CN106868440A - 一种带钢连续热镀锌镀层厚度预测及其调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带钢连续热镀锌镀层厚度预测及其调节方法，采用回归分析方法建立镀层厚度预测模型，实时计算镀层厚度预测值并根据带钢热镀锌过程数据和当前镀层厚度目标值计算出气刀调节量。本发明的镀层厚度预测方法能够实时预测镀层厚度值，并计算气刀调节量参考值，以便于操作工及时调整气刀参数。实现了镀层厚度动态预测，保证镀层厚度快速达到目标厚度，避免镀层厚度长时间波动。

Description

一种带钢连续热镀锌镀层厚度预测及其调节方法

技术领域

本发明属带钢连续热镀锌技术领域，适用于带钢连续热镀锌生产线镀层厚度预测和操作指导。

背景技术

带钢热镀锌过程是一个复杂的多变量系统，而且镀层厚度测量存在误差或大滞后问题，导致镀层厚度控制精度普遍不高。镀层厚度检测通常有热态测厚仪和冷态测厚仪两种方式，热态测厚仪安装在气刀上方，检测几乎无滞后，但是镀层厚度测量存在较大误差。带钢热镀锌生产线大多采用冷态测厚仪检测方式，冷态测厚仪对镀层厚度测量较为准确，但是通常距离气刀100米以上，镀层厚度测量存在严重的滞后。

专利1(CN 101429639)带钢热镀锌线薄镀层生产方法，根据不同带钢规格确定了相关工艺参数的取值范围，对生产过程具有一定的指导作用。但是实际生产中热镀锌过程是多变量影响的，专利中工艺参数只能作为镀层厚度控制的初始设定值，无法满足镀层厚度动态调节的要求。而且带钢速度通常会根据炉区的运行能力发生变化，这就需要操作人员根据带钢速度变化及时调节气刀参数，消除镀层厚度波动。

专利2(CN 102465246)一种用于在连续热镀锌机组中测量锌层厚度的装置和方法，发明可实现带钢特定位置上的锌层厚度与气刀调节量的精确对应，能够为操作工提供操作指导，发明中镀层厚度与气刀调节量的对应结果是在镀层测厚仪测量结束后计算得到的，而测厚仪通常安装在气刀100米后，镀层厚度与气刀调节量的对应结果存在严重滞后，导致操作人员的镀层厚度调节存在滞后。

发明内容

本发明的目的在于提出的一种带钢连续热镀锌镀层厚度预测方法，能够实时预测镀层厚度值，并计算气刀调节量参考值，以便于操作工及时调整气刀参数。实现了镀层厚度动态预测，保证镀层厚度快速达到目标厚度，避免镀层厚度长时间波动。

1本发明采用回归分析方法建立镀层厚度预测模型，通过在线读取带钢热镀锌过程数据，实时预测计算出当前镀层厚度值，并根据当前镀层厚度设定值计算出气刀调节量，为操作人员提供操作指导。模型输入变量有气刀风压、气刀与带钢的距离、带钢速度，模型输出为镀层厚度；发明采用回归分析方法建立镀层厚度预测模型，采用最小二乘法进行模型参数估计。

1)样本数据收集。按照镀层厚度80g/m²、100g/m²、120g/m²、180g/m²、276g/m²五种规格收集样本数据。每个规格收集40个样本数据，收集不同带钢、不同速度、不同气刀风压、不同气刀与带钢的距离等条件下的气刀风压实际值、气刀与带钢的距离实际值、带钢速度实际值，镀层厚度等实际值数据。

2)多元线性回归建模。

采用幂函数模型进行回分析：

CW＝kV^aD^bP^c (1)

P-气刀风压实际值；D-气刀与带钢的距离实际值；V-带钢速度实际值；CW-镀层厚度实际值；k、a、b、c待估计的模型参数。

对公式(1)进行线性化处理：

LnCW＝Lnk+aLnV+bLnD+cLnP

令CW*＝LnCW，k*＝Lnk，V*＝LnV，D*＝LnD，P*＝LnP，上式表示为：

CW*＝k*+aV*+bD*+cP*

样本数据预处理。将收集的样本数据P、D、V、CW进行对数运算，计算P*、D*、V*、CW*等过程数据。

利用P*、D*、V*、CW*等过程数据进行多元线性回归建模，应用EXCEL或SPSS等数据分析软件进行多元线性回归分析，采用最小二乘法估计模型参数k，a，b，c值，最终建立镀层厚度预测模型，对镀层厚度进行实时预测。

P-气刀风压实际值；D-气刀与带钢的距离实际值；V-带钢速度实际值；CW₈₀～CW₂₇₆-不同规格的镀层厚度预测值；k₁～k₅、a₁～a₅、b₁～b₅、c₁～c₅已估计的模型参数。

2在镀层厚度操作人机界面上实时显示预测模型的计算结果，如果计算的镀层厚度值低于或高于镀层厚度目标值的10％，在人机界面显示操作错误的报警信息，提示操作工及时进行手动干预。

3参考调节量计算

利用镀层预测模型实时计算气刀风压或气刀与带钢距离等调节量，为操作人员提供操作参考。气刀风压低于450mbar时，采用气刀风压调节模式，计算气刀风压调节量；气刀风压等于或高于450mbar时，采用气刀与带钢距离调节模式，计算气刀与带钢的距离调节量。操作工可以根据该调节量进行手动操作。

P_set_气刀压力调节量参考值，D_set-气刀间距调节量参考值，W_set-镀层厚度目标值。

本发明有以下特点和有益效果：

本发明提出的带钢连续热镀锌生产线镀层厚度预测及其调节方法，可以动态预测当前带钢镀层厚度，以便于操作工及时调整气刀参数，从而保证镀层厚度快速达到目标设定值。

附图说明

图1-80g/m²规格的镀层厚度预测曲线；

图2-100g/m²规格的镀层厚度预测曲线；

图3-120g/m²规格的镀层厚度预测曲线；

图4-180g/m²规格的镀层厚度预测曲线；

图5-276g/m²规格的镀层厚度预测曲线。

具体实施方式

1以某钢厂热镀锌生产线为例，建立镀层厚度预测模型。首先按不同规格镀层厚度收集样本数据，并进行线性化处理。

180g/m²规格

100g/m²规格

120g/m²规格

180g/m²规格

276g/m²规格

2多元线性回归建模。应用数据分析软件EXCE软件进行多元线性回归分析，用最小二乘法估计模型参数，建立镀层厚度预测模型。

目标镀厚80g/m²：CW₈₀＝0.731V^1.157D^1.246P^-0.885

目标镀厚100g/m²：CW₁₀₀＝1.777V^0.979D^0.942P^-0.801

目标镀厚120g/m²：CW₁₂₀＝1.619V^0.985D^0.883P^-0.753

目标镀厚180g/m²：CW₁₈₀＝2.771V^0.667D^0.707P^-0.594

目标镀厚276g/m²：CW₂₇₆＝V^1.073D^1.101P^-0.593

利用历史数据检查模型预测效果，如图1-5所示，镀层厚度预测值与镀层厚度实际值之间偏差小于10％，能够进行工业应用。

3将生产实际数据送入模型，实时计算镀层厚度值。在镀层厚度操作人机界面上实时显示预测模型的计算结果，如果计算的镀层厚度值低于或高于镀层厚度目标值的10％，在人机界面显示操作错误的报警信息，提示操作工及时进行手动干预。

4调节量计算，气刀风压低于450mbar采用气刀风压调节，参考调节量为：

气刀风压等于或高于450mbar采用气刀与带钢的距离调节，参考调节量为：

其它规格镀层厚度的参考调节量计算与此相同。

Claims (3)

1.一种带钢连续热镀锌镀层厚度预测及其调节方法，其特征在于采用回归分析方法建立镀层厚度预测模型，实时计算镀层厚度值并根据带钢热镀锌过程数据和当前镀层厚度目标值计算出气刀调节量，包括以下步骤：

1)样本数据收集，按不同规格镀层厚度收集样本数据，并进行线性化处理；所述样本数据包括不同带钢、不同速度、不同气刀风压、不同气刀与带钢的距离条件下的气刀风压实际值、气刀与带钢的距离实际值、带钢速度实际值，镀层厚度实际值数据；所述进行线性化处理是将收集的样本数据进行对数运算；

2)多元线性回归建模

采用幂函数进行回分析：

CW＝kV^aD^bP^c (1)

P_-气刀风压实际值；D_-气刀与带钢的距离实际值；V_-带钢速度实际值；CW_-镀层厚度实际值；k、a、b、c待估计的模型参数；

对公式(1)进行线性化处理：

LnCW＝Lnk+aLnV+bLnD+cLnP

令CW^*＝LnCW，k^*＝Lnk，V^*＝LnV，D^*＝LnD，P^*＝LnP，上式表示为：

CW^*＝k^*+aV^*+bD^*+cP^*；

将线性化处理的数据，应用EXCEL或SPSS数据分析软件进行多元线性回归分析，采用最小二乘法估计模型参数k，a，b，c值，最终建立镀层厚度预测模型，对镀层厚度进行实时预测；

3)将生产实际数据送入模型，实时计算镀层厚度值，在人机界面上实时显示预测模型的计算结果，如果计算的镀层厚度值低于或高于镀层厚度目标值的10％，在人机界面显示操作错误的报警信息；

4)调节量计算

利用镀层预测模型实时计算气刀风压或气刀与带钢距离调节量，气刀风压低于450mbar时，采用气刀风压调节模式，计算气刀风压调节量；气刀风压等于或高于450mbar时，采用气刀与带钢的距离调节模式，计算气刀与带钢距离调节量；

$\left\{\begin{array}{cc}{P}_{set}=\frac{{{\mathrm{CW}}_{set}}^{\frac{1}{c}}}{k^{\frac{1}{c}}{V}^{\frac{a}{c}}{D}^{\frac{b}{c}}}& P_{set}<450mbar\\ D_{set}=\frac{{{\mathrm{CW}}_{set}}^{\frac{1}{b}}}{k^{\frac{1}{b}}{V}^{\frac{a}{b}}{P}^{\frac{c}{b}}}& P_{set}\&GreaterEqual;450mbar\end{array}\right.$

P_{set_}气刀压力调节量参考值，D_{set_}气刀间距调节量参考值，W_{set_}镀层厚度目标值。

2.根据权利要求1所述的一种带钢连续热镀锌镀层厚度预测及其调节方法，其特征在于：所述不同规格镀层厚度包括镀层厚度80g/m²、100g/m²、120g/m²、180g/m²、276g/m²五种规格。

3.根据权利要求2所述的一种带钢连续热镀锌镀层厚度预测及其调节方法，其特征在于不同规格镀层厚度所对应的镀层厚度预测模型为：

${\mathrm{CW}}_{80}=k_1{V}^{a_1}{D}^{b_1}{P}^{c_1}$

${\mathrm{CW}}_{100}=k_2{V}^{a_2}{D}^{b_2}{P}^{c_2}$

${\mathrm{CW}}_{120}=k_3{V}^{a_3}{D}^{b_3}{P}^{c_3}$

${\mathrm{CW}}_{180}=k_4{V}^{a_4}{D}^{b_4}{P}^{c_4}$

${\mathrm{CW}}_{276}=k_5{V}^{a_5}{D}^{b_5}{P}^{c_5}$

其中：CW_80～CW_{276_}不同规格的镀层厚度预测值；k₁～k₅、a₁～a₅、b₁～b₅、c₁～c₅已估计的模型参数。