CN106001127A - 一种钢材加工过程中的在线负偏差控制指导方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种钢材加工过程中的在线负偏差控制指导方法：在各个精轧机间设置活套，使各个精轧机之间储存金属流量，确保活套能正常启套及延时活套稳定；构建负偏差控制模型f(x)并设定取样间隔，将其集成于PLC内；每轧制一支钢材，在轧制该支钢之前先由负偏差控制模型f(x)对该支钢材的活套调节量做加权平均，在轧钢之后再对这支钢材的活套调节量做加权平均；由PLC将得到的两组数值做差得到负偏差的变化量Δf，负偏差的变化量Δf记录于人机界面内并通过现场屏幕显示，岗位工根据现场屏幕显示的信息完成在线负偏差控制。本发明的在线负偏差控制指导方法，利用适时活套调节量的变化量去指导岗位工进行负偏差控制，具有控制精度高及指导适时方便的优点。

Description

一种钢材加工过程中的在线负偏差控制指导方法

技术领域

本发明属于金属加工控制方法技术领域，具体涉及一种钢材加工过程中的在线负偏差控制指导方法。

背景技术

近年来，随着钢铁形势的进一步严峻，降本增效、指标提升、性能稳定、降低吨钢成本等思路已成为各钢铁企业应对钢铁寒冬的主要指导思想。

在轧线生产中，负偏差控制是一项降本增效、提升指标的关键举措，是企业效益的一个重要途径，而恰恰是也一个控制难题，尤其是在精细负差控制中，目前采用的方法主要有两种：一是应用钢长度负差控制指导法，即利用成品材的长度去指导岗位工进行负差控制，然而无论是速度与时间积的长度算法、还是自动数码钢长度测量办法，都因为原料重量的波动性，造成钢长度的变化产生较大的误差；二是在钢上冷床之后取样做米重，进行负差计算，这两种方法在精细负差控制上都有很大的不确定性，也就不能对负偏差进行精细的指导，所以在控制中会出现经验法，不同的人不同的理解，不同的办法，在企业负差要求高、指标控制严格时，就会出现超负差，造成判废，在成品检查不及时时，产生批量废钢，造成效益流失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢材加工过程中的在线负偏差控制指导方法，利用适时活套调节量的变化量去指导岗位工进行负偏差控制，具有控制精度高及指导方便的优点。

本发明所采用的技术方案是，一种钢材加工过程中的在线负偏差控制指导方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、在精轧机K₁与精轧机K₂之间设置活套，同时在精轧机K₂和精轧机K₃之间也设置活套，每个活套的设置方式都采用自动投入，活套进行自动调节，使精轧机K₁与精轧机K₂之间、精轧机K₂和精轧机K₃之间均储存金属流量，要确保活套能正常启套、落套及延时活套稳定；

步骤2、经步骤1后，构建负偏差控制模型f(x)，并设定取样间隔，将负偏差控制模型f(x)和取样间隔一起集成于可编程逻辑控制器PLC内；

步骤3、待步骤2完成后，操作精轧机K₁、精轧机K₂以及精轧机K₃，在开始轧制钢材的同时进行负差控制；

在轧制钢材的过程中，每轧制一支钢材，在轧制该支钢之前先由可编程逻辑控制器PLC内集成的负偏差控制模型f(x)对该支钢材的活套调节量做加权平均，得到第一组数值δ；

在轧钢之后，再由负偏差控制模型f(x)对这支钢材的活套调节量做加权平均，得到第二组数值δ′；

步骤4、待步骤3完成后，由可编程逻辑控制器PLC将得到的第二组数值δ′与第一组数值δ做差，得到负偏差的变化量Δf；

负偏差的变化量Δf能记录于人机界面内，并通过现场屏幕显示，使车间内工作的岗位人员根据现场屏幕显示的数据进行精细负差控制；

步骤5、在车间内工作的岗位工根据现场屏幕显示的负偏差的变化量Δf与预先设定的预期值比较，根据比较结果判断是否要对钢材加工进行调整，实现钢材加工过程中的在线负偏差控制指导。

本发明的特点还在于：

步骤1中自动投入活套的套高由机械特性决定，是由现场设备提供数值，单位为mm，要使精轧机K₁与精轧机K₂之间、精轧机K₂和精轧机K₃之间无涨力，以保证钢材外部质量合格。

步骤1中负偏差控制模型f(x)具体如下：

$f\left(x\right)={\mathrm{\Σ}}_{n=1}^{150}\left({\mathrm{\δ}}_n\right)/n...;$

设定的取样间隔为：T_n-T_n-1＝100ms；

在上两式中，n为取样个数。

步骤3中负偏差控制模型f(x)对该支钢材的活套调节量做加权平均要待活套启套2s后开始，每0.1s取一次适时调节量值，累计相加，共累加150次，15s的过钢时间，将累加值除以150得到一个数值，在这一过程中，过钢时间的长度取决于整支钢材的过钢时间，一半过钢时间最佳。

步骤4中基于精细调整，负偏差的变化量Δf的显示范围为0.00～1.00，且带有符号，精确到小数点后一位。

步骤5具体按照以下方法实施：

现场屏幕上显示的数据有每捆钢材的负偏差值、每捆钢材的负偏差的变化量Δf，还有每捆钢的实际重量及轧线每根钢的适时钢长；

若负偏差的变化量Δf恰好等于或约等于预期值时无需调整；

若负偏差的变化量Δf小于预期值时，则要进行轧线调整：

若负偏差的变化量Δf大于预期值，则也进行要轧线调整。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明的在线负偏差控制指导方法，其原理主要是利用适时活套调节量的变化量去指导岗位工进行负偏差控制，在实际应用中具有控制精度高及指导适时方便的优点。

(2)本发明的在线负偏差控制指导方法还要基于PLC自动采样，适时计算活套调节量的变化量，用此值去指导负偏差控制，控制起来更方便。

附图说明

图1是本发明一种钢材加工过程中的在线负偏差控制指导方法中将活套投入精轧机应用的示意图；

图2是本发明一种钢材加工过程中的在线负偏差控制指导方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种钢材加工过程中的在线负偏差控制指导方法基于以下原理：

在理想状态下，通过每个精轧机的秒流量相等，即c＝c₀；

得到负差值

在对钢材进行连轧轧制的过程中，为保证钢材的外部尺寸合格，精轧实现无涨力轧制，可以在精轧机与精轧机之间设置可自动调节的活套，其作用是：使精轧机与精轧机之间储存一定的金属流量，通过自动调节保证精轧机与精轧机之间无涨力，确保钢材外部质量合格。

如图1所示，在精轧机K₁与精轧机K₂之间设置活套，在精轧机K₂和精轧机K₃之间也设置活套，活套采用自动投入，而活套的套高则由机械特性决定，通常是由现场设备提供数值，(单位为mm)，并且要在自动化调节过程中匹配好。在生产中应用活套调节量的意义在于：基于存在各种客观条件，秒流量设定和实际并不完全相等，此时根据检测到的活套的实际套高和设定套高之间的差值自动调节上游精轧机的速度，这个速度通常是个百分数，从而保证连轧系数的实现，而这个百分数实际是活套调节量，这样能在正常生产过程中利用活套实施调节，而活套调节量围绕中心线上、下波动。

在生产过程中，料型变化会影响活套调节量，若人为干预，活套调节量所围绕的中心线就发生变化，两条中心线数值的差值即为负偏差的变化量Δf。

活套调节量是实时变化的值且能围绕中心线上下波动；根据轧钢前和轧钢后半支钢材的对称性，在轧钢前由可编程逻辑控制器PLC对待轧半支钢材的活套调节量做加权平均(实际上是计算中心线数值)并将该值存储于可编程逻辑控制器PLC中；而轧钢之后，继续由可编程逻辑控制器PLC对该半支钢材的活套调节量做加权平均(实际上也是计算中心线数值)；可编程逻辑控制器PLC将轧钢后的值与轧钢前的值做差，该差即为负偏差的变化量Δf，由于可编程逻辑控制器PLC分别与主控台上人机界面、车间内设置的现场屏幕连接，负偏差的变化量Δf能分别显示于人机界面和车间内设置的现场屏幕上。

岗位工操作控制：车间内的岗位工发现要进行负偏差控制时，在过钢间隙进行放料、压料的人为干预，经人为干预的第一支钢材过到一半时就能获得活套调节量加权平均的结果，而人为干预后与人为干预前之间的差值即为负偏差的变化量Δf；对于细微的料型干预，通过数值就能明显体现出来，适用于精细调节。精轧机K₂之前的料型干预也会在数值上体现出来，越到前料型变化对负偏差的影响越小，所以在轧钢过程中料型标准化是关键的，料型越标准，负偏差越容易控制，钢材的外部质量越好。

本发明一种钢材加工过程中的在线负偏差控制指导方法，如图2所示，具体按照以下步骤实施：

步骤1、在精轧机K₁与精轧机K₂之间设置活套，同时在精轧机K₂和精轧机K₃之间也设置活套，每个活套的设置方式都采用自动投入，活套进行自动调节，使精轧机K₁与精轧机K₂之间、精轧机K₂和精轧机K₃之间均储存金属流量，要确保活套能正常启套、落套及延时活套稳定；

活套的套高由机械特性决定，通常是由现场设备提供数值(单位为mm)，使精轧机K₁与精轧机K₂之间、精轧机K₂和精轧机K₃之间无涨力，以保证钢材外部质量合格。

步骤2、经步骤1后，构建负偏差控制模型f(x)，并设定取样间隔，将负偏差控制模型f(x)和取样间隔一起集成于可编程逻辑控制器PLC内；

负偏差控制模型f(x)具体如下：

$f\left(x\right)={\mathrm{\Σ}}_{n=1}^{150}\left({\mathrm{\δ}}_n\right)/n...;$

设定的取样间隔为：T_n-T_n-1＝100ms；

在上两式中，n为取样个数。

步骤3、待步骤2完成后，操作精轧机K₁、精轧机K₂以及精轧机K₃，在轧制钢材的同时进行负差控制，具体方法为：

在轧制钢材的过程中，每轧制一支钢材，在轧制该支钢之前先由可编程逻辑控制器PLC内集成的负偏差控制模型f(x)对该支钢材的活套调节量做加权平均，得到第一组数值δ；在轧钢之后，再由负偏差控制模型f(x)对这支钢材的活套调节量做加权平均，得到第二组数值δ′；

负偏差控制模型f(x)对该支钢材的活套调节量做加权平均要待活套启套2s后开始，每0.1s取一次适时调节量值，累计相加，共累加150次，15s的过钢时间，将累加值除以150得到一个数值，在这一过程中，过钢时间的长度取决于整支钢材的过钢时间，一半过钢时间最佳。

步骤4、待步骤3完成后，由可编程逻辑控制器PLC将得到的第二组数值δ′与第一组数值δ做差，得到负偏差的变化量Δf，具体算法如下：

f(x2)-f(x1)＝δ′-δ＝Δf；

由于可编程逻辑控制器PLC分别与主控台上的人机界面、车间内设置的现场屏幕(便于岗位工及时了解负差情况)连接，所以负偏差的变化量Δf能记录及显示人机界面上，还能显示在现场屏幕上，使车间内工作的岗位人员观察到现场屏幕显示的数据；基于精细调整，负偏差的变化量Δf的显示范围为0.00～1.00，且带有符号，精确到小数点后一位。

步骤5、在车间内工作的岗位工根据现场屏幕显示的负偏差的变化量Δf与预先设定的预期值比较，根据比较结果判断是否要对钢材加工进行调整，实现钢材加工过程中的在线负偏差控制指导，具体方法如下：

实际上现场屏幕上显示的数据有：每捆钢材的负偏差值、每捆钢材的负偏差的变化量Δf，还有每捆钢的实际重量及轧线每根钢的适时钢长；

在进行换规格、换辊、换槽时为保证成品钢可靠，一般负偏差值比较大，成品钢在冷床上，一般在现场屏幕上通过“钢长”去控制负偏差，连续生产钢进入称重收集，此时，每捆钢材的负偏差的变化量Δf就能准确的显示在现场屏幕上，根据此负偏差的变化量Δf进行精确的负差控制，判断是否进行负差控制，在整个控制过程中，要严格按照轧制工艺进行料型控制，否则会出现钢材质量问题，也不便于负差控制。

若负偏差的变化量Δf恰好等于或约等于预期值时无需调整；

若负偏差的变化量Δf小于预期值时，则要进行轧线调整：

(1)轧线料型符合标准料型，此时直接对精轧机K₁放料，精轧机K₁的速度不进行人为干预，待钢材过去一半后，在车间内设置的现场屏幕上显示轧钢前后两根钢的活套调节量之差，即负偏差的变化量Δf，同时在主控台的人机界面上也显示负偏差的变化量Δf，此时若负偏差的变化量Δf的大小为预期值，则调整完成，否则继续进行修正调节。

(2)轧线料型不符合标准料型，将精轧机K₂之前的精轧机K₁进行料型排放，此时精轧机K₂之前的精轧机K₁可以等效为一台轧机，不对精轧机K₁速度人为干预(因为K₂活套可以自动调节)，其余能进行人为干预，尤其是无活精套轧机之间的速度，之后的钢过去一半后，在车间负差变化屏幕直接显示前后两根钢的活套调节量的负偏差的变化量Δf，同时在主控台的人机界面上也显示(由PLC自动计算)；若负偏差的变化量Δf的大小为预期值，调整完成，否则继续进行修正调节。

在负差精细调整时，也是依靠操作前、后活套调节量的负偏差的变化量Δf来指导。

在实际的生产过程中，保持料型标准是非常重要的，连轧关系保持的越好，生产越顺，负差也越好控制。

若负偏差的变化量Δf大于预期值，则也进行要轧线调整，该调整方法与负偏差的变化量Δf小于预期值的调整方法相同，但是方向相反。

本发明一种钢材加工过程中的在线负偏差控制指导方法，利用适时活套调节量的变化量去指导岗位工进行负偏差控制，具有控制精度高及指导方便的优点。

Claims (6)

1.一种钢材加工过程中的在线负偏差控制指导方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施；

步骤1、在精轧机K₁与精轧机K₂之间设置活套，同时在精轧机K₂和精轧机K₃之间也设置活套，每个活套的设置方式都采用自动投入，活套进行自动调节，使精轧机K₁与精轧机K₂之间、精轧机K₂和精轧机K₃之间均储存金属流量，要确保活套能正常启套、落套及延时活套稳定；

步骤2、经步骤1后，构建负偏差控制模型f(x)，并设定取样间隔，将负偏差控制模型f(x)和取样间隔一起集成于可编程逻辑控制器PLC内；

步骤3、待步骤2完成后，操作精轧机K₁、精轧机K₂以及精轧机K₃，在轧制钢材的同时进行负差控制；

在轧制钢材的过程中，每轧制一支钢材，在轧制该支钢之前先由可编程逻辑控制器PLC内集成的负偏差控制模型f(x)对该支钢材的活套调节量做加权平均，得到第一组数值δ；

在轧钢之后，再由负偏差控制模型f(x)对这支钢材的活套调节量做加权平均，得到第二组数值δ′；

步骤4、待步骤3完成后，由可编程逻辑控制器PLC将得到的第二组数值δ′与第一组数值δ做差，得到负偏差的变化量Δf；

负偏差的变化量Δf能记录于人机界面内，并通过现场屏幕显示，使车间内工作的岗位人员根据现场屏幕显示的数据进行精细负差控制；

步骤5、在车间内工作的岗位工根据现场屏幕显示的负偏差的变化量Δf与预先设定的预期值比较，根据比较结果判断是否要对钢材加工进行调整，实现钢材加工过程中的在线负偏差控制指导。

2.根据权利要求1所述的一种钢材加工过程中的在线负偏差控制指导方法，其特征在于，所述步骤1中自动投入活套的套高由机械特性决定，是由现场设备提供数值，单位为mm，要使精轧机K₁与精轧机K₂之间、精轧机K₂和精轧机K₃之间无涨力，以保证钢材外部质量合格。

3.根据权利要求1所述的一种钢材加工过程中的在线负偏差控制指导方法，其特征在于，所述步骤1中负偏差控制模型f(x)具体如下：

$f\left(x\right)={\mathrm{\Σ}}_{n=1}^{150}\left({\mathrm{\δ}}_n\right)/n...;$

设定的取样间隔为：T_n-T_n-1＝100ms；

在上两式中，n为取样个数。

4.根据权利要求1所述的一种钢材加工过程中的在线负偏差控制指导方法，其特征在于，所述步骤3中负偏差控制模型f(x)对该支钢材的活套调节量做加权平均要待活套启套2s后开始，每0.1s取一次适时调节量值，累计相加，共累加150次，15s的过钢时间，将累加值除以150得到一个数值，在这一过程中，过钢时间的长度取决于整支钢材的过钢时间，一半过钢时间最佳。

5.根据权利要求1所述的一种钢材加工过程中的在线负偏差控制指导方法，其特征在于，所述步骤4中基于精细调整，负偏差的变化量Δf的显示范围为0.00～1.00，且带有符号，精确到小数点后一位。

6.根据权利要求1所述的一种钢材加工过程中的在线负偏差控制指导方法，其特征在于，所述步骤5具体按照以下方法实施：

现场屏幕上显示的数据有每捆钢材的负偏差值、每捆钢材的负偏差的变化量Δf，还有每捆钢的实际重量及轧线每根钢的适时钢长；

若负偏差的变化量Δf恰好等于或约等于预期值时无需调整；

若负偏差的变化量Δf小于预期值时，则要进行轧线调整：

若负偏差的变化量Δf大于预期值，则也进行要轧线调整。