CN104874613B - 通过轧机速度补偿实现热连轧机架间秒流量平衡的方法 - Google Patents

Abstract

一种通过轧机速度补偿实现热连轧机架间秒流量平衡的方法，涉及热轧生产过程控制领域，解决热轧带钢头部穿带过程中秒流量不平衡的问题。本发明根据穿带过程因活套控制对精轧各机架轧辊速度的调节过程，从一级计算机采集精轧各机架实际的轧辊速度与因活套控制需要的轧辊速度调节量，对因活套控制需要的轧辊速度的变化率按照钢种×厚度×机架进行规格分类自适应学习，在下卷带钢设定计算时采用最新的学习系数对轧辊速度进行修正，从而使得精轧机架间秒流量趋于平衡。本发明可以减少活套起大套或不起套、精轧废钢与宽度拉窄等现象，显著提高精轧过程的轧制稳定性。

Description

通过轧机速度补偿实现热连轧机架间秒流量平衡的方法

技术领域

本发明涉及热轧带钢生产过程控制领域，尤其涉及一种通过轧机速度补偿实现热连轧机架间秒流量平衡的方法。

背景技术

活套是保证热连轧精轧机组轧制稳定性最主要的控制系统。在精轧穿带过程中，活套起套初期处于开环状态，在这种状态下，合适的套量是保证精轧穿带过程稳定最重要的因素。

精轧穿带过程中，活套套量是通过前后机架带钢运行的速度差产生的。穿带时前后机架的轧辊速度，是热连轧过程控制系统根据带钢秒流量平衡计算给出的。轧制规程设定计算时带钢秒流量平衡计算的精度主要取决于前后滑系数模型的精度，一般情况其精度在可以接受的范围内。但是，实际穿带过程中经常出现机架间秒流量不平衡的现象，表现在某个机架或某几个机架活套套量过大或不起套，严重时导致在机架间堆钢、轧废或宽度拉窄，秒流量不平衡不仅是因为前后滑系数模型计算不准确，而且还有轧机辊缝计算不准确、轧机冲击速降等多种原因。轧机辊缝计算的精度又受到带钢机架间温度计算、轧制力计算等数学模型的影响。因此，穿带过程秒流量不平衡是热连轧过程中一个较普遍的现象，它是整个热连轧过程控制系统模型精度的综合反映。

虽然引起穿带过程中秒流量不平衡的原因很复杂，但根据穿带过程中活套控制启动后对精轧各机架轧辊速度的调节过程，可以找到补偿轧机速度的方法，使得下一卷带钢轧制时机架间秒流量更加平衡。

申请号为2013101353190的发明专利《利用冲击补偿自动稳定精轧活套起套角度的方法》，主要是通过对轧制过程中活套起套过程的活套起套角度的综合评估，确定活套起套角度与理想角度的偏差，将该角度偏差通过模型计算转成冲击补偿速度偏差的大小，将该速度偏差按规格分类自适应学习，提高轧制过程的稳定性。该方法仅考虑由冲击速降产生的套量不平衡，有一定局限性。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在的问题，提供一种通过轧机速度补偿实现热连轧机架间秒流量平衡的方法，该方法根据穿带过程因活套控制对精轧各机架轧辊速度的调节过程，从一级计算机采集各机架实际的轧辊速度与因活套控制需要的轧辊速度调节量，对因活套控制需要的轧辊速度的变化率按照钢种×厚度×机架进行规格分类自适应学习，在下卷带钢设定计算时采用最新的轧辊速度学习系数对轧辊速度进行修正，从而使得机架间的秒流量平衡。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种通过轧机速度补偿实现热连轧机架间秒流量平衡的方法，包括以下步骤：

S1、采集轧制实际数据：当前卷带钢头部穿带完成后，从一级计算机采集带钢头部穿带过程中精轧各机架实际的轧辊速度、活套控制启动后对轧辊速度的调节量；

带钢头部穿带完成后，采集来自于一级计算机的各类轧制实际数据，包括各机架的轧辊速度因活套控制需要的轧辊速度调节量Δv_i，其中i为精轧机架号；

S2、根据所述的实际的轧辊速度、轧辊速度调节量，以及当前卷带钢轧制规程设定计算时所采用的轧辊速度学习系数，计算更新后的轧辊速度学习系数；

当前卷带钢头部穿带完成后，轧辊速度学习系数得到更新，更新过程如下：

$k_{vi}^{new}=\mathrm{\γ}\·k_{vi}^{old}+\mathrm{\α}\·\frac{{\mathrm{\Δv}}_i}{v_i^{act}}$

其中，γ为衰减系数，取值范围为0.9≤γ≤1；α为平滑系数，取值范围为0<α<1；

为更新后的轧辊速度学习系数；为更新前的轧辊速度学习系数，即当前卷带钢轧制规程设定计算时采用的轧辊速度学习系数，该数据为当前卷带钢轧制前按钢种×厚度×机架层别从轧辊速度学习系数表格中取出；

更新后的轧辊速度学习系数得到后，按钢种×厚度×机架进行规格分类存储于轧辊速度学习系数表格；

需要注意的是，因为活套控制对轧辊速度的调节都是以精轧最后一个机架Fn(对七连轧而言就是F7)为基准的，所以对Fn机架本身而言，活套控制需要的轧辊速度调节量为零，因此精轧Fn机架的都取恒定值0；

S3、在下卷带钢轧制规程设定计算时，对初始设定计算获得的精轧各机架的轧辊速度，采用最新的轧辊速度学习系数对轧辊速度进行补偿修正：

在下卷带钢轧制规程设定计算时，从轧辊速度学习系数表格中按钢种×厚度×机架进行规格分类取出各机架最新的轧辊速度学习系数，记为k_vi；如果与上卷带钢为同规格轧制，k_vi数值上与步骤S2中的更新后的轧辊速度学习系数相同；

若从轧辊速度学习系数表格中按钢种×厚度×机架层别取不到相应的数据记录，则各机架的k_vi取初始值0；

初始轧制规程设定计算获得的各机架轧辊速度记为采用最新的轧辊速度学习系数对轧辊速度进行补偿修正，过程如下：

$k_{vi}^{*}={\&Pi;}_{j=i}^n(1+k_{vj})$

${\tilde{v}}_i^{set}=v_i^{set}\&CenterDot;k_{vi}^{*}$

其中，为精轧第i机架轧辊速度的补偿系数，表示(1+k_vi)、(1+k_vi+1)、…、(1+k_vn)的连乘；n为精轧机架数；

为初始的轧制规程设定计算获得的轧辊速度，为补偿后的轧辊速度设定值；

补偿后的轧辊速度设定值将用于最终的轧制规程设定，下发一级计算机进行轧辊速度设定。

本发明的有益效果：

对比传统的热连轧机轧辊速度设定技术，本发明根据穿带过程活套控制需要的轧辊速度调节量，对下一卷带钢的轧辊速度设定值进行学习补偿，使得辊速度设定值适应于现场的复杂工况和轧制条件变化，机架间秒流量也趋于平衡。本发明可以减少活套起大套或不起套、精轧废钢和宽度拉窄等现象，显著提高精轧过程的轧制稳定性。

附图说明

图1为本发明提出的通过轧机速度补偿实现热连轧机架间秒流量平衡的方法的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例的附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

一种通过轧机速度补偿实现热连轧机架间秒流量平衡的方法，包括以下步骤：

S1、采集轧制实际数据：当前卷带钢头部穿带完成后，从一级计算机采集带钢头部穿带过程中精轧各机架实际的轧辊速度、活套控制启动后对轧辊速度的调节量；

带钢头部穿带完成后，采集来自于一级计算机的各类轧制实际数据，包括各机架的轧辊速度因活套控制需要的轧辊速度调节量Δv_i，其中i为精轧机架号；

S2、根据所述的实际的轧辊速度、轧辊速度调节量，以及当前卷带钢轧制规程设定计算时所采用的轧辊速度学习系数，计算更新后的轧辊速度学习系数；

当前卷带钢头部穿带完成后，精轧后计算程序启动模型学习功能，轧辊速度学习系数得到更新，更新过程如下：

$k_{vi}^{new}=\mathrm{\&gamma;}\&CenterDot;k_{vi}^{old}+\mathrm{\&alpha;}\&CenterDot;\frac{{\mathrm{\&Delta;v}}_i}{v_i^{act}}$

其中，γ为衰减系数，其值接近于1，取值范围为0.9≤γ≤1；α为平滑系数，取值范围0<α<1；

为更新后的轧辊速度学习系数；为更新前的轧辊速度学习系数，即当前卷带钢轧制规程设定计算时采用的轧辊速度学习系数，该数据为当前卷带钢轧制前按钢种×厚度×机架层别从轧辊速度学习系数表格中取出；

更新后的轧辊速度学习系数得到后，按钢种×厚度×机架进行规格分类存储于轧辊速度学习系数表格；

需要注意的是，因为活套控制对轧辊速度的调节都是以精轧最后一个机架Fn(对七连轧而言就是F7)为基准的，所以对Fn机架本身而言，活套控制需要的轧辊速度调节量为零，因此精轧Fn机架的都取恒定值0；

S3、在下卷带钢轧制规程设定计算时，对初始设定计算获得的精轧各机架的轧辊速度，采用最新的轧辊速度学习系数对轧辊速度进行补偿修正：

在下卷带钢轧制规程设定计算时，从轧辊速度学习系数表格中按钢种×厚度×机架进行规格分类取出各机架最新的轧辊速度学习系数，记为k_vi；如果与上卷带钢为同规格轧制，k_vi数值上与步骤S2中的更新后的轧辊速度学习系数相同；

若从轧辊速度学习系数表格中按钢种×厚度×机架层别取不到相应的数据记录，则各机架的k_vi取初始值0；

初始轧制规程设定计算获得的各机架轧辊速度记为采用最新的轧辊速度学习系数对轧辊速度进行补偿修正，过程如下：

$k_{vi}^{*}={\&Pi;}_{j=i}^n(1+k_{vj})$

${\tilde{v}}_i^{set}=v_i^{set}\&CenterDot;k_{vi}^{*}$

其中，为精轧第i机架轧辊速度的补偿系数，表示(1+k_vi)、(1+k_vi+1)、…、(1+k_vn)的连乘；n为精轧机架数；

为初始的轧制规程设定计算获得的轧辊速度，为补偿后的轧辊速度设定值；

补偿后的轧辊速度设定值将用于最终的轧制规程设定，下发一级计算机进行轧辊速度设定。

需要说明的是，步骤S1、S2用于当前卷带钢头部穿带结束后的学习过程，而步骤S3用于下卷带钢轧制前的设定计算过程；对同一个层别(即钢种×厚度×机架相同)而言，三个步骤循环往复，不断更新该层别内的轧辊速度学习系数，使得精轧各机架的轧辊速度设定值适应于现场的复杂工况和轧制条件变化，机架间秒流量也趋于平衡。

下面通过具体计算例来进一步说明。

某热连轧生产线，精轧机组配有七个机架，即精轧机架数n为7，连续生产两卷热轧带钢4C109238与4C109239，两卷带钢为同规格轧制(钢种与厚度层别相同)，按照本发明提出的方法进行轧辊速度补偿，衰减系数γ取0.98，平滑系数α取值0.4。

带钢4C109238头部穿带结束后，精轧后计算程序启动模型学习功能，轧辊速度学习系数得到更新，更新后的学习系数随后被用于带钢4C109239的轧制规程设定计算，其各机架的轧辊速度被修正；带钢4C109239按修正后的轧辊速度设定值进行轧制，头部穿带结束后，精轧后计算程序又启动新一轮的模型学习功能，轧辊速度学习系数再次得到更新，更新后的学习系数将用于后面同层别带钢的轧制设定，相关的计算数据如表1所示。

表1轧机速度补偿计算相关数据

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的目的，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims (6)

1.一种通过轧机速度补偿实现热连轧机架间秒流量平衡的方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、采集轧制实际数据：当前卷带钢头部穿带完成后，从一级计算机采集带钢头部穿带过程中精轧各机架实际的轧辊速度、活套控制启动后对轧辊速度的调节量；

带钢头部穿带完成后，采集来自于一级计算机的各类轧制实际数据，包括各机架的轧辊速度因活套控制需要的轧辊速度调节量Δv_i，其中i为精轧机架号；

S2、根据所述的实际的轧辊速度、轧辊速度调节量，以及当前卷带钢轧制规程设定计算时所采用的轧辊速度学习系数，计算更新后的轧辊速度学习系数；

当前卷带钢头部穿带完成后，轧辊速度学习系数得到更新，更新过程如下：

其中，γ为衰减系数，α为平滑系数；

为更新后的轧辊速度学习系数；为更新前的轧辊速度学习系数，即当前卷带钢轧制规程设定计算时采用的轧辊速度学习系数，该数据为当前卷带钢轧制前按钢种×厚度×机架层别从轧辊速度学习系数表格中取出；

更新后的轧辊速度学习系数得到后，按钢种×厚度×机架进行规格分类存储于轧辊速度学习系数表格；

S3、在下卷带钢轧制规程设定计算时，对初始设定计算获得的精轧各机架的轧辊速度，采用最新的轧辊速度学习系数对轧辊速度进行补偿修正：

在下卷带钢轧制规程设定计算时，从轧辊速度学习系数表格中按钢种×厚度×机架进行规格分类取出各机架最新的轧辊速度学习系数，记为k_vi；如果与上卷带钢为同规格轧制，k_vi数值上与步骤S2中的更新后的轧辊速度学习系数相同；

若从轧辊速度学习系数表格中按钢种×厚度×机架层别取不到相应的数据记录，则各机架的k_vi取初始值0；

初始轧制规程设定计算获得的各机架轧辊速度记为采用最新的轧辊速度学习系数对轧辊速度进行补偿修正，过程如下：

其中，为精轧第i机架轧辊速度的补偿系数，表示(1+k_vi)、(1+k_vi+1)、…、(1+k_vn)的连乘；n为精轧机架数；

为初始的轧制规程设定计算获得的轧辊速度，为补偿后的轧辊速度设定值；

补偿后的轧辊速度设定值将用于最终的轧制规程设定，下发一级计算机进行轧辊速度设定。

2.如权利要求1所述的通过轧机速度补偿实现热连轧机架间秒流量平衡的方法，其特征在于：

所述步骤S2中，精轧最后一个机架Fn的轧辊速度学习系数都取恒定值0。

3.如权利要求1所述的通过轧机速度补偿实现热连轧机架间秒流量平衡的方法，其特征在于：

所述步骤S2中，衰减系数γ的取值范围为0.9≤γ≤1。

4.如权利要求3所述的通过轧机速度补偿实现热连轧机架间秒流量平衡的方法，其特征在于：所述步骤S2中，衰减系数γ值为0.98。

5.如权利要求1所述的通过轧机速度补偿实现热连轧机架间秒流量平衡的方法，其特征在于：

所述步骤S2中，平滑系数α的取值范围为0<α<1。

6.如权利要求5所述的通过轧机速度补偿实现热连轧机架间秒流量平衡的方法，其特征在于：所述步骤S2中，平滑系数α的值为0.4。