CN102581028B - 一种控制带钢热轧成型工艺的硬度补偿方法 - Google Patents
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Abstract
一种控制带钢热轧成型工艺的硬度补偿方法，包括计算机程序控制的带钢经若干粗轧和精轧道次轧制成预定宽度和厚度的热轧带钢成型工艺，特别是在带钢粗轧和精轧钢种切换时，模型控制热轧带钢成型工艺中的硬度补偿公式按F=NNFKORR′MH′coff MH ′EPS计算，式中，F为轧制压力，NNFKORR为压力自学习系数，MH为带钢计算硬度，EPS为压下率，coff MH 为硬度系数。本发明方法精确、实时地控制热轧带钢成型压力，克服了现有热轧带钢工艺存在着过压力和欠压力的不足，使热轧带钢的产品质量大为提高。
Description
技术领域
本发明与一种热连轧带钢的轧制方法有关，尤其是采用计算机程序控制的热轧带钢成型工艺的硬度补偿方法。
背景技术
在热连轧带钢的钢种切换过程中，一般在工艺上有规范要求，各钢种按照硬度进行区分，而钢种切换则遵循硬度相近的原则进行过渡。钢种切换时存在两种模型设定方式，当钢种硬度较接近，在10%以内时，采用短期遗传方式进行设定计算，即压力计算采用上块钢的自学习压力修正系数；当钢种硬度差别较大，在超过10%时，则采用长期遗传方式进行模型设定，长期遗传数据根据以往大量的数据训练而来。
随着科学技术的发展以及人类物质生活的需求，热连轧钢种切换时的硬度变化越来越大，而精度要求也越来越高。在热连轧钢种切换时的很多情况下取消了中间过渡钢种，造成了钢种切换时存在硬度差别较大的情况，当硬度变化较大时，在实际热连轧轧制过程中，出现了模型计算结果与实际需求不相符的现象，同时也必然造成了成品的质量精度降低，厚度及宽度超出产品公差的现象频繁出现。
热连轧生产线的主要功能是将钢坯加热后按目标尺寸进行轧制，在带钢轧制过程中，在钢种切换时，如按前一块钢的轧制数据进行模型计算，则计算精度会降低，满足不了轧制要求，因而当钢种切换后设定参数要采用长期遗传进行控制。热连轧长期遗传系数从神经网络中读取，神经网络可保证大多数钢种首块钢的计算精度，但当两钢种硬度差别较大时，网络系数则无法保证计算精度。统计后存在如下规律：当轧制硬质钢完成后轧制软质钢时，首块钢带钢头部存在超薄现象；而在软质钢轧制完成后轧制硬质钢时，首块钢带钢头部存在超厚现象。而同时首块钢与后续第一块钢的轧制状态又完全不同，首块钢与后续第一块钢在设定压力相同的情况下，表现为首块钢薄而后续带钢却正常或偏厚，或者是首块钢厚而后续带钢却正常或偏薄，成品的厚度及宽度控制相差很大。而由于特殊硬度的钢种在热连轧产品中大部分为特殊用途钢种，每次轧制批量小而合同要求严格，因而该现象的存在对热连轧产品合同兑现存在较大影响，严重制约着热连轧带钢产品的进一步拓展，满足不了用户对热轧带钢的成型要求。
发明内容
为了解决上述现有热轧带钢钢种切换时首块带钢轧制精度低的问题，本发明提供一种控制带钢热轧成型工艺的硬度补偿方法。
基于上述问题和目的，本发明所采取的措施是一种控制带钢热轧成型工艺的硬度补偿方法的技术方案，该方案包括计算机程序控制的热轧带钢经若干粗轧和精轧道次轧制成预定宽度和厚度的带钢热轧成型工艺，其特征在于所述方法是热轧带钢在粗轧和精轧钢种切换时，模型控制首块带钢热轧成型工艺中的硬度补偿计算方法如下：
F = NNFKORR 
MH 
coff MH 
EPS （1）
式（1）中，F为轧制压力，NNFKORR为压力自学习系数，MH为带钢计算硬度，EPS为压下率，coff MH 为新增硬度系数；
所述新增硬度系数按以下公式计算：
coff MH =1+（MH- MH’）/ MH’ 
coff1 （2）
式（2）中，MH为切换钢种后首块钢计算硬度，MH’为上块钢计算硬度；coff1为新增硬度相关系数；
所述新增硬度相关系数是与切换前后两块钢的计算硬度相关，其实践经验所得取值范围为0.1～1.0。
在上述技术方案中，其附加的技术特征在于所述新增硬度相关系数的进一步的数值范围按如下规律选择、计算和执行：
当|（MH- MH’）/ MH’|＜0.1时，coff1 = 0.1～1；
当 0.1≤|（MH- MH’）/ MH’|＜0.2时，coff1 = 0.5~1.0；
当 0.2≤|（MH- MH’）/ MH’|＜0.3时，coff1 =0.3~0.9；
当 0.3≤|（MH- MH’）/ MH’|＜0.4时，coff1 = 0.3~0.7；
当|（MH- MH’）/ MH’|≥0.4时，coff1 = 0.25~0.5。
在上述技术方案中，其附加的技术特征在于所述新增硬度相关系数按如下规律选择、计算和执行：
当|（MH- MH’）/ MH’|＜0.1时，coff1 = 0.2；
当 0.1≤|（MH- MH’）/ MH’|＜0.2时，coff1 = 0.8；
当 0.2≤|（MH- MH’）/ MH’|＜0.3时，coff1 =0.7；
当 0.3≤|（MH- MH’）/ MH’|＜0.4时，coff1 = 0.6；
当|（MH- MH’）/ MH’ |≥0.4时，coff1 = 0.4。
本发明是一种控制热轧带钢模压成型工艺中硬度补偿方法，与现有技术相比，所具有的优点与积极效果在于：本发明方法解决了在热连轧钢种切换时，硬度有差别时的轧制压力计算不准确的问题，轧制压力计算精度由之前相差18%左右下降至相差4.6%左右；本发明方法在热连轧钢种切换过程中，首块钢的尺寸精度得以提高，厚度与宽度的精度由之前的90%左右提高到了95%以上；本发明方法实施后，废品量由原来每月的840吨降了72吨左右。该热连轧钢种切换时的硬度补偿算法值得采用和推广。
附图说明
图1是本发明轧钢工艺流程示意图。
图中：1：加热炉（4座）；2：高压水除鳞箱；3：粗轧立辊轧机（VE0）；4：粗轧平辊轧机（R0）；5：保温罩；6：转鼓式切头飞剪；7：精轧机架（7个机架）；8：凸度仪；9：测宽仪；10：测厚仪；11：平直度仪；12：卷取机。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作出进一步的说明：
本发明思想是基于热轧带钢成品的厚度及宽度控制是否准确主要决定于热轧带钢的轧制压力计算是否准确，因而控制热轧带钢成型的方法主要用于热轧带钢钢种切换时，控制模型压力的设定计算，特别是首块带钢。
基于本发明的思想，本发明所述的一种控制热轧带钢模压成型工艺中硬度补偿方法是通过改进热连轧钢种切换时的模型设定压力实现的，该方法可以在硬度差别较大时仍然保证其模型压力设定精度，从而保证了产品厚度和宽度的控制精度。
本发明是在原有模型控制的方法中，在原有模型压力计算的基础上加入硬度补偿的计算方法，从而影响轧制压力及辊缝的计算，进而对轧件成品厚度及宽度精度产生影响。通过实施该控制方法，提高了首块钢轧制压力的计算精度，使热轧带钢产品的厚度及宽度合格率由原来的90%左右提高到了95%以上。
实施本发明所提供的一种控制热轧带钢模压成型工艺中的硬度补偿方法，包括计算机程序控制的带钢经若干粗轧和精轧道次轧制成预定宽度和厚度的热轧带钢模压成型工艺，特别是在热轧带的钢种切换时，在原有模型计算的基础上加入硬度补偿计算方法，其所述硬度补偿方法主要用于压力补偿计算，原压力算法按下式（3）计算：
F = NNFKORR 
MH 
EPS （3）
式（3）中：F为轧制压力，NNFKORR为压力自学习系数，MH为带钢计算硬度，EPS为压下率；
从上式中可以看出，压力计算主要与硬度及压下率有关，本补偿方法的思路是根据与前块钢硬度的不同加入不同的硬度补偿系数，从而提高首块钢的压力计算精度；
加入硬度补偿后的压力计算方法改进为如下式（1）：
F = NNFKORR 
MH 
coff MH 
EPS （1）
式（1）中，F为轧制压力，NNFKORR为压力自学习系数，MH为带钢计算硬度，EPS为压下率，coff MH 为新增硬度系数；
新增硬度系数按下列公式（2）计算：
coff MH =1+（MH- MH’）/ MH’ 
coff1 （2）
式（2）中，MH为切换钢种后本块钢计算硬度，MH’为上块钢计算硬度；coff1为硬度相关系数，该相关系数的取值与切换前后两块钢的计算硬度相关，由大量实践探索总结得到，其取值范围为0.1～1.0之间，其产品合格率达到了95%。
根据以上所述的热轧带钢模压成型压力计算方法中，其所述钢种切换时的硬度相关系数的具体数值关系按如下规律选择、计算和执行时：
当|（MH- MH’）/ MH’|＜0.1时，coff1 = 0.1～1；
当 0.1≤|（MH- MH’）/ MH’|＜0.2时，coff1 = 0.5~1.0；
当 0.2≤|（MH- MH’）/ MH’|＜0.3时，coff1 =0.3~0.9；
当 0.3≤|（MH- MH’）/ MH’|＜0.4时，coff1 = 0.3~0.7；
当|（MH- MH’）/ MH’ |≥0.4时，coff1 = 0.25~0.5。
本发明方法中在具体实施热轧带钢成型工艺应用中，其硬度相关系数的取值按下列范围直接应用、计算和执行：
当|（MH- MH’）/ MH’|＜0.1时，coff1 = 0.2；
当 0.1≤|（MH- MH’）/ MH’|＜0.2时，coff1 = 0.8；
当 0.2≤|（MH- MH’）/ MH’|＜0.3时，coff1 =0.7；
当 0.3≤|（MH- MH’）/ MH’|＜0.4时，coff1 = 0.6；
当|（MH- MH’）/ MH’ |≥0.4时，coff1 = 0.4。
在具体实施控制热轧带钢成型工艺硬度补偿方法中，直接应用、计算和执行上述的具体硬度补偿系数，由于是实践经验取得，因此在实际应用中取得了满意的效果，满足了用户对热轧带钢的精度要求，使得热轧带钢产品的厚度及宽度合格率提高到了98%以上。
下面对本发明所提供的一种控制带钢热轧成型工艺的硬度补偿方法的具体实施方式作出进一步的详细的说明如下：
如图1所示，热连轧主要由炉区、粗轧、精轧及卷取四部分组成，通过粗轧立辊及平辊的轧制及精轧七机架平辊的轧制，达到用户要求的目标厚度及宽度。本控制系统由两级计算机自动控制，由二级计算机（过程控制级）对各控制参数进行计算，计算完成后通过报文方式下送一级计算机（基础自动化级）各模块进行控制。
对宽度和厚度各参数的控制原理如下：
（1）宽度：宽度由粗轧立辊控制，宽度模型控制如下：
步骤一，根据带钢在立辊入口处的温度、化学成分及轧辊直径等计算出带钢的硬度；
步骤二，计算出带钢的压下率，指（入口宽度-出口宽度）/入口宽度；
步骤三，根据硬度、压下率及压力修正系数计算出立辊的压力，再根据压力从弹跳曲线（指压力与辊缝的对应曲线）上计算出立辊辊缝。
宽度控制精度主要由压力计算决定。
（2）厚度：厚度控制主要由精轧平辊控制，厚度模型控制如下：
步骤一，根据精轧入口温度、化学成分及各轧辊辊径等计算出带钢在各机架的硬度；
步骤二，根据精轧入口厚度，精轧出口厚度及各机架初始的压下率计算出带钢在各机架的压下率，指（入口厚度-出口厚度）/入口厚度；
步骤三，根据硬度、压下率及压力修正系数计算出各平辊的轧制压力，再根据压力从弹跳曲线（指压力与辊缝的对应曲线）上计算出各机架的辊缝。
厚度控制精度也主要由压力计算精度所决定。
本发明针对现有热连轧钢种切换时的控制方法，即当钢种切换时，在压力计算时加入硬度补偿计算方法，不仅成功解决了热轧带钢钢种切换时首块钢的计算精度问题，而且对正常的钢种切换也同样提高了设定精度，该方法实际运行效果良好，具有实际应用推广价值。
下面通过具体实施例对本发明一种控制热轧带钢模压成型工艺中硬度补偿方法非限定实施例进行应用说明：
实施例一
钢种切换时的硬度补偿方法如下：
例如：将Q235A钢种切换为T610L时，本块钢T610L MH = 44604 KN
上块钢Q235A MH’ = 38551 KN，（MH- MH’）/ MH’ =(44604-38551)/38551 =0.157；
根据计算公式（2），并由经验数据范围取coff1=0.7，即：
coff MH =1+（MH- MH’）/ MH’ 
coff1=1+0.157
0.7=1.109
根据公式（3），原计算压力F = NNFKORR 
MH 
EPS=18327 KN
根据公式（1），加入补偿后计算压力F = NNFKORR 
MH coff MH 
EPS
= 183271.109=20324.64KN
实施例二
钢种切换时的特殊硬度补偿算法如下：
例如：Q235AG钢种切换为DG47；
本块钢DG47 MH = 43354 KN ；
上块钢Q235AG MH’ = 50647 KN ；
|（MH- MH’）/ MH’|=(43354-50647)/ 50647 =-0.144；
根据计算公式（2），并经试验取coff1取0.56；
coff MH =1+（MH- MH’）/ MH’ 
coff1=1-0.144
0.56=0.919
根据公式（3），原计算压力F = NNFKORR MH EPS= 16273 KN
根据公式（1）加入补偿后计算压力F = NNFKORR 
MH 
coff MH 
EPS
= 16273
0.919=14954.89KN。
实施例三
钢种切换时的硬度补偿算法如下：
例如：Q235A钢种切换为SUS304；
本块钢SUS304 MH = 71757KN；
上块钢Q235A MH’ = 45187 KN；
|（MH- MH’）/ MH’|=(71757-45187)/ 45187 =0.588；
根据计算公式（2），并经试验取coff1取0.3；
coff MH =1+（MH- MH’）/ MH’ 
coff1=1+0.588
0.3=1.1764；
根据公式（3），原计算压力F = NNFKORR 
MH 
EPS= 25944 KN
根据公式（1），加入补偿后计算压力F = NNFKORR 
MH 
coff MH 
EPS
= 25944 
1. 176=30510.14KN。
实施例四
钢种切换时的硬度补偿算法如下：
例如：Q235A钢种切换为TTS443；
本块钢TTS443 MH = 32337KN；
上块钢Q235A MH’ = 44325 KN；
|（MH- MH’）/ MH’|=(32337-44325)/ 44325 =-0.27；
根据计算公式（2），并经试验取coff1取0.62；
coff MH =1+（MH- MH’）/ MH’ 
coff1=1-0.27
0.62=0.833
根据公式（3），原计算压力F = NNFKORR MH 
EPS= 10854KN
根据公式（1），加入补偿后计算压力F = NNFKORR 
MH 
coff MH 
EPS
= 10854
0.833=9041.4KN
热连轧钢种切换时的硬度补偿算法其余未述的,全同于实施例一～实施例四中所述的，不再重述。
Claims (3)
1.一种控制带钢热轧成型工艺的硬度补偿方法，包括计算机程序控制的热轧带钢经若干粗轧和精轧道次轧制成预定宽度和厚度的带钢热轧成型工艺，其特征在于所述方法是热轧带钢在粗轧和精轧钢种切换时，模型控制首块带钢热轧成型工艺中的硬度补偿计算方法如下：
式（1）中，F为轧制压力，NNFKORR为压力自学习系数，MH为带钢计算硬度，EPS为压下率，coff MH 为新增硬度系数；
所述新增硬度系数按以下公式计算：
式（2）中，MH为切换钢种后首块钢计算硬度，MH’为上块钢计算硬度；coff1为新增硬度相关系数；
所述新增硬度相关系数是与切换前后两块钢的计算硬度相关，其实践经验所得取值范围为0.1～1.0。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述新增硬度相关系数的进一步数值范围按如下规律选择、计算和执行：
当|（MH- MH’）/ MH’|＜0.1时，coff1 = 0.1～1；
当 0.1≤|（MH- MH’）/ MH’|＜0.2时，coff1 = 0.5~1.0；
当 0.2≤|（MH- MH’）/ MH’|＜0.3时，coff1 =0.3~0.9；
当 0.3≤|（MH- MH’）/ MH’|＜0.4时，coff1 = 0.3~0.7；
当|（MH- MH’）/ MH’|≥0.4时，coff1 = 0.25~0.5。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述新增硬度相关系数按如下规律选择、计算和执行：
当|（MH- MH’）/ MH’|＜0.1时，coff1 = 0.2；
当 0.1≤|（MH- MH’）/ MH’|＜0.2时，coff1 = 0.8；
当 0.2≤|（MH- MH’）/ MH’|＜0.3时，coff1 =0.7；
当 0.3≤|（MH- MH’）/ MH’|＜0.4时，coff1 = 0.6；
当|（MH- MH’）/ MH’|≥0.4时，coff1 = 0.4。
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Non-Patent Citations (4)
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| 热轧带钢头尾宽度模型控制优化;邱华东;《山西冶金》;20110630(第3期);第17-19页 * |
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