CN111666653A - 一种带钢精轧模型设定精度的在线评判方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种带钢精轧模型设定精度的在线评判方法,能够实现带钢精轧模型设定精度的实时在线评判,有助于提高轧制稳定性和产品质量。所述方法包括:从温度预报精度评价、轧制力预报精度评价和辊缝设定精度评价三个方面进行精轧设定模型控制精度评价;从带钢头部厚度质量评价、宽度质量评价和终轧温度质量评价三个方面进行精轧设定模型控制效果评价;根据精轧设定模型控制精度评价效果和精轧设定模型控制效果评价结果对精轧设定模型进行综合评价,得到精轧模型设定精度。本发明涉及钢铁轧制领域。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁轧制领域,特别是指一种带钢精轧模型设定精度的在线评判方法。
背景技术
精轧热连轧通常是由6~10个精轧机架组成,是一个多变量、强耦合、非线性、时变性的复杂过程,精轧模型设定计算是其过程控制系统的核心功能。精轧设定模型是由精轧生产过程中各种物理规律(如物体的导热规律、轧件的塑性变形规律、轧机的弹跳规律等)的数学表达式构成的。从轧制理论和生产工艺方面考虑,精轧设定包含的模型有:温度模型、变形抗力模型、前滑模型、辊缝模型、轧制功率模型、轧机弹跳模型、压下分配模型等数学模型。精轧模型设定计算主要是基于轧制理论数学模型或经验统计模型,计算精轧区的各种物理参数,精轧各机架咬钢温度、轧件速度以及轧机负荷等,决定精轧机以及精轧区其它辅助设备基准值,以满足精轧机组出口轧件头部质量目标精度要求。对于整块带钢来说,精轧模型设定精度直接影响成品带钢的头部质量目标精度尤其是头部厚度、宽度以及终轧温度,而带钢头部质量精度控制又关系到带钢本体质量和生产过程的轧制稳定性。在热连轧生产过程中,如果精轧模型设定精度不准,会严重影响带钢头部质量指标,进而导致带钢全长质量问题。因此,如何对精轧模型设定精度进行评判,使现场操作人员能够直观了解精轧模型的设定情况,及时调整设备的相关参数,对提高轧制稳定性和产品质量具有十分重要的意义。
目前对于精轧模型的研究,大多是对现有的精轧设定模型及模型参数进行改进和优化,使精轧设定模型更精确化,以提高精轧过程控制数学模型的设定精度和控制水平,保证带钢的尺寸精度指标和性能指标。例如:
现有技术一、专利号为201510886368.7、名称为《一种精轧带钢终轧温度的在线控制方法》的发明,该方法中利用二次规划优化算法在线优化秒流量调节量或机架间冷却水水量调节量,降低终轧温度计算值和目标值的偏差,提高带钢终轧温度控制精度,保证带钢全长温度的均匀性,满足成品质量要求。
现有技术二、专利号为201410155267.8、名称为《一种热连轧机精轧带钢的辊缝控制方法》的发明,该方法中引入了一个新的变量,即辊缝初始补偿值,用来存储每个轧制计划前三卷带钢的零点修正值,提高轧制计划前几卷带钢的辊缝设定精度,解决了传统辊缝设定模型前几卷带钢的厚度控制精度低及轧制稳定性差的问题。
但是,现有技术中,缺少对于带钢精轧模型设定精度的评判。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种带钢精轧模型设定精度的在线评判方法,以解决现有技术所存在的缺少对于带钢精轧模型设定精度进行评判、进而导致带钢质量下降的问题。
为解决上述技术问题,本发明实施例提供一种带钢精轧模型设定精度的在线评判方法,包括:
从温度预报精度评价、轧制力预报精度评价和辊缝设定精度评价三个方面进行精轧设定模型控制精度评价;
从带钢头部厚度质量评价、宽度质量评价和终轧温度质量评价三个方面进行精轧设定模型控制效果评价;
根据精轧设定模型控制精度评价效果和精轧设定模型控制效果评价结果对精轧设定模型进行综合评价,得到精轧模型设定精度。
进一步地,温度预报精度评价的评价公式为:
其中,SCFDT表示温度预报精度得分;FDTscan表示精轧出口FDT实测值;FDTAcal表示精轧出口FDT模型后计算值;FDTset表示精轧出口FDT目标值,FDT表示终轧温度。
进一步地,轧制力预报精度评价的评价公式为:
其中,SCP表示轧制力预报精度得分;PAcal_i表示精轧第i机架轧制力预报模型后计算值;PScan_i表示精轧第i机架轧制力实测值;Ki表示精轧第i机架轧制力偏差评判权重;n表示精轧机架数。
进一步地,辊缝设定精度评价的评价公式为:
其中,SCGap表示辊缝设定精度得分;GapErrAcal_i表示精轧第i机架辊缝偏差后计算值;GapErrold_i表示精轧第i机架辊缝偏差上一卷钢的后计算值;Gapset_i表示精轧第i机架辊缝设定值;αi表示精轧第i机架辊缝偏差评判权重;n表示精轧机架数。
进一步地,精轧设定模型控制精度评价的评价公式为:
SCA=ωFDT×SCFDT+ωP×SCP+ωGap×SCGap
ωFDT+ωP+ωGap=1
其中,SCA表示精轧设定模型控制精度得分;SCFDT表示温度预报精度得分;SCP表示轧制力预报精度得分;SCGap表示辊缝设定精度得分;ωFDT表示温度预报精度评价权向量;ωP表示轧制力预报精度评价权向量;ωGap表示辊缝设定精度评价权向量。
进一步地,带钢头部厚度质量评价的评价公式为:
其中,表示精轧出口带钢头部厚度质量得分;表示第i个监测点厚度命中的百分率;h末_i表示精轧出口带钢头部第i个监测点厚度实测值;h末_set表示精轧出口带钢厚度设定值;△h末表示带钢头部厚度工艺限幅值;N表示带钢头部厚度总监测点数。
进一步地,带钢头部宽度质量评价的评价公式为:
其中,SCB表示精轧出口带钢头部宽度质量得分;fB_i表示第i个监测点宽度命中的百分率;Bi表示精轧出口带钢头部第i个监测点宽度实测值;Bmean_b表示带钢本体宽度平均值;△B表示带钢头部宽度工艺限幅值;N表示带钢头部宽度总监测点数。
进一步地,带钢头部终轧温度质量评价的评价公式为:
其中,SCT表示精轧出口带钢头部FDT质量得分;fT_i表示第i个监测点FDT命中的百分率;Ti表示精轧出口带钢头部第i个监测点FDT实测值;Tset表示精轧出口FDT目标值;△T表示精轧出口FDT工艺限幅值;N表示带钢头部FDT总监测点数;FDT表示终轧温度。
进一步地,精轧设定模型控制效果评价的评价公式为:
SCE=ωH×SCH+ωB×SCB+ωT×SCT
ωH+ωB+ωT=1
其中,SCE表示精轧设定模型控制效果得分;SCH表示精轧出口带钢头部厚度质量得分;SCB表示精轧出口带钢头部宽度质量得分;SCT表示精轧出口带钢头部终轧温度质量得分;ωH表示带钢头部厚度质量评价权向量;ωB表示带钢头部宽度质量评价权向量;ωT表示带钢头部终轧温度质量评价权向量。
进一步地,精轧模型设定精度表示为:
其中,SC表示精轧设定模型综合评价得分,即精轧模型设定精度;SCA表示精轧设定模型控制精度得分;SCE表示精轧设定模型控制效果得分。
本发明的上述技术方案的有益效果如下:
上述方案中,从温度预报精度评价、轧制力预报精度评价和辊缝设定精度评价三个方面进行精轧设定模型控制精度评价;从带钢头部厚度质量评价、宽度质量评价和终轧温度质量评价三个方面进行精轧设定模型控制效果评价;根据精轧设定模型控制精度评价效果和精轧设定模型控制效果评价结果对精轧设定模型进行综合评价,得到精轧模型设定精度。这样,从精轧设定模型的控制精度和控制效果两个方面,实现带钢精轧模型设定精度的实时在线评判,使现场操作人员能够直观了解精轧模型的设定情况,及时调整设备的相关参数,对提高轧制稳定性和产品质量具有很重要的意义。
附图说明
图1为本发明实施例提供的带钢精轧模型设定精度的在线评判方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有的缺少对于带钢精轧模型设定精度进行评判、进而导致带钢质量下降的问题,提供一种带钢精轧模型设定精度的在线评判方法。
如图1所示,本发明实施例提供的带钢精轧模型设定精度的在线评判方法,包括:
S101,从温度预报精度评价、轧制力预报精度评价和辊缝设定精度评价三个方面进行精轧设定模型控制精度评价;
S102,从带钢头部厚度质量评价、宽度质量评价和终轧温度质量评价三个方面进行精轧设定模型控制效果评价;
S103,根据精轧设定模型控制精度评价效果和精轧设定模型控制效果评价结果对精轧设定模型进行综合评价,得到精轧模型设定精度。
本发明实施例所述的带钢精轧模型设定精度的在线评判方法,从温度预报精度评价、轧制力预报精度评价和辊缝设定精度评价三个方面进行精轧设定模型控制精度评价;从带钢头部厚度质量评价、宽度质量评价和终轧温度质量评价三个方面进行精轧设定模型控制效果评价;根据精轧设定模型控制精度评价效果和精轧设定模型控制效果评价结果对精轧设定模型进行综合评价,得到精轧模型设定精度。这样,从精轧设定模型的控制精度和控制效果两个方面,实现带钢精轧模型设定精度的实时在线评判,使现场操作人员能够直观了解精轧模型的设定情况,及时调整设备的相关参数,对提高轧制稳定性和产品质量具有很重要的意义。
本实施例中,在S101之前,所述带钢精轧模型设定精度的在线评判方法还包括:
A1,数据采集:实时采集精轧机架咬钢后0.5-1s的终轧温度、各机架轧制力和各机架辊缝的实测值;实时采集精轧出口带钢头部3-30m距离的厚度、宽度和终轧温度数据,分别用于S102中的带钢头部厚度质量评价、宽度质量评价和终轧温度质量评价;
A2,数据预处理:采用Kalman滤波算法对实时采集到的数据进行滤波处理,去除偶然干扰,并采用同点和同时采样两种模式进行模型后计算数据处理和收集。
本实施例中,同点采样是表示距离带钢头部一段距离的监测点,对精轧机组同点进行采样。比如模型自学习一般采用距离带钢成品头部5m的长度开始进行采样。精轧所有机架都采集同点的位置时需要进行厚度和长度的换算。
本实施例中,同时采样是表示同一时刻采集精轧机组所有实测值,比如精轧出口FDT高温计启动后延迟1s同时采样。
本实施例中,在S101中,利用实时采集的精轧机架咬钢后0.5-1s的终轧温度、各机架轧制力和各机架辊缝的实测值,分别从温度预报精度评价、轧制力预报精度评价和辊缝设定精度评价三个方面进行精轧设定模型控制精度评价。
在前述带钢精轧模型设定精度的在线评判方法的具体实施方式中,进一步地,温度预报精度评价的评价公式为:
其中,SCFDT表示温度预报精度得分;FDTscan表示精轧出口FDT实测值;FDTAcal表示精轧出口FDT模型后计算值;FDTset表示精轧出口FDT目标值,FDT表示终轧温度。
本实施例中,后计算值是相对模型(例如,计算FDT值的FDT模型、计算轧制力的轧制力预报模型、计算辊缝值的辊缝设定模型)预设定时的计算值而言,是在模型进行自学习时,采用相关的实测值对模型进行重新计算后得到的值。
本实施例中,以计算FDT值的FDT模型为例进行说明,FDT模型预设定时采用预定的速度、冷却水等参数值计算温降来预测FDT值,FDT模型后计算是在FDT模型进行自学习时,采用带钢实际的速度值、冷却水等实测值来计算FDT值。
在前述带钢精轧模型设定精度的在线评判方法的具体实施方式中,进一步地,轧制力预报精度评价的评价公式为:
其中,SCP表示轧制力预报精度得分;PAcal_i表示精轧第i机架轧制力预报模型后计算值;PScan_i表示精轧第i机架轧制力实测值;Ki表示精轧第i机架轧制力偏差评判权重;n表示精轧机架数。
在前述带钢精轧模型设定精度的在线评判方法的具体实施方式中,进一步地,辊缝设定精度评价的评价公式为:
其中,SCGap表示辊缝设定精度得分;GapErrAcal_i表示精轧第i机架辊缝偏差后计算值;GapErrold_i表示精轧第i机架辊缝偏差上一卷钢的后计算值;Gapset_i表示精轧第i机架辊缝设定值;ai表示精轧第i机架辊缝偏差评判权重;n表示精轧机架数。
在前述带钢精轧模型设定精度的在线评判方法的具体实施方式中,进一步地,精轧设定模型控制精度评价的评价公式为:
SCA=ωFDT×SCFDT+ωP×SCP+ωGap×SCGap
ωFDT+ωP+ωGap=1
其中,SCA表示精轧设定模型控制精度得分;SCFDT表示温度预报精度得分;SCP表示轧制力预报精度得分;SCGap表示辊缝设定精度得分;ωFDT表示温度预报精度评价权向量;ωP表示轧制力预报精度评价权向量;ωGap表示辊缝设定精度评价权向量。
本实施例中,以6机架精轧机组为例,取5卷带钢的相关数据(如表1和表2所示),按照上述提供的温度预报精度评价的评价公式、轧制力预报精度评价的评价公式、辊缝设定精度评价的评价公式和精轧设定模型控制精度评价的评价公式进行精轧模型控制精度在线评判,评价结果参考表2。
表1该精轧机组设定精度评判的相关参数
ω<sub>FDT</sub> | 0.478 |
ω<sub>P</sub> | 0.315 |
ω<sub>Gap</sub> | 0.207 |
ω<sub>H</sub> | 0.426 |
ω<sub>B</sub> | 0.248 |
ω<sub>T</sub> | 0.326 |
△h<sub>末</sub> | 0.05mm |
△B | 4mm |
表2 5卷带钢部分精轧设定数据和实测数据
钢卷1 | 钢卷2 | 钢卷3 | 钢卷4 | 钢卷5 | |
FDT<sub>scan</sub> | 908.99 | 908.29 | 913.22 | 838.6 | 831.2 |
FDT<sub>Acal</sub> | 905.29 | 918.23 | 916.93 | 817.85 | 816.59 |
FDT<sub>set</sub> | 890 | 890 | 890 | 860 | 860 |
P<sub>scan_6</sub> | 531.31 | 522.79 | 496.88 | 1058.93 | 1052.3 |
P<sub>Acal_6</sub> | 534.3 | 535.71 | 526.19 | 1055.62 | 1049.05 |
GapErr<sub>old_6</sub> | 0.0946 | 0.0946 | 0.0946 | 0.013 | 0.013 |
GapErr<sub>Acal_6</sub> | 0.104 | 0.1115 | 0.1284 | 0.083 | 0.079 |
Gap<sub>set_6</sub> | 11.25 | 11.29 | 11.29 | 3.53 | 3.53 |
SC<sub>FDT</sub> | 99.6 | 98.9 | 99.6 | 97.6 | 98.3 |
SC<sub>P</sub> | 97.2 | 97.2 | 95.2 | 97.7 | 97.9 |
SC<sub>Gap</sub> | 99.3 | 99.7 | 99.6 | 98.0 | 99.0 |
SC<sub>A</sub> | 98.8 | 98.5 | 98.2 | 97.7 | 98.3 |
本实施例中,在S102中利用实时采集的精轧出口带钢头部3-30m距离的厚度、宽度和终轧温度数据,分别从带钢头部厚度质量评价、宽度质量评价和终轧温度质量评价三个方面进行精轧设定模型控制效果评价。
在前述带钢精轧模型设定精度的在线评判方法的具体实施方式中,进一步地,带钢头部厚度质量评价的评价公式为:
其中,表示精轧出口带钢头部厚度质量得分;表示第i个监测点厚度命中的百分率;h末_i表示精轧出口带钢头部第i个监测点厚度实测值;h末_set表示精轧出口带钢厚度设定值;△h末表示带钢头部厚度工艺限幅值,是根据项目签订技术指标确定;N表示带钢头部厚度总监测点数。
在前述带钢精轧模型设定精度的在线评判方法的具体实施方式中,进一步地,带钢头部宽度质量评价的评价公式为:
其中,SCB表示精轧出口带钢头部宽度质量得分;fB_i表示第i个监测点宽度命中的百分率;Bi表示精轧出口带钢头部第i个监测点宽度实测值;Bmean_b表示带钢本体宽度平均值;△B表示带钢头部宽度工艺限幅值,是根据项目签订技术指标确定;N表示带钢头部宽度总监测点数。
在前述带钢精轧模型设定精度的在线评判方法的具体实施方式中,进一步地,带钢头部终轧温度质量评价的评价公式为:
其中,SCT表示精轧出口带钢头部FDT质量得分;fT_i表示第i个监测点FDT命中的百分率;Ti表示精轧出口带钢头部第i个监测点FDT实测值;Tset表示精轧出口FDT目标值;△T表示精轧出口FDT工艺限幅值,是根据项目签订技术指标确定;N表示带钢头部FDT总监测点数;FDT表示终轧温度。
在前述带钢精轧模型设定精度的在线评判方法的具体实施方式中,进一步地,精轧设定模型控制效果评价的评价公式为:
SCE=ωH×SCH+ωB×SCB+ωT×SCT
ωH+ωB+ωT=1
其中,SCE表示精轧设定模型控制效果得分;SCH表示精轧出口带钢头部厚度质量得分;SCB表示精轧出口带钢头部宽度质量得分;SCT表示精轧出口带钢头部终轧温度质量得分;ωH表示带钢头部厚度质量评价权向量;ωB表示带钢头部宽度质量评价权向量;ωT表示带钢头部终轧温度质量评价权向量。
本实施例中,按照上述提供的带钢头部厚度质量评价的评价公式、宽度质量评价的评价公式、终轧温度质量评价的评价公式和精轧设定模型控制效果评价的评价公式进行精轧模型控制效果在线评判,得到的评价结果如表3所示。
表3 5卷带钢精轧设定模型控制效果评价结果
在前述带钢精轧模型设定精度的在线评判方法的具体实施方式中,进一步地,精轧模型设定精度表示为:
其中,SC表示精轧设定模型综合评价得分,即精轧模型设定精度;SCA表示精轧设定模型控制精度得分;SCE表示精轧设定模型控制效果得分。
本实施例中,该5块带钢的精轧设定模型综合评价得分,如表4所示。
表4 5块带钢的精轧设定模型综合评价得分
钢卷1 | 钢卷2 | 钢卷3 | 钢卷4 | 钢卷5 | |
SC | 84.9 | 85.6 | 88.9 | 84.1 | 88.1 |
在S103之后,可以在HMI上实时展示每卷带钢精轧设定精度评判结果。
本实施例提供的带钢精轧模型设定精度的在线评判方法能够准确评价每卷带钢的精轧模型设定精度得分。为验证本发明提供的带钢精轧模型设定精度的在线评判方法的准确性,在某2032mm热连轧厂进行了实验,实时采集10块带钢的相关数据,运用本实施例的评价方法将每卷带钢精轧设定精度评判结果在HMI上实时展示,其判定结果和现场实际情况基本一致。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种带钢精轧模型设定精度的在线评判方法,其特征在于,包括:
从温度预报精度评价、轧制力预报精度评价和辊缝设定精度评价三个方面进行精轧设定模型控制精度评价;
从带钢头部厚度质量评价、宽度质量评价和终轧温度质量评价三个方面进行精轧设定模型控制效果评价;
根据精轧设定模型控制精度评价效果和精轧设定模型控制效果评价结果对精轧设定模型进行综合评价,得到精轧模型设定精度。
5.根据权利要求1所述的带钢精轧模型设定精度的在线评判方法,其特征在于,精轧设定模型控制精度评价的评价公式为:
SCA=ωFDT×SCFDT+ωP×SCP+ωGap×SCGap
ωFDT+ωP+ωGap=1
其中,SCA表示精轧设定模型控制精度得分;SCFDT表示温度预报精度得分;SCP表示轧制力预报精度得分;SCGap表示辊缝设定精度得分;ωFDT表示温度预报精度评价权向量;ωP表示轧制力预报精度评价权向量;ωGap表示辊缝设定精度评价权向量。
9.根据权利要求1所述的带钢精轧模型设定精度的在线评判方法,其特征在于,精轧设定模型控制效果评价的评价公式为:
SCE=ωH×SCH+ωB×SCB+ωT×SCT
ωH+ωB+ωT=1
其中,SCE表示精轧设定模型控制效果得分;SCH表示精轧出口带钢头部厚度质量得分;SCB表示精轧出口带钢头部宽度质量得分;SCT表示精轧出口带钢头部终轧温度质量得分;ωH表示带钢头部厚度质量评价权向量;ωB表示带钢头部宽度质量评价权向量;ωT表示带钢头部终轧温度质量评价权向量。
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