CN103909096B - 一种热轧机的运行参数的确定方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冶金技术领域，公开了一种热轧机的运行参数的确定方法及系统。其中，该方法包括：获取产品厚度的上、下公差值；利用上、下公差值计算产品厚度公差偏移量；基于产品厚度公差偏移量对产品原始目标厚度进行修正；利用修正后的目标厚度计算热轧机的运行参数。本发明首先根据客户要求的产品厚度的上、下公差值计算产品厚度公差偏移量，再对产品原始目标厚度进行修正，最后利用修正后的目标厚度计算热轧机的运行参数，避免了凭人工经验更改控轧厚度，保证了轧机运行参数计算的准确度，提高了产品质量，满足了客户的实际需求。

Description

一种热轧机的运行参数的确定方法及系统

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，主要适用于热轧机的运行参数的确定方法及系统。

背景技术

在冶金行业，热轧薄板生产线非常复杂，计算机应用水平非常高，过程控制技术占有举足轻重的地位。轧机设定计算是热轧生产过程计算机控制的核心功能，它将物理模型、工艺模型、经验模型、自学习模型等有机的结合起来，构成完整的轧机计算模型。轧机设定计算以MES系统下达的原始数据（PDI）为基础，为轧线各种自动化控制设备计算设定值，如轧制速度、轧制力、轧机辊缝、冷却水量等。

热连轧产品的厚度是产品重要的控制目标和质量指标之一，它需要严格遵循国家规定的公差范围，并按照客户的要求进行控制和生产。由于每个客户的要求不同，需要的产品在国家允许的公差范围内浮动的范围也不同。而依据目前的计算模型，在基于热连轧产品的厚度设定轧机运行参数时，并没有考虑这些因素，因此在轧制时需要人为根据轧制经验提前更改控轧厚度。这给模型设定计算造成了很大随意性，产品控制精度难以保证。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种热轧机的运行参数的确定方法及系统，它能够根据客户的要求，对热连轧产品的厚度进行修正，从而保证轧机运行参数计算的准确度。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种热轧机的运行参数的确定方法，包括：

获取产品厚度的上、下公差值；

利用所述上、下公差值计算产品厚度公差偏移量；

基于所述产品厚度公差偏移量对产品原始目标厚度进行修正；

利用修正后的目标厚度计算热轧机的运行参数。

进一步地，所述利用上、下公差值计算产品厚度公差偏移量，包括：通过公式ΔH=(Htold+Htolu)/2计算所述产品厚度公差偏移量；其中，ΔH是产品厚度公差偏移量，Htold是产品厚度下公差，Htolu是产品厚度上公差。

进一步地，所述基于产品厚度公差偏移量对产品原始目标厚度进行修正，包括：通过公式H=h+ΔH对所述原始目标厚度进行修正；其中，H是修正后的目标厚度，h是产品原始目标厚度，ΔH是产品厚度公差偏移量。

进一步地，所述利用修正后的目标厚度计算热轧机的运行参数，包括：通过公式利用修正后的目标厚度计算热轧机的出口厚度；其中，为第i架轧机的出口厚度；H_R为实际的轧制坯厚度；为第i架轧机出口带钢的延长率，且其中，H为修正后的目标厚度；为基准轧制坯厚度；为精轧目标厚度；为基准的第i架轧机的出口厚度；m_i为分配指数。

进一步地，还包括：

根据数据库的存取要求，对获取到的产品厚度的上、下公差值进行格式转换和单位转换，存入所述数据库。

本发明还提供了一种热轧机的运行参数的确定系统，包括：

数据获取模块，用于获取产品厚度的上、下公差值；

第一计算模块，用于利用所述上、下公差值计算产品厚度公差偏移量；

数据修正模块，用于基于所述产品厚度公差偏移量对产品原始目标厚度进行修正；

第二计算模块，用于利用修正后的目标厚度计算热轧机的运行参数。

进一步地，所述第一计算模块，具体用于通过公式ΔH=(Htold+Htolu)/2计算所述产品厚度公差偏移量；其中，ΔH是产品厚度公差偏移量，Htold是产品厚度下公差，Htolu是产品厚度上公差。

进一步地，所述数据修正模块，具体用于通过公式H=h+ΔH对所述原始目标厚度进行修正；其中，H是修正后的目标厚度，h是产品原始目标厚度，ΔH是产品厚度公差偏移量。

进一步地，所述第二计算模块，具体用于通过公式利用修正后的目标厚度计算热轧机的出口厚度；其中，为第i架轧机的出口厚度；H_R为实际的轧制坯厚度；为第i架轧机出口带钢的延长率，且 ${\mathrm{\λ}}_i^{\mathrm{KEY}}={\left\{\frac{H_R/H}{H_R^{\mathrm{KEY}}/h_F^{\mathrm{KEY}}}\right\}}^{m_i}\·\left[\frac{H_R^{\mathrm{KEY}}}{h_i^{\mathrm{KEY}}}\right];$ 其中，H为修正后的目标厚度；为基准轧制坯厚度；为精轧目标厚度；为基准的第i架轧机的出口厚度；m_i为分配指数。

进一步地，还包括：

数据存储模块，用于根据数据库的存取要求，对获取到的产品厚度的上、下公差值进行格式转换和单位转换，存入所述数据库。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的热轧机的运行参数的确定方法及系统，首先根据客户要求的产品厚度的上、下公差值计算产品厚度公差偏移量，再对产品原始目标厚度进行修正，最后利用修正后的目标厚度计算热轧机的运行参数，避免了凭人工经验更改控轧厚度，保证了轧机运行参数计算的准确度，提高了产品质量，满足了客户的实际需求。

附图说明

图1为本发明实施例提供的热轧机的运行参数的确定方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的热轧机的运行参数的确定系统的结构框图；

图3为应用于本发明实施例的轧线生产线的工作流程示意图；

其中，Furnace-加热炉、E1-E2-立辊轧机、R1-R2-粗轧机、F1-F7-精轧机、CTC-层流冷却设备、DC1-DC3-卷取机。

具体实施方式

为进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的热轧机的运行参数的确定方法及系统的具体实施方式及工作原理进行详细说明。

在对本发明实施例的技术方案进行说明之前，首先需要对MES系统进行说明：

MES系统是公司级的生产管理和执行系统，它依据企业的ERP系统中的客户订单生成产品计划。产品计划包括热轧生产所需的板坯的化学成分、板坯尺寸、成品尺寸、厚度、宽度、板形、带钢各种温度控制参数等。

参见图1，本发明实施例提供的热轧机的运行参数的确定方法，包括：

步骤S110：在计算机系统的数据库中开辟空间，获取MES系统下达的PDI中的产品厚度的上、下公差值；

步骤S120：根据数据库的存取要求，对获取到的产品厚度的上、下公差值进行格式转换和单位转换，存入数据库。

步骤S130：利用上、下公差值计算产品厚度公差偏移量；

为了对本发明实施例的技术方案进行详细说明，本步骤具体包括：

通过公式ΔH=(Htold+Htolu)/2计算产品厚度公差偏移量；其中，ΔH是产品厚度公差偏移量，Htold是产品厚度下公差，Htolu是产品厚度上公差。

步骤S140：基于产品厚度公差偏移量对产品原始目标厚度进行修正；

为了对本发明实施例的技术方案进行详细说明，本步骤具体包括：

通过公式H=h+ΔH对原始目标厚度进行修正；其中，H是修正后的目标厚度，h是产品原始目标厚度，ΔH是产品厚度公差偏移量。

步骤S150：利用修正后的目标厚度计算热轧机的运行参数。

当利用修正后的目标厚度计算热轧机的出口厚度时，具体方法为：

通过公式计算热轧机的出口厚度；其中，为第i架轧机的出口厚度，单位为mm；H_R为实际的轧制坯厚度，单位为mm；为第i架轧机出口带钢的延长率，且 ${\mathrm{\λ}}_i^{\mathrm{KEY}}={\left\{\frac{H_R/H}{H_R^{\mathrm{KEY}}/h_F^{\mathrm{KEY}}}\right\}}^{m_i}\·\left[\frac{H_R^{\mathrm{KEY}}}{h_i^{\mathrm{KEY}}}\right];$ 其中，为基准轧制坯厚度，单位为mm；为精轧目标厚度，单位为mm；为基准的第i架轧机的出口厚度，单位为mm；需要说明的是，和为已知的参量。m_i为分配指数，且其中K为生产中的调节系数，用于修正公式，使计算得到的数值与实际测量得到的数值趋于一致；N为轧制中使用的轧机个数；i为机架号。

将上述计算出的各架轧机的出口厚度，作为计算变形抗力和轧制力的输入量，并通过公式k_mi=Z_LKI·k_Si·Δk_Ki计算出各架轧机的变形抗力；其中，k_mi为变形抗力，Z_LKI为同层别轧制力学习系数，k_Si为静力学因子，Δk_Ki为运动学因子。

计算轧制力的公式为：

$P_i=Z_{\mathrm{BBP}}\·Z_{\mathrm{BP}}\·Z_{\mathrm{LPH}}\·Z_{\mathrm{LBP}}\·P_i^0$

其中，P_i为带学习项的轧制力；Z_BBP为前后坯头部学习系数；Z_BP为前后坯的带体学习系数；Z_LPH为基于厚度的同层别头部学习系数；Z_LBP为基于宽度的同层别头部学习系数；P_i ⁰为第i架轧机计算的轧制力，且 $P_i^0=k_{\mathrm{mi}}[1-{\mathrm{\α}}_{\mathrm{pi}}\·\frac{t_{\mathrm{fi}}}{k_{\mathrm{mi}}}-{\mathrm{\β}}_{\mathrm{pi}}\·\frac{t_{\mathrm{bi}}}{k_{\mathrm{mi}}}]\·L_{\mathrm{di}}\·B_F\·Q_{\mathrm{pi}}\·\frac{1}{1000},$ 其中k_mi为变形抗力，i为机架号，L_di为接触弧长，Q_Pi为轧制力函数，B_F为精轧目标宽度，α_pi、t_fi、β_pi和t_bi是一组张力相关系数。

进一步地，

$L_{\mathrm{di}}=\sqrt{R_{\mathrm{di}}\·(\mathrm{Hi}-\mathrm{hi})};$

其中，H_i为出口厚度；h_i为入口厚度；R_di为压扁辊径，且 其中R_i是轧辊辊径，c是希契科克常数；

$Q_{\mathrm{pi}}={\mathrm{\ω}}_p\·{\mathrm{\α}}_p\·\frac{L_{\mathrm{di}}}{h_{\mathrm{mi}}}+(1-{\mathrm{\ω}}_p)\·{\mathrm{\α}}_p+b_p\·\frac{h_{\mathrm{mi}}}{L_{\mathrm{di}}}+c_p;$

其中，α_p是张力影响系数,ω_p是权重系数，b_p和c_p是轧制力函数系数，h_mi是带钢在第i机架的平均厚度，且

由于在上述公式中，压扁辊径R_di的计算用到轧制力P_i，因此实际轧制力采取迭代方法进行计算，且迭代收敛条件是其中，p^old是迭代计算方法中，前一次计算的轧制力值。

利用轧机弹跳方程的计算原理并考虑油膜厚度、串辊补偿、弯辊补偿、工作辊磨损补偿等各种因素的影响，可以计算出热轧机的辊缝设定值,且具体的计算公式为:S_SET=S_Z+S₀+S_OIL+S_B+S_WRS-S_RW+S_RH+S_ZSET+Z_BS,其中，S_SET为热轧机的辊缝设定值，单位为mm；S_Z为零调辊缝，单位为mm，且S_Z=S_m0-S_OIL0，其中，S_m0为零调时的轧机伸展，单位为mm；S_OIL0为零调时的油膜厚度，单位为mm；S₀为实际辊缝，单位为mm，且S_m为轧制时的轧机伸展值，单位为mm；S_OIL为轧制时的油膜厚度，单位为mm；S_B为弯辊力补偿，单位为mm；S_WRS为工作辊的串辊补偿，单位为mm；S_RW为工作辊的磨损补偿，单位为mm；S_RH为工作辊的热膨胀补偿，单位为mm；S_ZSET为零调设定显示值，单位为mm；Z_BS为板坯间学习项，单位为mm。需要说明的是,可以利用已计算出的轧制力P_i作为已知量来计算轧机伸展和油膜厚度。

此外，根据计算出的热轧机的出口厚度，还可以计算得到各轧机的穿带速度。具体的计算公式为：

$V_{i-1}=\frac{V_i\·H_i}{H_{i-1}}$

其中，V_i是第i架轧机的穿带速度。

参见图2，本发明实施例还提供了一种热轧机的运行参数的确定系统，包括：

数据获取模块100，用于获取产品厚度的上、下公差值；

在本实施例中，数据获取模块100，具体用于在计算机系统的数据库中开辟空间，获取MES系统下达的PDI中的产品厚度的上、下公差值；

数据存储模块200，用于根据数据库的存取要求，对获取到的产品厚度的上、下公差值进行格式转换和单位转换，存入数据库。

第一计算模块300，用于利用上、下公差值计算产品厚度公差偏移量；

在本实施例中，第一计算模块300，具体用于通过公式ΔH=(Htold+Htolu)/2计算产品厚度公差偏移量；其中，ΔH是产品厚度公差偏移量，Htold是产品厚度下公差，Htolu是产品厚度上公差。

数据修正模块400，用于基于产品厚度公差偏移量对产品原始目标厚度进行修正；

在本实施例中，数据修正模块400，具体用于通过公式H=h+ΔH对原始目标厚度进行修正；其中，H是修正后的目标厚度，h是产品原始目标厚度，ΔH是产品厚度公差偏移量。

第二计算模块500，用于利用修正后的目标厚度计算热轧机的运行参数。在本实施例中，第二计算模块500，具体用于通过公式利用修正后的目标厚度计算热轧机的出口厚度；其中，为第i架轧机的出口厚度，单位为mm；H_R为实际的轧制坯厚度，单位为mm；为第i架轧机出口带钢的延长率，且其中，H为修正后的目标厚度，单位为mm；为基准轧制坯厚度，单位为mm；为精轧目标厚度，单位为mm；为基准的第i架轧机的出口厚度，单位为mm；m_i为分配指数，且其中K为生产中的调节系数，用于修正公式，使计算得到的数值与实际测量得到的数值趋于一致；N为轧制中使用的轧机个数；i为机架号。

参见图3，应用于本发明实施例的轧机生产线包括以下机械设备：4座加热炉Furnace、2架立辊轧机E1和E2、2架粗轧机R1和R2、7架精轧机F1至F7、22段层流冷却设备CTC、3台地下卷取机DC1至DC3。电气控制设备包括：供配电系统、传动系统、基础自动化控制系统、过程自动化控制系统和MES系统。

在带钢生产中，首先是MES系统根据客户的生产订单生成过程控制所需的PDI数据。这些数据包括板坯钢种、板坯尺寸（长度、宽度、厚度）、板坯的化学元素含量（C、Mn、Si等）、产品尺寸（宽度、厚度）、各种公差值（厚度公差、宽度公差、凸度公差、平直度公差等）和各种控制温度（加热炉出炉温度、粗轧出口温度、精轧出口温度、卷取温度等）。上述数据生成后，MES系统将数据通过通讯程序传递给过程自动化系统。过程自动化系统接收到数据后进行以下工作：

1.将通过通讯报文传送过来的数据进行格式和单位转换；

2.将这些数据保存在模型数据库中；

3.模型调度管理程序从数据库中取出厚度上、下公差值，并计算出公差偏移量ΔH；

4.用偏移量ΔH对原始数据中的目标厚度h进行修正；

5.厚度控制模型根据修正后的目标厚度进行设定计算，并将设定计算出的各架轧机的变形抗力、轧制力、辊缝、速度等数据下传给基础自动化控制系统实现厚度控制，从而实现对带钢的轧制控制。

本发明实施例提供的热轧机的运行参数的确定方法及系统，首先根据客户要求的产品厚度的上、下公差值计算产品厚度公差偏移量，再对产品原始目标厚度进行修正，最后利用修正后的目标厚度计算热轧机的运行参数，避免了凭人工经验更改控轧厚度，保证了轧机运行参数计算的准确度，不仅提高了产品质量，满足了客户的实际需求，而且还提高了热轧机控制的适应性。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种热轧机的运行参数的确定方法，其特征在于，包括：

获取产品厚度的上、下公差值；

利用所述上、下公差值计算产品厚度公差偏移量；

基于所述产品厚度公差偏移量对产品原始目标厚度进行修正；

利用修正后的目标厚度计算热轧机的运行参数；

其中，所述利用修正后的目标厚度计算热轧机的运行参数，包括：通过公式利用修正后的目标厚度计算热轧机的出口厚度；其中，为第i架轧机的出口厚度；H_R为实际的轧制坯厚度；为第i架轧机出口带钢的延长率，且其中，H为修正后的目标厚度；为基准轧制坯厚度；为精轧目标厚度；为基准的第i架轧机的出口厚度；m_i为分配指数。

2.如权利要求1所述的热轧机的运行参数的确定方法，其特征在于，所述利用上、下公差值计算产品厚度公差偏移量，包括：通过公式ΔH＝(Htold+Htolu)/2计算所述产品厚度公差偏移量；其中，ΔH是产品厚度公差偏移量，Htold是产品厚度下公差，Htolu是产品厚度上公差。

3.如权利要求1所述的热轧机的运行参数的确定方法，其特征在于，所述基于产品厚度公差偏移量对产品原始目标厚度进行修正，包括：通过公式H＝h+ΔH对所述原始目标厚度进行修正；其中，H是修正后的目标厚度，h是产品原始目标厚度，ΔH是产品厚度公差偏移量。

4.如权利要求1-3中任一项所述的热轧机的运行参数的确定方法，其特征在于，还包括：

根据数据库的存取要求，对获取到的产品厚度的上、下公差值进行格式转换和单位转换，存入所述数据库。

5.一种热轧机的运行参数的确定系统，其特征在于，包括：

数据获取模块，用于获取产品厚度的上、下公差值；

第一计算模块，用于利用所述上、下公差值计算产品厚度公差偏移量；

数据修正模块，用于基于所述产品厚度公差偏移量对产品原始目标厚度进行修正；

第二计算模块，用于利用修正后的目标厚度计算热轧机的运行参数；

具体地，所述第二计算模块，具体用于通过公式利用修正后的目标厚度计算热轧机的出口厚度；其中，为第i架轧机的出口厚度；H_R为实际的轧制坯厚度；为第i架轧机出口带钢的延长率，且其中，H为修正后的目标厚度；为基准轧制坯厚度；为精轧目标厚度；为基准的第i架轧机的出口厚度；m_i为分配指数。

6.如权利要求5所述的热轧机的运行参数的确定系统，其特征在于，

所述第一计算模块，具体用于通过公式ΔH＝(Htold+Htolu)/2计算所述产品厚度公差偏移量；其中，ΔH是产品厚度公差偏移量，Htold是产品厚度下公差，Htolu是产品厚度上公差。

7.如权利要求5所述的热轧机的运行参数的确定系统，其特征在于，

所述数据修正模块，具体用于通过公式H＝h+ΔH对所述原始目标厚度进行修正；其中，H是修正后的目标厚度，h是产品原始目标厚度，ΔH是产品厚度公差偏移量。

8.如权利要求5-7中任一项所述的热轧机的运行参数的确定系统，其特征在于，还包括：

数据存储模块，用于根据数据库的存取要求，对获取到的产品厚度的上、下公差值进行格式转换和单位转换，存入所述数据库。