CN113894156B

CN113894156B - 一种均匀控制冷轧带钢质量参数的方法

Info

Publication number: CN113894156B
Application number: CN202111006093.5A
Authority: CN
Inventors: 何方; 邓建军; 李俊生; 王风强; 苏振军; 武志杰; 张才华; 马子洋; 田文波
Original assignee: Handan Iron and Steel Group Co Ltd; HBIS Co Ltd Handan Branch
Current assignee: Handan Iron and Steel Group Co Ltd; HBIS Co Ltd Handan Branch
Priority date: 2021-08-30
Filing date: 2021-08-30
Publication date: 2023-06-30
Anticipated expiration: 2041-08-30
Also published as: CN113894156A

Abstract

本发明涉及一种均匀控制冷轧带钢质量参数的方法，包括如下步骤：实现连续值参数的时间、空间相互转化；保证钢卷头尾和长度对齐；按工序顺序反推轧前参数位置，依次找到所有工序对应最终工序参数位置的参数值；对全流程质量点进行采集，将单值和连续值均变为按空间存储的参数；每一个自变项和每一个因变项均进行一次相关性分析和一元线性分析，得出参数之间的相关性。本方法适应于钢铁流程的数据分析和筛选的方案，可以将单值、连续值复合在一起进行分析，提高了分析的精度，具备了分析跨工序参数之间相互影响的能力；解放人工频繁处理数据的劳动力，最终有效提高产品工艺稳定性控制和企业经济效益。

Description

一种均匀控制冷轧带钢质量参数的方法

技术领域

本专利申请属于冷轧汽车板生产技术领域，更具体地说，是涉及一种均匀控制冷轧带钢质量参数的方法。

背景技术

钢铁冶金流程经历了从冶炼、热轧、冷轧的全流程过程。材料属性从液态转变为固态。材料热处理控制从热轧到冷轧。工艺流程复杂导致输入、输出分析性不强。主要体现在以下几方面：

1、关键质量点与控制参数的空间位置难以对应。实际的二级控制记录参数值是根据时间的变化规律。

为了实现对钢铁流程的工艺进行控制，目前的工艺参数都是以时间的形式记录。工艺参数是时间的函数。比如热轧卷取温度、轧制力、连退均热温度、平整延伸率等参数。

p＝f_p(t) (1)

式中t是时间，单位s。p是某个参数值。f_p是该参数与时间关系的函数。

这些与时间有关的参数是钢铁流程中的连续值，在生产过程中，与时间有关系的参数，

钢铁流程中也有和时间不挂钩的参数，属于单值。单值的概念，和时间、空间无关的参数，比如炼钢化学成分、转炉终点氧、静置时刻等参数。

p＝C (2)

式中C是参数单值的大小。p是参数值。

对于工艺控制而言，需要得到工艺参数与时间的关系，以便通过《系统控制》的相关理论对工艺进行控制。但是在质量分析和质量控制的过程中，再使用工艺参数与时间的对应关系很难完成整卷带钢的质量判定，因为生产速度的变化的原因，带钢的长度与时间并不是等比例对应关系。造成了传统工艺与时间关系难以对实物带钢进行质量控制。

2、单值与连续值无法一同分析。例如：液态材料参数无法与固态材料参数相互匹配。

3、固态材料参数经历不同工序存在头尾反向，长度变化的问题，无法将多工序的材料参数在长度上实现直接对应关系。

随着汽车板产品日益多样化，对产品性能要求也越来越来细分，由于影响带钢力学性能的工艺参数较多，产品性能优化时如何精确调整工艺成了关键因素。在现有调整工艺方案中，目前主要是根据冶金原理和生产经验对化学成分、热轧终轧温度、卷取温度、连退均热温度和平整延伸率等参数进行微调以达到合适的产品力学性能。但由于产品种类较多，且工艺控制偏差会导致性能可能无法获得较理想状态。

线性回归分析是数理统计中最基本的研究方法之一，用以研究变量间的相关关系。很多变量的关系即使在宏观上不是线性的，在微观上仍可近似做线性化处理。冷轧带钢质量参数繁多，包含过程参数和交货参数。过程参数可以作为变因分析，也可以作为因变量进行分析。只要明确输入输出对应的关系，就可以通过一元线性进行分析，以制定均匀控制冷轧带钢质量参数的工艺。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种均匀控制冷轧带钢质量参数的方法，可以将单值、连续值复合在一起进行分析，据此方法即可对冷轧带钢生产过程中的全流程工艺参数进行优化。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种均匀控制冷轧带钢质量参数的方法，包括如下步骤：

S1、将生产参数的记录方式由与时间相关转换为与空间长度相关，实现连续值参数的时间、空间相互转化；

S2、钢卷开卷以后，做到每个连续值参数的长度空间头、尾对齐，每工序均进行头尾转换，保证钢卷头尾对齐；

S3、将整个钢卷长度按百分比进行换算，并对应空间位置进行记录，确保钢卷长度对齐；

S4、对于S1中的连续值，用指定轧后钢卷参数位置的方式，按工序顺序反推轧前参数位置，依次找到所有工序对应最终工序参数位置的参数值；

S5、对全流程质量点进行采集，将单值和连续值均变为按空间存储的参数；涉及跨工序操作时，利用S2和S3分别对钢卷进行头尾对齐、长度对齐，从而实现跨工序的分析；

S6、每一个自变项和每一个因变项均进行一次相关性分析和一元线性分析，得出参数之间的相关性，输出结果进行全面正交输出。

本发明技术方案的进一步改进在于：S1中，将生产参数的记录方式由与时间相关转换为与空间长度是指，连续值参数是时间的函数，如(1)所示：

p＝f_p(t) (1)

式中t是时间，单位s；p是某个参数值；f_p是该参数与时间关系的函数；而在连续的生产线上，速度是一个随时间变化的函数

v＝f_v(t) (3)

式中t是时间，单位s；v是速度，m/s；f_v是速度与时间关系的函数；

通过对速度的积分，求得长度与时间的关系

L＝∫v(t)dt (4)

式中t是时间，单位s；v(t)是速度函数；L是与时间对应的钢卷长度；从而获得了一个长度与时间的函数：

L＝f_L(t) (5)

式中L是长度，单位m；t是时间，s；f_L是长度与时间关系的函数；

由(5)式求出反函数

求出长度与时间的反函数，带入(1)式：

从而将连续值参数的变化从时间函数转化为空间函数；

f_p是该参数与时间关系的函数，f_L ^-1是长度与时间关系的反函数，L是钢卷的长度，p是参数在钢卷长度某个位置的数值。

本发明技术方案的进一步改进在于：S3中，在轧制以前和轧制以后都认为钢卷的长度为“单位1”，根据S2对齐钢卷的头尾以后，根据百分比找到轧制以前、轧制以后钢卷不同参数对应的相同位置，从而可以分析出轧制以后的参数值所处的位置对应轧制以前参数值所处的位置。

本发明技术方案的进一步改进在于：S5中，对全流程质量点进行采集是指，单值按参数不随时间改变的形式储存，按公式(2)-(7)进行转化，变为按空间存储的参数；连续值按物料号，空间时间，参数值进行储存，按公式(1)和(3)-(7)进行转化，变为按空间存储的参数；

p＝C (2)

式中C是参数单值的大小，p是参数值。

本发明技术方案的进一步改进在于：S6中，将冷轧生产全流程工艺参数之间的相关性以一元线性方程y＝ax+b形式表示，同时计算一个R值为相关性系数，以表示两者之间的相关性强度；

相关性系数是研究变量之间线性相关程度的量，计算公式为下：

其中，Cov(x，y)为x与y的协方差，Var(x)为x的方差，Var(y)为y的方差；

相关性系数R的绝对值一般在0.8以上，认为x和y有强的相关性；0.3到0.8之间，认为x和y有弱的相关性；0.3以下，认为x和y没有相关性。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的有益效果是：

其一、通过对带钢全流程工艺参数的连续值、单点值，进行头尾对齐的工作，提高了分析的精度。冶金行业传统的质量控制都是按照一个钢卷通长参数的平均值进行分析的，平均值信息忽略了钢卷的空间长度信息，无法做到单独分析头部、单独分析尾部的作用。当钢卷的通卷质量出现按长度波动的情况下，无法进行细致的分析。无法快速找到影响质量波动的原因。

其二、本发明完实现了钢卷长度对齐的工作，具备了分析钢卷通长任意一点跨工序的参数之间的联系。克服了参数转化为空间记录的形式以后由于冶金轧制得到原因，造成钢卷轧制前后长、短不一，造成前工序参数与后工序参数在相同长度位置上不对应的问题。具备了分析跨工序参数之间相互影响的能力。

其三、使用一元线性回归方程分析冷轧全流程参数之间线性关系，通过依次分析所有的输入参数和输出参数的线性关系，可以快速便捷分析各工艺参数间相关性，对工艺调整提供良好的参照，对钢铁材料的头、中、尾进行分析，避免了将连续值按平均值处理的传统方法分析造成的误差；同时解放人工频繁处理数据的劳动力，最终有效提高产品工艺稳定性控制和企业经济效益。

附图说明

图1是本发明的卷取温度连续值曲线图；

图2是本发明的钢卷长度百分比示意图；

图3是本发明的选择菜单界面图；

图4是本发明的参数模板图；

图5是本发明的轧制过程示意图；

图6是本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明公开了一种均匀控制冷轧带钢质量参数的方法，参见图6，包括：

发明点1：

提供了一种适应于钢铁流程的数据分析和筛选的方案。可以将单值、连续值复合在一起进行分析。

为了实现对钢铁流程的工艺进行控制，目前的工艺参数都是以时间的形式记录。工艺参数是时间的函数。比如热轧卷取温度、轧制力、连退均热温度、平整延伸率等参数。图1显示出了卷取温度连续值曲线图。

p＝f_p(t) (1)

p＝C (2)

式中C是参数单值的大小。p是参数值。

对于工艺控制而言，需要得到工艺参数与时间的关系，以便通过《系统控制》的相关理论对工艺进行控制。但是在质量分析和质量控制的过程中，再

本发明可将上述连续值参数的时间、空间相互转化，利用以下方式：

在连续的生产线上，速度是一个随时间变化的函数

v＝f_v(t) (3)

式中t是时间，单位s。v是速度，m/s。f_v是速度与时间关系的函数。

通过对速度的积分，求得长度与时间的关系。

L＝∫v(t)dt (4)

式中t是时间，单位s。v(t)是速度函数。L是与时间对应的钢卷长度。从而获得了一个长度与时间的函数：

L＝f_L(t) (5)

式中L是长度，单位m。t是时间，s。f_L是长度与时间关系的函数。

将生产参数的记录方式由与时间相关转换为与空间长度相关的计算方法如下：

由(5)式求出反函数

求出长度与时间的反函数，带入(1)式：

从而将参数的变化从时间函数转化为空间函数。

空间位置对于问题分析的优势：钢卷都是有实际长度的，空间位置更有利于质量分析。

发明点2：

如图5所示为一个钢卷的轧制过程示意图，开卷以后，头、尾反向。每个材料均记录头尾反向问题。做到每个参数的长度空间头、尾对齐。每工序均进行头尾转换。

上述的每个参数是指在钢铁生产流程中已经记录的，且与产品质量相关的参数。

发明点3：

钢卷在轧制的过程中，由于厚度的变化，在质量守恒的情况会导致轧制前的长度与轧制后的长度不相等。为了解决这种由于钢铁冶金流程轧制造成的长度变化，本发明将整个钢卷长度按百分比进行换算，并对应空间位置进行记录。为了分析轧制以后的参数值所处的位置对应轧制以前参数值所处的位置。在轧制以前和轧制以后都认为钢卷的长度为“单位1”，根据发明点2对齐钢卷的头尾以后，根据百分比找到轧前、轧后钢卷不同参数对应的相同位置。见图2所示。

上述发明点2、发明点3，保证了头尾对齐、长度对齐。

发明点4：

发明点1所述的连续值，用指定轧后钢卷参数位置的方式，按工序顺序反推轧前参数位置，依次找到所有工序对应最终工序参数位置的参数值。

优点1：兼容了钢铁的全流程，可以对单值、连续值进行组合分析。

优点2：可以对钢铁材料的头、中、尾进行分析，避免了将连续值按平均值处理的传统方法分析，造成的误差。

发明点5：

对全流程质量点进行采集，单值按参数不随时间改变的形式储存，按公式(2)-(7)进行转化，变为按空间存储的参数。连续值按物料号，空间时间，参数值进行储存，按公式(1)和(3)-(7)进行转化，变为按空间存储的参数。涉及跨工序的问题时，根据发明点2、3对空间进行对齐。由此实现跨工序的分析。所有存储的参数值可以根据需要，组合成要进行分析的输入和输出。如果按时间段获取数据，输入是卷号、多个参数值为字段的在某一时间段的表。输出是卷号，多个参数值为字段的在某一时间段的表。输入的表和输出的表通过卷号对应输入的多个字段与输出的多个字段的对应关系。选择菜单见图3，最左侧是冷轧相关内容，如酸轧类(连退1、连退2、镀锌1、镀锌2)、力学性能类；最右侧是自变项和因变项。

上述选取的参数以模板的方式保存下来，以方便后续分析时直接调取或者在此参数模板上进行小幅度修改，提高工作效率。参数模板见图4，左侧是自变项：元素P/Si/C/Mn、带钢温度、炉区加速度、光整机延伸率实际、炉区速度等；右侧是因变项：屈服强度、拉伸、光整机轧制力等。

发明点6：

每一个自变项和每一个因变项均进行一次相关性分析和一元线性分析。得出参数之间的相关性。输出结果进行全面正交输出。结果可以导出为电子表格，以便进行更深入分析。

表1 输出结果(自变项、因变相各选取3个参数)

上述将冷轧生产全流程工艺参数之间的相关性以一元线性方程y＝ax+b形式表示，同时计算一个R值为相关性系数，以表示两者之间的相关性强度。

其中，Cov(x，y)为x与y的协方差，Var(x)为x的方差，Var(y)为y的方差。

相关性系数R的绝对值一般在0.8以上，认为x和y有强的相关性；0.3到0.8之间，可以认为有弱的相关性；0.3以下，认为没有相关性。

下面举例再进一步说明。

实施例：分析影响DC03产品性能抗拉强度与屈服强度性能的参数，以平均值分析卷取温度对产品性能的影响连续值包含热轧卷取温度、连退均热温度的平均值，单点值炼钢成分C、Si、Mn含量，选取30组数据。

表1 详细分析数据(连续值取平均数据)

表2 分析结果

上面的分析结果是利用线性回归得出的，由于线性回归是公知数学知识，在这里没有累述线性回归的方法。

通过分析结果可得，DC03产品，屈服强度、抗拉强度与选取的热轧卷取温度平均值、连退均热温度平均值无相关性；屈服强度与C、Si元素含量有弱的相关性，与Mn含量无相关性，抗拉强度Si元素含量有弱的相关性，与C、Mn元素含量无相关性。判断依据是根据根据X前的系数正负得出是正相关还是负相关，根据相关性系数R即可得出相关性的大小。

连续数值选取通卷1％的位置即带头位置，测量30组性能。

表3 详细分析数据(连续值1％位置数据)

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将上述30组数据与表1的30组数据同时分析。

表4 分析结果

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通过以上60组数据共同分析结果可得，DC03产品，屈服强度、抗拉强度与选热轧卷取有弱的相关性；屈服强度与C元素含量有弱的相关性，剩余参数均无相关性。

从两次分析结果及相关性系数的变化，通过全流程空间转化分析，可得出热轧卷取温度对DC03产品的屈服强度和抗拉强度有明显的影响，1％位置卷取温度明显偏低，而对应的产品力学性能明显偏高。

为解决上述问题，对头尾热轧卷取温度进行补偿50℃的方式轧制，然后再选取30组热轧卷取温度1％位置数值和带头位置的屈服强度、抗拉强度，见表5。

表5 详细分析数据(卷取温度头尾补偿50℃连续值1％位置数据)

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将上述30组数据与表1数据共同分析。

表6 分析结果

将表1和表5数据分析可知，DC03产品力学性能与热轧卷取温度无相关性，证明卷取温度头尾补偿50℃后通卷性能稳定性有明显提升。

通过对带钢全流程工艺参数的连续值、单点值，进行头尾对齐、长度对齐，使用一元线性回归方程分析冷轧全流程参数之间的线性关系，可以快速便捷地分析各工艺参数间相关性，对工艺调整提供良好的参照。对钢铁材料的头、中、尾进行分析，避免了将连续值按平均值处理的传统方法分析造成的误差。同时解放人工频繁处理数据的劳动力，最终有效提高产品工艺稳定性控制和企业经济效益。

Claims

1.一种均匀控制冷轧带钢质量参数的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S6、每一个自变项和每一个因变项均进行一次相关性分析和一元线性分析，得出参数之间的相关性，输出结果进行全面正交输出；

S1中，将生产参数的记录方式由与时间相关转换为与空间长度是指，连续值参数是时间的函数，如(1)所示：

p＝f_p(t) (1)

式中t是时间，单位s；p是某个参数值；f_p是该参数与时间关系的函数；

而在连续的生产线上，速度是一个随时间变化的函数

v＝f_v(t) (3)

通过对速度的积分，求得长度与时间的关系

L＝∫v(t)dt (4)

式中t是时间，单位s；v(t)是速度函数；L是与时间对应的钢卷长度；

从而获得了一个长度与时间的函数：

L＝f_L(t) (5)

由(5)式求出反函数

求出长度与时间的反函数，带入(1)式：

从而将连续值参数的变化从时间函数转化为空间函数；

2.根据权利要求1所述的一种均匀控制冷轧带钢质量参数的方法，其特征在于，S3中，在轧制以前和轧制以后都认为钢卷的长度为“单位1”，根据S2对齐钢卷的头尾以后，根据百分比找到轧制以前、轧制以后钢卷不同参数对应的相同位置，从而可以分析出轧制以后的参数值所处的位置对应轧制以前参数值所处的位置。

3.根据权利要求2所述的一种均匀控制冷轧带钢质量参数的方法，其特征在于，S5中，对全流程质量点进行采集是指，单值按参数不随时间改变的形式储存，按公式(2)-(7)进行转化，变为按空间存储的参数；连续值按物料号，空间时间，参数值进行储存，按公式(1)和(3)-(7)进行转化，变为按空间存储的参数；

p＝C (2)

式中C是参数单值的大小，p是参数值。

4.根据权利要求3所述的一种均匀控制冷轧带钢质量参数的方法，其特征在于，S6中，将冷轧生产全流程工艺参数之间的相关性以一元线性方程y＝ax+b形式表示，同时计算一个R值为相关性系数，以表示两者之间的相关性强度；

相关性系数R的绝对值在0.8以上，认为x和y有强的相关性；0.3到0.8之间，认为x和y有弱的相关性；0.3以下，认为x和y没有相关性。