用于提高熱連軋新品種首卷鋼尺寸控制精度的方法
【專利摘要】一種用于提高熱連軋新品種首卷鋼尺寸控制精度的方法，屬于軋鋼自動(dòng)化控制【技術(shù)領(lǐng)域】。在軋制新品種首卷鋼時(shí)，在常規(guī)熱連軋規(guī)程設(shè)定計(jì)算中增加了自動(dòng)添加新鋼種子程序和層別模型參數(shù)調(diào)整子程序。優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)軋制新品種首卷鋼時(shí)，規(guī)程設(shè)定計(jì)算自動(dòng)調(diào)用這兩個(gè)子程序，判斷、搜索并調(diào)整相對(duì)應(yīng)層別中的模型參數(shù)，提高了新品種首卷鋼的尺寸控制精度，解決了軋制新品種首卷鋼尺寸控制精度差的難題。尤其是在軋機(jī)投用初期軋制鋼種和規(guī)格不多的情況下，該方法可以快速完善相鄰層別的模型軋制參數(shù)，降低了模型維護(hù)人員的維護(hù)難度，減輕了維護(hù)人員的工作負(fù)擔(dān)。
【專利說(shuō)明】用于提高熱連軋新品種首卷鋼尺寸控制精度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于軋鋼自動(dòng)化控制【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種用于提高熱連軋新品種首卷鋼尺寸控制精度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代熱連軋生產(chǎn)過(guò)程中，為了保證成品鋼卷的尺寸控制精度，過(guò)程控制計(jì)算機(jī)通過(guò)一系列的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行規(guī)程設(shè)定計(jì)算，得到軋制過(guò)程中各種生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)定值或設(shè)定方式，并按照一定的時(shí)序，將規(guī)程設(shè)定計(jì)算的結(jié)果傳送給基礎(chǔ)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)。常用通用的規(guī)程設(shè)定計(jì)算流程如圖1所示。
[0003]由于建模假設(shè)條件不當(dāng)或現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)測(cè)量誤差等因素的影響，數(shù)學(xué)模型在過(guò)程控制應(yīng)用時(shí)的精度總是有限的。因此，在生產(chǎn)控制中，需要對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行自學(xué)習(xí)修正。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)，采用一定的自學(xué)習(xí)修正算法，對(duì)數(shù)學(xué)模型的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行自學(xué)習(xí)，自學(xué)習(xí)得到新的模型參數(shù)用于軋制下一塊帶鋼或以后軋制相同規(guī)格材質(zhì)帶鋼的預(yù)設(shè)定使用，這樣可以大幅度提高模型的計(jì)算精度。
[0004]為了進(jìn)一步提高模型的計(jì)算精度，可以將復(fù)雜的非線性模型分段線性化，將影響模型計(jì)算精度的主要因素看成是一個(gè)多維空間，然后將這個(gè)多維空間劃分成多個(gè)小單元體，不同單元體按照不同的變量變化區(qū)間來(lái)選擇數(shù)學(xué)模型參數(shù)，每一組模型參數(shù)只對(duì)應(yīng)范圍很窄的一組確定工況，一個(gè)單元體即為一個(gè)層別。采用劃分層別的方法在某種意義上降低了模型的非線性程度，故而通過(guò)層別的劃分與自學(xué)習(xí)方法相結(jié)合，可以進(jìn)一步提高數(shù)學(xué)模型的計(jì)算精度。
[0005]由于自學(xué)習(xí)算法計(jì)算出新的模型參數(shù)并不用于當(dāng)前正在軋制帶鋼的控制，因此，在軋制新品種首卷鋼時(shí)自學(xué)習(xí)算法將無(wú)法發(fā)揮作用?，F(xiàn)在通常的做法是:在軋制新品種首卷鋼時(shí)，按照經(jīng)驗(yàn)人為的給定對(duì)應(yīng)層別中的初始化模型參數(shù)。然而，隨著軋制工況和規(guī)格的不斷變化，人為給定的初始化模型參數(shù)時(shí)常不能滿足尺寸控制精度要求，尺寸控制精度較差，且大大增加了模型維護(hù)人員的維護(hù)難度和工作強(qiáng)度。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種用于提高熱連軋新品種首卷鋼尺寸控制精度的方法，克服了軋制新品種首卷鋼時(shí)控制精度較差的不足，可以有效提高軋制新品種首卷鋼的尺寸控制精度。
[0007]本發(fā)明是在軋制新品種首卷鋼時(shí)，在常規(guī)熱連軋規(guī)程設(shè)定計(jì)算中增加了自動(dòng)添加新鋼種子程序和層別模型參數(shù)調(diào)整子程序，子程序具體執(zhí)行步驟為:
[0008]1.當(dāng)所軋板坯為新鋼種時(shí)，按照下面的策略自動(dòng)將新鋼種添加到鋼種維護(hù)表中:
[0009]I)計(jì)算新鋼種的碳當(dāng)量。
[0010]2)將碳當(dāng)量劃分為η個(gè)區(qū)間，每個(gè)區(qū)間對(duì)應(yīng)一個(gè)基鋼種。
[0011]3)將新鋼種名添加到鋼種維護(hù)表中，并判斷該鋼種的碳當(dāng)量落在哪個(gè)區(qū)間內(nèi)，得到對(duì)應(yīng)的基鋼種名。
[0012] 4)當(dāng)出現(xiàn)新添加的鋼種和基鋼種特性差異很大的情況時(shí)(例如管線鋼系列)，模型維護(hù)人員應(yīng)手動(dòng)將新鋼種單獨(dú)添加成一種新的鋼族。
[0013]2.當(dāng)軋制新規(guī)格時(shí)，查找得到該規(guī)格對(duì)應(yīng)的鋼種名。
[0014]3.根據(jù)初始的數(shù)據(jù)輸入(PDI)數(shù)據(jù)在模型參數(shù)表中查找對(duì)應(yīng)的模型參數(shù)層別。
[0015]4.查看該模型參數(shù)層別中的參數(shù)數(shù)據(jù)中是否進(jìn)行過(guò)自學(xué)習(xí)修正，如果否，則表明該層別中的模型參數(shù)為初始化參數(shù)。如果使用該層別中的現(xiàn)有模型參數(shù)進(jìn)行設(shè)定計(jì)算，很可能不適應(yīng)現(xiàn)時(shí)的軋制工況。
[0016]5.此時(shí)，按照先向下后向上的原則，搜索該模型參數(shù)層別相鄰層別中的參數(shù)數(shù)據(jù)，找到進(jìn)行過(guò)自學(xué)習(xí)修正的模型參數(shù)層別。將找到的相鄰層別中的模型參數(shù)數(shù)據(jù)替換到原軋制層別中，并使用這些模型參數(shù)進(jìn)行規(guī)程設(shè)定計(jì)算。
[0017]6.如果執(zhí)行4次完整的相鄰層別的模型參數(shù)搜索，仍未找到進(jìn)行過(guò)自學(xué)習(xí)修正的模型參數(shù)層別，則表明該模型參數(shù)層別附近無(wú)可以替換使用的相鄰層別，此時(shí)停止搜索，仍使用原層別中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)人為給定的模型參數(shù)進(jìn)行規(guī)程設(shè)定計(jì)算。
[0018]本發(fā)明的主要特征在于:軋制新品種首卷鋼時(shí)，為了保證成品鋼卷的尺寸控制精度，在常規(guī)熱連軋規(guī)程設(shè)定計(jì)算中增加了自動(dòng)添加新鋼種子程序和層別模型參數(shù)調(diào)整子程序，如圖2所示。
[0019]本發(fā)明的有益效果在于:提出了一種切實(shí)可行的提高熱連軋新品種首卷鋼尺寸控制精度的方法，解決了軋制新品種首卷鋼尺寸控制精度差的難題。尤其是在軋機(jī)投用初期軋制鋼種和規(guī)格不多的情況下，該方法可以快速完善相鄰層別的模型軋制參數(shù)，降低了模型維護(hù)人員的維護(hù)難度，減輕了維護(hù)人員的工作負(fù)擔(dān)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為常用通用的規(guī)程設(shè)定計(jì)算流程簡(jiǎn)圖。
[0021]圖2為發(fā)明涉及的規(guī)程設(shè)定計(jì)算流程簡(jiǎn)圖。
[0022]圖3為發(fā)明涉及的新增子程序執(zhí)行步驟流程圖。
[0023]圖4為一個(gè)實(shí)施例的粗軋寬度規(guī)程設(shè)定計(jì)算流程簡(jiǎn)圖。
[0024]圖5為一個(gè)實(shí)施例的寬度控制新增子程序執(zhí)行步驟流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]本發(fā)明是在常規(guī)熱連軋規(guī)程設(shè)定計(jì)算程序中增加了自動(dòng)添加新鋼種子程序和層別模型參數(shù)調(diào)整子程序。當(dāng)軋制新品種首卷鋼時(shí)，規(guī)程設(shè)定計(jì)算自動(dòng)調(diào)用這兩個(gè)子程序，判斷、搜索并調(diào)整相對(duì)應(yīng)層別中的模型參數(shù)，以提高新品種首卷鋼的尺寸控制精度。子程序具體的執(zhí)行流程為:
[0026]1.當(dāng)所軋板坯為新鋼種時(shí)，按照下面的步驟自動(dòng)將新鋼種添加到鋼種維護(hù)表中:
[0027]I)計(jì)算新鋼種的碳當(dāng)量，公式為:
[0028]
量)-C(碳含a:)1 _(錳含量)I Ni(鎳含量)+Cu(銅含量)！ 鉻含量)+Mo(鉬含量)+V(釩含量)[0029]2)將碳當(dāng)量劃分為7個(gè)區(qū)間，每個(gè)區(qū)間對(duì)應(yīng)一個(gè)基鋼種。
[0030]3)將新鋼種名添加到鋼種維護(hù)表中，并判斷該鋼種的碳當(dāng)量落在哪個(gè)區(qū)間內(nèi)，得到對(duì)應(yīng)的基鋼種名。
[0031]4)當(dāng)出現(xiàn)新添加的鋼種和基鋼種特性差異很大的情況時(shí)(例如管線鋼系列)，模型維護(hù)人員應(yīng)手動(dòng)將新鋼種單獨(dú)添加成一種新的鋼族。
[0032]2.當(dāng)軋制新規(guī)格時(shí)，查找得到該規(guī)格對(duì)應(yīng)的鋼種名。
[0033]3.根據(jù)PDI數(shù)據(jù)在模型參數(shù)表中查找對(duì)應(yīng)的模型參數(shù)層別。 [0034]4.查看該模型參數(shù)層別中的參數(shù)數(shù)據(jù)中是否進(jìn)行過(guò)自學(xué)習(xí)修正，如果否，按照先向下后向上的原則，搜索該模型參數(shù)層別相鄰層別中的參數(shù)數(shù)據(jù)，找到進(jìn)行過(guò)自學(xué)習(xí)修正的模型參數(shù)層別。將找到的相鄰層別中的模型參數(shù)數(shù)據(jù)替換到原軋制層別中，并使用這些模型參數(shù)進(jìn)行規(guī)程設(shè)定計(jì)算。
[0035]5.如果執(zhí)行4次完整的相鄰層別的模型參數(shù)搜索，仍未找到進(jìn)行過(guò)自學(xué)習(xí)修正的模型參數(shù)層別，則表明該模型參數(shù)層別附近無(wú)可以替換使用的相鄰層別，此時(shí)停止搜索，仍使用原層別中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)人為給定的模型參數(shù)進(jìn)行規(guī)程設(shè)定計(jì)算。
[0036]本發(fā)明涉及的新增子程序執(zhí)行步驟流程如圖3所示。
[0037]下面以國(guó)內(nèi)某鋼廠1580mm熱連軋生產(chǎn)線粗軋過(guò)程控制系統(tǒng)的寬度控制過(guò)程為例，說(shuō)明增加的這兩個(gè)子程序?qū)μ岣哕堉菩缕贩N首卷鋼寬度控制精度的作用。
[0038]該生產(chǎn)線粗軋區(qū)采用常規(guī)的半連續(xù)式生產(chǎn)工藝，其典型的生產(chǎn)工藝流程是:連鑄板坯出爐后，首先經(jīng)過(guò)粗軋前高壓水除鱗箱(除鱗壓力為I 8~20MPa)去除板坯表面的爐生氧化鐵皮，然后由傳送輥道送至粗軋機(jī)組進(jìn)行軋制。
[0039]板坯在進(jìn)入粗軋機(jī)組之前，要在5個(gè)位置(分別為入爐、預(yù)出爐、出爐、定寬壓力機(jī)(SSP)前、SSP后)進(jìn)行粗軋規(guī)程設(shè)定計(jì)算。與常規(guī)粗軋規(guī)程設(shè)定計(jì)算相比，在進(jìn)行規(guī)程設(shè)定計(jì)算之前，增加了鋼種判斷環(huán)節(jié)，若所軋板坯為新鋼種，則調(diào)用自動(dòng)添加新鋼種子程序?qū)⑿落摲N添加到鋼種表中，具體步驟為:
[0040]1.計(jì)算新鋼種的碳當(dāng)量，公式如下:
[0041]
Cc(^Ja)-C(KfrJ) I _(猛含量),Ni(鎳含量)+Cu(銅含量)| Cr(鉻含量卜Mo(鉬含量)+V(釩含量)
6155
[0042]2.將碳當(dāng)量劃分為7個(gè)區(qū)間，每個(gè)區(qū)間對(duì)應(yīng)一個(gè)基鋼種和一個(gè)鋼種ID號(hào)，碳當(dāng)量劃分區(qū)間與基鋼種對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。
[0043]表1碳當(dāng)量劃分區(qū)間與基鋼種對(duì)應(yīng)關(guān)系表
[0044]
碳當(dāng)量劃分區(qū)間I基鋼種I鋼種ID號(hào)^
Ce<=0.1_IF_70_
~l<Ce<=0.2STW2266
~2<Ce<=0.28Q23571

~28<Ce<=0.3551QL69

~35<Ce<=0.45Q345B47

~45<Ce<=0.55PQ55QNQR I35

C^>0.55|SQ6QQMCC丨78
[0045]3.將新鋼種名添加到鋼種維護(hù)表中，并判斷該鋼種的碳當(dāng)量落在哪個(gè)碳當(dāng)量區(qū)間內(nèi)，得到對(duì)應(yīng)的基鋼種名和鋼種ID號(hào)。
[0046]4.當(dāng)出現(xiàn)新添加的鋼種和基鋼種特性差異很大的情況時(shí)(例如管線鋼系列)，模型維護(hù)人員應(yīng)手動(dòng)將新鋼種單獨(dú)添加成一種新的鋼族。
[0047]厚度規(guī)程設(shè)定計(jì)算完成之后，根據(jù)各道次的厚度壓下負(fù)荷分配進(jìn)行板坯寬度規(guī)程設(shè)定計(jì)算。其簡(jiǎn)要設(shè)定計(jì)算流程如圖4所示。與常規(guī)粗軋寬度規(guī)程設(shè)定計(jì)算相比，在根據(jù)PDI數(shù)據(jù)(板坯寬度、軋制策略、成品寬度、減寬量等)在模型參數(shù)表中查找到對(duì)應(yīng)的模型參數(shù)(粗軋寬展系數(shù)、粗軋寬度自學(xué)習(xí)系數(shù)、精軋出口寬度自學(xué)習(xí)系數(shù)等)層別之后，增加了模型參數(shù)可用性判斷環(huán)節(jié)，若模型參數(shù)為初始化參數(shù)，則調(diào)用層別模型參數(shù)調(diào)整子程序查找可替換的模型參數(shù)層別，具體步驟為:
[0048]1.按照先向下后向上的原則，搜索該模型參數(shù)層別相鄰寬度層別中的參數(shù)數(shù)據(jù)，找到進(jìn)行過(guò)自學(xué)習(xí)修正的模型參數(shù)層別。將找到的相鄰寬度層別中的模型參數(shù)數(shù)據(jù)替換到原軋制層別中，并使用這些模型參數(shù)進(jìn)行寬度規(guī)程設(shè)定計(jì)算。
[0049]2.如果執(zhí)行4次完整的相鄰寬度層別的模型參數(shù)搜索，仍未找到進(jìn)行過(guò)自學(xué)習(xí)修正的模型參數(shù)層別，則表明該模型參數(shù)層別附近無(wú)可以替換使用的相鄰寬度層別，此時(shí)停止搜索，仍使用原寬度層別中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)人為給定的模型參數(shù)進(jìn)行寬度規(guī)程設(shè)定計(jì)算。
[0050]寬度層別模型參數(shù)調(diào)整完成后，迭代計(jì)算粗軋出口寬度和精軋各機(jī)架的出口寬度，計(jì)算粗軋出口帶鋼長(zhǎng)度，再進(jìn)行帶鋼頭尾短行程設(shè)定計(jì)算和縮頸補(bǔ)償設(shè)定計(jì)算，完成整個(gè)寬度規(guī)程設(shè)定計(jì)算。寬度控制新增子程序執(zhí)行步驟流程如圖5所示。
[0051]結(jié)論:在常規(guī)熱連軋粗軋過(guò)程控制系統(tǒng)寬度規(guī)程設(shè)定計(jì)算中加入自動(dòng)添加新鋼種子程序和層別模型參數(shù)調(diào)整子程序后，新品種首卷鋼的寬度命中率由原來(lái)的89.96% (以該熱軋廠未使用此方法前一個(gè)月生產(chǎn)的鋼卷數(shù)為總樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì))提高到95.5% (以該熱軋廠使用此方法后一個(gè)月生產(chǎn)的鋼卷數(shù)為總樣本進(jìn)行統(tǒng)計(jì))。解決了軋制新品種首卷鋼尺寸控制精度差的難題，取得了良好的在線應(yīng)用效果。
【權(quán)利要求】
1.一種用于提高熱連軋新品種首卷鋼尺寸控制精度的方法，其特征在于，軋制新品種首卷鋼時(shí)，在常規(guī)熱連軋規(guī)程設(shè)定計(jì)算中增加了自動(dòng)添加新鋼種子程序和層別模型參數(shù)調(diào)整子程序，子程序具體執(zhí)行步驟為: (1)計(jì)算新鋼種的碳當(dāng)量，將碳當(dāng)量劃分成若干個(gè)小區(qū)間，每個(gè)區(qū)間對(duì)應(yīng)一個(gè)基鋼種，將新鋼種名添加到鋼種維護(hù)表中，并判斷新鋼種的碳當(dāng)量落在哪個(gè)區(qū)間內(nèi)，得到對(duì)應(yīng)的基鋼種名； (2)當(dāng)軋制新規(guī)格時(shí)，查找得到該規(guī)格對(duì)應(yīng)的鋼種名； (3)根據(jù)PDI數(shù)據(jù)在模型參數(shù)表中查找對(duì)應(yīng)的模型參數(shù)層別； (4)對(duì)層別中的模型參數(shù)進(jìn)行可用性判斷，若模型參數(shù)為初始化參數(shù)，則按照先向下后向上的原則，搜索該模型參數(shù)層別相鄰層別中的參數(shù)數(shù)據(jù)，找到進(jìn)行過(guò)自學(xué)習(xí)修正的模型參數(shù)層別，將找到的相鄰層別中的模型參數(shù)數(shù)據(jù)替換到原軋制層別中，并使用這些模型參數(shù)進(jìn)行規(guī)程設(shè)定計(jì)算； (5)如果執(zhí)行4次完整的相鄰層別的模型參數(shù)搜索，仍未找到進(jìn)行過(guò)自學(xué)習(xí)修正的模型參數(shù)層別，則表明該模型參數(shù)層別附近無(wú)可以替換使用的相鄰層別，此時(shí)停止搜索，仍使用原層別中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)人為給定的模型參數(shù)進(jìn)行規(guī)程設(shè)定計(jì)算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于提高熱連軋新品種首卷鋼尺寸控制精度的方法，其特征在于，所述的碳當(dāng)量計(jì)算公式為: cc(eaa)-c(efra)!Mn(猛含量`)！臬含量)+cu(銅含量)！ cr(格含量)—Μο(鑰含量)—ν(機(jī)含量)
【文檔編號(hào)】B21B37/16GK103611730SQ201310581137
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】田野, 李潔, 莊嚴(yán), 王學(xué)文, 龔彩軍, 孫燕京, 徐勐, 馮斌, 李碩, 霍文豐, 李云峰 申請(qǐng)人:北京首鋼自動(dòng)化信息技術(shù)有限公司