而得到多组计算数据，然后，根据得到的多组计算数据，进行相应的试轧，再根据试轧的结果和产品质量判断标准，选取最佳的剪切张力设定参数，从而得到该硬度钢种的最佳前、后张力设定值，并依此进行正常的生产作业。

由于本技术方案在前、后张力参数的确定时，结合酸轧机组圆盘剪的设备与工艺特点，综合考虑到具体钢种的剪切强度/硬度，以及前、后张力的匹配对剪切质量的影响，在首次引入张力衰减指数、钢种影响系数、前/后张力差加权系数等参数的基础上，提出了一套新的、可同时适合于主动及被动圆盘剪的前、后张力设定方法，并通过理论模型与现场试验相配合，采用优选方式，给出了特定钢种的在剪切过程中最佳张力设定值；其通过工控计算机进行计算和控制，避免了人为因素的干扰和误差；此外，将本技术方案与设备控制过程相结合，可以在线进行，从而使工艺参数的选择和确定实现了“在线化”，有助于提高圆盘剪设备的工作稳定性，降低毛刺发生率，提高成品带钢质量。

图3和图4中，未采用本技术方案之前，剪切后的带钢断面存在明显的毛刺现象，剪切边缘断面极不整齐，在断面局部放大图(放大50倍)中毛刺更是明显，严重影响了产品质量和等级。

图5和图6中，采用本技术方案之后，带钢的整个剪切面平整光滑、无缺口、无大的毛刺，剪切边缘断面均匀、整齐，在断面局部放大图(放大50倍)中无明显毛刺，大大提高了产品的外观和品相，进而提高了成品带钢质量和产品等级。

实施例

为了进一步的说明本发明所述相关技术方案的应用过程，现以出钢记号为AP0961E1、屈服强度为260Mpa的带材为例，详细地介绍某1420酸轧圆盘剪前后基准张力设定过程：

首先，收集圆盘剪的剪切工艺参数，主要包括圆盘剪的初始基准张力σ＝19.2Mpa、圆盘剪切边量ΔB＝20mm；

第二步，收集待剪切带材的主要特征参数，包括带材的强度σ_s＝260Mpa、带材宽度B，具体数值见表1所示；

第三步，确定张力衰减指数的最小值m_min＝1.0、张力衰减指数的最大值1.0、钢种影响系数最小值β_min＝0、钢种影响系数最大值β_max＝0.16、前后张力差加权系数的最大值γ_min＝0.9、前后张力差加权系数的最大值γ_max＝1.2；

第四步，设定张力衰减指数变化步长Δm＝0.1、钢种影响系数变化步长Δβ＝0.01、前后张力差加权系数变化步长Δγ＝0.01；

第五步，令 $i_{\max }=\mathrm{int}\left(\frac{m_{\max }-m_{\min }}{\mathrm{\Δm}}\right),$ $j_{\max }=\mathrm{int}\left(\frac{{\mathrm{\β}}_{\max }-{\mathrm{\β}}_{\min }}{\mathrm{\Δ\β}}\right),$ $k_{\max }=\mathrm{int}\left(\frac{{\mathrm{\γ}}_{\max }-{\mathrm{\γ}}_{\min }}{\mathrm{\Δ\γ}}\right),$ 分别计算出i_max＝0、j_max＝16、k_max＝30的值；

第六步，定义张力衰减指数设定中间过程参数i，并令i＝0；

第七步，令张力衰减指数m＝m_min+Δm·i＝1.0；

第八步，定义钢种影响系数设定中间过程参数j，并令j＝0；

第九步，令钢种影响系数β＝Δβ·j＝0；

第十步，定义前后张力差加权系数设定中间过程参数k，并令k＝0；

第十一步，令前后张力差加权系数γ＝0.9+Δγ·k＝0.9；

第十二步，计算出1#活套张力设定值 ${\mathrm{\σ}}_{1\mathrm{ijk}}=(1-\mathrm{\β})\mathrm{\σ}+\mathrm{\β}\mathrm{\σ}{\left(\frac{{\mathrm{\σ}}_s}{600}\right)}^m=19.2;$

第十三步，计算出2#活套张力设定值 ${\mathrm{\σ}}_{2\mathrm{ijk}}=0.9\frac{B}{B-\mathrm{\ΔB}}{\mathrm{\σ}}_1=17.62;$

第十四步，判断不等式k≤k_max-1是否成立？如成立，令k＝k+1，则转入第十一步；否则转入第十七步；

第十五步，判断不等式j≤j_max-1是否成立？如成立，令j＝j+1则转入第八步；否则转入第十七步；

第十六步，判断不等式i≤i_max-1是否成立？如成立，令i＝i+1则转入第七步；否则转入第十七步；

第十七步，为了提高实验效率，将i_max·j_max·k_max组σ_1ijk、σ_2ijk按照大小排序，然后将相邻张力差低于1％的n组张力剔除；

第十八步，按照剔除后的(i_max·j_max·k_max-n)组张力σ_1ijk、σ_2ijk设定圆盘剪的前后张力，在现场进行剪切试验，将剪切后的带材取样，并将试样编号为Strip_ijk；

第十九步，将所有共计(i_max·j_max·k_max-n)个试样Strip_ijk放在一起，按照“切断面约占带钢厚度的1/5～1/3；切断面与断裂面分界线连续、平直；整个剪切面平整光滑、无缺口、无大的毛刺”等标准，选出剪切质量最佳的试样，并记录下相应的编号i、j、k，令i_y＝i＝0、j_y＝j＝16、k_y＝k＝16，如表1所示。

表1  S2和S3(AP0961E1)基准张力优化试验表

第二十步，计算出m_y＝1.0+Δm·i_y＝1.0、β_y＝Δβ·j_y＝0.16、γ_y＝0.9+Δγ·k_y＝1.06；

第二十一步，计算出圆盘剪剪切强度为σ_s＝260Mpa的钢种过程中圆盘剪最佳前后张力设定值 ${\mathrm{\σ}}_{1y}=(1-{\mathrm{\β}}_y)\mathrm{\σ}+{\mathrm{\β}}_y\mathrm{\σ}{\left(\frac{{\mathrm{\σ}}_s}{600}\right)}^{m_y}=17.472\mathrm{Mpa},$ ${\mathrm{\σ}}_{2y}={\mathrm{\γ}}_y\frac{B}{B-\mathrm{\ΔB}}{\mathrm{\σ}}_{1y}=19.008\mathrm{Mpa};$

第二十二步，按照最优张力设定强度为σ_s的钢种剪切张力。

本技术方案经过了大量的现场试验与理论研究，充分结合酸轧机组圆盘剪的设备与工艺特点，综合考虑到钢种(强度)以及前后张力的匹配对剪切质量的影响，在首次引入张力衰减指数、钢种影响系数、前后张力差加权系数等参数的基础上，提出了一套新的同时适合于主动及被动圆盘剪的前后张力设定方法。其通过理论模型与现场试验相配合，给出了特定钢种的在剪切过程中的最佳张力设定值，可以实现在线设定。可以提高圆盘剪的工作稳定性，降低毛刺发生率，提高成品带钢质量，给企业带来了明显的经济效益。

本发明可广泛用于圆盘剪装置的生产工艺控制领域。

Claims (9)

1.一种酸轧机组圆盘剪前后基准张力的综合优化设定方法，其特征是所述的综合优化设定方法至少包括以下步骤：

(1)收集圆盘剪的剪切工艺参数，所述圆盘剪的剪切工艺参数至少包括圆盘剪的初始基准张力σ和圆盘剪切边量ΔB；

(2)收集待剪切带材的主要特征参数，所述待剪切带材的主要特征参数至少包括带材的强度σ_s和带材宽度B；

(3)定义张力衰减指数m，定义钢种影响系数β，定义前后张力差加权系数γ，确定张力衰减指数的最小值m_min、张力衰减指数的最大值m_max、钢种影响系数最大值β_max、钢种影响系数最小值β_min、前后张力差加权系数的最大值γ_max、前后张力差加权系数的最小值γ_min  钢种影响系数最优值β_y、前后张力差加权系数的最优值γ_y和前后张力差加权系数的最优值γ_y；

(4)设定张力衰减指数变化步长Δm、钢种影响系数变化步长Δβ、前后张力差加权系数变化步长Δγ；

(5)定义张力衰减指数最大搜索次数i_max钢种影响系数最大搜索次数j_max、前后张力差最大搜索次数k_max，并令 $i_{\max }=\mathrm{int}\left(\frac{m_{\max }-m_{\min }}{\mathrm{\Δm}}\right),$ $j_{\max }=\mathrm{int}\left(\frac{{\mathrm{\β}}_{\max }-{\mathrm{\β}}_{\min }}{\mathrm{\Δ\β}}\right),$ $k_{\max }=\mathrm{int}\left(\frac{{\mathrm{\γ}}_{\max }-{\mathrm{\γ}}_{\min }}{\mathrm{\Δ\γ}}\right),$ 分别计算出i_max、j_max、k_max的值；

(6)定义张力衰减指数设定中间过程参数i，并令i＝0；

(7)令张力衰减指数m＝m_min+Δm·i；

(8)定义钢种影响系数设定中间过程参数j，并令j＝0；

(9)令钢种影响系数β＝β_min+Δβ·j；

(10)定义前后张力差加权系数设定中间过程参数k，并令k＝0；

(11)令前后张力差加权系数γ＝γ_min+Δγ·k；

(12)计算出前张力设定值 ${\mathrm{\σ}}_{1\mathrm{ijk}}=(1-\mathrm{\β})\mathrm{\σ}+\mathrm{\β\σ}{\left(\frac{{\mathrm{\σ}}_s}{600}\right)}^m;$

(13)计算出后张力设定值 ${\mathrm{\σ}}_{2\mathrm{ijk}}=\mathrm{\γ}\frac{B}{B-\mathrm{\ΔB}}{\mathrm{\σ}}_1;$

(14)判断不等式k≤k_max-1是否成立？如成立，令k＝k+1，则转入步骤11；否则转入步骤15；

(15)判断不等式j≤j_max-1是否成立？如成立，令j＝j+1，则转入步骤9；否则转入步骤16；

(16)判断不等式i≤i_max-1是否成立？如成立，令i＝i+1，则转入步骤7；否则转入步骤17；

(17)将i_max·j_max·k_max组σ_1ijk、σ_2ijk按照大小排序，然后将相邻张力差低于0.5％的n组张力剔除，其中，n表示邻张力差低于0.5％的张力的组数；

(18)按照剔除后的(i_max·j_max·k_max-n)组张力σ_1ijk、σ_2ijk设定圆盘剪的前后张力，在现场进行剪切试验，将剪切后的带材取样，并将试样编号为Strip_ijk；

(19)将所有共计(i_max·j_max·k_max-n)个试样Strip_ijk放在一起，按照“切断面约占带钢厚度的1/5～1/3；切断面与断裂面分界线连续、平直，整个剪切面平整光滑、无缺口、无大的毛刺”的标准，选出剪切质量最佳的试样，并记录下相应的试样编号i、j、k，定义i_y为张力衰减指数最优值对应的中间过程参数、j_y为钢种影响系数最优值对应的中间过程参数、k_y为前后张力差加权系数最优值对应的中间过程参数，令i_y＝i、j_y＝j、k_y＝k；

(20)计算出m_y＝m_min+Δm·i_y、β_y＝β_min+Δβ·j_y、γ_y＝γ_min+Δγ·k_y；

(21)计算出圆盘剪剪切强度为σ_s的钢种过程中圆盘剪最佳前、后张力设定值 ${\mathrm{\σ}}_{1y}=(1-{\mathrm{\β}}_y)\mathrm{\σ}+{\mathrm{\β}}_y\mathrm{\σ}{\left(\frac{{\mathrm{\σ}}_s}{600}\right)}^{m_y},$ ${\mathrm{\σ}}_{2y}={\mathrm{\γ}}_y\frac{B}{B-\mathrm{\ΔB}}{\mathrm{\σ}}_{1y};$

(22)按照最佳前、后张力设定值，设定强度为σ_s的钢种的剪切张力。

2.按照权利要求1所述的酸轧机组圆盘剪前后基准张力的综合优化设定方法，其特征是所述的张力衰减指数m是指张力设定值中考虑到钢种的变化而增大或者减少的指数，与圆盘剪刀片的服役吨位相关，根据圆盘剪服役吨位取m＝0.8～1.2。

3.按照权利要求2所述的酸轧机组圆盘剪前后基准张力的综合优化设定方法，其特征是所述的张力衰减指数m考虑到钢种的变化而增大或者减少，是指钢种的硬度变化范畴；对于硬钢钢种，所述的张力衰减指数m随着钢种的变化而增大；对于软钢钢种，所述的张力衰减指数m随着钢种的变化而减少。

4.按照权利要求2所述的酸轧机组圆盘剪前后基准张力的综合优化设定方法，其特征是所述的张力衰减指数m，优先选取m＝1.0。

5.按照权利要求1所述的酸轧机组圆盘剪前后基准张力的综合优化设定方法，其特征是所述的钢种影响系数β是指张力设定值中考虑到钢种影响部分的设定值，β＝0～1，当β＝0时表示完全不考虑钢种的影响，当β＝1时表示完全补偿钢种的影响。

6.按照权利要求1所述的酸轧机组圆盘剪前后基准张力的综合优化设定方法，其特征是所述的前后张力差加权系数γ是指圆盘剪后张力设定值中考虑前后张力因带钢剪切变窄而引起的总张力变化的系数，γ＝0～1，当γ＝0时表示完全不考虑因带钢剪切变窄而引起的总张力变化，当γ＝1时表示完全补偿因带钢剪切变窄而引起的总张力变化。

7.按照权利要求1所述的酸轧机组圆盘剪前后基准张力的综合优化设定方法，其特征是所述的综合优化设定方法通过工控计算机进行和执行。

8.按照权利要求1所述的酸轧机组圆盘剪前后基准张力的综合优化设定方法，其特征是所述的综合优化设定方法同时适合于主动及被动圆盘剪的前、后张力设定方法，通过理论模型与现场试验相配合，给出特定钢种的在剪切过程中最佳张力设定值，可以实现在线设定。

9.按照权利要求1所述的酸轧机组圆盘剪前后基准张力的综合优化设定方法，其特征是所述的综合优化设定方法根据圆盘剪的剪切工艺参数和待剪切带材的主要特征参数，通过人工输入/设定设备的初始参数、钢种、系数选择、设定各个参数的变化步长、搜索次数、张力衰减指数、钢种影响系数和前后张力差加权系数，由工控机按照相应的计算公式进行计算，依据穷举法和排列组合，给出多组计算数据，并剔除异常/不合理的数据组，进而得到多组计算数据，然后，根据得到的多组计算数据，进行相应的试轧，再根据试轧的结果和产品质量判断标准，选取最佳的剪切张力设定参数，从而得到该硬度钢种的最佳前、后张力设定值，并依此进行正常的生产作业。

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