CN101934288A - 冷连轧压下分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷连轧压下分配方法，包括以下步骤：1)初始压下分配；2)根据各机架的轧制力限制和轧制力-功率平衡检查的结果对压下进行修正，实现动态压下调整。本发明通过对轧制力进行动态压下调整，满足不同不锈钢钢种规格产品轧制工艺要求，从而提高冷连轧轧制参数的精确度，更提高带钢厚度控制的精度。

Description

冷连轧压下分配方法

技术领域

本发明涉及冶金自动化工业领域，特别涉及一种冷连轧压下分配方法。

背景技术

不锈钢冷连轧机组的计算机控制系统主要由三级组成：生产控制级L3、过程控制级L2、基础自动化级L1。其中过程计算机级L2是整个系统的核心，其任务是进行轧制参数设定计算，以使轧机尽可能生产出满足要求的冷轧不锈钢产品。在生产过程中，L2从L3接收下一个要轧制带钢的原始数据，L2根据产品的终轧厚度、轧机的性能限制、待轧带钢的特性、轧制过程的工艺条件等，采用数学模型对带钢和轧机的目标数据进行预计算。这种计算过程利用了轧制过程的数学模型，所以说数学模型计算是过程计算的核心。

在不锈钢冷连轧L2数学模型设定值计算的过程中，压下分配模型是一个重要部分，已有技术中压下分配模型是直接采用查表的方法确定各个机架的压下，不能反映出机架间的轧制力-功率负荷分配，而且针对不同的不锈钢钢种规格产品不能满足不同的轧制工艺要求。因为不同的轧机，不同的钢种，不同的规格都有不同的压下分配，所以采用经验查表的方法存在固有的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种冷连轧压下分配方法，能够满足不同不锈钢钢种规格产品的轧制工艺要求，并提高不锈钢厚度的精确性。

为解决上述技术问题，本发明冷连轧压下分配方法的技术方案是，

1)初始压下分配；

2)根据各机架的轧制力限制和轧制力-功率平衡检查的结果对压下进行修正，实现动态压下调整。

作为本发明的进一步改进是，步骤1)中包括以下步骤：

第一步，若对需要冷连轧的钢种首次进行轧制，则查各机架总的压下分配初始值表得到每个机架的绝对压下值，作为各机架压下分配初始值，若对需要冷连轧的钢种不是首次进行轧制，则利用带钢历史数据积累作为压下分配的初始值；

第二步，根据轧制目标参数对压下分配的初始值进行分析和回归计算，直到各个冷连轧轧机间的轧制力-功率负荷分配平衡。

本发明通过对压下进行修正和调整，使得压下满足不同不锈钢钢种规格产品的轧制工艺要求，提高带钢的精度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明：

图为各个机架压下分配示意图。

具体实施方式

首先，进行初始压下分配，可以采用查表的方法取得压下分配的初始值。如果该钢种规格是首次进行轧制，对于5机架冷连轧轧机则设定各机架总的压下分配的初始值如表1，否则就利用带钢的轧制历史数据的积累作为压下分配的初始值。

机架	S1	S2	S3	S4	S5
						5机架光辊	0.20	0.45	0.65	0.85	1.00
5机架毛辊	0.25	0.60	0.80	1.00	1.00

进行初始压下分配时主要是根据带钢的规格和材料，从压下负荷数据表，如图1所示，根据这个数据进行设定值的计算，获得一组临时的厚度数据和压下数据。纵坐标为带钢的厚度，H1为带钢进入第一机架之前的厚度，其中实线表示设定值中的临时厚度数据，虚线表示修正之后的临时厚度数据。

通过采用初始值进行计算的数据和目标数据肯定存在差距，这时计算机就根据临时的数据计算各机架的变形量。

即各机架的真实应变率。其中

是带钢总的真实应变，

是到第i机架为止带钢总的真实应变。

然后采用真实应变率参数根据下面公式计算各机架的出口厚度，计算方法如下：

当5机架光辊时：

当5机架毛辊时：

srd是第5机架相对变形量，即从第5机架入口到第5机架出口的变形量，对于相同的钢种规格是常数。

通过计算形成了初步的压下负荷的曲线形状，然后根据最大速度、轧制力平衡和马达功率平衡的原理，将临时厚度向目标厚度调节，在不改变压下分配曲线的前提下，计算各个机架的压下量。

然后进行动态压下调整。采用初始压下分配值对轧制参数进行计算之后，要根据各机架的轧制力限制和轧制力-功率平衡检查的结果对压下进行修正，修正系数是srm_i。根据轧制的目标函数对计算结果进行分析，并自动进行回归计算，直到达到最佳结果。

${\mathrm{srm}}_i=\frac{\mathrm{\π}{\mathrm{sr}}_i}{10+\mathrm{loop}},$

其中sr_i：各个机架的压下量；

loop：计算循环次数。

进行回归计算的时候，根据修正系数的不同分为两种情况：

一、修正系数等于0

当srm_i等于0时，存在以下4种情况变形量采用指数平滑修正的方法动态修正各机架的变形量。在这里仅以第5机架为光辊描述。

A：第1机架和第5机架的变形量都没有被操作工修改时，指数平滑计算不起作用。

B：当第1机架的变形量sr₀被操作工修改后，第5机架的变形量sr₄没有被修改时，首先需要采用指数平滑的方法修正1，2，3，4机架的变形量，方法如下：

计算带钢第5机架出口相对于第1机架出口的剩余变形量lnr：

$\ln r=(1-{\mathrm{sr}}_1)(1-{\mathrm{sr}}_2)(1-{\mathrm{sr}}_3)(1-{\mathrm{sr}}_4)=\frac{h_5}{h_1},$

剩余压下的平均修正系数：

计算2，3，4，5机架的临时出口厚度：h_i+1＝h_i(1-sr_i)*δ，

临时变形量：

采用第5机架出口的产品厚度计算5机架的变形量

在这里，当第1机架的变形量被修改后，1，2，3，4机架的变形量被重新分配之后第4机架的出口厚度也变化了，为了保证第5机架的变形量不变，故需要对第4机架的出口厚度的波动在2，3，4机架上对变形量重新进行平均分配。

C：当5机架的变形量sr₄被操作工修改后，第1机架的变形量sr₀没有被修改时，首先需要采用指数平滑的方法修正1，2，3机架的变形量，方法如下：

计算带钢的第5机架前相对于第1机架入口的的剩余变形量lnr：

$\ln r=(1-{\mathrm{sr}}_0)(1-{\mathrm{sr}}_1)(1-{\mathrm{sr}}_2)(1-{\mathrm{sr}}_3)=\frac{h_4}{h_0},$

剩余压下的平均修正系数：

计算1，2，3机架的临时出口厚度：

第i机架的临时出口厚度：h_i+1＝h_i(1-sr_i)*lnr，

第i机架的临时变形量为：临时变形量：

采用修改后的第4机架的出口厚度计算4机架的变形量

D：当第1机架和第5机架的变形量同时被操作工修改后，首先采用指数平滑的方法修正2，3机架的变形量，方法如下：

计算带钢第5机架前相对于第1机架出口的的剩余变形量lnr：

$\ln r=(1-{\mathrm{sr}}_1)(1-{\mathrm{sr}}_2)(1-{\mathrm{sr}}_3)=\frac{h_4}{h_1},$

剩余压下的平均修正系数：

计算2，3机架的临时出口厚度和临时变形量：

第i机架的临时出口厚度：h_i+1＝h_i(1-sr_i)*lnr，

第i机架的临时变形量为：

采用修改后的第4机架的出口厚度计算4机架的变形量

二、当修正系数不等于0

当压下修正系数srm_i不等于0时，采用公式计算各机架的变形量：

sr_i修正后＝sr_i修正前+srm_i。

当计算出第4机架修正后的变形量之后，为了保证5机架出口的带钢厚度波动最小，即5机架的出口厚度和变形量不变，从而需要4机架的出口厚度保持恒定；1机架的出口厚度根据调整后的变形量直接计算。即保持2机架入口和4机架出口带钢厚度一定，将修正后的4机架出口厚度的偏差量平均分配到2，3，4机架上，从而保证4机架的出口厚度稳定，从而达到了轧机出口厚度波动最小的目标。

通过回归计算得到4机架出口修正前和修正后的出口偏差需要平均分配到2，3，4机架上的厚度因子

调整后2，3，4机架的变形量为：

第2机架的变形量： ${\mathrm{sr}}_2^{\′}=\frac{h_1^{\′}-h_2^{\′}}{h_1^{\′}+\mathrm{\Δ}}=\frac{h_1^{\′}-h_2^{\′}}{h_1^{\′}+\frac{h_1(h_4-h_4^{\′})}{h_1-h_4}}=\frac{h_1^{\′}-h_2^{\′}}{h_4\·\frac{h_1-h_4^{\′}}{h_1-h_4}+h_1^{\′}-h_4^{\′}},$

第3机架的变形量： ${\mathrm{sr}}_3^{\′}=\frac{h_2^{\′}-h_3^{\′}}{h_2^{\′}+\mathrm{\Δ}}=\frac{h_2^{\′}-h_3^{\′}}{h_2^{\′}+\frac{h_1(h_4-h_4^{\′})}{h_1-h_4}}=\frac{h_2^{\′}-h_3^{\′}}{h_4\·\frac{h_1-h_4^{\′}}{h_1-h_4}+h_2^{\′}-h_4^{\′}},$

第4机架的变形量： ${\mathrm{sr}}_4^{\′}=\frac{h_3^{\′}-h_4^{\′}}{h_3^{\′}+\mathrm{\Δ}}=\frac{h_3^{\′}-h_4^{\′}}{h_3^{\′}+\frac{h_1(h_4-h_4^{\′})}{h_1-h_4}}=\frac{h_3^{\′}-h_4^{\′}}{h_4\·\frac{h_1-h_4^{\′}}{h_1-h_4}+h_3^{\′}-h_4^{\′}}.$

即2，3，4机架的变形量经过1次动态的调整之后，4机架的出口厚度保持不变。

即：

h″₄＝h′₁·(1-sr′₁)(1-sr′₂)(1-sr′₃)

$h_4^{\′\′}=h_1^{\′}\·(1-\frac{h_1^{\′}-h_2^{\′}}{h_1^{\′}+\mathrm{\Δ}})(1-\frac{h_2^{\′}-h_3^{\′}}{h_2^{\′}+\mathrm{\Δ}})(1-\frac{h_3^{\′}-h_4^{\′}}{h_3^{\′}+\mathrm{\Δ}})=h_1^{\′}\·\frac{h_4^{\′}+\mathrm{\Δ}}{h_1^{\′}+\mathrm{\Δ}}$

$h_4^{\′\′}=h_1^{\′}\·\frac{h_4^{\′}+h_1\·\frac{h_4-h_4^{\′}}{h_1-h_4}}{h_1^{\′}+h_1\·\frac{h_4-h_4^{\′}}{h_1-h_4}}$

h″₄＝h₄

其中h₁＝h′₁。

该动态压下分配方法可以一次性精确地把第4机架出口的偏差分配到2，3，4机架上，并保持第4机架出口厚度稳定，达到了预期目标并符合冷连轧数学模型实时在线控制的要求。

本发明通过对轧制力进行动态压下调整，满足不同不锈钢钢种规格产品轧制工艺要求，从而提高冷连轧轧制参数的精确度，更提高带钢厚度控制的精度。

Claims (9)

1.一种冷连轧压下分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)初始压下分配；

2)根据各机架的轧制力限制和轧制力-功率平衡检查的结果对压下进行修正，实现动态压下调整。

2.根据权利要求1所述的冷连轧压下分配方法，其特征在于，步骤1)中包括以下步骤：

第一步，若对需要冷连轧的钢种首次进行轧制，则查各机架总的压下分配初始值表得到每个机架的绝对压下值，作为各机架压下分配初始值，若对需要冷连轧的钢种不是首次进行轧制，则利用带钢历史数据积累作为压下分配的初始值；

第二步，根据轧制目标参数对压下分配的初始值进行分析和回归计算，直到各个冷连轧轧机间的轧制力-功率负荷分配平衡。

3.根据权利要求2所述的冷连轧压下分配方法，其特征在于，第二步中根据轧制目标参数对压下分配的初始值进行分析和回归计算包括以下步骤：

a.根据压下分配初始值获得临时的各机架出口临时厚度数据和临时压下数据，当最后一个机架为光辊时，第i机架的临时厚度

当最后一个机架为毛辊时：第i机架的临时厚度

b.根据临时的厚度数据和临时压下数据计算带钢在各机架的变形量；

c.根据步骤b中各机架的变形量计算各个机架的带钢出口厚度；

d.根据步骤c中计算的各机架的出口厚度计算各机架的压下数据。

4.根据权利要求3所述的冷连轧压下分配方法，其特征在于，步骤c中计算各机架的带钢出口厚度通过以下的公式和步骤计算：首先，求各机架的真实应变率，第i机架的真实应变率：

其中，

是带钢总的真实应变，

是到第i机架为止带钢总的真实应变；其次，当5个机架为光辊时，根据公式计算各机架的出口厚度，当当5个机架为毛辊时，根据公式计算各机架的出口厚度，其中srd是5个机架变形量，其对于相同的钢种是常数。

5.根据权利要求1所述的冷连轧压下分配方法，其特征在于，步骤2)中根据修正系数进行压下修正，实现动态压下调整，sr_i修正后＝sr_i修正+srm_i，修正系数srm_i的计算公式为：

其中sr_i为各个机架的压下量，loop为计算循环次数。

6.根据权利要求5所述的冷连轧压下分配方法，其特征在于，步骤2)中，当srm_i等于0时，分四种情况变形量采用指数平滑修正的方法动态修正各机架的变形量，当第M个机架为光棍时，i＝0，2，3，...，M-1；当第M个机架为毛辊时i＝0，1，2，…，M-2：

a.当第1机架和第5机架的变形量都没有被修改时，指数平滑计算不起作用，不修正机架的变形量；

b.当第1机架的变形量sr₀被修改后，第5机架的变形量sr₄没有被修改时，首先采用指数平滑的方法修正1，2，3，4机架的变形量，计算带钢第5机架出口相对于第1机架出口的剩余变形量lnr：

剩余压下的平均修正系数：

计算2，3，4，5机架的临时出口厚度：h_i+1＝h_i(1-sr_i)*δ，临时变形量：采用第5机架出口的产品厚度计算5机架的变形量；

c.当5机架的变形量sr4被修改后，第1机架的变形量sr₀没有被修改时，首先采用指数平滑的方法修正1，2，3机架的变形量：

计算带钢的第5机架前相对于第一机架入口的剩余变形量lnr：

$\ln r=(1-{\mathrm{sr}}_0)(1-{\mathrm{sr}}_1)(1-{\mathrm{sr}}_2)(1-{\mathrm{sr}}_3)=\frac{h_4}{h_0},$

剩余压下的平均修正系数：

计算1，2，3机架的临时出口厚度和临时变形量：

第i机架的临时出口厚度：h_i+1＝h_i(1-sr_i)*δ；

第i机架的临时变形量为：

采用修改后的第4机架的出口厚度计算4机架的变形量

d.当第1机架和第5机架的变形量同时被修改后，首先采用指数平滑的方法修正2，3机架的变形量，方法如下：

计算带钢第5机架前相对于第1机架出口的剩余变形量lnr：

$\ln r=(1-{\mathrm{sr}}_1)(1-{\mathrm{sr}}_2)(1-{\mathrm{sr}}_3)=\frac{h_4}{h_1},$

第5机架前相对于第1机架出口的剩余压下的平均修正系数：

计算2，3机架的临时出口厚度和临时变形量：

第i机架的临时出口厚度：h_i+1＝h_i(1-sr_i)*lnr，

第i机架的临时变形量为：

采用修改后的第4机架的出口厚度计算4机架的变形量

7.根据权利要求5所述的冷连轧压下分配方法，其特征在于，步骤2)中，当srm_i不等于0时，各机架的变形量：sr_i修正后＝sr_i修正前+srm_i。

8.根据权利要求5或6或7所述的冷连轧压下分配方法，其特征在于，将修正后的第4机架的变形量与修正前的第4机架的变形量的差平均分配到第2、第3、第4机架上。

9.根据权利要求8所述的冷连轧压下分配方法，其特征在于，通过回归计算得到4机架出口修正前和修正后的出口偏差平均分配到第2，3，4机架上的厚度因子

调整后计算第2，3，4机架的变形量为：

第2机架的变形量： ${\mathrm{sr}}_2^{\′}=\frac{h_1^{\′}-h_2^{\′}}{h_1^{\′}+\mathrm{\Δ}}=\frac{h_1^{\′}-h_2^{\′}}{h_1^{\′}+\frac{h_1(h_4-h_4^{\′})}{h_1-h_4}}=\frac{h_1^{\′}-h_2^{\′}}{h_4\·\frac{h_1-h_4^{\′}}{h_1-h_4}+h_1^{\′}-h_4^{\′}},$

第3机架的变形量： ${\mathrm{sr}}_3^{\′}=\frac{h_2^{\′}-h_3^{\′}}{h_2^{\′}+\mathrm{\Δ}}=\frac{h_2^{\′}-h_3^{\′}}{h_2^{\′}+\frac{h_1(h_4-h_4^{\′})}{h_1-h_4}}=\frac{h_2^{\′}-h_3^{\′}}{h_4\·\frac{h_1-h_4^{\′}}{h_1-h_4}+h_2^{\′}-h_4^{\′}},$

第4机架的变形量： ${\mathrm{sr}}_4^{\′}=\frac{h_3^{\′}-h_4^{\′}}{h_3^{\′}+\mathrm{\Δ}}=\frac{h_3^{\′}-h_4^{\′}}{h_3^{\′}+\frac{h_1(h_4-h_4^{\′})}{h_1-h_4}}=\frac{h_3^{\′}-h_4^{\′}}{h_4\·\frac{h_1-h_4^{\′}}{h_1-h_4}+h_3^{\′}-h_4^{\′}}.$

Images