CN111861236A - 一种棒材精整工艺数据同步方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种棒材精整工艺数据同步方法，属于轧钢自动控制技术领域。该方法将棒材精整过程中各工序产生的采样数据对应到棒材长度方向上，在相同棒材长度的百分比下显示。其中，当工序采样数据量少的时候，采用插值法对采样数据进行填充；当采样数据量多的情况下，采用均值法对采样数据进行删减，以达到采样数据量相同的目的，最终实现各工序采样数据同步显示。根据同步后的数据可以查询任意长度位置上各工序的实测数据，为现场的工作人员提供一种方便快捷的产品质量数据查询方式，有助于后续的质量缺陷定位和追溯。

Description

一种棒材精整工艺数据同步方法

技术领域

本发明涉及轧钢自动控制技术领域，尤其涉及一种棒材精整工艺数据同步方法。

背景技术

棒材精整过程是特钢产品质量控制的关键工序，能够有效的提高档次，降低产品缺陷，提高产品的附加值。通过对棒材进行抛丸、矫直、倒棱、探伤及修磨等工序消除棒材表面和内部缺陷，提高平直度，达到满足标准和用户需求的目的。

棒材精整过程工序众多，每个工序都有相应的工艺参数和质量指标，并且棒材通过各工序的速度不同，而每个工序的工艺参数和质量指标存储都是按照固定的采样周期进行，从而造成棒材通过不同工序的时间不同，使得各工序的采样点个数不一致。而采样点在WINCC等客户端按照时间进行采样点的显示和输出，由此导致各工序间的采样点对应的棒材物理位置不同，采样点与物理位置的不同步，导致进行缺陷溯源时，工艺人员难以通过采样点曲线直观准确的找出缺陷的实际所在位置，给产品质量缺陷追溯造成困难。

在文献《冷连轧生产过程同步数据的建立与应用》中提出了一种应用于冷连轧机轧件段同步数据的建立方法.将轧件实时采集的实测轧制参数映射到成品钢卷的长度上，但是冷轧机段仅为生产过程的单一工序，根据流量恒定可以方便的进行速度换算从而实现数据的对应；同时精整倒棱过程仅针对棒材端部特定位置进行缺陷消除，这与冷连轧机存在显著不同，文献中所提到的数据对应方式不再适用于棒材精整过程。

发明内容

是针对上述现有技术的不足，本发明提供一种棒材精整工艺数据同步方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种棒材精整工艺数据同步方法，包括如下步骤：

步骤1：长度为L的棒材通过精整过程的抛丸、矫直、倒棱、探伤及修磨工序，其流程如图1所示，按照固定的采样周期Δt，存储棒材通过各工序时的时间和关键参数采样数据，具体步骤如下：

步骤1.1：棒材到达抛丸工序，存储棒材通过抛丸工序的时间，记为t₁；同时存储抛丸过程高速丸粒的采样数据，记为a₁[i]；

步骤1.2：棒材到达矫直工序，存储棒材通过矫直工序的时间，记为t₂；同时存储矫直过程的采样数据，记为a₂[i]；

步骤1.3：棒材到达倒棱工序，存储棒材通过倒棱工序的时间，记为t₃；同时存储倒棱过程的采样数据，记为a₃[i]；

步骤1.4：棒材到达探伤工序，存储棒材通过探伤工序的时间，记为t₄；同时存储探伤过程的采样数据，记为a₄[i]；

步骤1.5：棒材到达修磨工序，存储棒材通过修磨工序的时间，记为t₅；同时存储修磨过程的采样数据，记为a₅[i]。

所述抛丸过程高速丸粒采样数据为高速丸粒的离心速度或颗粒大小或颗粒硬度；所述矫直过程的采样数据为矫直力或矫直电流或直线度；所述倒棱过程的采样数据为圆周速度或倒角大小或倒棱斜面宽度；所述探伤过程的采样数据为线圈电压值或漏磁通或表面温度；所述修磨过程的采样数据为修磨量或循环水流量或压缩空气流量值。

步骤2：计算各工序的最大采样点数目，计算公式如下所示：

其中，i＝{1，2，3，4，5}，抛丸工序最大采样点数目记为n₁，矫直工序最大采样点计数为n₂，倒棱工序最大采样点计数为n₃，探伤工序最大采样点计数为n₄，修磨工序最大采样点计数为n₅；

步骤3：计算棒材通过各工序时实际位置与实测数据的对应关系，具体步骤如下：

步骤3.1：计算各工序每个采样点对应的采样长度，计算公式如下所示：

步骤3.2：计算各工序每个采样点对应的累计采样长度，计算公式如下所示：

步骤3.3：计算各工序累计采样长度对应棒材的实际位置百分比，计算公式如下所示：

步骤3.4：确定各工序累计采样长度对应的实际位置与实测数据的对应关系，用数组(η_i[j]，a_i[j])表示。

步骤4：确定棒材的标准采样数目N，以标准采样数目为依据，采用插值法或者均值法对各工序的原始采样数据进行处理，具体步骤如下：

步骤4.1：确定棒材同步过程单位长度ΔL，根据同步过程单位采样长度ΔL计算标准采样数目：

步骤4.2：计算标准采样数目对应的长度百分比，计算公式如下所示：

步骤4.3：分别将各工序的采样点数目n_i与标准采样数目N进行比较，若N≥n_i，采用插值法更新采样数据；若N＜n_i，则采用均值法更新采样数据。

所述插值法更新采样数据的过程如下：

对于k＝0,1,2,...,N，依次确定η′[k]对应的插值位置m_k；

(1)k＝0时，插值位置m₀＝0，η′[0]对应的采样数据a′_i[0]由下式计算：

a′_i[0]＝a_i[0]

(2)k≠0时，插值位置m_k由下式确定：

η_i[m_k-1]＜η′[k]≤η_i[m_k],m_k∈[1,n_i]

η′[k]对应的采样数据a′_i[k]由下式计算：

所述均值法更新采样数据的过程如下：

对于k＝0,1,2,...,N，依次确定η′[k]对应的插值位置m_k；

(1)k＝0时，插值位置m₀＝0，η′[0]对应的采样数据a′_i[0]由下式计算：

a′_i[0]＝a_i[0]

(2)k≠0时，插值位置m_k由下式确定：

η_i[m_k-1]＜η′[k]≤η_i[m_k],m_k∈[1,n_i]

η′[k]对应的采样数据a′_i[k]由下式计算：

步骤5：分别以棒材长度百分比数据η′_i[k]为横坐标，各工序采样数据a′_i[k]为纵坐标轴绘制曲线，数据同步完成。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

1、本发明提供的方法将棒材精整过程中各工序产生的采样数据对应到棒材长度方向上，根据同步后的数据可以查询任意长度位置上的实测数据，为现场的工作人员提供一种方便快捷的产品质量数据查询方式，有助于后续的质量缺陷定位和追溯。

2、本发明将每道工序不同采样间隔下的数据调整到在相同棒材长度的百分比下显示，在采样数据量少的时候，采用插值法对采样数据进行填充；在采样数据量多的情况下，采用均值法对采样数据进行删减，以达到采样数据量相同的目的，最终实现数据同步。

附图说明

图1为本发明棒材精整工艺中各工序的示意图；

图2为本发明实施例中棒材精整工艺数据同步方法的流程图；

图3为本发明实施例中各工序原始采样数据折线图；

图4为本发明实施例中各工序数据同步后的折线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本实施例对典型布置的精整线进行举例说明，为便于说明本实施例，选取抛丸、矫直、倒棱、探伤及修磨工序中，分别选取一种工序过程采样数据进行说明。其中，抛丸工序选取高速丸粒的离心速度采样数据(数据存入a₁[i])、矫直工序选取矫直力采样数据(数据存入a₂[i])、倒棱工序选取圆周速度采样数据(数据存入a₃[i])、探伤工序选取线圈电压采样数据(数据存入a₄[i])、修磨工序选取修磨量采样数据(数据存入a₅[i])。

如图2所示，本实施例的方法如下所述：

步骤1：长度为L＝6000mm的棒材通过精整过程的抛丸、矫直、倒棱、探伤及修磨工序，其流程如图1所示，按照固定的采样周期Δt＝0.5s，存储棒材通过各工序时的时间和关键参数采样数据，具体步骤如下：

步骤1.1：棒材到达抛丸工序，存储棒材通过抛丸工序的时间，记为t₁＝7.5s；同时存储抛丸过程高速丸粒的离心速度实测数据，记为a₁[i]；

步骤1.2：棒材到达矫直工序，存储棒材通过矫直工序的时间，记为t₂＝10.0s；同时存储矫直过程的矫直力实测数据，记为a₂[i]；

步骤1.3：棒材到达倒棱工序，存储棒材通过倒棱工序的时间，记为t₃＝6.0s；同时存储倒棱过程的圆周速度实测数据，记为a₃[i]；

步骤1.4：棒材到达探伤工序，存储棒材通过探伤工序的时间，记为t₄＝20.0s；同时存储探伤过程的线圈电压实测数据，记为a₄[i]；

步骤1.5：棒材到达修磨工序，存储棒材通过修磨工序的时间，记为t₅＝20.0s；同时存储修磨过程的修磨量实测数据，记为a₅[i]。

步骤2：计算各工序的最大采样点数目，计算公式如下所示：

本实施例中，抛丸工序最大采样点数目为

矫直工序最大采样点计数为

倒棱工序最大采样点计数为

探伤工序最大采样点计数为

修磨工序最大采样点计数为

本实施例中，各工序的实测数据见表1，绘制成折线图后如图3所示；

表1各工序的实测数据

步骤3：计算棒材通过各工序时实际位置与实测数据的对应关系，具体步骤如下：

步骤3.1：计算各工序每个采样点对应的采样长度，计算公式如下所示：

本实施例中，抛丸工序采样点对应的采样长度：

矫直工序采样点对应的采样长度：

倒棱工序采样点对应的采样长度：

探伤工序采样点对应的采样长度：

修磨工序采样点对应的采样长度：

步骤3.2：计算各工序每个采样点对应的累计采样长度，计算公式如下所示：

步骤3.3：计算各工序累计采样长度对应棒材的实际位置百分比，计算公式如下所示：

本实施例中，各工序的累计采样长度对应棒材的实际位置百分比如表2所示：

表2棒材通过各工序时的累计采样长度和百分比记录

步骤3.4：确定各工序累计采样长度对应的实际位置与实测数据的对应关系，用数组(η_i[j]，a_i[j])表示。

步骤4：确定棒材的标准采样数目N，以标准采样数目为依据，采用插值法或者均值法对各工序的原始采样数据进行处理，具体步骤如下：

步骤4.1：确定棒材同步过程单位长度ΔL＝300mm，根据同步过程单位采样长度ΔL计算标准采样数目：

步骤4.2：计算标准采样数目对应的长度百分比，计算公式如下所示：

步骤4.3：分别将各工序的采样点数目n_i与标准采样数目N进行比较，若N≥n_i，采用插值法更新采样数据；若N＜n_i，则采用均值法更新采样数据。

本实施例中，抛丸工序：20≥15，采用插值的方式更新采样数据；

矫直工序：20≥20，采用插值的方式更新采样数据；

倒棱工序：20≥12，采用插值的方式更新采样数据；

探伤工序：20＜40，采用均值处理方式更新采样数据；

修磨工序：20＜40，采用均值处理方式更新采样数据；

所述插值法更新采样数据的过程如下：以抛丸工序为例，进行说明：

(1)k＝0时，a′₁[0]＝a₁[0]＝69.2，此时m₀＝0

(2)k＝1时，存在整数m₁＝1，m₁∈[1,20]，满足0.0％＜5.0％≤6.67％，则对应的a′₁[1]为：

依次计算k＝2,...,20对应的a′₁[k]的值，详见表3。

所述均值法更新采样数据的过程如下：以探伤工序为例进行说明：

(1)k＝0时，a′₄[0]＝a₄[0]＝7.30，此时m₀＝0

(2)k＝1时，存在整数m₁＝2，m₁∈[1,40]，满足2.5％＜5.0％≤5.0％，则对应的a′₄[1]为：

依次计算k＝2,...,20对应的a′₄[k]的值，详见表3。

表3棒材通过各工序时更新的采样数据记录

步骤5：分别以棒材长度百分比数据η′_i[k]为横坐标，各工序采样数据a′_i[k]为纵坐标轴绘制曲线，数据同步完成，同步后的数据如图4所示。

Claims (7)

1.一种棒材精整工艺数据同步方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：长度为L的棒材通过精整过程的抛丸、矫直、倒棱、探伤及修磨工序，按照固定的采样周期Δt，存储棒材通过各工序时的时间和关键参数采样数据；

步骤2：计算各工序的最大采样点数目，计算公式如下所示：

其中，i＝{1，2，3，4，5}，抛丸工序最大采样点数目记为n₁，矫直工序最大采样点计数为n₂，倒棱工序最大采样点计数为n₃，探伤工序最大采样点计数为n₄，修磨工序最大采样点计数为n₅；

步骤3：计算棒材通过各工序时实际位置与实测数据的对应关系；

步骤4：确定棒材的标准采样数目N，以标准采样数目为依据，采用插值法或者均值法对各工序的原始采样数据进行处理；

步骤5：分别以棒材长度百分比数据η′_i[k]为横坐标，各工序采样数据a′_i[k]为纵坐标轴绘制曲线，数据同步完成。

2.根据权利要求1所述的棒材精整工艺数据同步方法，其特征在于：所述步骤1的过程如下：

步骤1.1：棒材到达抛丸工序，存储棒材通过抛丸工序的时间，记为t₁；同时存储抛丸过程高速丸粒的采样数据，记为a₁[i]；

步骤1.2：棒材到达矫直工序，存储棒材通过矫直工序的时间，记为t₂；同时存储矫直过程的采样数据，记为a₂[i]；

步骤1.3：棒材到达倒棱工序，存储棒材通过倒棱工序的时间，记为t₃；同时存储倒棱过程的采样数据，记为a₃[i]；

步骤1.4：棒材到达探伤工序，存储棒材通过探伤工序的时间，记为t₄；同时存储探伤过程的采样数据，记为a₄[i]；

步骤1.5：棒材到达修磨工序，存储棒材通过修磨工序的时间，记为t₅；同时存储修磨过程的采样数据，记为a₅[i]。

3.根据权利要求2所述的棒材精整工艺数据同步方法，其特征在于：所述抛丸过程高速丸粒采样数据为高速丸粒的离心速度或颗粒大小或颗粒硬度；所述矫直过程的采样数据为矫直力或矫直电流或直线度；所述倒棱过程的采样数据为圆周速度或倒角大小或倒棱斜面宽度；所述探伤过程的采样数据为线圈电压值或漏磁通或表面温度；所述修磨过程的采样数据为修磨量或循环水流量或压缩空气流量值。

4.根据权利要求1所述的棒材精整工艺数据同步方法，其特征在于：所述步骤3的过程如下：

步骤3.1：计算各工序每个采样点对应的采样长度，计算公式如下所示：

步骤3.2：计算各工序每个采样点对应的累计采样长度，计算公式如下所示：

步骤3.3：计算各工序累计采样长度对应棒材的实际位置百分比，计算公式如下所示：

步骤3.4：确定各工序累计采样长度对应的实际位置与实测数据的对应关系，用数组(η_i[j]，a_i[j])表示。

5.根据权利要求1所述的棒材精整工艺数据同步方法，其特征在于：所述步骤4的过程如下：

步骤4.1：确定棒材同步过程单位长度ΔL，根据同步过程单位采样长度ΔL计算标准采样数目：

步骤4.2：计算标准采样数目对应的长度百分比，计算公式如下所示：

步骤4.3：分别将各工序的采样点数目n_i与标准采样数目N进行比较，若N≥n_i，采用插值法更新采样数据；若N＜n_i，则采用均值法更新采样数据。

6.根据权利要求5所述的棒材精整工艺数据同步方法，其特征在于：所述插值法更新采样数据的过程如下：

对于k＝0,1,2,...,N，依次确定η′[k]对应的插值位置m_k；

(1)k＝0时，插值位置m₀＝0，η′[0]对应的采样数据a′_i[0]由下式计算：

a′_i[0]＝a_i[0]

(2)k≠0时，插值位置m_k由下式确定：

η_i[m_k-1]＜η′[k]≤η_i[m_k],m_k∈[1,n_i]

η′[k]对应的采样数据a′_i[k]由下式计算：

7.根据权利要求5所述的棒材精整工艺数据同步方法，其特征在于：所述均值法更新采样数据的过程如下：

对于k＝0,1,2,...,N，依次确定η′[k]对应的插值位置m_k；

(1)k＝0时，插值位置m₀＝0，η′[0]对应的采样数据a′_i[0]由下式计算：

a′_i[0]＝a_i[0]

(2)k≠0时，插值位置m_k由下式确定：

η_i[m_k-1]＜η′[k]≤η_i[m_k],m_k∈[1,n_i]

η′[k]对应的采样数据a′_i[k]由下式计算：

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