CN107812787A - 一种控制轧机轧制成品钢材的方法和装置 - Google Patents

一种控制轧机轧制成品钢材的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种控制轧机轧制成品钢材的方法和装置。该方法包括：获取虚拟焊缝信息，虚拟焊缝信息包括每卷待轧制钢材的厚度、成品钢材的厚度和/或每卷待轧制钢材的宽度；根据虚拟焊缝信息确定成品钢材的重量；根据成品钢材的重量确定成品钢材的虚拟焊缝，虚拟焊缝是成品钢材在每卷待轧制钢材上的切割位置；根据虚拟焊缝与交接点的距离确定控制参数，交接点是轧机的入口区与轧机区的交接位置；通过控制参数控制每卷待轧制钢材改变规格成为成品钢材，成品钢材是预定规格和预定重量的钢材。通过本发明解决了无法根据重量需求直接轧制成品钢材的问题，根据预定重量直接轧制为预定规格的成品钢材，无需后续分切处理，节约钢材和时间。

Description

一种控制轧机轧制成品钢材的方法和装置
技术领域
本发明涉及轧制过程自动控制技术领域，具体而言，涉及一种控制轧机轧制成品钢材的方法和装置。
背景技术
在现有技术中对带钢的冷连轧是根据预定的成品钢材的厚度、宽度规格来控制轧机对带钢进行轧制加工，如果需要改变新的带钢成品的规格则需要采用动态变规格实现相邻两卷带钢的钢种、厚度或宽度等规格的变换。
通常中小钢铁企业预定成品的批量小，但是预定成品的规格变化多，常常出现同一卷待加工的带钢需要轧制加工成不同规格的成品，而现有技术只能实现钢种、厚度、宽度的变化，当同一卷带钢加工不同规格的成品时，难以按照订单的重量去定量加工钢材，现有技术的加工方式只能一次性加工为某一规格的预定成品，重量为人工经验的预估，然后根据需要再进行分切处理，无法根据带钢成本的重量需要直接生产定量定规格的成品，既浪费钢材又耗时好力。
针对现有技术中无法根据重量需求直接轧制成品钢材导致浪费钢材又耗时耗力的问题，目前尚未提出有效地解决方案。
发明内容
本发明提供了一种控制轧机轧制成品钢材的方法、装置，以解决现有技术中无法根据重量需求直接轧制成品钢材的问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种控制轧机轧制成品钢材的方法，包括：获取虚拟焊缝信息，其中，所述虚拟焊缝信息包括每卷待轧制钢材的厚度、成品钢材的厚度和/或每卷待轧制钢材的宽度；根据所述虚拟焊缝信息确定所述轧机区域成品钢材的重量；根据所述轧机区域成品钢材的重量与每卷待轧制钢材的总重量之差确定所述成品钢材的虚拟焊缝，其中，所述虚拟焊缝是所述成品钢材在所述每卷待轧制钢材上的切割位置；根据所述虚拟焊缝与交接点的距离确定控制参数，其中，所述交接点是轧机的入口区与轧机区的交接位置；通过所述控制参数控制所述每卷待轧制钢材改变规格成为所述成品钢材，其中，所述成品钢材是预定规格和预定重量的钢材。
进一步地，获取所述虚拟焊缝信息还包括：获取每卷待轧制钢材的编号，和/或获取每卷待轧制钢材的编号对应的钢材状态，其中，所述钢材状态包括钢材的重量、长度，和/或获取每卷待轧制钢材的钢材信息，其中，所述钢材信息包括钢材的密度、种类。
进一步地，在获取所述虚拟焊缝信息之后根据所述虚拟焊缝信息确定成品钢材的重量之前还包括：判断所述虚拟焊缝信息是否正确，如果正确，则根据所述虚拟焊缝信息确定所述成品钢材的重量。
进一步地，判断所述虚拟焊缝信息是否正确之后根据所述虚拟焊缝信息确定成品钢材的重量之前包括：获取设定值，其中，所述设定值是当前卷待轧制钢材的设定值、中间设定值和下卷待轧制钢材的设定值；检验所述设定值是否符合预设条件，其中，所述预设条件是判断所述设定值是否满足预设范围或判断所述设定值是否连续。
进一步地，根据所述虚拟焊缝信息确定所述成品钢材的重量包括：根据所述虚拟焊缝信息分别计算第一重量、第二重量、第三重量和第四重量，其中，所述第一重量是卷取机上待轧制钢材的重量、所述第二重量是末尾机架与卷取机之间的待轧制钢材的重量、所述第三重量是各个机架内的待轧制钢材的重量、所述第四重量是所述交接点与第一个机架间的待轧制钢材的重量；将所述第一重量、第二重量、第三重量和第四重量相加得到所述成品钢材的重量。
进一步地，根据所述虚拟焊缝与交接点的距离确定控制参数包括：判断虚拟焊缝与交接点的距离，在判断结果是虚拟焊缝未运行到交接点处的情况下，判断虚拟焊缝到某一机架间的距离变化情况，其中，所述距离变化情况为所述虚拟焊缝；根据所述距离变化情况计算所述虚拟焊缝与某一机架间的距离；根据虚拟焊缝与某一机架间的距离计算该机架所对应的焊缝的变规格斜坡系数；根据所述焊缝的变规格斜坡系数计算所述控制参数，所述控制参数包括焊缝设定值和前滑设定值。
进一步地，通过所述控制参数控制所述每卷待轧制钢材改变规格成为所述成品钢材包括：通过所述焊缝设定值控制液压缸调整轧辊的缝隙；根据所述前滑设定值计算轧辊的速度；通过轧辊的缝隙和轧辊的速度将所述每卷待轧制钢材改变规格成为所述成品钢材。
根据本发明实施例的另一个方面，还提供了一种控制轧机轧制成品钢材的装置，包括：获取单元，用于获取所述虚拟焊缝信息，其中，所述虚拟焊缝信息包括每卷待轧制钢材的厚度、成品钢材的厚度和/或每卷待轧制钢材的宽度；第一计算单元，用于根据所述虚拟焊缝信息确定成品钢材的重量；第二计算单元，用于根据每卷待轧制钢材的总重量与所述成品钢材的重量之差确定所述成品钢材的虚拟焊缝，其中，所述虚拟焊缝是所述成品钢材在所述每卷待轧制钢材上的切割位置；第三计算单元，用于根据所述虚拟焊缝与交接点的距离确定控制参数，其中，所述交接点是轧机的入口区与轧机区的交接位置；控制单元，用于通过所述控制参数控制所述每卷待轧制钢材改变规格成为所述成品钢材，其中，所述成品钢材是预定规格和预定重量的钢材。
根据本发明实施例中，采用获取虚拟焊缝信息，其中，所述虚拟焊缝信息包括每卷待轧制钢材的厚度、成品钢材的厚度和/或每卷待轧制钢材的宽度；根据所述虚拟焊缝信息确定成品钢材的重量；根据每卷待轧制钢材的总重量与所述成品钢材的重量之差确定所述成品钢材的虚拟焊缝，其中，所述虚拟焊缝是所述成品钢材在所述每卷待轧制钢材上的切割位置；根据所述虚拟焊缝与交接点的距离确定控制参数，其中，所述交接点是轧机的入口区与轧机区的交接位置；通过所述控制参数控制所述每卷待轧制钢材改变规格成为所述成品钢材，其中，所述成品钢材是预定规格和预定重量的钢材。通过本发明解决了无法根据重量需求直接轧制成品钢材的问题，可以根据预定重量直接轧制为预定规格的成品钢材，无需后续分切处理，节约钢材和时间。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的一种控制轧机轧制成品钢材的方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的一种控制轧机轧制成品钢材的方法的实际物理卷的模型示意图；
图3是根据本发明实施例的一种控制轧机轧制成品钢材的方法的虚拟焊缝的模型示意图；
图4是根据本发明实施例的一种控制轧机轧制成品钢材的方法的不同位置钢材重量示意图；
图5是根据本发明实施例的一种控制轧机轧制成品钢材的方法的末机架到卷取机的分段示意图；
图6是根据本发明实施例的一种控制轧机轧制成品钢材的方法的虚拟焊缝位置示意图；
图7是根据本发明实施例的一种控制轧机轧制成品钢材的具体方法的流程图；
图8是根据本发明实施例的一种控制轧机轧制成品钢材的装置结构图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明实施例提供了一种控制轧机轧制成品钢材的方法。图1是根据本发明实施例的一种控制轧机轧制成品钢材的方法的流程图。如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S102，获取虚拟焊缝信息，其中，虚拟焊缝信息包括每卷待轧制钢材的厚度、成品钢材的厚度和/或每卷待轧制钢材的宽度；
步骤S104，根据虚拟焊缝信息确定轧机区域成品钢材的重量；
步骤S106，根据轧机区域成品钢材的重量与每卷待轧制钢材的总重量之差确定成品钢材的虚拟焊缝，其中，虚拟焊缝是成品钢材在每卷待轧制钢材上的切割位置；
步骤S108，根据虚拟焊缝与任意一个交接位置的距离确定控制参数，其中，交接位置为交接点或任一机架的位置，交接点是轧机的入口区与轧机区的交接位置；
步骤S1010，通过控制参数控制每卷待轧制钢材改变规格成为成品钢材，其中，成品钢材是预定规格和预定重量的钢材。
上述步骤通过预定虚拟焊缝信息以及虚拟焊缝来计算控制轧机的控制参数，其过程中以成品钢材的重量来确定虚拟焊缝的位置，从而控制轧机动态变规格。现有技术中仅仅能通过预定的成品钢材的规格生产成品钢材，比如，宽度，厚度等预定这些轧机本身可以控制的参数，而不能根据重量直接确定成品钢材需要从每卷待轧制的钢材中轧制多少，切割的位置，不能按需轧制。而上述步骤解决了这一问题，从而可以根据预定重量直接轧制为预定规格的成品钢材，无需后续分切处理，节约钢材和时间。
下面通过一个可选的实施方式对上述步骤进行说明：
上述步骤S102中，获取虚拟焊缝信息可以为多种信息，在一个可选的实施方式中，可以是以下几种中的至少一种：可以是获取每卷待轧制钢材的编号，和/或获取每卷待轧制钢材的编号对应的钢材状态，其中，钢材状态包括钢材的重量、长度，和/或获取每卷待轧制钢材的钢材信息，其中，钢材信息包括钢材的密度、种类。下面根据图2和图3所示，以钢材为例对上述步骤进行说明，根据实际生产要求，在过程控制系统中建立虚拟钢卷信息(虚拟焊缝信息)，将实际物理钢卷按照分卷卷数分成虚拟卷，具体步骤如下：
(1)根据现场钢卷I D的命名规则，按照钢卷分卷卷数创建虚拟钢卷号；
(2)给每个虚拟卷填充分卷状态位及分卷重量字段；
(3)创建虚拟卷的PDI数据，PDI数据包括：钢种牌号、带钢来料厚度、带钢成品厚度、带钢宽度；
通过上述设定虚拟焊缝的实施方式，将实际的钢材相关信息存入对应的虚拟焊缝信息中，该虚拟焊缝信息可以识别是哪一卷钢材，还可以识别钢材的使用情况等，只要在系统中录入相关信息，找到钢材(钢卷)对应的I D就能找到对应的钢材信息，即使每一卷钢材的钢材信息不同，也可以通过图2中的虚拟焊缝进行区分，从而方便快捷的用轧机对钢材进行变规格控制。
在获取虚拟焊缝信息之后根据虚拟焊缝信息确定成品钢材的重量之前需要进行人工预判断，以提高整个控制过程的准确度，人工判断是判断虚拟焊缝信息是否正确，如果正确，则根据虚拟焊缝信息确定成品钢材的重量。例如，钢材是带钢的情况下，基础自动化系统接收过程控制系统的下卷带钢规程设定值，当规程设定为下卷带钢需要卷内变规格时，人机交互界面弹出确认窗口，操作人员可以手动确认当前分卷信息是否正确。
通过交互界面的确定，便于手动更改设定信息同时兼顾自动控制的信息调取，使得在有需要时，进行分卷钢材信息的确认。
当更换新的一卷待轧制的钢材时，比如，钢材，需要对新更换的待轧制的钢材进行数据有效性的检验，然后再根据虚拟焊缝信息确定成品钢材。在一个可选的实施方式中，进行数据有限性检验的过程是获取设定值，其中，设定值是当前卷待轧制钢材的设定值、中间设定值和下卷待轧制钢材的设定值；检验设定值是否符合预设条件，其中，预设条件是判断设定值是否满足预设范围或判断设定值是否连续。例如，钢材是带钢的情况下，基础自动化系统接收到新的预设定值后，开始对当前卷带钢设定值、中间设定值和下卷设定值进行数据有效性检验，主要完成两种检验：超限检验(下限<预设定值<上限)；数值连续性检验(例如，h0>h1>h2>h3>h4>h5)。中间设定值是变规格过程中为了平稳过渡到到下一卷，需要从当前值变到中间值，再从中间值变到下卷设定值。h表示的是厚度，h0表示轧机入口厚度，h1、h2、h3、h4、h5分别表示轧机中各个机架出口厚度，通过厚度连续性的检验判断整个变规格规程的计算是否正确。还可以通过带钢的其他设定值进行有效性检验，比如，张力、速度、辊缝、前滑等。该有效性检验提高了整个变规格控制的准确度。
钢材在加工过程中的位置以及重量是有所变化的，如何去记录变化的重量是现有技术中难以解决的问题，在一个可选的实施方式中，本发明根据虚拟焊缝信息确定成品钢材的重量包括：首先，根据虚拟焊缝信息分别计算第一重量、第二重量、第三重量和第四重量，其中，第一重量是卷取机上待轧制钢材的重量、第二重量是末尾机架与卷取机之间的待轧制钢材的重量、第三重量是各个机架内的待轧制钢材的重量、第四重量是交接点与第一个机架间的待轧制钢材的重量；其次，将第一重量、第二重量、第三重量和第四重量相加得到成品钢材的重量。
下面通过一个可选的实施方式说明上述步骤，图4是根据本发明实施例的一种控制轧机轧制成品钢材的方法的不同位置钢材重量示意图，如图4所示：
钢卷重量的计算包括卷取机上钢卷重量、末机架到卷取机带钢重量、机架间钢卷重量及入口和轧机区域交接点到1机架的钢卷重量等几个部分，W1代表第一重量，W2代表第二重量，W3代表第三重量，W4代表第四重量；W代表轧机区域带钢总重量。
W＝W1+W2+W3+W4
(1)计算第一重量，也就是计算卷取机上钢卷重量W1的计算，根据公式W1＝2.5×10-4×π(D2-D0 2)wρ计算第一重量，其中，W1代表第一重量，D代表修正的卷取机上待轧制钢材的直径，也就是轧机区域成品钢材实时变化的直径,D0为卷取机上的卷筒初始直径，单位为mm，w代表每卷待轧制钢材的宽度，ρ代表每卷待轧制钢材的密度；钢卷直径的变化直接影响带钢张力、转动惯量和动态转矩变化，通过卷筒电机上配置的测速编码器可以实时准确地测量电机转速，在卷取过程中，钢卷每旋转一周，则直径相应增加2h，所以根据公式计算卷筒转速计算的钢卷瞬时直径，公式中字母的含义如下：
Dc——根据卷筒转速计算的钢卷瞬时直径，mm；
D0——卷筒初始直径，mm；
n——卷筒电机实时转速，r/min；
Tc——采样周期，s；
Ri——卷取机的减速比；
由于钢卷直径的计算精度直接影响后续的卸卷顺控与带钢表面检查，为了保证卷径的准确计算，需要对上述计算值进行修正，修正之后的卷径如以下公式所示：
公式中字母的含义如下：
D——经补偿之后的钢卷直径，mm；
vx——轧机出口带钢速度，m/s。
(2)计算第二重量，也就是末机架到卷取机带钢重量W2的计算，以出口为卡罗塞尔卷取机为例，如图所示带尾定位长度Lp为L1、L2及L3长度的总和。其中L1为5机架与转向辊固定中心距；L2为转向辊上带钢长度，由于该值很小，可以忽略不计；L3可以根据图5中几何关系计算得到，图5是根据本发明实施例的一种控制轧机轧制成品钢材的方法的末机架到卷取机的分段示意图，根据图5的计算公式如下所示：
W2＝Lphwρ×10-6
Lp＝L1+L2+L3
(3)计算第三重量，也就是各机架内带钢重量W3的计算，根据如下公式进行计算：
W3＝(h1+h2+h3+h4)×L0wρ×10-6
L0为机架间距离(固定常数)。
(4)计算第四重量，也就是入口交接点到第1机架带钢重量W4的计算，根据如下公式进行计算：
W4＝h0L4wρ×10-6
L4为入口交接点到某一机架间的距离。
通过上述对重量的计算，准确的记录了轧机变化过程中，各部分所承载的待轧制的钢材的重量，从而便于后续可以精确的判断虚拟焊缝的位置。
在计算完钢材的重量之后，为了根据变化的重量去跟踪虚拟焊缝，在一个可选的实施方式中，根据虚拟焊缝与任意一个交接位置的距离确定控制参数包括：判断虚拟焊缝与交接点的距离，在判断结果是虚拟焊缝未运行到交接点处的情况下，判断虚拟焊缝到某一机架间的距离变化情况，其中，距离变化情况为虚拟焊缝；根据距离变化情况计算虚拟焊缝与某一机架或交接点间的距离；根据虚拟焊缝与某一机架间的距离计算该机架所对应的焊缝的变规格斜坡系数；根据焊缝的变规格斜坡系数计算控制参数，控制参数包括焊缝设定值和前滑设定值。下面结合图6，用一个可选的实施方式对上述过程进行说明：
虚拟焊缝位置跟踪。虚拟焊缝位置通常定义为虚拟焊缝与入口区域和轧机区域交接点的距离，根据如下公式计算变化的焊缝：
式中，W0代表每个分卷待轧制钢材的总重量；W代表轧机区域成品钢材的总重量，该重量会随着轧制进行而变化。
随着轧制过程的进行，当虚拟焊缝距离交接点的距离小于零时开始轧机区域焊缝跟踪，也就是没有到轧机就开始进行跟踪，对于指定区域焊缝位置计算如下式所示：
式中，Lw,i为虚拟焊缝与i点之间的距离，(i＝1～5)，i点代表某一机架，比如，当i＝1，Lw,1代表虚拟焊缝与第一机架之间的距离；Lw,i-1为虚拟焊缝距离前一相邻区域起始位置的距离，当i＝1时，Lw,0表示虚拟焊缝与交接点之间的距离；Li-1,i为i点前一区域总长度，m，比如，当i＝1时，则Li-1,i表示交接点与第一机架间的总长度；Li,i+1为i点后一区域总长度，m，比如，当i＝1时，Li,i+1表示第一机架与第二机架之间的总长度；Ve为当前区域带钢运行速度，m/s。以当i＝1时为例对公式中条件进行说明，此时，Lw,i<0表示虚拟焊缝在i点前，0≤Lw,i<Li,i+1表示虚拟焊缝在i点和i+1点之间，Li,i+1≤Lw,i表示虚拟焊缝在i+1点后。
在一个可选的实施方式中，通过控制参数控制每卷待轧制钢材改变规格成为成品钢材包括：通过焊缝设定值控制液压缸调整轧辊的缝隙；根据前滑设定值计算轧辊的速度；通过轧辊的缝隙和轧辊的速度将每卷待轧制钢材改变规格成为成品钢材。下面再根据一个可选的实施方式对上述过程进行说明：将动态变规格过程分为三个阶段完成，分别是焊缝前动态变规格、焊缝区轧制和焊缝后动态变规格。该方式可以保证变规格过程带材头尾的厚度控制精度、超差长度及张力的稳定性。缝前动态变规格、焊缝区轧制和焊缝后动态变规格的选择划分位置是任意的，比如，焊缝前变规格指焊缝前0.3m到0.1m这一段，焊缝后变规格指焊缝后0.1m到0.3m这一段。
(1)对于焊缝前动态变规格的具体实施方式是：焊缝前动态变规格是根据变规格斜坡系数调节机架的辊缝和轧辊的速度至它们分别对应的变规格中间设定值，以第1机架为例，计算公式如下：
SR1＝(1-α1)S(n),1+α1SI,1；
fR1＝(1-α1)f(n),1+α1fI,1；
α1＝(Lw,1+C1+C2)/C1；
上述公式中，Lw,1为焊缝到第1机架的距离，m；C2＝0.1m；辊缝中间设定值SI,1前滑中间设定值fI,1SR1为第1机架辊缝设定值，SI,1变规格中间辊缝设定值，α1为焊缝前变规格系数，fR1第1机架前滑设定值，f(n+1),1第1机架下卷规程前滑设定值，fI,1第1机架前滑变规格中间值，c1-c3变规格常数。
(2)为了保证焊缝位置的稳定轧制，过焊缝阶段辊缝及速度均保持不变，焊缝区轧制阶段起始于焊缝前0.1m位置，结束于焊缝后0.1m位置。
(3)焊缝后动态变规格阶段根据下述公式计算：
SR1＝(1-α2)S(n+1),1+α2SI,1；
fR1＝(1-α2)f(n+1),1+α2fI,1；
α2＝(C1-Lw,1+C3)/C1；
S(n+1),1第1机架下卷规程辊缝设定值，f(n+1),1为第1机架下卷规程前滑设定值，α2焊缝后变规格斜坡系数。
当第1机架变规格起始点到达第2机架时，第2机架焊缝前动态变规格启动。第2机架辊缝的变化过程与第1机架辊缝变化过程相同。为了保证后材头部质量，1-2机架之间张力需要过渡到下卷带钢张力设定值。在第2机架焊缝前动态变规格阶段，1-2机架之间张力目标值为变规格张力中间值。最后重复上述步骤，完成第2-5机架的动态变规格过程。
下面再根据一个可选的实施方式对上述过程进行说明，轧制过程动态变规格实现方法可以根据如下步骤进行：首先，计算轧制过程中选定前后两卷带钢动态变格的中间设定参数值PI,i；其次，定义动态变规格起始点位置，通过对钢带速度积分实时计算动态变规格起始点距离轧制过程第一机架的距离L、焊缝前变规格系数α1以及焊缝后变规格系数α2；再次，根据当前计算得到的距离L的取值范围，将第一机架轧制过程划分为第一机架焊缝前动态变规格阶段、焊缝区轧制阶段和焊缝后动态变规格阶段；然后，当距离L＜0时，处于第一机架焊缝前动态变规格阶段，此时焊缝前变规格系数α1由0增加至1，即0＜α1＜1，焊缝后变规格系数α2保持不变，数值为1，通过如下公式计算得到焊缝前变规格系数α1：α1＝(Lw,1+C1+C2)/C1Lw,1为焊缝到第1机架的距离，m；C1＝0.3～0.5m，为焊缝前变规格起始位置；C2＝0.1m，为焊缝区轧制起始位置。当计算α1≥1时，焊缝前动态变规格结束，开始焊缝轧制阶段，该阶段辊缝及速度均保持不变，该阶段起始于焊缝前0.1m位置，结束于焊缝后0.1m位置；当动态变规格斜坡α2由1减少至0时，此时焊缝前变规格系数α1保持不变，数值为1，表明当前处于焊缝后动态变规格阶段，此时，焊缝后变规格系数α2通过如下公式计算得到：α2＝(C1-Lw,1+C3)/C1式中，C3＝0.1m，为焊缝后动态变规格结束位置，焊缝后动态变规格时，第1机架辊缝目标值为下一卷带钢辊缝设定值，第1机架辊缝设定值如下所示；SR1＝(1-α2)S(n+1),1+α2SI,1。
通过上述过程将整个轧制过程中每个机架轧制过程均划分为焊缝前动态变规格阶段、焊缝区轧制阶段和焊缝后动态变规格阶段，根据前一机架动态变规格阶段，调整与前一机架张力，实现轧制过程中的动态变规格。
下面结合一个可选的实施方式举例对上述所有步骤进行说明：
图6是一种控制轧机轧制成品钢材的具体方法的流程图，如图6所示以钢材为例，某1450mm冷连轧机组，该生产线冷连轧机组形式为五机架全六辊，单机架最大轧制力为20000kN，出口速度最高1200m/min，基础自动化系统由二套基于西门子TDC的核心控制器组成，该冷连轧机组轧制成品钢材的变规格控制包括以下步骤：
步骤1：计划卷内变规格，分卷重量10t，钢卷原始卷号为TX121707180051A042AC，PDI数据为：钢种牌号Q195L、带钢来料厚度2.75mm、带钢成品厚度0.382mm、带钢宽度1255mm；在过程控制系统中建立虚拟钢TX121707180051A042BC，PDI数据为：钢种牌号Q195L、带钢来料厚度2.75mm、带钢成品厚度0.334mm、带钢宽度1255mm。
步骤2：操作人员手动确认，基础自动化系统接收过程控制系统下卷带钢规程设定值，如表1所示，当规程设定为下卷带钢需要卷内变规格时，人机界面弹出确认窗口，操作人员手动确认当前分卷信息正确。
表1钢卷TX121707180051A042BC轧制规程
步骤3：设定值连续性及限幅校验，以各个机架出口厚度为例，要求各机架出口厚度逐渐减小：2.75>1.791>1.033>0.675>0.453>0.334。
步骤4：钢卷重量计算，已知卷取机初始卷径610mm，以卷取机上钢卷直径为1200mm时为例进行计算，此时卷取上钢卷重量为：
W1＝2.5×10-4×π(D2-D0 2)wρ＝2.5×10-4×3.14×(1.22-0.612)×1.255×7850＝8.259t；
末机架出口到卷取机之间的带钢重量为：
各机架之间的带钢重量为：
W3＝(h1+h2+h3+h4)×L0wρ×10-6＝(1.791+1.033+0.675+0.453)×5.5×1255×7.85×10-6＝0.214t；轧机区域起始点到第1机架之间的带钢重量为：
W4＝h0L4wρ×10-6＝2.75×38.26×1255×7.85×10-6＝1.036t；
根据计划分卷重量和上述计算的带钢重量确定虚拟焊缝距离轧机区域交接点的距离，计算过程如下：
步骤5：随着轧制过程的进行，L逐渐减小，当L<0时，开始轧机区域的跟踪。以入口速度80m/min为例进行计算，轧机运行12.6s后虚拟焊缝进入轧机区域。设定变规格速度150m/min，根据秒流量原理可以知道入口剪切目标速度约为19.3m/min。轧机降速斜坡为30m/min/s，则入口降速斜坡约为3.644m/min/s，为了焊缝到达1机架前2m位置轧机到达设定变规格速度，则焊缝进入轧机区域16.857s后开始降速。
步骤6：设定变规格常数C1＝0.3m，C2＝0.1m，C3＝0.1m。根据分卷规程及反馈值计算卷内变规格中间设定值。当焊缝到达第1机架前0.4m处时开始执行变规格过程，为了方便理解设定值的计算方法，以焊缝到达第1机架前0.3m处为例进行说明，此时计算的焊缝前变规格斜坡系数为：
根据轧制规程计算的第1机架的焊缝设定值和前滑设定值为：
fR1＝(1-α1)f(n),1+α1fI,1＝(1-0.333)×5.480+0.333×5.341＝5.434；
轧机基础自动化系统依据上述计算的设定值调整液压缸位置和轧辊速度设定值，从而完成焊缝前动态变规格过程。随着焊缝的向前移动，α1逐渐变大直至到1，此时焊缝距离第1机架0.1m。计算的第1机架的焊缝设定值和前滑设定值为：
fR1＝(1-α1)f(n),1+α1fI,1＝(1-1)×5.480+1×5.341＝5.341；
根据上述步骤中计算的α1判断焊缝前动态变规格状态，当α1≥1时，焊缝前动态变规格结束，为了保证焊缝位置的稳定轧制，焊缝区轧制阶段辊缝及速度均保持不变，焊缝后0.1m处为焊缝后变规格起始点，变规格起始点该是任意设定的，主要是为了保证焊缝前0.1m到焊缝后0.1m这一段轧制过程中各设定值保持不变，平稳渡过焊缝位置。该变规格起始点是每一段
当该点进入轧机时，第1机架开始焊缝后变规格。为了方便理解设定值的计算方法，以焊缝后0.2m进入轧机为例进行说明，此时计算的焊缝后变规格斜坡为：
根据轧制规程计算的第1机架的焊缝设定值和前滑设定值为：
fR1＝(1-α2)f(n+1),1+α2fI,1＝(1-0.667)×5.202+0.667×5.341＝5.295；
轧机基础自动化系统依据上述计算的设定值调整液压缸位置和轧辊速度设定值，从而完成焊缝后动态变规格过程。随着焊缝的向前移动，α2逐渐变小直至到0，此时焊缝后0.4m处到达第1机架。计算的第1机架的焊缝设定值和前滑设定值为：
SR1＝(1-α2)S(n+1),1+α2SI,1＝(1-0)×0.963+0×2.700＝0.963mm；
fR1＝(1-α2)f(n+1),1+α2fI,1＝(1-0)×5.202+0×5.341＝5.202；
根据上述步骤中计算的α2判断焊缝前动态变规格状态，当α2≤0时，焊缝后动态变规格结束，即第1机架动态变规格结束。
步骤7：重复步骤6，完成步骤2-5机架的动态变规格过程。
通过上述实施例的分析描述，相对于现有技术来说，上述实施例中的部分可选实施方式有以下技术上的效果：
经由过程自动化与基础自动化相配合，通过设定虚拟卷，比如，虚拟钢卷，以及每个虚拟卷对应的虚拟焊缝信息和跟踪虚拟焊缝的方式实现了同一卷带钢内动态变规格过程，本发明方法只需要在软件编程条件下就能方便的实现，且操作过程简单，不需要成本上的投入，通过对动态变规格过程的改进与优化，满足了企业对多规格、小批量、定制化智能制造的需求，可以广泛推广到板带轧制厂中。
本发明实施例还提供了一种控制轧机轧制成品钢材的装置，该装置可以通过获取单元82、第一计算单元84、第二计算单元86，第三计算单元88，控制单元810实现其功能。需要说明的是，本发明实施例的一种控制轧机轧制成品钢材装置可以用于执行本发明实施例所提供的一种控制轧机轧制成品钢材的方法，本发明实施例的一种控制轧机轧制成品钢材的方法也可以通过本发明实施例所一种控制轧机轧制成品钢材的装置来执行。图8是根据本发明实施例的一种控制轧机轧制成品钢材的装置的示意图。一种控制轧机轧制成品钢材的装置包括：获取单元82，用于获取虚拟焊缝信息，其中，虚拟焊缝信息包括每卷待轧制钢材的厚度、成品钢材的厚度和/或每卷待轧制钢材的宽度；第一计算单元84，用于根据虚拟焊缝信息确定轧机区域成品钢材的重量；第二计算单元86，用于根据轧机区域成品钢材的重量与每卷待轧制钢材的总重量之差确定成品钢材的虚拟焊缝，其中，虚拟焊缝是成品钢材在每卷待轧制钢材上的切割位置；第三计算单元88，用于根据用于根据虚拟焊缝与任意一个交接位置的距离确定控制参数，其中，交接位置为交接点或任一机架的位置，交接点是轧机的入口区与轧机区的交接位置；控制单元810，用于通过控制参数控制每卷待轧制钢材改变规格成为成品钢材，其中，成品钢材是预定规格和预定重量的钢材。
上述一种控制轧机轧制成品钢材的装置实施例是与一种控制轧机轧制成品钢材的方法相对应的，所以对于有益效果不再赘述。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、移动终端、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种控制轧机轧制成品钢材的方法，其特征在于，包括：
获取虚拟焊缝信息，其中，所述虚拟焊缝信息包括每卷待轧制钢材的厚度、成品钢材的厚度和/或每卷待轧制钢材的宽度；
根据所述虚拟焊缝信息确定轧机区域成品钢材的总重量；
根据所述轧机区域成品钢材的重量与每卷待轧制钢材的总重量之差确定所述成品钢材的虚拟焊缝，其中，所述虚拟焊缝是所述成品钢材在所述每卷待轧制钢材上的切割位置；
根据所述虚拟焊缝与任意一个交接位置的距离确定控制参数，其中，所述交接位置为交接点或任一机架的位置，所述交接点是轧机的入口区与轧机区的交接位置；
通过所述控制参数控制所述每卷待轧制钢材改变规格成为所述成品钢材，其中，所述成品钢材是预定规格的钢材。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述虚拟焊缝信息还包括：
获取每卷待轧制钢材的编号，和/或
获取每卷待轧制钢材的编号对应的钢材状态，其中，所述钢材状态包括钢材的重量、长度，和/或
获取每卷待轧制钢材的钢材信息，其中，所述钢材信息包括钢材的密度、种类。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取所述虚拟焊缝信息之后根据所述虚拟焊缝信息确定轧机区域成品钢材的重量之前还包括：
判断所述虚拟焊缝信息是否正确，如果正确，则根据所述虚拟焊缝信息确定所述轧机区域成品钢材的重量。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，判断所述虚拟焊缝信息是否正确之后根据所述虚拟焊缝信息确定轧机区域成品钢材的重量之前包括：
获取设定值，其中，所述设定值是当前卷待轧制钢材的设定值、中间设定值和下卷待轧制钢材的设定值；
检验所述设定值是否符合预设条件，其中，所述预设条件是判断所述设定值是否满足预设范围或判断所述设定值是否连续。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述虚拟焊缝信息确定所述轧机区域成品钢材的重量包括：
根据所述虚拟焊缝信息分别计算第一重量、第二重量、第三重量和第四重量，其中，所述第一重量是卷取机上待轧制钢材的重量、所述第二重量是末尾机架与卷取机之间的待轧制钢材的重量、所述第三重量是各个机架内的待轧制钢材的重量、所述第四重量是所述交接点与第一个机架间的待轧制钢材的重量；
将所述第一重量、第二重量、第三重量和第四重量相加得到所述成品钢材的重量。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述虚拟焊缝与交接点的距离确定控制参数包括：
判断虚拟焊缝与交接点的距离，在判断结果是虚拟焊缝未运行到交接点处的情况下，判断虚拟焊缝到某一机架间的距离变化情况，其中，所述距离变化情况为所述虚拟焊缝；
根据所述距离变化情况计算所述虚拟焊缝与某一机架间的距离；
根据虚拟焊缝与某一机架间的距离计算该机架所对应的焊缝的变规格斜坡系数；
根据所述焊缝的变规格斜坡系数计算所述控制参数，所述控制参数包括焊缝设定值和前滑设定值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过所述控制参数控制所述每卷待轧制钢材改变规格成为所述成品钢材包括：
通过所述焊缝设定值控制液压缸调整轧辊的缝隙；
根据所述前滑设定值计算轧辊的速度；
通过轧辊的缝隙和轧辊的速度将所述每卷待轧制钢材改变规格成为所述成品钢材。
8.一种控制轧机轧制成品钢材的装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取所述虚拟焊缝信息，其中，所述虚拟焊缝信息包括每卷待轧制钢材的厚度、成品钢材的厚度和/或每卷待轧制钢材的宽度；
第一计算单元，用于根据所述虚拟焊缝信息确定轧机区域成品钢材的重量；
第二计算单元，用于根据所述轧机区域成品钢材的重量与每卷待轧制钢材的总重量之差确定所述成品钢材的虚拟焊缝，其中，所述虚拟焊缝是所述成品钢材在所述每卷待轧制钢材上的切割位置；
第三计算单元，用于根据所述虚拟焊缝与任意一个交接位置的距离确定控制参数，其中，所述交接位置为交接点或任一机架的位置，所述交接点是轧机的入口区与轧机区的交接位置；
控制单元，用于通过所述控制参数控制所述每卷待轧制钢材改变规格成为所述成品钢材，其中，所述成品钢材是预定规格和预定重量的钢材。
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