CN105521999A - 一种可逆轧机用轧制力自适应的道次传递控制方法 - Google Patents

Abstract

一种可逆轧机用轧制力自适应的道次传递控制方法，先根据不同钢种的来料强度不同，以钢种的强度等级、入口厚度级别、出口厚度级别和道次来获取轧制力的设定值，然后获取卷与卷的带头轧制力自适应系数，接着获取卷与卷的带尾轧制力自适应系数，最后获取同一钢卷道次之间轧制力自适应系数，该轧制力自适应系数在本道次停机时完成卷与卷的带尾轧制力自适应系数的计算，并对下一个道次带头的轧制力自适应系数进行修正，使用修正后的轧制力设定值对下一个道次的带头进行控制。本发明可提高带头轧制力的计算精度，提升带钢在带头轧制阶段的轧制稳定性和厚度控制精度，有效防止断带、减少厚度超差长度，满足用户提高产品质量的要求。

Description

一种可逆轧机用轧制力自适应的道次传递控制方法

技术领域

本发明涉及一种控制方法，尤其涉及一种应用于钢铁生产领域中的对可逆式轧机的轧制力进行计算控制使其将轧制特性传递到下一个道次，以便提升后续道次轧制稳定性和厚度控制精度的道次传递控制方法。

背景技术

目前，在各家钢铁生产企业中在带钢轧制过程中广泛地使用到了一种可逆式轧机，这种可逆式轧机作为一种精轧机，其支承辊和工作辊完全分工，既降低轧制力，又大大增加了轧机的刚性。故适于轧制各种尺寸规格的中厚型带钢，尤其是轧制宽度大、精度和板形要求较严的中厚型带钢，故可逆式轧机通常造价较高，且对机械、液压及电控均有较高的精度和控制要求，其中，在各项技术指标中，对可逆轧机的厚度控制技术是关键的控制技术，特别是使用数学模型根据材料的屈服强度及各个道次的入口厚度、出口厚度、张力、工作辊辊径等计算得到轧制力，同时通过AGC(自动厚度控制)技术实现厚度控制。然而，AGC投入控制前，可逆轧机每个道次带头轧制阶段的厚度控制都完全依靠轧制力的初始设定值，如果轧制力计算不够准确，则需进行手动干预。在实际生产中，存在相同钢种和规格的来料带钢强度的波动，这种波动会引起不同带钢轧制力设定值的偏差。并且从轧机启动到AGC投入并调整到合理的厚差范围的阶段是不稳定的，易发生断带，且整段都是超差。

为了解决上述问题，现有技术下也曾有过采用联合使用的辊缝修正值和零点修正改善辊缝模型在轧制计划规格多变情况下的自适应能力，从而提高模型的设定精度，实现对带钢厚度的精确控制的方法，以及通过开发AGC控制技术，通过辊缝补偿的方法来实现实时的厚度控制的方法，也有根据秒流量相等的原理实现精确的厚度控制的方法。但这些方法在实际应用过程中也存在不少的问题，如：

1.采用联合使用的辊缝修正值和零点修正改善辊缝模型下的自适应能力，从而提高模型的设定精度，实现对带钢厚度的精确控制的方法，这种办法需要在前期大量计算辊缝修正值和零点修正来改善辊缝模型，而且在轧制计划规格多变情况下就相当麻烦，且费时费力；

2.通过开发AGC控制技术，通过辊缝补偿的方法来实现实时的厚度控制的方法，这种办法涉及控制技术的开发，软件成本较高，而且和上述技术相同，一旦轧制计划规格多变情况下，一套控制技术难以针对各种规格的带钢；

3.根据秒流量相等的原理实现精确的厚度控制的方法，这种办法在实施时计算简单且成本较低，但在实际应用过程中，现场工人发现，由于存在相同钢种和规格的来料带钢强度的波动，使得采集数据计算结果波动幅度较大，影响了最终计算结果的准确性。

综上所述，现在技术下难以解决可逆轧机轧制带钢时，容易产生的相同钢种和规格的来料带钢强度的波动，这引起不同带钢轧制力设定值的偏差，并且难以调整到合理的厚差范围，易发生断带，整段都是超差的问题。

发明内容

为了解决上述的现有技术下的可逆轧机轧制带钢时所存在的问题，本发明提供了一种可逆轧机用轧制力自适应的道次传递控制方法，通过对带钢在每个道次的生产过程进行数据采集，使用了独特的自适应计算方法，将本道次的轧制特性传递到下一个道次，以便提升后续道次轧制稳定性和厚度控制精度，可以有效提高机组的成材率、减少断带情况的产生，本发明的具体方案如下：

一种可逆轧机用轧制力自适应的道次传递控制方法，其具体步骤如下所述：

1)根据不同钢种的来料强度不同，以钢种的强度等级、入口厚度级别、出口厚度级别和道次来获取轧制力设定值P_i＝P_ci·CP_i ^-1，

其中，P_i＝第i道次的轧制力设定值；

P_ci＝第i道次的轧制模型计算值；

CP_i ^-1＝第i道次的轧制力自适应系数的历史值；

2)获取卷与卷的带头轧制力自适应系数，首先，当机组启动后达到穿带速度时执行一次轧制力自适应计算：

其中，CP_HAi＝当前钢卷第i道次的带头轧制力自适应系数实际值；

P_HAi＝第i道次带头轧制力实际值；

P_CHAi＝第i道次根据带头轧制力实际值计算的带头轧制力；

然后对自适应系数实际值进行平滑计算得到卷与卷的带头轧制力自适应系数：CP_Hi＝CP_Hi ^-1+α·(CP_HAi-CP_Hi ^-1)，

其中，CP_Hi＝第i道次的带头轧制力自适应系数；

CP_Hi ^-1第i道次的带头轧制力自适应系数历史值；

α＝常数；

3)获取卷与卷的带尾轧制力自适应系数，当机组在道次轧制完成前自动或手动降速到穿带速度时，执行一次轧制力自适应计算，直到机组停止，取最后一次计算：

${\mathrm{CP}}_{\mathrm{TAi}}=\frac{P_{\mathrm{TAi}}}{P_{\mathrm{CTAi}}},$

其中，CP_TAi＝当前钢卷第i道次的带尾轧制力自适应系数实际值；

P_TAi＝第i道次带尾轧制力实际值；

P_CTAi＝第i道次根据带尾轧制力实际值计算的带尾轧制力；

然后获取对自适应系数实际值进行平滑计算得到卷与卷的带尾轧制力自适应系数：CP_Ti＝CP_Ti ^-1+β·(CP_TAi-CP_Ti ^-1)，

其中，CP_Ti＝第i道次的带尾轧制力自适应系数；

CP_Ti ^-1＝第i道次的带尾轧制力自适应系数历史值；

β＝常数；

4)最后，获取同一钢卷道次之间轧制力自适应系数，该轧制力自适应系数在本道次停机时完成卷与卷的带尾轧制力自适应系数的计算，并对下一个道次带头的轧制力自适应系数进行修正，其修正方法如下：

${\mathrm{CP}}_{\mathrm{Hi}+1}^{\′}=\frac{{\mathrm{CP}}_{\mathrm{TAi}}}{{{\mathrm{CP}}_{\mathrm{Ti}}}^{-1}}\·{{\mathrm{CP}}_{\mathrm{Hi}+1}}^{-1},$

其中，CP_H'_i+1＝修正后的第i+1道次带头的轧制力自适应系数；

然后，对下一道次轧制力进行重新计算：

P_i'₊₁＝P_ci+1·CP_H'_i+1，

其中，P_i'₊₁＝修正后的第i+1道次轧制设定值；

最后，使用修正后的轧制力设定值P_i'₊₁对下一个道次的带头轧制力进行控制。

该最终步骤的目的在于，可逆轧机每个道次带头轧制阶段的厚度控制都完全依靠轧制力的初始设定值，而由于本道次的带尾就是下一个道次的带头，为了提高下一个道次带头的控制精度，将本道次在带尾轧制时表现出来的轧制特性传递到下一个道次。

根据本发明的一种可逆轧机用轧制力自适应的道次传递控制方法，其特征在于，所述的步骤2)和步骤3)中的CP_Hi ^-1和CP_Ti ^-1分别作为第i道次的带头轧制力自适应系数历史值和第i道次的带尾轧制力自适应系数历史值，同规格条件下均以上一卷计算结果为准。

根据本发明的一种可逆轧机用轧制力自适应的道次传递控制方法，其特征在于，所述的步骤2)和步骤3)中的常数α和常数β作为一种平滑系数，其取值范围均为0.2～0.8。

根据本发明的一种可逆轧机用轧制力自适应的道次传递控制方法，其特征在于，如第一道次即为最初道次的情况下，第一道次因其并没有前一道次的带尾轧制特性传递，故第一道次不进行轧制力自适应系数的修正，而直接使用第一道次带头的轧制力自适应系数进行计算第一道次轧制力P₁＝P_c1·CP_H1 ^-1。

使用本发明的一种可逆轧机用轧制力自适应的道次传递控制方法获得了如下有益效果：

本发明的一种可逆轧机用轧制力自适应的道次传递控制方法根据可逆轧机轧制时前面道次的实际轧制力数据来修正剩余道次的轧制力设定值，形成了一种有效的轧制力自适应道次传递的控制方法，可提高带头轧制力的计算精度，提升带钢在带头轧制阶段的轧制稳定性和厚度控制精度，有效防止断带、减少厚度超差长度，满足用户提高产品质量的要求，具有很好的推广前景。

附图说明

图1为本发明的一种可逆轧机用轧制力自适应的道次传递控制方法的整体流程图。

图中：计算带头轧制力-P_i＝P_ci·CP_i ^-1，计算第一道次轧制力-P₁＝P_c1·CP_H1 ^-1，带头轧制力自适应系数计算带尾轧制力自适应系数计算-修正下一道次带头轧制力的自适应系数

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的一种可逆轧机用轧制力自适应的道次传递控制方法做进一步的描述。

如图1所示，一种可逆轧机用轧制力自适应的道次传递控制方法，其具体步骤如下所述：

1)根据不同钢种的来料强度不同，以钢种的强度等级、入口厚度级别、出口厚度级别和道次来获取轧制力设定值P_i＝P_ci·CP_i ^-1，

其中，P_i＝第i道次的轧制力设定值；

P_ci＝第i道次的轧制模型计算值；

CP_i ^-1＝第i道次的轧制力自适应系数的历史值；

2)获取卷与卷的带头轧制力自适应系数，首先，当机组启动后达到穿带速度时执行一次轧制力自适应计算：

其中，CP_HAi＝当前钢卷第i道次的带头轧制力自适应系数实际值；

P_HAi＝第i道次带头轧制力实际值；

P_CHAi＝第i道次根据带头轧制力实际值计算的带头轧制力；

然后对自适应系数实际值进行平滑计算得到卷与卷的带头轧制力自适应系数：CP_Hi＝CP_Hi ^-1+α·(CP_HAi-CP_Hi ^-1)，

其中，CP_Hi＝第i道次的带头轧制力自适应系数；

CP_Hi ^-1＝第i道次的带头轧制力自适应系数历史值；

α＝常数；

3)获取卷与卷的带尾轧制力自适应系数，当机组在道次轧制完成前自动或手动降速到穿带速度时，执行一次轧制力自适应计算，直到机组停止，取最后一次计算：

${\mathrm{CP}}_{\mathrm{TAi}}=\frac{P_{\mathrm{TAi}}}{P_{\mathrm{CTAi}}},$

其中，CP_TAi＝当前钢卷第i道次的带尾轧制力自适应系数实际值；

P_TAi＝第i道次带尾轧制力实际值；

P_CTAi＝第i道次根据带尾轧制力实际值计算的带尾轧制力；

然后获取对自适应系数实际值进行平滑计算得到卷与卷的带尾轧制力自适应系数：CP_Ti＝CP_Ti ^-1+β·(CP_TAi-CP_Ti ^-1)，

其中，CP_Ti＝第i道次的带尾轧制力自适应系数；

CP_Ti ^-1＝第i道次的带尾轧制力自适应系数历史值；

β＝常数；

4)最后，获取同一钢卷道次之间轧制力自适应系数，该轧制力自适应系数在本道次停机时完成卷与卷的带尾轧制力自适应系数的计算，并对下一个道次带头的轧制力自适应系数进行修正，其修正方法如下：

${\mathrm{CP}}_{\mathrm{Hi}+1}^{\′}=\frac{{\mathrm{CP}}_{\mathrm{TAi}}}{{{\mathrm{CP}}_{\mathrm{Ti}}}^{-1}}\·{{\mathrm{CP}}_{\mathrm{Hi}+1}}^{-1},$

其中，CP_H'_i+1＝修正后的第i+1道次带头的轧制力自适应系数；

然后，对下一道次轧制力进行重新计算：

P_i'₊₁＝P_ci+1·CP_H'_i+1，

其中，P_i'₊₁＝修正后的第i+1道次轧制设定值；

最后，使用修正后的轧制力设定值P_i'₊₁对下一个道次的带头轧制力进行控制。

该最终步骤的目的在于，可逆轧机每个道次带头轧制阶段的厚度控制都完全依靠轧制力的初始设定值，而由于本道次的带尾就是下一个道次的带头，为了提高下一个道次带头的控制精度，将本道次在带尾轧制时表现出来的轧制特性传递到下一个道次。

所述的步骤2)和步骤3)中的CP_Hi ^-1和CP_Ti ^-1分别作为第i道次的带头轧制力自适应系数历史值和第i道次的带尾轧制力自适应系数历史值，同规格条件下均以上一卷计算结果为准。

所述的步骤2)和步骤3)中的常数α和常数β作为一种平滑系数，其取值范围均为0.2～0.8。

如第一道次即为最初道次的情况下，第一道次因其并没有前一道次的带尾轧制特性传递，故第一道次不进行轧制力自适应系数的修正，而直接使用第一道次带头的轧制力自适应系数进行计算第一道次轧制力P₁＝P_c1·CP_H1 ^-1。

实施例

以批量生产某材料规格的带钢时，按本发明的一种可逆轧机用轧制力自适应的道次传递控制方法来完成卷与卷的带头和带尾的轧制力自适应系数计算，以及使用这些系数完成道次间轧制力自适应系数传递的控制步骤，其各个实施例如下所述：

第1道次：

1)带头轧制力设定值计算

P₁＝P_C1·CP_H1 ^-1＝643*0.9874＝635(ton)

2)带头轧制力自适应系数计算

P_HA1＝632(ton)

P_CHA1＝638(ton)

${\mathrm{CP}}_{\mathrm{HA}1}=\frac{P_{\mathrm{HA}1}}{P_{\mathrm{CHA}1}}=\frac{632}{638}=0.9906$

CP_H1 ^-1＝0.9874

CP_H1＝0.9874+0.5*(0.9906-0.9874)＝0.9890

3)带尾轧制力自适应系数计算

在带尾实施降速到达穿带速度时开始，每隔3秒执行一次轧制力自适应计算：

(以上表中β均取0.5)

取最后一次计算结果，得到第1道次的带尾轧制力自适应系数：

CP_TA1＝0.9901；

CP_T1＝0.9917。

第2道次：

1)带头轧制力设定值计算

对第2道次带头的轧制力自适应系数进行修正：

CP_H2 ^-1＝1.0126

${\mathrm{CP}}_{H2}^{\′}=\frac{{\mathrm{CP}}_{\mathrm{TA}1}}{{{\mathrm{CP}}_{T1}}^{-1}}\·{{\mathrm{CP}}_{H2}}^{-1}=\frac{0.9901}{0.9932}*1.0126=1.0094$

P₂’＝P_c2·CP_H2’＝621*1.0094＝627(ton)

2)带头轧制力自适应系数计算

P_HA2＝626(ton)

P_CHA2＝620(ton)

${\mathrm{CP}}_{\mathrm{HA}2}=\frac{P_{\mathrm{HA}2}}{P_{\mathrm{CHA}2}}=\frac{626}{620}=1.0097$

CP_H2＝1.0126+0.5*(1.0097-1.0126)＝1.0112

3)带尾轧制力自适应系数计算

在带尾实施降速到达穿带速度时开始，每隔3秒执行一次轧制力自适应计算：

(以上表中β均取0.5)

取最后一次计算结果，得到第2道次的带尾轧制力自适应系数：

CP_TA2＝1.0163；

CP_T2＝1.0159。

第3道次：

1)带头轧制力设定值计算

对第3道次带头的轧制力自适应系数进行修正：

CP_H3 ^-1＝1.0121

${\mathrm{CP}}_{H3}^{\′}=\frac{{\mathrm{CP}}_{\mathrm{TA}2}}{{{\mathrm{CP}}_{T2}}^{-1}}\·{{\mathrm{CP}}_{H3}}^{-1}=\frac{1.0163}{1.0155}*1.0121=1.0129$

P₃’＝P_c3·CP_H3’＝589*1.0129＝597(ton)

2)带头轧制力自适应系数计算

P_HA3＝603(ton)

P_CHA3＝597(ton)

${\mathrm{CP}}_{\mathrm{HA}3}=\frac{P_{\mathrm{HA}3}}{P_{\mathrm{CHA}3}}=\frac{603}{597}=1.0101$

CP_H3＝1.0121+0.5*(1.0101-1.0121)＝1.0111

3)带尾轧制力自适应系数计算

在带尾实施降速到达穿带速度时开始，每隔3秒执行一次轧制力自适应计算：

(以上表中β均取0.5)

取最后一次计算结果，得到第2道次的带尾轧制力自适应系数：

CP_TA3＝1.0101；

CP_T3＝1.0143。

第4道次

1)带头轧制力设定值计算

对第4道次带头的轧制力自适应系数进行修正：

CP_H4 ^-1＝0.9970

${\mathrm{CP}}_{H4}^{\′}=\frac{{\mathrm{CP}}_{\mathrm{TA}3}}{{{\mathrm{CP}}_{T3}}^{-1}}\·{{\mathrm{CP}}_{H4}}^{-1}=\frac{1.0101}{1.0185}*0.9970=0.9888$

P₄’＝P_c4·CP_H4’＝569*0.9888＝563(ton)

2)带头轧制力自适应系数计算

P_HA4＝560(ton)

P_CHA4＝571(ton)

${\mathrm{CP}}_{\mathrm{HA}4}=\frac{P_{\mathrm{HA}4}}{P_{\mathrm{CHA}4}}=\frac{560}{571}=0.9807$

CP_H4＝0.9970+0.5*(0.9807-0.9970)＝0.9889

3)带尾轧制力自适应系数计算

在带尾实施降速到达穿带速度时开始，每隔3秒执行一次轧制力自适应计算：

(以上表中β均取0.5)

取最后一次计算结果，得到第4道次的带尾轧制力自适应系数：

CP_TA4＝0.9789；

CP_T4＝0.9805。

由上述实施例修正调整的剩余道次的轧制力设定值可得知，本发明的一种可逆轧机用轧制力自适应的道次传递控制方法根据可逆轧机轧制时前面道次的实际轧制力数据来修正剩余道次的轧制力设定值，形成了一种有效的轧制力自适应道次传递的控制方法，可提高带头轧制力的计算精度，提升带钢在带头轧制阶段的轧制稳定性和厚度控制精度，有效防止断带、减少厚度超差长度，满足用户提高产品质量的要求，具有很好的推广前景。本发明适用于各种可逆式轧机的轧制力、轧制特性控制及后续道次轧制控制领域。

Claims (4)

1.一种可逆轧机用轧制力自适应的道次传递控制方法，其具体步骤如下所述：

1)根据不同钢种的来料强度不同，以钢种的强度等级、入口厚度级别、出口厚度级别和道次来获取轧制力设定值

其中，P_i＝第i道次的轧制力设定值；

P_ci＝第i道次的轧制模型计算值；

2)获取卷与卷的带头轧制力自适应系数，首先，当机组启动后达到穿带速度时执行一次轧制力自适应计算：

其中，CP_HAi＝当前钢卷第i道次的带头轧制力自适应系数实际值；

P_HAi＝第i道次带头轧制力实际值；

P_CHAi＝第i道次根据带头轧制力实际值计算的带头轧制力；

然后对自适应系数实际值进行平滑计算得到卷与卷的带头轧制力自适应系数：CP_Hi＝CP_Hi ^-1+α·(CP_HAi-CP_Hi ^-1)，

其中，CP_Hi＝第i道次的带头轧制力自适应系数；

CP_Hi ^-1＝第i道次的带头轧制力自适应系数历史值；

α＝常数；

3)获取卷与卷的带尾轧制力自适应系数，当机组在道次轧制完成前自动或手动降速到穿带速度时，执行一次轧制力自适应计算，直到机组停止，取最后一次计算：

${\mathrm{CP}}_{\mathrm{TAi}}=\frac{P_{\mathrm{TAi}}}{P_{\mathrm{CTAi}}},$

其中，CP_TAi＝当前钢卷第i道次的带尾轧制力自适应系数实际值；

P_TAi＝第i道次带尾轧制力实际值；

P_CTAi＝第i道次根据带尾轧制力实际值计算的带尾轧制力；

然后获取对自适应系数实际值进行平滑计算得到卷与卷的带尾轧制力自适应系数：CP_Ti＝CP_Ti ^-1+β·(CP_TAi-CP_Ti ^-1)，

其中，CP_Ti＝第i道次的带尾轧制力自适应系数；

CP_Ti ^-1＝第i道次的带尾轧制力自适应系数历史值；

β＝常数；

4)最后，获取同一钢卷道次之间轧制力自适应系数，该轧制力自适应系数在本道次停机时完成卷与卷的带尾轧制力自适应系数的计算，并对下一个道次带头的轧制力自适应系数进行修正，其修正方法如下：

${\mathrm{CP}}_{\mathrm{Hi}+1}^{\′}=\frac{{\mathrm{CP}}_{\mathrm{TAi}}}{{{\mathrm{CP}}_{\mathrm{Ti}}}^{-1}}\·{{\mathrm{CP}}_{\mathrm{Hi}+1}}^{-1},$

其中，CP'_Hi+1＝修正后的第i+1道次带头的轧制力自适应系数；

然后，对下一道次轧制力进行重新计算：

P'_i+1＝P_ci+1·CP'_Hi+1，

其中，P'_i+1＝修正后的第i+1道次轧制设定值；

最后，使用修正后的轧制力设定值P'_i+1对下一个道次的带头轧制力进行控制。

2.如权利要求1所述的一种可逆轧机用轧制力自适应的道次传递控制方法，其特征在于，所述的步骤2)和步骤3)中的CP_Hi ^-1和CP_Ti ^-1分别作为第i道次的带头轧制力自适应系数历史值和第i道次的带尾轧制力自适应系数历史值，同规格条件下均以上一卷计算结果为准。

3.如权利要求1所述的一种可逆轧机用轧制力自适应的道次传递控制方法，其特征在于，所述的步骤2)和步骤3)中的常数α和常数β作为一种平滑系数，其取值范围均为0.2～0.8。

4.如权利要求1所述的一种可逆轧机用轧制力自适应的道次传递控制方法，其特征在于，如第一道次即为最初道次的情况下，因其并没有前一道次的带尾轧制特性传递，故第一道次不进行轧制力自适应系数的修正，而直接使用第一道次带头的轧制力自适应系数进行计算第一道次轧制力P₁＝P_c1·CP_H1 ^-1。