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CN111482466B - 一种轧机加速度的设定方法 - Google Patents

一种轧机加速度的设定方法 Download PDF

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CN111482466B CN202010202283.3A CN202010202283A CN111482466B CN 111482466 B CN111482466 B CN 111482466B CN 202010202283 A CN202010202283 A CN 202010202283A CN 111482466 B CN111482466 B CN 111482466B
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Abstract

本发明涉及一种轧机加速度的设定方法，属于热轧技术领域。技术方案是：在数据库中建立轧机加速度和精轧入口温度斜率参数表；采集实际轧机加速度和精轧入口温度值，通过计算方法用温度斜率计算得出加速度修正系数，最终得出轧机加速度，将轧机加速度和精轧入口温度斜率存储到模型数据库表中，用于下次轧机模型计算预测速度曲线。本发明的有益效果是：采集带钢每个控制样本的实际加速度和精轧入口温度实测数据，通过线性回归计算中间坯精轧入口温度斜率，用于修正计算加速度，最终得出控制模型表中的轧机加速度，使得模型预测速度曲线更加精准，提高了轧制稳定性和产品质量。

Description

一种轧机加速度的设定方法
技术领域
本发明涉及一种轧机加速度的设定方法，属于热轧技术领域。
背景技术
热轧技术领域，轧机速度控制不仅影响轧制稳定性，对轧机出口温度也有直接影响，进而影响产品性能。轧机加速度是对轧机速度控制的直接手段，尤其是预设加速度，数学模型根据预设加速度预测的速度变化曲线计算带钢长度方向上的温度，从而计算轧制力、辊缝、水量等重要参数。所以在热轧技术领域，轧机加速度的设定至关重要。
轧机加速度由轧机出口温度模型计算和控制，一般分调水模式和调速模式。调水模式下采用第一加速度和第二加速度固定值控制，其中卷取机咬钢前使用第一加速度，卷取机咬钢后使用第二加速度，轧机出口温度控制通过调节机架间水流量实现；调速模式下机架间水使用个数及流量固定，预设加速度采用模型表中参数，轧制中通过调整轧机加速度实现对轧机出口温度的控制。
生产过程中，发现上述控制方式存在以下几点问题：
(1)调水模式下，第一加速度给定不合理，造成轧机穿带完成后，机架间水量调节幅度较大或频繁，调水模式下水质或机架间冷却水嘴的质量将会导致喷嘴开口度与冷却水流量比例失调，影响控制效果，同时控制效果响应较慢，导致控制效果差。
(2)调速模式下虽然轧制模型会根据轧机出口高温计检测到带钢实际温度后重新调整加速度，但与预设加速度偏差太大，由于速度变化较大，导致轧制稳定性降低。
(3)带钢在进入轧机前，模型通过预设加速度预测轧机的速度曲线和温度曲线，预设加速度精度低将直接影响温度、轧制力、辊缝、出口厚度、宽度等设定精度。
发明内容
本发明目的是提供一种轧机加速度的设定方法，不需要配备和增加新的设备和工具，对现有的控制逻辑和模型自学习方法进行改造就可以有效改善不同情况下的轧机加速度设定精度，通过采集带钢每个控制样本的实际加速度和精轧入口温度实测数据，通过线性回归计算中间坯精轧入口温度斜率，用于修正计算加速度，最终得出模型参数表中的轧机加速度，使得模型预测速度曲线更加精准，提高了轧制稳定性和产品质量，有效地解决了背景技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案是：一种轧机加速度的设定方法，包含以下步骤：在数据库中建立轧机加速度和精轧入口温度斜率参数表，并设定缺省值；采集实际轧机加速度和精轧入口温度值，通过计算方法用温度斜率计算得出加速度修正系数，最终得出轧机加速度，将轧机加速度和精轧入口温度斜率存储到模型参数表中，用于下次轧机模型计算预测速度曲线。
所述的轧机加速度和精轧入口温度斜率参数根据钢种族、带钢目标厚度层别和保温罩是否使用检索，钢种族设置30个层别，目标厚度设置15个层别，保温罩是否使用设置2个层别。
所述的轧机加速度和精轧入口温度斜率初始值根据产线实际情况给定或实验室数据给定，一般地，轧机加速度初始值为0.03m/s2，精轧入口温度斜率初始值为-0.04。
所述的实际轧机加速度为控制样本个数的加速度平均值，不包括带钢穿带后头部延时升速部分和尾部抛钢减速部分。
所述的精轧入口温度斜率，根据精轧入口高温计的测量数据用线性回归计算方法得到中间坯长度方向从头部至尾部的温度斜率，采用最小二乘法计算。
本发明的有益效果是：不需要配备和增加新的设备和工具，对现有的控制逻辑和模型自学习方法进行改造就可以有效改善不同情况下的轧机加速度设定精度，通过采集带钢每个控制样本的实际加速度和精轧入口温度实测数据，通过线性回归计算中间坯精轧入口温度斜率，用于修正计算加速度，最终得出控制模型表中的轧机加速度，使得模型预测速度曲线更加精准，提高了轧制稳定性和产品质量。
附图说明
图1是本发明的工作流程图；
图2是本发明的精轧入口带钢温度采样图；
图3是本发明的加速度采样曲线图。
具体实施方式
为了使发明实施案例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施案例中的附图，对本发明实施案例中的技术方案进行清晰的、完整的描述，显然，所表述的实施案例是本发明一小部分实施案例，而不是全部的实施案例，基于本发明中的实施案例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施案例，都属于本发明保护范围。
一种轧机加速度的设定方法，包含以下步骤：在数据库中建立轧机加速度和精轧入口温度斜率参数表，并设定缺省值；采集实际轧机加速度和精轧入口温度值，通过计算方法用温度斜率计算得出加速度修正系数，最终得出轧机加速度，将轧机加速度和精轧入口温度斜率存储到模型数据库表中，用于下次轧机模型计算预测速度曲线。
所述的轧机加速度和精轧入口温度斜率参数根据钢种族、带钢目标厚度层别和保温罩是否使用检索，钢种族设置30个层别，目标厚度设置15个层别，保温罩是否使用设置2个层别。
所述的轧机加速度和精轧入口温度斜率初始值根据产线实际情况给定或实验室数据给定，一般地，轧机加速度初始值为0.03m/s2，精轧入口温度斜率初始值为-0.04。
所述的实际轧机加速度为控制样本个数的加速度平均值，不包括带钢穿带后头部延时升速部分和尾部抛钢减速部分。
所述的精轧入口温度斜率，根据精轧入口高温计的测量数据用线性回归计算方法得到中间坯长度方向从头部至尾部的温度斜率，采用最小二乘法计算。
本发明通过采集带钢每个控制样本的实际加速度和精轧入口温度实测数据，通过线性回归计算带钢精轧入口温度斜率，用于修正计算加速度，最终得出控制模型表中的轧机加速度，使得模型预测速度曲线更加精准，提高了轧制稳定性和产品质量。
如图1，本发明包括以下步骤：
步骤101、建立加速度参数表，按照钢种族、目标厚度、保温罩使用情况建立加速度、精轧入口温度斜率参数表。其中钢种族是通过化学成分判断，也可以按照硬度、强度、碳当量等条件人工划分，共设置30个钢种族；按照目标厚度设置15个层别；按照保温罩使用情况分为两个层别，使用保温罩层别代码为0，不使用保温罩层别代码为1。加速度和精轧入口温度斜率初始值可根据生产线实际情况给定，也可根据实验室数据给定，一般地，加速度初始值给定为0.03m/s2，精轧入口温度斜率初始值给定为-0.04。
步骤102、使用实测加速度计算平均加速度。精轧出口温度控制按照样本设定加速度和机架间水量，一般地，目标厚度≤4mm带钢，每个样本长度为2.5m，目标厚度＞4mm带钢，每个样本长度为4.5m。当精轧出口高温计检失带钢后，即带钢尾部通过高温计后，计算精轧出口温度模型控制的平均加速度aave：
Figure GDA0003148481270000051
其中：
n为控制样本个数，不包括带钢穿带后头部延时升速部分和尾部抛钢减速部分；
ai为控制样本的实际加速度。
步骤103、计算带钢精轧入口温度斜率。从精轧入口高温计检测到带钢头部开始，每通过固定长度Lseg，数据采集程序采集一次带钢温度，记录为Ti，并记录通过高温计的带钢长度Li，采用最小二乘法计算精轧入口温度斜率k，计算公式为：
Figure GDA0003148481270000061
其中：
n为温度采用个数；
Figure GDA0003148481270000063
为采样数据Li的平均值；
Figure GDA0003148481270000064
为采样数据Ti的平均值。
为保证温度曲线平滑及斜率计算准确，Lseg取值为0.1m。
步骤104、计算加速度修正系数，用于调整加速度。加速度修正系数用e表示，与温度斜率增益系数g、轧机入口厚度hi、轧机出口厚度ho、精轧入口温度斜率k和温度斜率转换系数c有关，具体计算公式如下：
Figure GDA0003148481270000062
其中：
g为温度斜率增益系数，取值范围一般为3.0-8.0；
ho为轧机出口带钢厚度，单位mm；
hi为轧机入口带钢厚度，单位mm；
c为温度斜率转换系数，取值范围一般为1.2-2.0；
k为精轧入口温度斜率值。
加速度修正系数e计算出来后，加速度a＝a*(1+e)，得到最终加速度。
步骤105、使用当前计算的加速度和精轧入口温度斜率更新模型表中对应参数。通过计算得到的轧机加速度a和精轧入口温度斜率k分别进行平滑处理，计算方法如下：
a＝aold*(1-gain1)+a*gain1
k＝kold*(1-gain2)+k*gain2
其中：
aold为更新之前，从模型参数表中读取的加速度值；
gain1为加速度平滑系数，取值范围0-1.0；
kold为更新之前，从模型参数表中读取的精轧入口温度斜率值；
gain2为精轧入口温度斜率平滑系数，取值范围0-1.0；
数据平滑处理后，需要进一步做上下限检查，当a或k超出对应上下限值时，使用上下限值赋给a或k，之后使用上下限检查后的a和k更新模型参数表中对应的加速度和精轧入口温度斜率，用于下次模型设定计算、预测速度曲线。
本发明通过采集带钢每个控制样本的实际加速度和精轧入口温度实测数据，通过线性回归计算带钢精轧入口温度斜率，用于修正计算加速度，最终得出控制模型表中的轧机加速度，使得模型预测速度曲线更加精准，提高了轧制稳定性和产品质量。
下面通过一个典型的应用实例，来进一步阐述本实施例的技术方案：在某热轧生产线目标厚度为3.0mm，钢种牌号为SPHC，对应钢种族为3，不使用保温罩，精轧入口厚度14.152mm，精轧出口厚度3.0mm，钢种族3、目标厚度3.0mm对应层别和保温罩不投用的模型参数表中的轧机加速度和精轧入口温度斜率分别为0.028m/s2和-0.036。
目标厚度为3.0mm，每个控制样本长度为2.5m，精轧出口高温计检失带钢后，刨除带钢穿带后头部延时升速部分和尾部抛钢减速部分，控制样本个数为186，则平均加速度
Figure GDA0003148481270000081
精轧入口高温计每0.1m采样一次带钢温度，共822个采样值，采样数据Li的平均值
Figure GDA0003148481270000082
为41，温度均值
Figure GDA0003148481270000083
为1025.93℃，根据最小二乘法计算斜率k为：
Figure GDA0003148481270000091
根据精轧入口温度斜率增益系数g、轧机入口厚度hi、轧机出口厚度ho、精轧入口温度斜率k和精轧入口温度斜率转换系数c计算加速度修正系数e。其中精轧入口温度斜率增益系数g和精轧入口温度斜率转换系数c为常数项，分别为5.2和1.4，轧机入口厚度hi为14.152mm，轧机出口厚度ho为3.0mm，精轧入口温度斜率k为-0.028，则加速度修正系数为：
Figure GDA0003148481270000092
则最终加速度a＝aave*(1+e)＝0.0196*(1+0.022)＝0.020(m/s2)
最后，使用当前计算的加速度和精轧入口温度斜率更新模型表中对应参数。其中加速度平滑系数gain1和精轧入口温度斜率平滑系数gain2从配置文件中读取，分别为0.5和0.4，则平滑处理后，计算结果为：为0.032m/s2和0.026。
anew＝aold*(1-gain1)+a*gain1＝0.028*(1-0.5)+0.020*0.5＝0.024(m/s2)
knew＝kold*(1-gain2)+k*gain2＝-0.036*(1-0.4)+(-0.028)*0.4＝-0.0328
最后，分别对轧机加速度和精轧入口温度斜率值进行上下限检查，参数上下限在模型配置文件中设置，参数范围分别为[0,0.3]和[-0.1,0.1]，经过最终处理后，分别将0.024m/s2和-0.0328更新到钢种族3、目标厚度3.0mm对应层别和不投用保温罩的模型参数表中，用于下次相同钢种族、厚度层别和保温罩不投用时的精轧速度预测计算。
本发明通过采集带钢每个控制样本的实际加速度和精轧入口温度实测数据，通过线性回归计算带钢精轧入口温度斜率，用于修正计算加速度，最终得出控制模型表中的轧机加速度，使得模型预测速度曲线更加精准，提高了轧制稳定性和产品质量。总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种轧机加速度的设定方法，其特征在于包含以下步骤：在数据库中建立轧机加速度和精轧入口温度斜率参数表，并设定缺省值；采集实际轧机加速度和精轧入口温度值，通过计算方法用精轧入口温度斜率计算得出加速度修正系数，最终得出轧机加速度，将轧机加速度和精轧入口温度斜率存储到模型数据库表中，用于下次轧机模型计算预测速度曲线；
所述精轧入口温度斜率k采用最小二乘法计算，计算公式为：
Figure 119305DEST_PATH_IMAGE002
其中：
n为温度采用个数；
Figure 974128DEST_PATH_IMAGE004
为采样数据Li的平均值；
Figure 740484DEST_PATH_IMAGE006
为采样数据Ti的平均值；
从精轧入口高温计检测到带钢头部开始，每通过固定长度Lseg，数据采集程序采集一次带钢温度，记录为Ti，并记录通过精轧入口高温计的带钢长度Li。
2.根据权利要求1所述的一种轧机加速度的设定方法，其特征在于：所述的轧机加速度和精轧入口温度斜率参数根据钢种族、带钢目标厚度层别和保温罩是否使用检索，钢种族设置30个层别，目标厚度设置15个层别，保温罩是否使用设置2个层别。
3.根据权利要求1所述的一种轧机加速度的设定方法，其特征在于：所述的轧机加速度和精轧入口温度斜率初始值根据产线实际情况给定或实验室数据给定。
4.根据权利要求1所述的一种轧机加速度的设定方法，其特征在于：所述的实际轧机加速度为控制样本个数的加速度平均值，不包括带钢穿带后头部延时升速部分和尾部抛钢减速部分。
5.根据权利要求1所述的一种轧机加速度的设定方法，其特征在于：所述的精轧入口温度斜率，根据精轧入口高温计的测量数据用线性回归计算方法得到中间坯长度方向从头部至尾部的温度斜率，采用最小二乘法计算。
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