CN110653268B - 一种热轧带钢的首轧制宽度控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热轧带钢的首轧制宽度控制方法，主要解决现有热轧带钢宽度在首次轧制时宽度经常窄的技术问题。本发明方法包括以下步骤：S1、设置首次轧制分类库和宽度补偿表，S2、判断产品是否是首次轧制；S3、计算产品首次轧制宽度；S4、动态修正首次轧制后带钢宽度控制，确保连续性。本发明方法通过提高热轧带钢首次轧制时的宽度控制精度来满足产品宽度的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种热连轧板带钢轧制宽度的控制方法，特别涉及产品首次轧制时宽度的控制，属于热连轧粗轧带钢生产控制领域。
背景技术
热轧粗轧带钢宽度控制是热轧产品质量的重要指标，直接关系到热轧产品的合格性。在模型控制中，影响粗轧带钢宽度控制的因素很多，包括：带钢的质量号、出钢记号、粗轧中间坯厚度、粗轧设定宽度、带钢的压下量、带钢的温度、狗骨头宽展、自然宽展等。粗轧模型宽度计算时，需要通过短时学习和长时学习的方式，进行宽度的补偿。短时学习就是同一计划分类中，块与块之间的学习补偿，长时学习是在计划变更时，对同类型的多块带钢进行学习并用于计划变更后的第一块的学习。所有的学习补偿都是基于同类型带钢已经进行过学习轧制，即有据可循。当首次轧制新类型带钢时，虽有模糊匹配就近学习的原则，但无法正确反应此类钢的轧制参数属性，学习补偿不正确，导致粗轧模型计算的目标宽度偏差较大，宽度全长窄。
本发明就是针对此类情况设计了一种补偿方法，通过判断现场是否首次轧制，将首轧制写入分类库中，并创建宽度补偿表，通过查表对应的方式，进行宽度的补偿，解决首轧制的拉窄问题。
申请公布号CN1959682A的中国专利申请一种粗轧带钢的宽度优化设定方法，公开的技术方案：该方法根据生产带钢的规格的变化情况,采用精轧自然宽展的短时模型或长时和短时模型结合的方法计算带钢的精轧自然宽展,再根据精轧自然宽展预测精度和热轧宽度实际控制统计精度动态确定带钢的在精轧的自然宽展余量,并根据精轧自然宽展和宽度附加余量,确定当前带钢的粗轧宽度设定值。在获得带钢的实际精轧自然宽展后,对带钢的精轧自然宽展短时模型进行参数的自适应调节和长时模型的自适应学习。
申请公布号 CN104415972A的中国专利申请一种粗轧带钢宽度的综合自适应控制方法，公开的技术方案：带钢板坯的粗轧宽度设定计算过程及粗轧宽度模型的自适应计算，精轧自然宽展学习和精轧宽度全局学习的遗传进行数据保存并返回。这些遗传数据将用于下带钢板坯的粗轧轧制设定计算。
上述发明都是针对已经轧制过的带钢的学习及宽度控制的，没有提到首次轧制时的补偿及学习方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的上述缺点，提供一种热轧带钢的首轧制宽度控制方法，以实现带钢换规格时，首次轧制的前三块带钢均不会出现拉窄现象，并实现后序轧制的稳定性。
为了解决以上技术问题，本发明提供的热轧带钢的首轧制宽度控制方法，其特征是包括以下步骤：
S1、设置首轧制分类表和宽度补偿表
首轧制分类表记载有所有已轧制热轧带钢的钢种类别、粗轧设定宽度类别、粗轧中间坯厚度类别、减压量类别，所述宽度补偿表记载有宽度补偿值W0和宽度补偿修正值M，宽度补偿值W0的初始值的取值范围为[0,5]，宽度补偿修正值M的初始值为0；每种已轧制热轧带钢都对应一带钢宽展偏差；
S2、判断待生产产品是否是首次轧制
若待生产产品的分类条目在首轧制分类表中，则判定该产品不是首轧制，按照对应的现有工艺进行轧制；否则该产品为首轧制，把该产品的分类条目存入首轧制分类表，并转至步骤S3；所述分类条目包括：钢种类别、粗轧设定宽度类别、粗轧中间坯厚度类别、减压量类别；
S3、计算产品首轧制第一块带钢的目标宽度，具体包括如下步骤：
s31、将待生产产品按照钢种类别、粗轧设定宽度类别、粗轧中间坯厚度类别、减压量类别的次序找到第一个不匹配的类别；
s32、若钢种匹配，则钢种类别偏差值K1=0；若钢种类别不匹配，将钢种类别逐步递增1和递减1，查看其余三个类别是否匹配，若匹配则记录钢种类别偏差值K1和对应的带钢宽展偏差W1；若钢种类别减为0仍不匹配，则记录钢种类别为0对应的钢种类别偏差值K1和对应的带钢宽展偏差W1；
s33、按照步骤s32同样的方法，寻找宽度类别变化量K2和对应的带钢宽展偏差W2，厚度类别变化量K3和对应的带钢宽展偏差W3；以及减压量类别变化量K4和对应的带钢宽展偏差W4；
s34、通过公式（1）计算首轧制宽度控制值Weffect
Weffect=W0 +（W1*X1 + W2*X2+ W3*X3+ W4*X4） （1）
式（1）中，W0为宽度补偿值，从宽度补偿表中读取，Xi =ai ki，i=1,2,3,4；a1的取值范围为0.75～0.85；a2的取值范围为0.65～0.75；a3的取值范围为0.55～0.65；a4的取范围为0.45～0.55；
将计算获得的首轧制宽度控制值Weffect赋值给首轧制分类表的宽度补偿值，即W0=Weffect；
s35、根据公式(2）计算粗轧的目标宽度WRMTarget
WRMTarget=WFmTarget - WFmSpread + Winher + Weffect （2）
式（1）中，WFmTarget为精轧的轧制宽度，WFmSpread为精轧的宽展，Winher为模型系数，范围为0.9～1.18，具体的数值是前一块带钢轧制完成后的精轧实际值和精轧实际值偏差,在本方法中属于已知的参数；
S4、动态修正首次轧制宽度，具体包括如下步骤：
s41、利用公式（3）计算首轧制最近一块带钢的宽度实际值与目标值的偏差WFmError
WFmError = WFmAct - WFmTarget （3）
其中：WFmAct为精轧的实际宽度，WFmTarget为精轧的轧制宽度；
s42、若偏差WFmError超过了工艺限定的偏差范围[-Wmax, Wmax]，则转至步骤s43调整宽度补偿修正值，否则不进行宽度补偿修正值的调整；
s43、通过公式（4）或公式（5）对宽度补偿表中的宽度补偿修正值M进行调整，
当WFmError<0时，M= WFmError+Wmax （4）
当WFmError>0时，M=Wmax-WFmError （5）
s44、通过公式（6）计算下一块带钢的粗轧目标宽度；
WRMTarget=WFmTarget - WFmSpread + Winher+ W0 +M; （6）
s45、重复步骤s41-s44，直到完成首轧制第三块带钢的粗轧目标宽度计算。
本发明相比现有技术具有如下积极效果：
1、本发明可以根据现场需要，实时判断此规格是否变换后首次轧制并确定是否补偿。
2、本发明计算首轧制时的宽度补偿及对应的设定值。
3、本发明通过新的模型自学习方法，对首轧制后连续生产进行平稳过渡。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明实施例热轧带钢的首轧制宽度控制方法，包括以下步骤：
S1、设置首轧制分类表和宽度补偿表
首轧制分类表记载有所有已轧制热轧带钢的钢种类别、粗轧设定宽度类别、粗轧中间坯厚度类别、减压量类别，所述宽度补偿表记载有宽度补偿值W0和宽度补偿修正值M，宽度补偿值W0的初始值的取值范围为[0,5]，本例中，宽度补偿值W0取5；宽度补偿修正值M的初始值为0；每种已轧制热轧带钢都对应一带钢宽展偏差，带钢宽展偏差也可以列入下表中，便于查找。
首轧制分类表
| 钢种类别 | 粗轧设定宽度类别 | 粗轧中间坯厚度类别 | 减压量类别 |
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 3 | 2 | 1 |
| 2 | 4 | 2 | 1 |
| 3 | 4 | 3 | 1 |
其中，钢种类别、粗轧设定宽度类别、粗轧中间坯厚度类别、减压量类别的分类都是按照现有的分类方法进行分类。钢种类别根据带钢的材质和钢种特性确定；粗轧设定宽度类别根据模型计算的粗轧目标宽度值确定；粗轧中间坯厚度类别按照粗轧设定的中间坯厚度分类表确定；减压量类别根据精轧目标宽度-板坯宽度确定。
宽度补偿表
| 宽度补偿值W<sub>0</sub> | 宽度补偿修正值M |
| 5 | 0 |
S2、判断待生产产品是否是首次轧制
若待生产产品的分类条目在首轧制分类表中，则判定该产品不是首轧制，按照对应的现有工艺进行轧制。即利用公式（7）计算粗轧的目标宽度WRMTarget
WRMTarget=WFmTarget - WFmSpread + Winh （7）
WFmTarget为精轧的轧制宽度，其为已知量，由ERP系统直接以计划的方式下发至热轧生产模块，WFmSpread为精轧的宽展，是由现有的热轧粗轧模型计算得到，式（7）中，Winh是带钢取得的同类别钢种的精轧遗传学习系数，具体的数值是前一块带钢（表格中现有产品的最近一次生产的带钢）轧制完成后的粗轧实际值和精轧实际值偏差,该遗传系数的获得属于现有技术范畴，在本方法中属于已知的参数。
若待生产产品的分类条目不在首轧制分类表中，则该产品为首轧制，把该产品的分类条目存入首轧制分类表，并转至步骤S3；分类条目包括：钢种类别、粗轧设定宽度类别、粗轧中间坯厚度类别、减压量类别。
本例中，待生产产品的分类条目为如下：
| 钢种类别 | 粗轧设定宽度类别 | 粗轧中间坯厚度类别 | 减压量类别 |
| 1 | 4 | 3 | 1 |
该分类条目不在首轧制分类表，则判定该产品为首轧制。
S3、计算产品首轧制第一块带钢的目标宽度，具体包括如下步骤：
s31、将待生产产品按照钢种类别、粗轧设定宽度类别、粗轧中间坯厚度类别、减压量类别的次序找到第一个不匹配的类别。将粗轧设定宽度类别、粗轧中间坯厚度类别、减压量类别作为已知的条件，在表中查找，发现有匹配的项，但钢种类别没有匹配项，所以第一个不匹配的就是钢种类别。
s32、若钢种匹配，则钢种类别偏差值K1=0；若钢种类别不匹配，将钢种类别逐步递增1和递减1，查看其余三个类别是否匹配，若匹配则记录钢种类别偏差值K1和对应的带钢宽展偏差W1；若钢种类别减为0仍不匹配，则记录钢种类别为0对应的钢种类别偏差值K1和对应的带钢宽展偏差W1。
本例中，将粗轧设定宽度类别、粗轧中间坯厚度类别、减压量类别作为已知的条件在表中查找，发现第一个钢种类别为1没有匹配项，所以将首轧制的钢种类别增加1，发现与第二列也不匹配，再增加1后匹配，所以K1=2，W1对应的就是类别为3，4，3，1的关键字的带钢宽展偏差，通过查表即可获得，此处查得W1=0.9。
s33、按照步骤s32同样的方法，寻找宽度类别变化量K2和对应的带钢宽展偏差W2，厚度类别变化量K3和对应的带钢宽展偏差W3；以及减压量类别变化量K4和对应的带钢宽展偏差W4。
最终计算得到K2=1，W2=1，K3=2，W3=1.2，K4=0，W4=0.8。
s34、通过公式（1）计算首轧制宽度控制值Weffect
Weffect=W0 +（W1*X1 + W2*X2+ W3*X3+ W4*X4） （1）
式（1）中，W0为宽度补偿值，从宽度补偿表中读取，Xi =ai ki，i=1,2,3,4；a1的取值范围为0.75～0.85；a2的取值范围为0.65～0.75；a3的取值范围为0.55～0.65；a4的取范围为0.45～0.55。本实施例中，a1=0.8；a2=0.7；a3=0.6；a4=0.5。
计算得到Weffect=5+（0.9*0.82+1*0.71+1.2*0.62+0.8*0.50）=7.508
将计算获得的首轧制宽度控制值Weffect赋值给首轧制分类表的宽度补偿值，即W0=Weffect。更新后的宽度补偿表如下：
| 宽度补偿值W<sub>0</sub> | 宽度补偿修正值M |
| 7.508 | 0 |
s35、根据公式(2）计算粗轧的目标宽度WRMTarget
WRMTarget=WFmTarget - WFmSpread + Winher + Weffect （2）
Winher为模型系数，范围为0.9～1.18，本例中Winher取值为1.04 。计算粗轧的目标宽度WRMTarget t=1240.8。
将计算得到的粗轧目标宽度应用于首轧制第一块带钢的生产。
S4、动态修正首次轧制宽度，具体包括如下步骤：
s41、利用公式（3）计算首轧制最近一块带钢的宽度实际值与目标值的偏差WFmError
WFmError = WFmAct - WFmTarget （3）
其中：WFmAct为精轧的实际宽度，WFmTarget为精轧的轧制宽度，其为已知量,由ERP系统直接以计划的方式下发至热轧生产模块。
s42、若偏差WFmError超过了工艺限定的偏差范围[-Wmax, Wmax]，则转至步骤s43调整宽度补偿修正值，否则不进行宽度补偿修正值的调整，取第一块轧制的宽度修正值进行宽度补偿，即Weffect与第一块相同。
本例中偏差范围为[-3,3]。第一块带钢轧制后，偏差WFmError=4。超过了工艺限定的偏差范围，则转至步骤s43。
s43、通过公式（4）或公式（5）对宽度补偿表中的宽度补偿修正值M进行调整，并写入宽度补偿表。
当WFmError<0时，M= WFmError+Wmax （4）
当WFmError>0时，M=Wmax-WFmError （5）
本例中，WFmError=4>0 ,则M=3- WFmError=-1
更新后的宽度补偿表如下：
| 宽度补偿值W<sub>0</sub> | 宽度补偿修正值M |
| 7.508 | -1 |
s44、通过公式（6）计算下一块带钢的粗轧目标宽度；
WRMTarget=WFmTarget - WFmSpread + Winher+ W0 +M; （6）
以计算得到的粗轧目标宽度进行下一块带钢的轧制。
s45、重复步骤s41-s44，直到完成首轧制第三块带钢的粗轧目标宽度计算。
步骤s45完成后，从第四块带钢开始，使用公式（7）计算粗轧的目标宽度。
WRMTarget=WFmTarget - WFmSpread + Winh （7）
此时，前三块带钢的补偿值通过公式（6）的方式计算到粗轧的目标宽度中去，最终根据此计算的粗轧目标宽度值进行轧制，当带钢轧制完成后，获得的精轧实际宽度就反应的是通过补偿获得的最终宽度。第四块带钢轧制时，只需要通过这个最终的实际宽度和目标宽度进行比较，得出需要的遗传学习数据。Winh是首轧制第三块带钢的粗轧实际宽度和精轧实际宽度的偏差（前一块带钢的粗轧实际宽度和精轧实际宽度的偏差）。
下面罗列出两个案例的首轧制产品的对比数据，以表明本发明方法的效果。
案例一
梅钢热轧1780轧线轧制带钢78167703300（钢卷号）时，首次轧制情况
钢种类别： 01
粗轧中间坯厚度类别：3
粗轧目标宽度类别：4
减宽量类别：1
精轧的宽展：-7.07mm
未进行补偿时，精轧出口目标宽度：1216.344mm
未进行补偿时，粗轧出口目标宽度：1240.8mm
未进行补偿时，精轧的实际目标宽度预估为：1212.901mm左右，窄4mm。
通过本发明进行的实际轧制后，带钢的宽度数据如下：
进行补偿后，精轧出口目标宽度：1221.07mm
进行补偿后，粗轧出口目标宽度：1246.32mm
进行补偿后，精轧出口实际宽度：1221.138mm
宽度曲线略正常，不窄。
后续第二块带钢78167703400轧制，进行了宽度的学习，宽度控制如下：
精轧的宽展：-6.2mm
未进行补偿时，精轧出口目标宽度：1215.894mm
未进行补偿时，粗轧出口目标宽度：1241.3mm
未进行补偿时，精轧的实际目标宽度预估为：1212.701mm左右，窄3mm。
通过本发明进行的实际轧制后，带钢的宽度数据如下：
进行补偿后，精轧出口目标宽度：1219.34mm
进行补偿后，粗轧出口目标宽度：1245.851mm
进行补偿后，精轧出口实际宽度：1220.138mm
宽度曲线略正常，在允许的控制范围内，不窄
后续第三块带钢78167900200轧制，进行了宽度的学习，宽度控制如下：
精轧的宽展：-5.9mm
未进行补偿时，精轧出口目标宽度：1216.015mm
未进行补偿时，粗轧出口目标宽度：1241.1mm
未进行补偿时，精轧的实际目标宽度预估为：1213.97mm左右，窄2.1mm。
通过本发明进行的实际轧制后，带钢的宽度数据如下：
进行补偿后，精轧出口目标宽度：1219.76mm
进行补偿后，粗轧出口目标宽度：1244.31mm
进行补偿后，精轧出口实际宽度：1219.96mm
宽度曲线略正常，在允许的控制范围内，不窄。
案例二：
梅钢热轧1780轧线轧制带钢61866700500（钢卷号）时，首次轧制情况
钢种类别：3004
粗轧中间坯厚度类别：15
粗轧目标宽度类别：4
减宽量类别：5
精轧的宽展：-10.01mm
通过虚拟计算，当未进行补偿时：
未进行补偿时，精轧出口目标宽度：1264.865mm
未进行补偿时，粗轧出口目标宽度：1280.99mm
未进行补偿时，精轧的实际目标宽度预估为：1262mm左右，偏窄。
通过本发明进行的实际轧制后，带钢的宽度数据如下：
进行补偿后，精轧出口目标宽度：1268.865mm
进行补偿后，精轧出口实际宽度：1272.138mm
进行补偿后，粗轧出口目标宽度：1284.851mm
宽度曲线略宽，但在允许的控制范围内，不窄。
后续第二块带钢62241702300轧制，进行了宽度的学习，宽度控制如下：
连续学习后，精轧出口目标宽度：1266.865mm
连续学习后，粗轧出口目标宽度：1282.99mm
连续学习后，精轧出口实际宽度：1270.495mm
宽度曲线正常，不窄。
后续第三块带钢62241800100轧制，进行了宽度的学习，宽度控制如下：
连续学习后，精轧出口目标宽度：1267.179mm
连续学习后，粗轧出口目标宽度：1283.06mm
连续学习后，精轧出口实际宽度：1269.62mm
宽度曲线正常，不窄。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (8)
1. 一种热轧带钢的首轧制宽度控制方法，其特征是包括以下步骤：
S1、设置首轧制分类表和宽度补偿表
首轧制分类表记载有所有已轧制热轧带钢的钢种类别、粗轧设定宽度类别、粗轧中间坯厚度类别、减压量类别，所述宽度补偿表记载有宽度补偿值W0和宽度补偿修正值M，宽度补偿值W0的初始值的取值范围为[0,5]，宽度补偿修正值M的初始值为0；每种已轧制热轧带钢都对应一带钢宽展偏差；
S2、判断待生产产品是否是首次轧制
若待生产产品的分类条目在首轧制分类表中，则判定该产品不是首轧制，按照对应的现有工艺进行轧制；否则该产品为首轧制，把该产品的分类条目存入首轧制分类表，并转至步骤S3；所述分类条目包括：钢种类别、粗轧设定宽度类别、粗轧中间坯厚度类别、减压量类别；
S3、计算产品首轧制第一块带钢的目标宽度，具体包括如下步骤：
s31、将待生产产品按照钢种类别、粗轧设定宽度类别、粗轧中间坯厚度类别、减压量类别的次序找到第一个不匹配的类别；
s32、若钢种匹配，则钢种类别偏差值K1=0；若钢种类别不匹配，将钢种类别逐步递增1和递减1，查看其余三个类别是否匹配，若匹配则记录钢种类别偏差值K1和对应的带钢宽展偏差W1；若钢种类别减为0仍不匹配，则记录钢种类别为0对应的钢种类别偏差值K1和对应的带钢宽展偏差W1；
s33、按照步骤s32同样的方法，寻找宽度类别变化量K2和对应的带钢宽展偏差W2，厚度类别变化量K3和对应的带钢宽展偏差W3；以及减压量类别变化量K4和对应的带钢宽展偏差W4；
s34、通过公式（1）计算首轧制宽度控制值Weffect
Weffect =W0 +（W1*X1 + W2*X2+ W3*X3+ W4*X4） （1）
式（1）中，W0为宽度补偿值，从宽度补偿表中读取，Xi =ai Ki，i=1,2,3,4；a1的取值范围为0.75～0.85；a2的取值范围为0.65～0.75；a3的取值范围为0.55～0.65；a4的取范围为0.45～0.55；
将计算获得的首轧制宽度控制值Weffect赋值给首轧制分类表的宽度补偿值，即W0 =Weffect；
s35、根据公式(2）计算粗轧的目标宽度WRMTarget
WRMTarget=WFmTarget - WFmSpread + Winher + Weffect （2）
式（2）中，WFmTarget为精轧的轧制宽度，WFmSpread为精轧的宽展，Winher为模型系数；
S4、动态修正首次轧制宽度，具体包括如下步骤：
s41、利用公式（3）计算首轧制最近一块带钢的宽度实际值与目标值的偏差WFmError
WFmError = WFmAct - WFmTarget （3）
其中：WFmAct 为精轧的实际宽度，WFmTarget为精轧的轧制宽度；
s42、若偏差WFmError超过工艺限定的偏差范围[-Wmax, Wmax]，则转至步骤s43调整宽度补偿修正值，否则不进行宽度补偿修正值的调整；
s43、通过公式（4）或公式（5）对宽度补偿表中的宽度补偿修正值M进行调整，
当WFmError<0时，M= WFmError +Wmax （4）
当WFmError>0时，M=Wmax-WFmError（5）
s44、通过公式（6）计算下一块带钢的粗轧目标宽度；
WRMTarget=WFmTarget - WFmSpread + Winher+ W0 +M; （6）
s45、重复步骤s41-s44，直到完成首轧制第三块带钢的粗轧目标宽度计算。
2. 根据权利要求1所述的热轧带钢的首轧制宽度控制方法，其特征在于：所述宽度补偿值的初始值为5。
3. 根据权利要求1所述的热轧带钢的首轧制宽度控制方法，其特征在于：步骤S2中，若产品不是首轧制，则利用公式（7）计算粗轧的目标宽度
WRMTarget=WFmTarget - WFmSpread + Winh （7）
式（7）中，Winh是带钢取得的同类别钢种的精轧遗传学习系数，具体的数值为前一块带钢的粗轧实际宽度和精轧实际宽度的偏差。
4.根据权利要求1所述的热轧带钢的首轧制宽度控制方法，其特征在于：步骤s34中，a1=0.8；a2=0.7；a3=0.6；a4=0.5。
5.根据权利要求3所述的热轧带钢的首轧制宽度控制方法，其特征在于：步骤s45完成后，从第四块带钢开始，使用公式（7）计算粗轧的目标宽度。
6.根据权利要求1所述的热轧带钢的首轧制宽度控制方法，其特征在于：所述钢种类别根据带钢的材质和钢种特性确定；粗轧设定宽度类别根据模型计算的粗轧目标宽度值确定；粗轧中间坯厚度类别按照粗轧设定的中间坯厚度分类表确定；减压量类别根据精轧目标宽度-板坯宽度确定。
7.根据权利要求1所述的热轧带钢的首轧制宽度控制方法，其特征在于：Wmax=3。
8.根据权利要求1所述的热轧带钢的首轧制宽度控制方法，其特征在于：模型系数Winher的取值范围为[0.9,1.18]。
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