CN101733289A - 一种热轧板带连轧轧制规程动态设定的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热轧板带连轧轧制规程动态设定的方法，属于钢板轧制过程控制技术领域。本发明采用压下分配系数与负荷分配系数相结合的方法进行轧制规程设定；将压下分配系数作为寻优的起始点，计算此时相应的负荷，并与目标负荷分配系数相比较，根据差值调整各道次压下量；经过多次比较与调整，达到设定负荷分配逼近目标负荷分配的目的。本发明将标准压下分配系数作为计算起始点，由于该点距离最优值不远，节省迭代步骤；并且本发明由压下量计算负荷，通过计算得到的设定负荷分配与目标负荷分配之差调整压下量，为压下量——负荷的正向计算，算法相对简单，大大节约了计算时间，从而保证了该方法能够满足生产现场动态应用的要求。

Description

一种热轧板带连轧轧制规程动态设定的方法

技术领域

本发明涉及一种板带钢热连轧轧制规程的确定方法，特别涉及一种热轧板带连轧轧制规程动态设定的方法，属于钢板轧制过程控制技术领域。

背景技术

轧制规程包括压下制度，温度制度，速度制度和张力制度。通常意义下，好的轧制规程能保证尺寸精度和温度精度良好，成品板形良好，能耗低，生产稳定且产量大。轧制规程的动态设定是金属板带加工技术中一项极其重要的工作，对于热连轧来说，其具体任务是：根据粗轧出口侧板带钢的测量宽度、厚度和温度及其它原始数据，给出各个机架的辊缝、厚度、温度、轧制力、轧制速度和张力的设定值。

现有技术中，人们往往根据经验动态设定轧制规程，主要使用的方法为：①各机架恒功率轧制方法。该方法有利于充分发挥设备潜力，提高产量，缺点是难以获得各道次压力和速度的最佳匹配，造成无法命中目标厚度，钢板板形恶化，穿带不稳定，甚至导致带钢颈缩或堆钢现象。②压下分配系数轧制方法。该方法操作简单，计算速度快，缺点是当轧线状况发生改变(如换辊)时，原有压下分配系数无法保证成品板形。③文献《设定金属板带轧制规程的方法》(专利，公开号CN 1760913A)中提出的按照负荷分配规律设定轧制规程的方法。该方法首先对负荷分配规律进行回归，再寻优，优化结果作为设定压下量方案并最终确定轧制规程，能有效控制钢板板形。但是，由于该方法中的负荷(轧制力，功率等)与压下量呈现复杂的非线性关系，且轧制力，功率等参数是压下产生的结果而非原因，即该方法采用压下量——负荷的反向运算，加剧了算法的复杂性。

发明内容

本发明的目的是为克服上述已有技术存在的不足，提出一种热轧板带连轧轧制规程动态设定的方法。本发明采用压下分配系数与负荷分配系数相结合的方法进行轧制规程设定；将压下分配系数作为寻优的起始点，计算此时相应的负荷，并与目标负荷分配系数相比较，根据差值调整各道次压下量；经过多次比较与调整，达到设定负荷分配逼近目标负荷分配的目的。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明提出的一种热轧板带连轧轧制规程动态设定的方法的具体操作步骤如下：

步骤一、获取标准压下分配系数表与标准负荷分配系数表

标准压下分配系数表与标准负荷分配系数表在生产前确定，具体方法是：按照钢种，产品厚度，产品宽度等工艺参数分别收集实际生产中优秀的轧制规程，获取其各个机架压下分配系数和轧制力分配系数，通过公式1和公式2分别得到标准压下分配系数A_0i和标准负荷分配系数B_0i，形成标准压下分配系数表与负荷分配系数表。

∑A_0i＝1.0(0≤A_0i＜1.0；i为机架顺序编码，i＝1，2，......，6)   (1)

∑B_0i＝6.0(i为机架顺序编码，i＝1，2，......，6)                (2)

步骤二、对数据进行初始化

对来料实测温度、厚度、宽度以及操作工设置的参数进行标准单位转换，并提取对应的轧制工艺参数表。

步骤三、获取道次规程

获取各机架出口的带钢目标厚度，使得各机架的压下量满足预先给定的负荷分配系数。其具体步骤为：

第1步：根据实际来料钢种，成品厚度，成品宽度等参数，通过标准压下分配系数表与标准负荷分配系数表获得初始压下分配系数λ_0i和初始负荷分配系数α_0i，对初始压下分配系数λ_0i通过公式3进行归一化处理；初始负荷分配系数与标准负荷分配系数相同；

∑λ_0i＝1.0(0≤λ_0i＜1.0；i为机架顺序编码，i＝1，2，......，6)   (3)

其中，λ_0i＝0表示该机架为空过。

由于标准压下分配系数表与标准负荷分配系数表为典型尺寸，若遇中间尺寸，则通过内插算法来确定初始压下分配系数λ_0i和初始负荷分配系数α_0i。

第2步：获得最终的负荷分配系数。最终的负荷分配系数根据初始负荷分配系数和操作工修改因子来计算。其步骤为：

①确定每台机架的操作工修正因子β_i(i为机架顺序编码，i＝1，2，......，6)。β_i的取值范围，较佳为-0.2＜β_i＜0.2。当β_i＝0时，表示第i机架采用标准数据，当β_i＜0时表示第i机架负荷减小，当β_i＞0时表示该机架负荷增加。

②通过公式4获取最终的目标负荷分配系数：

α_i＝α_0i·(1+β_i)/∑(α_0i·(1+β_i))    (4)

第3步：为压下分配系数赋初值，即确定压下分配计算迭代起始点：λ_i＝λ_0i；

第4步：通过公式5确定在各机架出口处的带钢厚度h_i：

第5步：确定在当前压下量下，相关参数值，包括但不限于各机架轧制力、轧制速度、轧制温度、轧制张力。

第6步：获得各机架实际负荷分配系数α_i′，并与目标负荷分配系数α_i相比较，找出超过最多和低于最多的两个机架，分别用m和n表示。

第7步：设置调整量Δ，通过公式6，减少机架m的压下分配系数，同时提高机架n的压下分配系数：

λ_m＝λ_0m*(1-Δ)，λ_n＝λ_0n*(1+Δ)    (6)

第8步：返回第4步，重复K(K为正整数)次结束迭代，即可得到最终道次规程计算结果。

通过实际测算，Δ＝0.04，K＝8，可达到实际负荷分配与目标相差2％以内。

步骤三、获取在各机架处的轧制温度、轧制力和轧辊速度；具体步骤如下：

①获得第一台机架F1的咬入温度；

②通过迭代计算来确定各机架处的变形抗力、前滑、穿带速度、轧制力函数和轧制力；

③获取各机架处的力矩和出口温度；

④在完成最后一个机架的计算后，获得精轧出口温度。如果计算出的精轧出口温度超过了上下限，将改变机架间喷淋的数量及穿带速度，然后重新进行上述计算。

步骤四、获取辊缝位置

通过辊缝位置计算模块确定最终辊缝位置设定值。辊缝位置计算模块根据轧机弹跳和油膜厚度、轧辊辊径来确定最终辊缝位置设定值。

步骤五、进行其它设定计算，为L1控制提供必要的参数设定。

有益效果

1.本发明将标准压下分配系数作为计算起始点，由于该点距离最优值不远，节省迭代步骤；

2.本发明由压下量计算负荷，通过计算得到的设定负荷分配与目标负荷分配之差调整压下量，为压下量——负荷的正向计算，算法相对简单，大大节约了计算时间，从而保证了该方法能够满足生产现场动态应用的要求。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。

以6机架热连轧精轧机组生产线为例，钢板材质为Q235，粗轧机送料厚度30毫米，送料宽度1500毫米，送料温度1050℃，目标成品厚度7.45毫米，终轧温度870℃。

步骤一、获取标准压下分配系数表与标准负荷分配系数表

步骤二、对数据进行初始化并提取轧制工艺参数表

速度标准表(270.000，330.000，400.000)for code(1，1，2，3，7)！

速度标准表(220.000，300.000，370.000)for code(1，1，2，3，8)！

活套张力标准表(0.250，0.400，0.200，0.350，0.500)for code(1，3，7)！

速度曲线标准表(4.000，6.000，6.000，4.000)for code(1，1，2，3，7)！

初始速度＝170米/分，最大速度＝301米/分，最小速度＝166米/分，最大终轧速度＝371米/分。

步骤二、对数据进行初始化

对来料实测温度、厚度、宽度以及操作工设置的参数进行标准单位转换，并提取对应的轧制工艺参数表。

步骤三、获取道次规程

获取各机架出口的带钢目标厚度，使得各机架的压下量满足预先给定的负荷分配系数。其具体步骤为：

第1步：根据实际来料钢种，成品厚度，成品宽度等参数，所取得标准压下分配系数为(0.254，0.24，0.234，0.128，0.074，0.07)，标准负荷分配系数为(1.352，1.129，1.090，0.951，0.821，0.674)；

本例中F6空过，即有效机架一共为5个，做归一化处理后，初始压下分配系数为(0.273，0.258，0.252，0.138，0.08，0)，初始负荷分配系数为(1.352，1.129，1.090，0.951，0.821，0.674)；

第2步：获得最终的负荷分配系数。最终的负荷分配系数根据初始负荷分配系数和操作工修改因子来计算。其步骤为：

①取得操作工的修正因子(0.06，0.01，0.16，0.02，0.08，0)；

②获得最终的目标负荷分配系数为(1.244，1.004，1.102，0.856，0.794，0)；

③确定压下分配计算迭代起始点(0.273，0.258，0.252，0.138，0.08，0)。

第3步：为压下分配系数赋初值，即确定压下分配计算迭代起始点：(0.273，0.258，0.252，0.138，0.08，0)；

第4步：各机架出口处的带钢厚度为(20.20，14.09，10.18，8.40，7.45，7.45)毫米：

第5步：当前压下量下，各机架轧制力分别为(1444，1387，1665，1251，735，0)吨。

第6步：计算各机架实际负荷分配系数为(1.114，1.07，1.284，0.965，0.567，0)，与目标负荷分配系数相比，超过最多的为F3，低于最多的为F5，即m＝3，n＝5。

第7步：设置调整量Δ＝0.04，减少F3压下分配系数，同时提高F5压下分配系数；

第8步：返回第4步，开始第二次迭代；

第4步：各机架出口处的带钢厚度为(20.17，14.04，10.14，8.49，7.45，7.45)毫米；

第5步：当前压下量下，各机架轧制力分别为(1471，1410，1566，1261，767，0)吨。

第6步：计算各机架实际负荷分配系数为(1.136，1.089，1.209，0.974，0.592，0)，与目标负荷分配系数相比，超过最多的为F4，低于最多的为F5，即m＝4，n＝5。

第7步：设置调整量Δ＝0.04，减少F4压下分配系数，同时提高F5压下分配系数；

第8步：返回第4步，开始第三次迭代；

8次迭代后获取各机架最终各道次压下分配结果为(1.282，1.019，1.044，0.86，0.794，0)。

步骤三、获取在各机架处的轧制温度、轧制力和轧辊速度，如表1所示。

表1各机架处的轧制温度、轧制力和轧辊速度表

	F1	F2	F3	F4	F5	F6
							出口厚度	19.40	13.81	10.43	8.82	7.45	7.45
轧制力	1620	1315	1464	1118	1040	0
							负荷分配	1.235	1.003	1.116	0.853	0.793	0
力矩	2822	2277	2682	1647	1595	0
							变形抗力	16.403	14.635	18.537	22.157	20.682	0.000

	F1	F2	F3	F4	F5	F6
							弹跳	1.077	0.788	1.001	0.416	0.209	0.000
弹跳修正	-0.259	0.000	-0.259	0.000	0.000	0.000
							测厚修正	-0.745	0.213	0.423	-0.333	0.074	0.192
穿带速度	63.540	88.544	119.430	143.598	170.000	175.032
							出口温度	966.6	939.1	925.0	909.7	889.1	868.1

步骤四、获得辊缝位置，如表2所示。

表2辊缝位置表

	F1	F2	F3	F4	F5	F6
							辊缝位置	18.183	13.808	9.749	8.187	7.403	22.537

步骤五、进行其它设定计算，如表3所示。

表3其它设定

	F1	F2	F3	F4	F5	F6
							压下系数1	182.75	227.87	379.69	515.06	565.62	0.00
压下系数2	156.36	226.62	385.74	678.19	735.31	0.00

Claims (4)

1.一种热轧板带连轧轧制规程动态设定的方法，其特征在于：其具体操作步骤如下：

步骤一、获取标准压下分配系数表与标准负荷分配系数表；

步骤二、对数据进行初始化；

对来料实测温度、厚度、宽度以及操作工设置的参数进行标准单位转换，并提取对应的轧制工艺参数表；

步骤三、获取道次规程；

获取各机架出口的带钢目标厚度，使得各机架的压下量满足预先给定的负荷分配系数；其具体步骤为：

第1步：根据实际来料钢种，成品厚度，成品宽度等参数，通过标准压下分配系数表与标准负荷分配系数表获得初始压下分配系数λ_0i和初始负荷分配系数α_0i：对初始压下分配系数λ_0i通过公式3进行归一化处理；初始负荷分配系数与标准负荷分配系数相同；

∑λ_0i＝1.0                                                            (3)

其中，0≤λ_0i＜1.0；i为机架顺序编码，i＝1，2，......，6；

由于标准压下分配系数表与标准负荷分配系数表为典型尺寸，若遇中间尺寸，则通过内插算法来确定初始压下分配系数λ_0i和初始负荷分配系数α_0i；

第2步：获得最终的负荷分配系数；最终的负荷分配系数根据初始负荷分配系数和操作工修改因子来计算；其步骤为：

①确定每台机架的操作工修正因子β_i；

②通过公式4获取最终的目标负荷分配系数：

α_i＝α_0i·(1+β_i)/∑(α_0i·(1+β_i))                                (4)

第3步：为压下分配系数赋初值，即确定压下分配计算迭代起始点：λ_i＝λ_0i；

第4步：通过公式5确定在各机架出口处的带钢厚度h_i：

$h_i=h_{i-1}\exp ({\mathrm{\λ}}_i\·\ln \frac{h_6}{h_0})---\left(5\right)$

第5步：确定在当前压下量下，相关参数值，包括但不限于各机架轧制力、轧制速度、轧制温度、轧制张力；

第6步：获得各机架实际负荷分配系数α_i′，并与目标负荷分配系数α_i相比较，找出超过最多和低于最多的两个机架，分别用m和n表示；

第7步：设置调整量Δ，通过公式6，减少机架m的压下分配系数，同时提高机架n的压下分配系数：

λ_m＝λ_0m*(1-Δ)，λ_n＝λ_0n*(1+Δ)                                (6)

第8步：返回第4步；重复迭代K次，即可得到最终道次规程计算结果，其中K为正整数；

步骤三、获取在各机架处的轧制温度、轧制力和轧辊速度；

步骤四、获取辊缝位置；通过辊缝位置计算模块确定最终辊缝位置设定值。

步骤五、进行其它设定计算，为L1控制提供必要的参数设定；

经过上述步骤的计算，即可实现动态设定热轧板带连轧轧制规程。

2.如权利要求1所述的一种热轧板带连轧轧制规程动态设定的方法，其特征在于：所述步骤三第7步中的调整量Δ＝0.04，步骤三第8步中的迭代次数K＝8。

3.如权利要求1或2所述的一种热轧板带连轧轧制规程动态设定的方法，其特征在于：所述步骤三第2步中β_i的取值范围为-0.2＜β_i＜0.2。

4.如权利要求1或2所述的一种热轧板带连轧轧制规程动态设定的方法，其特征在于：步骤一获取标准压下分配系数表与标准负荷分配系数表的具体方法是：按照钢种，产品厚度，产品宽度等工艺参数分别收集实际生产中优秀的轧制规程，获取其各个机架压下分配系数和轧制力分配系数，通过公式1和公式2分别得到标准压下分配系数A_0i和标准负荷分配系数B_0i，形成标准压下分配系数表与负荷分配系数表；

∑A_0i＝1.0                                                (1)

其中，A_0i为每台机架的标准压下分配系数，并且0≤A_0i＜1.0；

∑B_0i＝6.0                                    (2)。

其中，B_0i为每台机架的标准负荷分配系数。