CN103170509A - 一种利用记号与厚度提高轧制力设定精度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种利用出钢记号及厚度分层提高轧制力设定精度的方法，涉及轧制力计算模型，采用出钢记号和厚度分层相结合为轧制力影响函数的方法，即以材质代号生成的出钢记号，以所在厚度层别代码形成新的轧制代码，计算轧制力，使设定偏差缩小，能有效提高设定精度。

Description

一种利用记号与厚度提高轧制力设定精度的方法

技术领域

本发明涉及轧制力计算模型，采用出钢记号和厚度分层相结合为轧制力影响函数的方法，计算轧制力，使设定偏差缩小，使产品的实物质量得以提高。 

背景技术

原有的1750热轧机组，采用VAI的轧制力计算模型，其轧制力设定精度不高，原因是无出钢记号分层，厚度分层较粗参与轧制力计算，轧制力设定精度偏差达到的±2000KN；为提高其设定精度，采用出钢记号和厚度分层相结合为轧制力影响函数的方法，来计算轧制力，其特点是因为每个出钢记号代表着不同的生产工艺和材质，将其与对轧制力影响最大的厚度分层相结合，形成在生产过程中使用的轧制代码，用其参与轧制力计算，使得轧制力的计算更加准确，设定精度大大提高。 

本发明通过将出钢记号与厚度分层的有效结合，使得轧制力计算精度设定偏差缩小到±500KN以内，使得产品的厚度、宽度、板形得以有效提高；并使得其轧制力计算的分层更为简单明确，有利于对其进行维护和优化。 

发明内容

本发明的目的在于：利用出钢记号与厚度分层方法，使得轧制力计算精度大为提高，使得其轧制力计算的分层更为简单明确。 

本发明的目的是这样实现的：一种利用出钢记号及厚度分层提高轧制力设定精度的方法，以材质代号生成的出钢记号，以所在厚度层别代码形成新的轧制代码，进行轧制力计算，其偏差缩小一倍以上，能有效提高设定精度； 

其屈服应力计算公式为： 

其中m₄为机架和材料影响系数，取值范围在0.5-2.0；m₄参与轧制力的自设定，随着轧制数量的增加，m₄趋于稳定值；m₄涵盖钢种化学成分和生产工艺、精轧机架号、轧制厚度和宽度。 

本发明的作用原理：根据材质及生产工艺编制出钢记号，根据轧制厚度的不同增加代码(以厚度层别1.2-2.0mm为例)，根据轧制宽度的不同增加代码，根据机架号的不同增加代码，根据出钢记号、厚度宽度、机架号等信息建立索引，在轧制过程中模型会自动查找m₄所在的索引层别，实时调用和更新m₄的值;增加了出钢记号和厚度详细分层参与轧制力计算,轧制力设定精度偏差缩小为±500KN以内,彰显技术进步。 

具体实施方式

本发明结合实施例作进一步说明。 

实施例 

本发明方法根据产品的生产工艺和材质代号生成各个产品的出钢记号，并根据该产品的目标厚度所在厚度层别代码形成新的轧制代码，利用此轧制代码进行轧制力计算，因其分层更为精细、合理，准确（见附录1），其屈服应力计算公式为： 

其中m₄为机架和材料影响系数，取值范围在0.5-2.0，m₄参与轧制力设定的自学习（见附录2），随着轧制数量的增加，m₄应该趋于一个稳定的值，m₄应涵盖钢种化学成分和生产工艺、精轧机架号、轧制厚度和宽度等相关信息，这些信息越详细，m₄就会趋于一个稳定收敛状态，仅仅涵盖钢种或厚度信息，则m₄就会处于一个反复收敛和发散的振荡状态； 

以AP1461C1出钢记号为例，进行了相应的分层： 

1）根据材质及生产工艺编制出钢记号。 

2）根据轧制厚度的不同增加代码(以厚度层别1.2-2.0mm为例)。 

出钢记号	厚度分层	宽度	机架号	M4
					AP1461C1	1.2-2.0
AP1461C1	1.2-2.0
					AP1461C1	1.2-2.0
AP1461C1	1.2-2.0
					AP1461C1	1.2-2.0
AP1461C1	1.2-2.0
					AP1461C1	1.2-2.0
AP1461C1	1.2-2.0
					AP1461C1	1.2-2.0
AP1461C1	1.2-2.0
					AP1461C1	1.2-2.0
AP1461C1	1.2-2.0

3）根据轧制宽度的不同增加代码。 

出钢记号	厚度分层	宽度	机架号	M4
					AP1461C1	1.2-2.0	900
AP1461C1	1.2-2.0	900
					AP1461C1	1.2-2.0	900

[0021] 

AP1461C1	1.2-2.0	900
					AP1461C1	1.2-2.0	900
AP1461C1	1.2-2.0	900
					AP1461C1	1.2-2.0	1100
AP1461C1	1.2-2.0	1100
					AP1461C1	1.2-2.0	1100
AP1461C1	1.2-2.0	1100
					AP1461C1	1.2-2.0	1100
AP1461C1	1.2-2.0	1100

4）根据机架号的不同增加代码。 

出钢记号	厚度分层	宽度	机架号	M4
					AP1461C1	1.2-2.0	900	1	0.82027
AP1461C1	1.2-2.0	900	2	1.07125
					AP1461C1	1.2-2.0	900	3	1.03648
AP1461C1	1.2-2.0	900	4	1.02082
					AP1461C1	1.2-2.0	900	5	0.92502
AP1461C1	1.2-2.0	900	6	1.12617
					AP1461C1	1.2-2.0	1100	1	0.72666
AP1461C1	1.2-2.0	1100	2	0.99047
					AP1461C1	1.2-2.0	1100	3	1.03755
AP1461C1	1.2-2.0	1100	4	0.97479
					AP1461C1	1.2-2.0	1100	5	1.12942
AP1461C1	1.2-2.0	1100	6	1.1411

5）根据出钢记号、厚度宽度、机架号等信息建立索引，在轧制过程中模型会自动查找m₄所在的索引层别，实时调用和更新m₄的值。 

附录1 

轧制计算原理和计算步骤： 

轧制力模型用来计算轧制力和力矩的依靠道次数据,例如进出口厚度.计算基于HITCHCOCK（希契柯克）的轧制理论.

轧制力的计算有材料屈服应力、几何形状因子、机架间张力和自适应四部分组成，其中轧制力的自适应包括轧制力子学习、材料的屈服应力。 

输入的已知数据（PDI、轧辊数据组成）： 

带钢数据： 

工作辊数据 

支撑辊数据： 

r_bu   支撑辊半径[mm] 

r_bear  轴承半径[mm] 

μ    支撑辊轧辊轴承摩擦系数[1] 

常规数据： 

tens_f前张应力[N/mm²] 

tens_b后张应力[N/mm²] 

i_sgcl钢种分层索引[1] 

i_stno机架号[1] 

输入数据 

子模型：材料方程 

模型方程 

${\mathrm{\α}}_n=\frac{1}{x}\·\tan (\frac{1}{2\·x}\·(\frac{\mathrm{\π}}{3}\·\ln \left(\frac{h_2}{h_1}\right)+x\·\arctan (x\·\mathrm{\α})))$ 其中 $x=\sqrt{\frac{r^{\′}}{h_2}}$

中性厚度[mm]: $h_n=h_2+r^{\′}\·{\mathrm{\α}}_n^2$

几何轧制力因子[mm²]:（变形区的形状） 

$\mathrm{ff}=w\·r^{\′}\·(\frac{\mathrm{\π}}{2\·x}\·\arctan \left(\mathrm{xx}\right)-\mathrm{\π}\·\frac{\mathrm{\α}}{8}-\ln \left(\frac{h_1}{h_2}\right)+\frac{1}{2}\·\ln \left(\frac{h_1}{h_2}\right))$ 其中 $\mathrm{xx}=\sqrt{\frac{\mathrm{\ϵ}}{1-\mathrm{\ϵ}}}$

张力影响系数[N]: 

$F_{\mathrm{tens}}=w\·l_d\·((1-\frac{{\mathrm{\α}}_n}{\mathrm{\α}})\·{\mathrm{tens}}_b+\frac{{\mathrm{\α}}_n}{\mathrm{\α}}\·{\mathrm{tens}}_f)$

轧制力平均屈服应力: 

轧制力[kN]:KN=10-3N 

$F=(k_f^F\·\mathrm{ff}-F_{\mathrm{tens}})\·{10}^{-3}$

压扁半径公式(HITCHCOCK′s公式)[mm]: 

$r^{\′}=r\·(1+\frac{c\·F\·{10}^3}{w\·\mathrm{\Δh}})$ where $c=\frac{16\·(1-{\mathrm{\ν}}^2)}{\mathrm{\π}\·E}$

张力摩擦力影响的附加力矩[N·mm]: 

${\mathrm{TOR}}_{\mathrm{tens}}=w\·(r^{\′}+\frac{h_2}{2})\·({\mathrm{tens}}_b\·h_1-{\mathrm{tens}}_f\·h_2)+2\·\frac{r_{\mathrm{bear}}\·r\·F\·{10}^3\·\mathrm{\μ}}{r_{\mathrm{bu}}}$

轧制力矩几何因子[mm³]: 

$\mathrm{tt}=2\·w\·r\·r^{\′}\·(\frac{\mathrm{\α}}{2}-{\mathrm{\α}}_n)$

轧制力据平均屈服应力[N/mm²](材料方程): 

$K_f^T=k_f^T(k_f^F,i_{\mathrm{sgcl}},i_{\mathrm{stno}})$

入口速度[m/s]:

出口速度[m/s]:

前滑值[%]: ${\mathrm{slip}}_f=\frac{v_{\mathrm{exit}}-v_w}{v_w}\·100=(\frac{h_n}{h_2}-1)\·100$

后滑值[%]： ${\mathrm{slip}}_b=\frac{v_w-v_{\mathrm{entry}}}{v_w}\·100=(1-\frac{h_n}{h_1})\·100$

材料方程 

以材料属性描述材料硬度的形式.用于计算材料的平均屈服应力取决于材料的种类、温度、变形速度、再结晶温度 

输入值： 

带钢数据： 

材料数据: 

k_f0(i_sgcl)材料常规系数[N/mm²]，此系数为一个经验常数 

m₁(i_sgcl)材料温度系数[1/℃]此系数为一个经验常数 

m₂(i_sgcl)材料速度系数[1]此系数为一个经验常数 

m₃(i_sgcl)材料应力系数[1]此系数为一个经验常数 

m₄(i_sgcl,i_stno)机架材料应力系数轧制力自学习[1] 

输出数据： 

平均轧制力屈服应力[N/mm²] 

模型方程： 

轧制力屈服应力公式: 

当轧制力的计算值与实际值产生误差时，可通过m₄(i_sgcl,i_stno)这个参数来进行修正，可以保证轧制力的计算逐渐趋近于一个稳定的值。 

附录2 

m₄的自适应计算，根据其所在的机架、出钢记号、厚度、宽度的层别信息，自适应修正的轧制力的系数，随着轧制块数的增加，其将趋于一个稳定值，轧制力的精度也会越来越高。 

输入数据： 

机架原始的再结晶系数[1] 

机架分段轧制力检测[kN] 

中间参数： 

使用原始自适应的计算I机架S段轧制力[kN] 

m_test再结晶系数乘法修正系数[1] 

输出数据： 

轧制力修正系数修正

某种材料在某一机架的实际再结晶系数[1] 

新的某种材料在某一机架的实际再结晶系数[1] 

子模型：材料方程 

模型方程 

轧制力平均屈服应力公式[N/mm²]: 

机架s段的轧制力[kN]:i 

$F_{R,\mathrm{old},s}^i=F_R(k_f^F,\·\·\·)=F_R\left(m_{4,\mathrm{old},\·\·\·}^i\right)$

定义 $m_{4,\mathrm{test}}^i=m_{4,\mathrm{old}}^i\·m_{\mathrm{test}}$

得到： 

$F_{R,\mathrm{test},s}^i=F_R(k_f^F,\·\·\·)=F_R\left(m_{4,\mathrm{test},\·\·\·}^i\right),$

条件： 

$\underset{s}{\mathrm{\Σ}}{[F_{R,\mathrm{old},s}^i+\frac{m_{4,\mathrm{corr}}^i}{m_{\mathrm{test}}-1}(F_{R,\mathrm{test},s}^i-F_{R,\mathrm{old},s}^i)-F_{R,\mathrm{meas},s}^i]}^2=\mathrm{MIN}$

得到： 

$m_{4,\mathrm{corr}}^i=1+(m_{\mathrm{test}}-1)\frac{\underset{s}{\mathrm{\Σ}}[F_{R,\mathrm{meas},s}^i-F_{R,\mathrm{old},s}^i][F_{R,\mathrm{test},s}^i-F_{R,\mathrm{old},s}^i]}{\underset{s}{\mathrm{\Σ}}{[F_{R,\mathrm{test},s}^i-F_{R,\mathrm{old},s}^i]}^2}.$

实际自适应: 

$m_{4,\mathrm{act}}^i=m_{4,\mathrm{old}}^i\·m_{4,\mathrm{corr}}^i$

遗传自适应: 

$m_{4,\mathrm{nes}}^i=(1-\frac{g^{\mathrm{FTOR}}}{100})\·m_{4,\mathrm{old}}^i+\frac{g^{\mathrm{FTOR}}}{100}\·m_{4,\mathrm{act}}^i$

本发明的效果验证：通过将出钢记号与厚度分层的有效结合，使得轧制力计算精度大为提高，轧制力设定偏差由以往的±1000KN,缩小为±500KN以内，设定更为准确，使得产品的实物质量（如厚度、宽度、板形等）得以有效提高；并使得其轧制力计算的分层更为简单明确，有利于对其进行维护和优化。 

本方法适用于半连轧热轧生产线轧制力设定。 

Claims (2)

1.一种利用出钢记号及厚度分层提高轧制力设定精度的方法，其特征在于：以材质代号生成的出钢记号，以所在厚度层别代码形成新的轧制代码，进行轧制力计算，使其偏差缩小，并能有效提高设定精度；

其屈服应力计算公式为：

其中m₄为机架和材料影响系数，取值范围在0.5-2.0；m₄参与轧制力的自设定，随着轧制数量的增加，m₄趋于稳定值；m₄涵盖钢种化学成分和生产工艺、精轧机架号、轧制厚度和宽度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该方法适用于半连轧热轧生产线轧制力设定。