CN101797588B - 一种热轧机二级控制轧制力预报方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热轧机二级控制轧制力预报方法。该方法适用于各种对象来料及各种规程的轧制，利用轧制过程的历史数据，预报后续来料每一道次的轧制力。对于同种材料同种规程的轧制，该预报方法基于前面带材的轧制结果即带材末道次实际的出口厚度与设定的目标出口厚度的偏差值进行设计的。它将厚差按某一组权系数依次分配到各个道次上，然后确定每道次上轧制力的调整量，通过调整所有道次的轧制力预报值来消除偏差，经过有限次调整后，给出合理的轧制力预报值。本发明的方法简单有效地解决了在现有轧制条件和水平下的二级控制系统中的轧制力设定问题。

Description

一种热轧机二级控制轧制力预报方法

技术领域

本发明涉及一种热轧机二级控制轧制力预报方法，用于解决轧制二级控制系统中的轧制力设定问题。

背景技术

在金属加工行业中，目前很多厂家在铝热轧机生产中，在给定规程，给定各道次厚度压下量下，轧制力预报值要么没有设定，要么通过人工经验给出或通过轧制力模型来设定，这些值都不准确，结果给一级的厚度控制带来很大的困难和压力，轧出的带材达不到预设的结果，产品的质量得不到保证。

实际上要达到预设的结果，在现代轧制中，需要几方面的配合，即轧件模型方面如变形抗力模型，温度模型，宽展模型等，轧机方面，如弹跳方程，辊缝设定等，还有轧机控制、响应模型，当所有方面都达到一定的精度，才能保证设定的轧制力对于相应的轧制规程是正确。而目前，现有的状况是满足不了这一要求的，所以面对如此复杂的系统，设计一种简单有效的轧制力的预报方法具有重大意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种在线调整轧制力预报方法，该方法简单稳定，可有效的解决板带轧制二级控制系统中的轧制力设定问题。

本发明针对的是来料的厚度、宽度、长度、温度、合金成分以及最后要求的出口厚度，轧制的总道次数一样的轧制规程。当没有轧制力设定或设定值不准确，或者面对的是一种新型材料，没办法计算其轧制力，通过以下技术方案来实现轧制力的预报值：首先在经验给定初始轧制力预报值下进行辊缝设定，轧制，根据带材在轧制末道次的出口厚，计算实际出口厚跟设定的目标值间的偏差；然后，将这种偏差分配到所有道次上，通过所有道次上轧制力的调整来减小出口厚的偏差；再根据在新的轧制力预报值下的轧制结果，通过有限次数的调整，使得最后的出口厚度符合生产要求。

本发明方法具体包含以下几个步骤：

(1)计算末道次出口厚度的偏差。

设向量P^HAT＝[P^HAT(1)，P^HAT(2)，...，P^HAT(N)]是对当前料每一道次的轧制力的预报值，它是一个1×N的向量，其中P_i为该料第i道次的轧制力的预报值，N为总的道次数。在该预报值下进行辊缝设定和轧制，测出该料最后道次的出口厚h^ACT，计算出口厚度的偏差：

其中h为成品目标厚度，Δh为末道次设定的压下量。

(2)计算各道次轧制力调整率，给出调整后的轧制力预报值。

将厚度偏差按两段分配到各个道次上，其中前N-3个道次分配50％，最后3个道次分配50％，再转化成对应轧制力调整率，得到轧制力的新预报值。预报值重计算方法如下：

令 $a=\underset{i=1}{\overset{N-3}{\mathrm{\Σ}}}{i}^2,$ λ＝1

$\mathrm{Beta}1=50\%\×\mathrm{eta}\×\mathrm{\λ}\×[\frac{1^2}{a},\frac{2^2}{a},\frac{3^2}{a},...,\frac{{(N-3)}^2}{a}]$

Beta2＝50％×eta×[0.5，0.3，0.2]

Beta＝[Beta1，Beta2]

则对下一块料的每道次轧制力的修改量ΔP为向量P^HAT和Beta对应分量的乘积，即

ΔP＝[P^HAT(1)×Beta(1)，P^HAT(2)×Beta(2)，...，P^HAT(N)×Beta(N)]，

对下一块料的轧制力的预报值为

(3)根据调整后的轧制力预报值的轧制结果，判断后续调整方向和调整量。

若在该修正下出现过调，即原来出口偏厚，现在出口偏薄了，eta^Next×eta＜0，则修正当前λ值：先计算λn^ext＝λ×80％，然后将λ^next赋值给λ，用此修改后的λ参与计算下块料的轧制力预报。

本发明的方法尤其适用于没有适当模型计算轧制力或不知其成份的带材的轧制，根据带料的轧制过程的历史数据，求解轧制力的预报值，简单、稳定、实用，可有效的解决板带轧制二级控制系统中的轧制力设定问题。将产品的厚差消除分两段进行，一段在前N-3个道次上，另一段在后三个道次上，而分配曲线也分段进行设计，设计原理满足轧机负荷和轧件成品厚度要求，工作效率较高。

附图说明

图1为轧制力预报方法示意图；

图2为各道次厚差分配率曲线示意图；

图3为轧制力预报值计算流程图。

具体实施方式

图1为本发明的轧制力预报方法示意图。首先在初始轧制力预报值下进行辊缝设定，轧制，根据带材在轧制末道次的出口厚，计算当前料的实际出口厚跟设定的目标值间的偏差；将这种偏差按比例分配到各个道次上，计算每道次上轧制力的调整量，得出新的轧制力预报值；再根据新轧制力预报值下的轧制结果，进一步确定轧制力的调整量，如此循环使得通过有限次的调整，最后的出口厚度符合生产要求。

图2是各道次厚差分配率曲线示意图。图中是一个道次数为20的轧制规程各个道次上的厚差分配率。

将厚度偏差按两段分配到各个道次上，其中前N-3个道次分配50％，最后3个道次分配50％。对于第一段的分配方法是：每道次的分配比例依次为

其中i为道次数，N为总道次数。对于最后三个道次，依次定为0.5，0.3，0.2。这样厚度偏差消除的任务主要落在以第N-3个道次为中心的前后两三个道次上。而头三个道次和最后一个道次所给的分配比例很小，这样在保证厚度要求得到满足的同时，尽量保证带材板型质量。

根据带材的塑性系数定义

有δP＝Q·δh，其中δP为轧制力增量，δh为带材轧出的厚度增量，Q为轧件的塑性刚度，也称塑性系数。可以看出，压下量的变化量与相应轧制力的变化量成正比，因此在分配好厚度偏差后，对应的轧制力的调整率可近似的设定为：Beta＝[Beta1，Beta2]，其中 $\mathrm{Beta}1=50\%\×\mathrm{eta}\×\mathrm{\λ}\×[\frac{1^2}{a},\frac{2^2}{a},\frac{3^2}{a},...,\frac{{(N-3)}^2}{a}]$ 为第一段各个道次轧制力的调整率，λ的初始值为1；Beta2＝50％×eta×[0.5，0.3，0.2]第二段各道次轧制力的调整率。

对下一块料的每道次轧制力的修改量ΔP为向量P^HAT和Beta对应分量的乘积，即ΔP＝[P^HAT(1)×Beta(1)，P^HAT(2)×Beta(2)，...，P^HAT(N)×Beta(N)]，对下一块料的轧制力的预报值为

$P_{\mathrm{Next}}^{\mathrm{HAT}}=P^{\mathrm{HAT}}+\mathrm{\ΔP}.$

图3是本发明中的轧制力预报值计算过程示意图。图中公式上下标号k均表示料号， $\mathrm{Beta}1=50\%\×\mathrm{et}{a}^k\×\mathrm{\λ}\×[\frac{1^2}{a},\frac{2^2}{a},\frac{3^2}{a},...,\frac{{(N-3)}^2}{a}],$ Beta2＝50％×eta^k×[0.5，0.3，0.2]， $\mathrm{\ΔP}=\mathrm{Beta}\·P_k^{\mathrm{HAT}}=[P_k^{\mathrm{HAT}}\left(1\right)\×\mathrm{Beta}\left(1\right),P_k^{\mathrm{HAT}}\left(2\right)\×\mathrm{Beta}\left(2\right),...,P_k^{\mathrm{HAT}}\left(N\right)\×\mathrm{Beta}\left(N\right)],$ 根据第k块料的轧制数据给出下一块料即第k+1块料的轧制力预报值

在该值下进行摆辊缝，由当前这一块料的轧制结果，判断后续轧制力调整方向和调整量：

若在该调整后的轧制力下的轧制结果出现过调现象，即eta^k+1×eta^k＜0，原来出口偏厚，现在出口偏薄了，或者原来出口偏薄，现在出口厚度偏厚了，则修正当前λ值：先计算λn^ext＝λ×80％，然后将λ^next赋值给λ，用此修改后的λ参与计算下块料的轧制力预报，降低第一段各道次上轧制力的调整力度。实际上，按上述方法进行轧制力预报值调整，一般不会出现过调，如果出现过调，就修改一次λ值。

这样始终保证每次调整后，能将厚度偏差至少修正50％以上(保守的估计)，这样通过若干几次就能将厚度偏差修正在容许公差±c％之内，其中c为一个很小的整数，由产品要求确定的。当厚度偏差在容许公差内，可以暂时停止轧制力预报值的修正，沿用上一块料的轧制力预报值。

Claims (6)

1.一种热轧机二级控制轧制力预报方法，其特征在于包含以下步骤：

首先在经验给定初始轧制力预报值下进行轧制，根据带材在轧制末道次的出口厚，计算实际出口厚跟设定的目标值间的厚度偏差；

然后先把所有道次分两段来设定厚度偏差分配率，再将所述的厚度偏差分配到所有道次上，计算各道次轧制力调整率，给出调整后的轧制力预报值；

再根据在调整后的轧制力预报值下的轧制结果，判断后续调整方向和调整量；通过有限次数的调整，使得最后的出口厚度符合生产要求。

2.根据权利要求1所述的热轧机二级控制轧制力预报方法，其特征在于：根据上一块带材轧制的末道次的出口厚度偏差量来设定下一块来料的轧制力的预报值，出口厚度的偏差为

其中h为成品目标厚度，Δh为末道次设定的压下量，h^ACT为上一块带材的实际末道次的出口厚度。

3.根据权利要求2所述的热轧机二级控制轧制力预报方法，其特征在于：厚度偏差分配方式分为两段式，N为总道次数，第一段为前N-3个道次，第二段为末3个道次，每段分配50％的厚度偏差量，且为了保证咬入条件和保持板型，所述的第一段即前N-3个道次的头部的厚度偏差分配率较小，其各道次的厚度偏差分配率依次为

其中

i为道次数；所述的第二段即末3个道次的尾部的厚度偏差分配率较小，其各道次的厚度偏差分配率依次为0.5，0.3，0.2。

4.根据权利要求3所述的热轧机二级控制轧制力预报方法，其特征在于：所述的各道次的轧制力的调整率为：Beta＝[Beta1，Beta2]，其中为第一段各个道次轧制力的调整率，λ的初始值为1；Beta2＝50％×eta×[0.5，0.3，0.2]为第二段各道次轧制力的调整率；

设P^HAT＝[P^HAT(1)，P^HAT(2)，...，P^HAT(N)]是对上一块料各道次轧制力的预报值，轧制力的调整量为向量P^HAT和Beta对应分量的乘积：

ΔP＝[P^HAT(1)×Beta(1)，P^HAT(2)×Beta(2)，...，P^HAT(N)×Beta(N)]，对下一块料各道次轧制力的预报值为

5.根据权利要求4所述的热轧机二级控制轧制力预报方法，其特征在于：根据调整后的轧制力预报值的轧制结果，判断后续调整方向和调整量；若在该调整后的轧制力预报值下出现过调，即eta^Next×eta＜0，出口厚由偏薄转成偏厚，或出口厚由偏厚转成偏薄，则修正当前λ值：先计算λ^next＝λ×80％，然后将λ^next赋值给λ，用此修改后的λ参与计算下块料的轧制力预报。

6.根据权利要求5所述的热轧机二级控制轧制力预报方法，其特征在于：所述的λ是一个在调整过程中可变值，由它修正过调情况，保证后续调整不出现过调。

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