CN112974533B - 一种基于热轧来料数据的带钢头尾长度优化剪切方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于热轧来料数据的带钢头尾长度优化剪切方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：头尾不规则计算过程；步骤2：焊缝搭接稳定性剪切过程。该技术方案基于带钢自身设定厚度的厚度模型，考虑了钢种、规格等信息的张力模型，然后将厚度模型与张力模型相结合，形成了前后卷搭接时的规则判定模型，并基于热轧来料数据，运用了拉格朗日差值模型，得到了一定距离的数据，最后将规则判定模型与得到的数据代入优化模型中，有效提高了带钢头尾长度的剪切量并降低了焊缝断带率。

Description

一种基于热轧来料数据的带钢头尾长度优化剪切方法

技术领域

本发明涉及一种剪切方法，具体涉及一种基于热轧来料数据的带钢头尾长度优化剪切方法，属于机械自动化技术领域。

背景技术

在目前的冷轧生产流程中，较多地实现了经过带钢头尾剪切之后再由激光焊接，然后进行无头轧制，而对于冷轧带钢的轧制，由于带钢头尾剪切不准确，造成焊缝断带率高且成材率比较低。

然而，使带钢头尾优化剪切具有较多的技术难点：

(1)由于热轧和冷轧由于各个工序之间存在信息壁垒，冷轧没有有效的对热轧的过程、质量数据等进行获取和管理，存在信息孤岛；

(2)在目前的头尾剪切方案中，前卷和后卷搭接的过程中存在厚差，目前缺少头尾搭接的判定规则；

(3)在冷轧焊机焊接之前，带钢的头尾切除过多会造成成材率降低，切除过少会有缺陷的存在容易造成焊缝断带；

综合以上特点可知，由于缺少对热轧来料的有效获取和利用以及缺少对带钢质量的判定规则，故难以对带钢头尾焊接之前进行优化剪切。

优化带钢头尾剪切长度，必须解决两个主要问题，即获得准确的热轧来料数据与头尾搭接时的判定规则。

首先应获得准确的热轧来料数据。目前的热轧生产线可能有多条，在冷轧实际生产中可能存在变规格、钢种进行轧制，故首先要完成对热轧来料数据的获取。在热轧精轧轧机出口两侧安装X射线或γ射线测厚仪，凸度仪等测量设备。将热轧获取到的数据经过L2核心交换机、光电转换器及防火墙后，最后传输到冷轧数据采集机中。

冷轧产线方面，酸洗以及酸轧的相关数据分别通过酸洗、酸轧核心交换机到冷轧的三层交换机位置，为确保数据传输以及系统的运行的安全性，在冷轧端的数据采集机与热轧端之间布置一道防火墙。热轧端的数据通过防火墙以及数据采集机后，与冷轧端的判定与预控系统交换机相连接。冷轧端的主服务器可通过系统的交换机从数据采集机获取所需相关数据，为头尾优化剪切做基础。

然后是头尾搭接判定规则的制定。热轧来料头尾存在质量缺陷，目前的带钢头尾剪切长度是基于带钢头尾缺陷及带钢在热轧精轧轧机出口设定的厚度来确定的，此种方法缺少理论依据，剪切完成之后容易造成前后带钢搭接超厚以及存在剪切长度过多过少的问题，从而造成焊缝存在应力集中及成材率比较低的现象。在头尾搭接判定规则制定的过程中，首先查阅相关文献得到焊缝断带的主要原因，由于目前的头尾剪切规则没有考虑带钢的钢种、规格以及其他因素对断带的影响，在制定规则的过程中，充分考虑了这些因素对断带的影响，从而可以有效减小断带概率。本发明将根据带钢前后卷搭接时的特点，设计有针对性的头尾剪切优化控制方法。

经过查新，《利用飞剪机剪切镀锡板过程中剪切长度精度控制优化方法》(CN201410695685.6)发明提供一种利用飞剪机剪切镀锡板过程中剪切长度精度控制优化方法,本发明的方法包括:在飞剪机的飞轮带动上剪刃运行的一个周期的225°到下一周期的165°共300°的区间内进行喂料,喂料辊在喂料过程中的速度曲线控制为S型仿正弦曲线,本发明的方法能够使得横切机组长度精度偏差为±0.15mm。

《一种提高大规格线材尺寸精度及表面质量的生产方法》(CN200910232611.8)发明公开了一种提高大规格线材尺寸精度及表面质量的生产方法,具体的说是在无减定径机组的高速线材生产线利用现有的精轧机机组,将生产大规格线材时的精轧机机组内空过机架改为规圆机架,对成品机架轧出的线材进行一次规圆轧制,提高大规格线材尺寸精度及表面质量,同时减少成品线材头、尾剪切量,提高成材率。

《一种控制倍尺飞剪剪切长度的方法》(CN201310236922.8)发明公开了一种控制倍尺飞剪剪切长度的方法,按如下步骤进行:(1)当轧件经过加热炉出炉辊道后,得到此轧件的重量为Gn；(2)T400控制器记录轧件通过倍尺飞剪头部和尾部的时间为Tw,整个轧件通过倍尺飞剪的时间为Tn,则轧件的长度为:Ln＝Tn*Lw/Tw；(3)当下一根轧件经过加热炉出炉辊道后,得到此轧件的重量为Gm,则推算出此轧件的长度为Lm＝Gn*Ln/Gm；(4)推算倍尺飞剪剪切刀数,Lm尾＝Lm-∑Lc,当Lm尾为零或者负值时,则x-1即为剪切的刀数；(5)推算最终倍尺飞剪剪切的定尺长度为Lz＝Lm/x-1,更新定尺长度后对此轧件进行剪切,同时,本发明还公开了一种控制倍尺飞剪剪切长度的装置,本发明起到消除"短尾",避免堆钢的作用,减少上冷床的故障,保证生产节奏,减少安全隐患,《一种中小型型钢倍尺剪切优化方法》(CN201610334621.2)发明实施例公开了一种中小型型钢倍尺剪切优化方法,包括:获取正常倍尺长度L1；计算成品轧件的总长度,并根据所述轧件总长度及正常倍尺长度L1,获取剩余剪切次数；根据所述轧件总长度获取当前剩余长度LTOT；判断剪切次数是否为1；当所述剩余剪切次数为1时,将所述正常倍尺长度L1与所述当前剩余长度LTOT进行比较判断；当所述当前剩余长度LTOT＜L1时,对轧件的当前剩余部分进行优化处理；当所述当前剩余长度LTOT≥L1时,将所述当前剩余部分再进行一次剪切,所述方法能大大提高中小型型钢倍尺剪切的控制精度,减少冷床堆钢,显著提高成材率。

《利用飞剪机剪切镀锡板过程中剪切长度精度控制优化方法》(CN201410695685.6)发明提供一种利用飞剪机剪切镀锡板过程中剪切长度精度控制优化方法,本发明的方法包括:在飞剪机的飞轮带动上剪刃运行的一个周期的225°到下一周期的165°共300°的区间内进行喂料,喂料辊在喂料过程中的速度曲线控制为S型仿正弦曲线,本发明的方法能够使得横切机组长度精度偏差为±0.15mm,以上四个专利虽然与本专利都是讲述剪切优化的方法，但是只是讲述冷轧或热轧或设备的剪切方法，但是本专利讲述的是从热轧生产的钢卷，在冷轧生产连续性过程中，根据头尾搭接判定规则，针对性的对头尾剪切进行优化，减少焊缝断带率且提高成材率。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种基于热轧来料数据的带钢头尾长度优化剪切方法，该技术方案针对冷轧在进行轧制时引起的焊缝断带问题，开发了前后卷搭接的判定规则及基于热轧来料数据的带钢头尾长度优化剪切方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，基于热轧来料数据的带钢头尾长度优化剪切方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：头尾不规则计算过程；

步骤2：焊缝搭接稳定性剪切过程。

作为本发明的一种改进，步骤1：头尾不规则计算过程，具体如下：

11)、读取冷轧带钢生产计划，根据生产计划的顺序，进行具体的剪切量计算，此时在线卷的带钢的钢卷号为p₁，钢种g₁，热轧精轧轧机出口的设定厚度h₁，下一卷带钢的钢卷号p₂，钢种g₂，热轧精轧轧机出口的设定厚度h₂；

12)、将所有带钢的厚度x₁分为三个等级，分别为l₁、l₂、l₃，此时设定厚度等级l＝f₁(x)，l∈{l₁,l₂,l₃}，然后将热轧精轧轧机出口的设定厚度h与得到的厚度等级l作为输入，若设定厚度属于某个厚度等级，则此时可以得到输出

计算模型为：

其中计算模型具体如下:

式中，

为前卷带钢的尾部建议剪切量，

为后卷带钢的头部建议剪切量；

详细的计算步骤如下所示：

若带钢的设定厚度h小于2.3mm，则此时带钢尾部建议剪切刀数

头部建议剪切刀数

若带钢的设定厚度不小于2.3mm不大于3mm，此时带钢的尾部建议剪切刀数

头部建议剪切刀数

当带钢的设定厚度大于3mm，此时带钢的尾部建议剪切刀数

后卷带钢的头部建议剪切刀数

至此，通过上述步骤，得到了前后带钢头尾的剪切量

作为本发明的一种改进，步骤2：焊缝搭接稳定性剪切过程，具体如下：

21)、读取热轧来料在精轧轧机出口的厚度thicknessF7EXIT，凸度crown，楔形wedge数据；

22)、根据上述步骤，可以直接得到带钢的厚度、凸度、楔形数据，而利用目前现有的凸度计算模型，楔形计算模型，得到带钢边部计算模型，可以获得距离边部为25mm的传动侧厚度hed，操作侧厚度heo，具体的计算模型如下：

凸度计算模型：

C_h＝h_c-(h_eo+h_ed)/2000 (3)；

楔形计算模型：

W_h＝h_eo-h_ed (4)；

由以上过程，我们可以得到边部操作侧heo与传动侧hed厚度的计算模型如下：

h_ed＝h_c-C_h/1000-W/2000 (5)；

h_eo＝h_c-C_h/1000+W/2000 (6)；

式中，h_c、C_h、W为来料在热轧精轧轧机出口的厚度、凸度、楔形；

23)、由于目前采集的厚度数据thicknessF7EXIT，凸度数据crown，楔形数据wedge是按照1m一个点采集的数据，形成X轴为间距，Y轴为数据的曲线图，而在实际的应用中每刀的剪切量有可能K米,通常设置带钢头尾的最大剪切量为L_max刀，故将带钢头尾的L_max·k米数据利用拉格朗日插值计算模型，首先算出拉式多项式，在根据拉式基函数，找到每刀剪切量在数轴Y中对应的数据，拟合成一条过前后L_max个点的L_max-1次曲线，然后按照K米取一次点，此时得到带钢头尾在K*i(i＝0,1,2……，i<＝L_max)米处的中部厚度thickness，传动侧厚度数据D_thickness，操作侧厚度数据O_thickness，具体的拉格朗日插值计算模型如下：

首先由拉式基函数：

其次由拉式多项式：

式中，x_i称为节点、对应着自变量的位置，y_i对应着函数在这个位置的取值，x_j为拟合之后的各个数据点的值(i≠j)，x为要得到点的位置(x＝K*i)；

24)在以上步骤中，得到了带钢全长的中部厚度数据thickness，由于带钢头尾的数据存在超厚以及波动等问题，将带钢头尾的各15％个点去掉,设定H为带钢稳定部分的平均厚度，计算模型如下：

其中c1＝0.15count；c2＝0.85count (9)；

式中，x[i]为带钢全长中部的各个厚度值，count为带钢采集的点数，H为带钢的稳定部分的平均厚度；

25)经过以上步骤，可以得到带钢的稳态平均厚度H以及带钢的钢种g，此时将稳态平均厚度作为输入与设定的厚度范围进行比较，得到带钢的厚度等级H_R，H_R∈{A,B,C,D}同理将带钢的钢种作为输入，利用解析计算模型，可以得到带钢的屈服强度等级T_R，解析计算模型如下：厚度等级解析计算模型：H_R＝f₃(H)屈服强度等级解析计算模型：T_R＝f₄(g)，具体的计算模型如下：

厚度等级计算模型详细表见表二；

表二 厚度等级计算模型详细表

NO	H	H_R
			1	(0,2)	A
2	[2,3)	B
			3	[3,4)	C
4	[4,∞)	D

厚度等级详细步骤如下所示：

当带钢的稳态平均厚度H<2时，此时H_R＝”A”；当带钢的稳态平均厚度2≤H<3时，此时H_R＝”B”；当带钢的稳态平均厚度3≤H<4时，此时H_R＝”C”；当带钢的稳态平均厚度4≤H时，此时H_R＝”D”；

屈服强度等级计算模型详细表达式见表三；

26)通过得到的厚度等级H_R和屈服强度等级T_R作为输入，综合考虑前后两卷带钢的厚度与带钢的钢种、规格对焊缝质量的影响，可以得到前后两卷带钢头尾搭接时的中部厚差允许范围C_P，边部厚差允许范围E_P，此时规则计算模型如下：搭接规则计算模型：C_P、E_P＝f₅(H_R,T_R)；

搭接规则计算模型详细表达式见表四；

27)此时已经得到的前后两卷带钢拟合之后的中部厚度thickness、传动侧厚度D_thickness、操作侧厚度O_thickness以及前后搭接时的中部厚差范围C_P、边部厚差范围E_P的基础上，将前卷带钢尾部拟合之后的中部厚度和边部厚度后

个点与后卷带钢头部拟合之后的中部厚度和边部厚度前

个点进行逐一做差比较，将中部厚差与边部厚差小于C_P和E_P的剪切方案存储起来，得到前卷尾部符合厚差范围的的结果为

后卷头部符合厚差范围的的结果为

28)然后在已经得到的方案的基础上进行剪切量最小化寻优，将前卷的计算结果i与后卷的计算结果j相加，将剪切量之和最小的结果作为输出，最后得到前卷的计算结果为

后卷的计算结果为

至此，通过对热轧来料数据的利用以及一些计算模型，得到了带钢头尾搭接时的长度优化剪切。

在带钢热轧轧制过程中，X射线(或γ射线)测厚仪测量得到的板带厚度信息，凸度仪等其它测量设备获得板带的凸度、楔形等断面轮廓信息，通过L2核心交换机,、光电转换器和防火墙后，最后传输到冷轧的数据采集器中。

目前由带钢头尾厚差超厚引起的焊缝断带率比较高，在冷轧产线中缺少对质量判定的规则及带钢头尾剪切量存在剪切过多或过少的问题。因此，本发明提出如下控制方法：首先，基于冷轧的生产计划以及带钢的钢种、厚度等级模型、屈服强度等级模型，提出前后两卷搭接时的规则模型，然后将热轧来料数据中的厚度、凸度等断面轮廓数据和规则模型，带入到头尾剪切优化模型中。

相对于现有技术，本发明具有如下优点，该技术方案采用基于带钢自身设定厚度的厚度模型，考虑了钢种、规格等信息的张力模型，然后将厚度模型与张力模型相结合，形成了前后卷搭接时的规则判定模型，并基于热轧来料数据，运用了拉格朗日差值模型，得到了一定距离的数据，最后将规则判定模型与得到的数据代入优化模型中，有效提高了带钢头尾长度的剪切量和成材率，并降低了焊缝断带率，确保机组生产稳定。

附图说明

图1是基于热轧来料的带钢头尾优化剪切网络拓扑图。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。

实施例1：

其中：表一是本文的符号说明；

表一符号说明

参见图1，一种基于热轧来料数据的带钢头尾长度优化剪切方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：头尾不规则计算过程；

步骤2：焊缝搭接稳定性剪切过程。

步骤1：头尾不规则计算过程，具体如下：

11)、读取冷轧带钢生产计划，根据生产计划的顺序，进行具体的剪切量计算，此时在线卷的带钢的钢卷号为p₁，钢种g₁，热轧精轧轧机出口的设定厚度h₁，下一卷带钢的钢卷号p₂，钢种g₂，热轧精轧轧机出口的设定厚度h₂；

12)、将所有带钢的厚度x₁分为三个等级，分别为l₁、l₂、l₃，此时设定厚度等级l＝f₁(x)，l∈{l₁,l₂,l₃}，然后将热轧精轧轧机出口的设定厚度h与得到的厚度等级l作为输入，若设定厚度属于某个厚度等级，则此时可以得到输出

计算模型为：

其中计算模型具体如下：

式中，

为前卷带钢的尾部建议剪切量，

为后卷带钢的头部建议剪切量；

详细的计算步骤如下所示：

若带钢的设定厚度h小于2.3mm，则此时带钢尾部建议剪切刀数

头部建议剪切刀数

若带钢的设定厚度不小于2.3mm不大于3mm，此时带钢的尾部建议剪切刀数

头部建议剪切刀数

当带钢的设定厚度大于3mm，此时带钢的尾部建议剪切刀数

后卷带钢的头部建议剪切刀数

至此，通过上述步骤，得到了前后带钢头尾的剪切量

步骤2：焊缝搭接稳定性剪切过程，具体如下：

21)、读取热轧来料在精轧轧机出口的厚度thicknessF7EXIT，凸度crown，楔形wedge数据；

22)、根据上述步骤，可以直接得到带钢的厚度、凸度、楔形数据，而利用目前现有的凸度计算模型，楔形计算模型，得到带钢边部计算模型，可以获得距离边部为25mm的传动侧厚度hed，操作侧厚度heo，具体的计算模型如下：

凸度计算模型：

C_h＝h_c-(h_eo+h_ed)/2000 (3)；

楔形计算模型：

W_h＝h_eo-h_ed (4)；

由以上过程，我们可以得到边部操作侧heo与传动侧hed厚度的计算模型如下：

h_ed＝h_c-C_h/1000-W/2000 (5)；

h_eo＝h_c-C_h/1000+W/2000 (6)；

式中，h_c、C_h、W为来料在热轧精轧轧机出口的厚度、凸度、楔形；

23)、由于目前采集的厚度数据thicknessF7EXIT，凸度数据crown，楔形数据wedge是按照1m一个点采集的数据，形成X轴为间距，Y轴为数据的曲线图，而在实际的应用中每刀的剪切量有可能K米,通常设置带钢头尾的最大剪切量为L_max刀，故将带钢头尾的L_max·k米数据利用拉格朗日插值计算模型，首先算出拉式多项式，在根据拉式基函数，找到每刀剪切量在数轴Y中对应的数据，拟合成一条过前后L_max个点的L_max-1次曲线，然后按照K米取一次点，此时得到带钢头尾在K*i(i＝0,1,2……，i<＝L_max)米处的中部厚度thickness，传动侧厚度数据D_thickness，操作侧厚度数据O_thickness，具体的拉格朗日插值计算模型如下：

首先由拉式基函数：

其次由拉式多项式：

式中，x_i称为节点、对应着自变量的位置，y_i对应着函数在这个位置的取值，x_j为拟合之后的各个数据点的值(i≠j)，x为要得到点的位置(x＝K*i)；

24)在以上步骤中，得到了带钢全长的中部厚度数据thickness，由于带钢头尾的数据存在超厚以及波动等问题，将带钢头尾的各15％个点去掉,设定H为带钢稳定部分的平均厚度，计算模型如下：

其中c1＝0.15count；c2＝0.85count(9)；

式中，x[i]为带钢全长中部的各个厚度值，count为带钢采集的点数，H为带钢的稳定部分的平均厚度；

25)经过以上步骤，可以得到带钢的稳态平均厚度H以及带钢的钢种g，此时将稳态平均厚度作为输入与设定的厚度范围进行比较，得到带钢的厚度等级H_R，H_R∈{A,B,C,D}同理将带钢的钢种作为输入，利用解析计算模型，可以得到带钢的屈服强度等级T_R，解析计算模型如下：厚度等级解析计算模型：H_R＝f₃(H)屈服强度等级解析计算模型：T_R＝f₄(g)，具体的计算模型如下：

厚度等级计算模型详细表见表二；

表二厚度等级计算模型详细表

NO	H	H_R
			1	(0,2)	A
2	[2,3)	B
			3	[3,4)	C
4	[4,∞)	D

厚度等级详细步骤如下所示：

当带钢的稳态平均厚度H<2时，此时H_R＝”A”；当带钢的稳态平均厚度2≤H<3时，此时H_R＝”B”；当带钢的稳态平均厚度3≤H<4时，此时H_R＝”C”；当带钢的稳态平均厚度4≤H时，此时H_R＝”D”；

屈服强度等级计算模型详细表达式见表三；

表三：屈服强度等级计算模型详细表

26)通过得到的厚度等级H_R和屈服强度等级T_R作为输入，综合考虑前后两卷带钢的厚度与带钢的钢种、规格对焊缝质量的影响，可以得到前后两卷带钢头尾搭接时的中部厚差允许范围C_P，边部厚差允许范围E_P，此时规则计算模型如下：搭接规则计算模型：C_P、E_P＝f₅(H_R,T_R)；

搭接规则计算模型详细表达式见表四；

表四：规则计算模型详细表

27)此时已经得到的前后两卷带钢拟合之后的中部厚度thickness、传动侧厚度D_thickness、操作侧厚度O_thickness以及前后搭接时的中部厚差范围C_P、边部厚差范围E_P的基础上，将前卷带钢尾部拟合之后的中部厚度和边部厚度后

个点与后卷带钢头部拟合之后的中部厚度和边部厚度前

个点进行逐一做差比较，将中部厚差与边部厚差小于C_P和E_P的剪切方案存储起来，得到前卷尾部符合厚差范围的的结果为

后卷头部符合厚差范围的的结果为

28)然后在已经得到的方案的基础上进行剪切量最小化寻优，将前卷的计算结果i与后卷的计算结果j相加，将剪切量之和最小的结果作为输出，最后得到前卷的计算结果为

后卷的计算结果为

至此，通过对热轧来料数据的利用以及一些计算模型，得到了带钢头尾搭接时的长度优化剪切。

应用实施例：参照附图1，一种基于热轧来料数据的带钢头尾长度优化剪切方法，该方法可分为两部分，第一部分是头尾不规则计算部分，第二部分是焊缝稳定性计算部分；当我们从冷轧生产计划表读取到生产顺序时，此时读取到在线卷和下一卷的卷号，钢种及热轧精轧轧机出口的设定厚度，例如对于在线卷为20488201400和下一卷为20488201300的轧制，此时卷号、钢种和热轧精轧轧机出口设定厚度如表五所示。

表五钢卷的详细信息

卷号	钢种	热轧精轧轧机出口设定厚度
			20488201400	AQ0940K1	2.0
20488201300	AQ0940K1	2.0

然后按照如下步骤从头尾不规则剪切部分开始，进行依次计算：

将所有带钢的厚度x₁分为三个等级，分别为l₁、l₂、l₃，由于此时前卷带钢和后卷带钢的出口设定厚度为2.0mm，得到前后两卷带钢的厚度等级都为l₁，此时通过f₂(h,l)得到前卷带钢20488201400的尾部建议剪切量

为2刀，后卷带钢20488201300的头部建议剪切量

为3刀，

至此，通过上述步骤，得到了前卷带钢尾部的建议剪切量

为2刀，后卷带钢头部的建议剪切量

为3刀；

步骤2、焊缝稳定性搭接剪切部分：

21)读取热轧来料在精轧轧机出口的厚度thicknessF7EXIT，凸度crown，楔形wedge数据

22)根据上述步骤，可以直接得到带钢的厚度、凸度、楔形数据，而利用目前现有的凸度计算模型，楔形计算模型，可以得到带钢边部计算模型，可以获得距离边部为25mm的传动侧厚度h_ed，操作侧厚度h_eo。

表六前卷带钢20488201400的数据

表七后卷带钢20488201300的数据

23)由于目前采集的厚度数据thicknessF7EXIT，凸度数据crown，楔形数据wedge是按照1m一个点采集的数据，而在实际的应用中每刀的剪切量为0.8米,设置带钢头尾的最大剪切量为6刀，故将带钢头尾的5米数据利用拉格朗日插值计算模型，拟合成一条过前后6个点的5次曲线，然后按照0.8米取一次点，此时可以得到带钢头尾在0,0.8,1.6,2.4,3.2,4.0,4.8米处的中部厚度thickness，传动侧厚度数据D_thickness，操作侧厚度数据O_thickness。

表八前卷带钢尾部拟合之后的数据

表九后卷带钢头部拟合之后的数据

24)在以上步骤中，得到了带钢全长的中部厚度数据thickness，由于带钢头尾的数据存在超厚以及波动等问题，将带钢头尾的各15％个点去掉，计算得到了前卷带钢的稳定部分的平均厚度AverageThick₁＝2.03509mm，后卷带钢的稳定部分平均厚度AverageThick₂＝2.03506mm。

25)经过以上步骤，我们可以得到前卷带钢的稳态平均厚度为2.03509mm，钢种为AQ0940K1，后卷带钢的稳态平均厚度为2.13397mm，钢种为AQ0940K1，此时将稳态平均厚度作为输入与设定的厚度范围进行比较，可以得到前后两卷的带钢的厚度等级H_R为B级，同理将带钢的钢种作为输入，通过查询表格得到前后两卷带钢的屈服强度等级T_R为2级。

26)通过得到的厚度等级H_R和屈服强度等级T_R作为输入，综合考虑前后两卷带钢的厚度与带钢的钢种、规格对焊缝质量的影响，通过查询表格可以得到前后两卷带钢头尾搭接时的中部厚差允许范围C_P为0.160mm，边部厚差允许范围E_P为0.155mm。

27)此时已经得到前后两卷带钢拟合之后的中部厚度thickness、传动侧厚度D_thickness、操作侧厚度O_thickness以及前后搭接时的中部厚差范围C_P、边部厚差范围E_P的基础上，将前卷带钢尾部拟合之后的中部厚度和边部厚度后

个点与后卷带钢头部拟合之后的中部厚度和边部厚度前

个点进行逐一做差比较，此时可以发现前卷20488201400尾部的后5个点与后卷20488201300头部的前4个点的拟合之后的中部厚差在0.160mm之内与边部厚差在0.155mm之内，得到前卷尾部符合厚差范围的结果i＝2,3,5,6后卷头部符合厚差范围的结果j＝3,4,5,6。

28)在已经得到的方案的基础上进行剪切量最小化寻优，将前卷的计算结果i与后卷的计算结果j相加，将剪切量之和最小的结果作为输出，最后得到前卷的计算结果为

为2刀，后卷的计算结果为

为3刀。

至此，通过对热轧来料数据的利用以及一些计算模型，得到了带钢头尾搭接时的长度优化剪切。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (1)

1.一种基于热轧来料数据的带钢头尾长度优化剪切方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：头尾不规则计算过程；

步骤2：焊缝搭接稳定性剪切过程；

步骤1：头尾不规则计算过程，具体如下：

11)、读取冷轧带钢生产计划，根据生产计划的顺序，进行具体的剪切量计算，此时在线卷的带钢的钢卷号为p₁，钢种g₁，热轧精轧轧机出口的设定厚度h₁，下一卷带钢的钢卷号p₂，钢种g₂，热轧精轧轧机出口的设定厚度h₂；

12)、将所有带钢的厚度x₁分为三个等级，分别为l₁、l₂、l₃，此时设定厚度等级l＝f₁(x)，l∈{l₁,l₂,l₃}，然后将热轧精轧轧机出口的设定厚度h与得到的厚度等级l作为输入，若设定厚度属于某个厚度等级，则此时可以得到输出

计算模型为：

其中计算模型具体如下:

式中，

为前卷带钢的尾部建议剪切量，

为后卷带钢的头部建议剪切量；

详细的计算步骤如下所示：

若带钢的设定厚度h小于2.3mm，则此时前卷带钢的尾部建议剪切量

后卷带钢的头部建议剪切量

若带钢的设定厚度不小于2.3mm不大于等于3mm，此时

当带钢的设定厚度大于等于3mm，此时

至此，通过上述步骤，得到了

步骤2：焊缝搭接稳定性剪切过程，具体如下：

21)、读取热轧来料在精轧轧机出口的厚度数据thicknessF7EXIT，凸度数据crown，楔形数据wedge数据；

22)、根据上述步骤，直接得到带钢的厚度、凸度、楔形数据，而利用目前现有的凸度计算模型，楔形计算模型，得到带钢边部计算模型，获得距离边部为25mm的传动侧厚度h_ed，操作侧厚度h_eo，具体的计算模型如下：

凸度计算模型：

C_h＝h_c-(h_eo+h_ed)/2000 (3)；

楔形计算模型：

W_h＝h_eo-h_ed (4)；

由以上过程，得到边部操作侧厚度h_eo与传动侧厚度h_ed的计算模型如下：

h_ed＝h_c-C_h/1000-W/2000 (5)；

h_eo＝h_c-C_h/1000+W/2000 (6)；

式中，h_c、C_h、W为来料在热轧精轧轧机出口的厚度、凸度、楔形；

23)、由于目前采集的厚度数据thicknessF7EXIT，凸度数据crown，楔形数据wedge是按照1m一个点采集的数据，形成X轴为间距，Y轴为数据的曲线图，而在实际的应用中每刀的剪切量有可能K米,通常设置带钢头尾的最大剪切量为L_max刀，故将带钢头尾的L_max·K米数据利用拉格朗日插值计算模型，首先算出拉式基函数，再根据拉式多项式，找到每刀剪切量在数轴Y中对应的数据，拟合成一条过前后L_max个点的L_max-1次曲线，然后按照K米取一次点，此时得到带钢头尾在K*i米处的中部厚度数据thickness，传动侧厚度数据D_thickness，操作侧厚度数据O_thickness，其中i＝0,1,2……，i<＝L_max，具体的拉格朗日插值计算模型如下：

首先由拉式基函数：

其次由拉式多项式：

式中，x_i称为节点、对应着自变量的位置，y_i对应着函数在这个位置的取值，x_j为拟合之后的各个数据点的值，i≠j，x为要得到点的位置，x＝K*i；

24)在以上步骤中，得到了中部厚度数据thickness，由于带钢头尾的数据存在超厚以及波动问题，将带钢头尾的各15％个点去掉,设定H为带钢稳定部分的平均厚度，计算模型如下：

其中c1＝0.15count；c2＝0.85count (9)；

式中，x[i]为带钢全长中部的各个厚度值，count为带钢采集的点数，

25)经过以上步骤，得到带钢稳定部分的平均厚度H以及带钢的钢种g，此时将带钢稳定部分的平均厚度作为输入与设定的厚度范围进行比较，得到带钢的厚度等级H_R，H_R∈{A,B,C,D}，同理将带钢的钢种作为输入，利用解析计算模型，得到带钢的屈服强度等级T_R，解析计算模型如下：厚度等级解析计算模型：H_R＝f₃(H)，屈服强度等级解析计算模型：T_R＝f₄(g)，具体的计算模型如下：

厚度等级详细步骤如下所示：

当带钢稳定部分的平均厚度H<2时，此时H_R＝”A”；当2≤H<3时，此时H_R＝”B”；当3≤H<4时，此时H_R＝”C”；当4≤H时，此时H_R＝”D”；

26)通过得到的厚度等级H_R和屈服强度等级T_R作为输入，综合考虑前后两卷带钢的厚度与带钢的钢种、规格对焊缝质量的影响，得到前后两卷带钢头尾搭接时的中部厚差允许范围C_P，边部厚差允许范围E_P，此时规则计算模型如下：搭接规则计算模型：C_P、E_P＝f₅(H_R,T_R)；

27)此时已经得到的前后两卷带钢拟合之后的中部厚度数据thickness、传动侧厚度数据D_thickness、操作侧厚度数据O_thickness以及前后搭接时的中部厚差允许范围C_P、边部厚差允许范围E_P的基础上，将前卷带钢尾部拟合之后的中部厚度和边部厚度后

个点与后卷带钢头部拟合之后的中部厚度和边部厚度前

个点进行逐一做差比较，将中部厚差与边部厚差小于C_P和E_P的剪切方案存储起来，得到前卷尾部符合厚差范围的结果为T[i]，

后卷头部符合厚差范围的结果为H[j]，

28)然后在已经得到的方案的基础上进行剪切量最小化寻优，将前卷的计算结果i与后卷的计算结果j相加，将剪切量之和最小的结果作为输出，最后得到前卷的计算结果为

后卷的计算结果为

至此，通过对热轧来料数据的利用以及一些计算模型，得到了带钢头尾搭接时的长度优化剪切。

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