專利名稱：一種確定五機架冷連軋機壓下分配的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及冶金自動化領域，尤其涉及一種確定五機架冷連軋機壓下分配的方法。
背景技術：
冷軋機壓下分配是冷軋軋制中軋機設定計算的重要組成部分，它根據(jù)帶鋼特性、軋機特性和工藝要求計算出特定意義下最佳的厚度分配。合理的壓下分配既可以有效地利用現(xiàn)有設備，充分發(fā)揮設備潛力，提高軋機的產(chǎn)品質量，同時還能降低軋制能耗。因此，尋找一種合理的壓下分配計算方法對于實際生產(chǎn)有著重要的現(xiàn)實意義。壓下分配最主要功能是在帶鋼鋼種、張力、帶鋼來料厚度、成品厚度及寬度、設備能力參數(shù)等已知的情況下，確定帶鋼的總壓下量合理地在各個機架進行分配，同時得到相關的軋制工藝參數(shù)。五機架冷連軋機過程控制通常采用以下兩種壓下分配方式一種是傳統(tǒng)的按經(jīng)驗查表的方法，直接將各種鋼種、規(guī)格產(chǎn)品的壓下分配數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中，在軋制特定鋼種、規(guī)格的產(chǎn)品時，查詢數(shù)據(jù)庫表得到相應的壓下分配數(shù)據(jù)；另一種方法是在考慮工藝和設備的約束條件下建立壓下分配目標函數(shù)，并通過尋優(yōu)方法得到壓下分配的結果。上述兩種方法各有利弊，第一種方法簡單、穩(wěn)定、容易理解，但缺乏靈活性，同時表中的數(shù)據(jù)很大程度上依賴于工藝人員和操作工的技術水平和經(jīng)驗，壓下分配不理想；第二種方法計算結果為最佳壓下分配，但目標函數(shù)和約束條件結構復雜，計算過程復雜，尋優(yōu)計算時間長，求解困難。本發(fā)明根據(jù)冷連軋機工藝特點，根據(jù)不同的軋制工藝條件設計不同的壓下分配策略模式及壓下分配比例系數(shù)，建立壓下分配求解的非線性模型，得到待軋帶鋼在各機架的最佳的厚度分配。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種確定五機架冷連軋機壓下分配的方法，得到待軋帶鋼在各機架的最佳的厚度分配。本發(fā)明為解決上述技術問題所采取的技術方案為一種確定五架冷連機壓下分配的方法，其特征在于它包括以下步驟( I)根據(jù)五架冷連軋機的工藝特點及需軋制鋼材的品種、規(guī)格和軋制目標建立分級表和壓下分配軋制策略模式；所述分級表包括來料厚度分級表、成品厚度分級表和寬度分級表；所述軋制策略模式包括按功率進行負荷分配、按軋制力進行負荷分配和按壓下率方式進行分配。(2)根據(jù)連軋機的秒流量恒定原理和負荷成比例原則，建立冷連軋機壓下分配計算模型；進一步的，建立冷連軋機壓下分配計算模型的具體步驟為·(2. I)根據(jù)工藝要求和品種、規(guī)格查詢數(shù)據(jù)庫表，選擇確定針對特定規(guī)格帶鋼的軋制策略模式、各機架間的張力制度和末機架的帶鋼出口速度；(2. 2)根據(jù)連軋機的秒流量恒定原理和負荷成比例原則，建立冷連軋機壓下分配計算模型。冷連軋機壓下分配計算模型為以下非線性方程組a 2fl(h0, hl)-a lf2(hl, h2) = 0;a 3f2(hl，h2)-a 2f3(h2，h3) = 0;a 4f3(h2，h3)-a 3f4(h3，h4) = 0 ；(a)a 5f4 (h3, h4) - a 4f5 (h4, h5) = 0 ；方程組(a)中，fi[h(i-l) ,hi] = Pi,Pi (i = 1,2, ···, 5)為第 i 機架的負 荷函數(shù)，ai為負荷分配比例系數(shù)；(3)求解步驟(2)中的冷連軋機壓下分配計算模型，獲得最終的壓下分配。步驟
(3)求解冷連軋機壓下分配計算模型的具體步驟為(3. I)獲取帶鋼原始數(shù)據(jù)、設備參數(shù)、設備能力參數(shù)、模型系數(shù)、負荷分配比例系數(shù)和工藝要求；所述帶鋼原始數(shù)據(jù)包括鋼種、來料厚度、成品厚度和寬度；所述的設備參數(shù)包括工作輥直徑、工作輥泊松系數(shù)和楊氏彈性模量；所述設備能力參數(shù)包括最大軋制力、主電機額定功率和軋機最大出口速度；(3. 2)根據(jù)工藝要求和鋼種、規(guī)格選擇軋制策略模式和分級表中的數(shù)據(jù)；(3. 3)給定各機架帶鋼出口厚度初值將總壓下率在各機架進行平均分配，計算得到的厚度分配作為迭代計算的初始值；(3. 4)確定帶鋼單位張力采用插值或人工或查帶鋼單位張力表確定各機架帶鋼的單位前張力和單位后張力；(3. 5)確定各機架軋制速度初值給定機組最大軋制速度，按照速度計算模型確定各機架的軋制速度初值；(3. 6)利用工藝數(shù)學模型計算軋制工藝參數(shù)，工藝參數(shù)包括材料變形抗力、摩擦系數(shù)、前滑、軋制力、壓扁半徑、軋制速度、軋制力矩、電機輸出軸力矩、電機功率等；(3. 7)利用擬牛頓法求解壓下分配非線性方程組(a)；(3. 8)判斷算法是否收斂，如果收斂，則繼續(xù)執(zhí)行下一步驟，否則給出出錯報警信息，調(diào)整負荷分配比例系數(shù)或帶鋼單位張力，并返回到步驟(3. 2)繼續(xù)執(zhí)行；(3. 9)得到機架間的帶鋼厚度及相關軋制工藝參數(shù)，對設備能力進行極限校核，判斷工藝參數(shù)是否超限；如果工藝參數(shù)不超限，則繼續(xù)執(zhí)行下一步驟，如果工藝參數(shù)超限，則對超限的工藝參數(shù)進行修正計算，返回到步驟(3. 2)繼續(xù)執(zhí)行；步驟(3. 9)中所述修正計算的方法為當出現(xiàn)軋制力計算值超限時，通過調(diào)整超限機架與非超限機架的軋制力負荷分配比例系數(shù)對軋制力超限值進行修正；此時修正計算都按照軋制力平衡策略修正負荷分配比例系數(shù)，重新確定軋制力負荷非線性方程組(a)并計算；如果所有機架都超限出現(xiàn)軋制力計算值超限，則給出提示異常信息并結束修正計算；當出現(xiàn)電機功率超限情況，通過修正最大帶鋼速度以降低軋制速度。(3. 10)根據(jù)計算結果得到最終的機架間厚度分配和相關軋制工藝參數(shù)。
本發(fā)明的工作原理為根據(jù)冷連軋機的工藝要求、鋼卷的原始數(shù)據(jù)，選擇壓下分配軋制策略模式和壓下分配比例系數(shù)，然后選擇分級表中的數(shù)據(jù)及設備能力表中的軋機的設備參數(shù)，建立壓下分配計算模型，然后根據(jù)軋制工藝數(shù)學模型對軋制工藝參數(shù)進行計算，采用擬牛頓法求解此非線性方程組，在迭代計算過程中對設備能力進行極限校核，如果超限則對超限的工藝參數(shù)進行修正計算，對于不同的工藝參數(shù)分別采用不同的參數(shù)調(diào)整策略，繼續(xù)進行迭代計算，直到滿足算法的收斂條件為止，如果超過系統(tǒng)最大迭代次數(shù)或不滿足收斂條件，則在畫面上顯示出錯信息提示操作工，修改壓下分配比例系數(shù)或者張力分配后重新進行計算，直到獲得的滿意的壓下分配為止，最后將此壓下分配保存到數(shù)據(jù)庫中，為設定計算模型準備數(shù)據(jù)。本發(fā)明的有益效果為I、本方法根據(jù)冷連軋機的工藝特點，提出了適用的軋制策略模式，建立了壓下分配計算模型，原理簡單、實現(xiàn)容易、便于操作；2、本方法采用擬牛頓法求解非線性方程組模型，得到待軋帶鋼在各機架的最佳的 壓下分配，為過程控制系統(tǒng)設定計算模型提供數(shù)據(jù)準備；3、本方法具有推廣應用價值，可推廣應用于單機架冷軋機的壓下分配及過程控制中。


圖I為本發(fā)明一個實施例的工作流程圖。
具體實施例方式本實施例公開的是某五機架冷連軋機過程控制系統(tǒng)中，確定五機架冷軋機壓下分配的方法。該軋機可軋制的產(chǎn)品包括普碳鋼、高強鋼等。本實施例軋制的是普碳鋼。本實施例提供的確定五機架冷連軋機壓下分配的方法如圖I所示，包括以下步驟步驟I、根據(jù)冷連軋機組的工藝特點及所軋制的品種、規(guī)格建立分級表及壓下分配軋制策略模式；首先，建立各種分級表；鋼種代碼表(STEEL_C0DE)
權利要求
1.一種確定五架冷連機壓下分配的方法，其特征在于它包括以下步驟 (1)根據(jù)五架冷連軋機的工藝特點及需軋制鋼材的品種、規(guī)格和軋制目標建立分級表和壓下分配軋制策略模式；所述分級表包括來料厚度分級表、成品厚度分級表和寬度分級表；所述軋制策略模式包括按功率進行負荷分配、按軋制力進行負荷分配和按壓下率方式進行分配； (2)根據(jù)連軋機的秒流量恒定原理和負荷成比例原則，建立冷連軋機壓下分配計算模型； (3)求解步驟(2)中的冷連軋機壓下分配計算模型，獲得最終的壓下分配。
2.如權利要求I所述的一種確定五架冷連機壓下分配的方法，其特征在于步驟(2)建立冷連軋機壓下分配計算模型的具體步驟為 (2. I)根據(jù)工藝要求和品種、規(guī)格查詢數(shù)據(jù)庫表，選擇確定針對特定規(guī)格帶鋼的軋制策略模式、各機架間的張力制度和末機架的帶鋼出口速度； (2. 2)根據(jù)連軋機的秒流量恒定原理和負荷成比例原則，建立冷連軋機壓下分配計算模型。
3.如權利要求2所述的一種確定五架冷連機壓下分配的方法，其特征在于所述步驟(2. 2)中冷連軋機壓下分配計算模型為a 2fl(h0, hl)-a lf2(hl, h2) =0;a 3f2 (hi, h2)-a 2f3 (h2, h3) =0;a 4f3 (h2, h3)-a 3f4 (h3, h4) = 0 ；(a)a 5f4 (h3, h4) - a 4f5 (h4, h5) = 0 ； 方程組(a)中，fi [h(i-l) ,hi] = Pi, Pi (i = 1,2, ···, 5)為第 i 機架的負荷函數(shù)，a i為負荷分配比例系數(shù)。
4.如權利要求3所述的一種確定五架冷連機壓下分配的方法，其特征在于步驟(3)求解冷連軋機壓下分配計算模型的具體步驟為 (3. I)獲取帶鋼原始數(shù)據(jù)、設備參數(shù)、設備能力參數(shù)、模型系數(shù)、負荷分配比例系數(shù)和工藝要求；所述帶鋼原始數(shù)據(jù)包括鋼種、來料厚度、成品厚度和寬度；所述的設備參數(shù)包括工作輥直徑、工作輥泊松系數(shù)和楊氏彈性模量；所述設備能力參數(shù)包括最大軋制力、主電機額定功率和軋機最大出口速度； (3. 2)根據(jù)工藝要求和鋼種、規(guī)格選擇軋制策略模式和分級表中的數(shù)據(jù)； (3. 3)給定各機架帶鋼出口厚度初值將總壓下率在各機架進行平均分配，計算得到的厚度分配作為迭代計算的初始值； (3. 4)確定帶鋼單位張力采用插值或人工或查帶鋼單位張力表確定各機架帶鋼的單位前張力和單位后張力； (3. 5)確定各機架軋制速度初值給定機組最大軋制速度，按照速度計算模型確定各機架的軋制速度初值； (3. 6)利用工藝數(shù)學模型計算軋制工藝參數(shù)，工藝參數(shù)包括材料變形抗力、摩擦系數(shù)、前滑、軋制力、壓扁半徑、軋制速度、軋制力矩、電機輸出軸力矩、電機功率等； (3. 7)利用擬牛頓法求解壓下分配非線性方程組(a)； (3. 8)判斷算法是否收斂，如果收斂，則繼續(xù)執(zhí)行下一步驟，否則給出出錯報警信息，調(diào)整負荷分配比例系數(shù)或帶鋼單位張力，并返回到步驟(3. 2)繼續(xù)執(zhí)行； (3. 9)得到機架間的帶鋼厚度及相關軋制工藝參數(shù)，對設備能力進行極限校核，判斷工藝參數(shù)是否超限；如果工藝參數(shù)不超限，則繼續(xù)執(zhí)行下一步驟，如果工藝參數(shù)超限，則對超限的工藝參數(shù)進行修正計算，返回到步驟(3. 2)繼續(xù)執(zhí)行； (3. 10)根據(jù)計算結果得到最終的機架間厚度分配和相關軋制工藝參數(shù)。
5.如權利要求4所述的一種確定五架冷連機壓下分配的方法，其特征在于步驟(3.9)中所述修正計算的方法為 當出現(xiàn)軋制力計算值超限時，通過調(diào)整超限機架與非超限機架的軋制力負荷分配比例系數(shù)對軋制力超限值進行修正； 如果所有機架都超限出現(xiàn)軋制力計算值超限，則給出提示異常信息并結束修正計算； 當出現(xiàn)電機功率超限情況，通過修正最大帶鋼速度以降低軋制速度。
6.如權利要求5所述的一種確定五架冷連機壓下分配的方法，其特征在于當出現(xiàn)軋制力計算值超限時，修正計算都按照軋制力平衡策略修正負荷分配比例系數(shù)，重新確定軋制力負荷非線性方程組(a)并計算。
全文摘要
本發(fā)明提供一種確定五機架冷連軋機壓下分配的方法，根據(jù)冷連軋機的工藝要求和鋼卷的原始數(shù)據(jù)，設計了適合冷連軋機的軋制策略模式及各種分級表，先根據(jù)所選擇的壓下分配軋制策略模式和壓下分配比例系數(shù)，然后選擇分級表中的數(shù)據(jù)及設備能力表中的軋機的設備參數(shù)，建立壓下分配計算模型，再利用軋制工藝數(shù)學模型對軋制工藝參數(shù)進行計算，采用擬牛頓法求解此非線性方程組模型，計算獲得的滿意的壓下分配，最后將此壓下分配數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中，為設定計算模型準備數(shù)據(jù)。本方法根據(jù)冷連軋機的工藝特點，提出了適用的軋制策略模式，建立了壓下分配計算模型，原理簡單、實現(xiàn)容易、便于操作。
文檔編號B21B37/58GK102921743SQ20121042735
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月30日 優(yōu)先權日2012年10月30日
發(fā)明者張超 申請人:中冶南方(武漢)信息技術工程有限公司