專利名稱：：依托常規(guī)軋制模型控制中低牌號(hào)電工鋼軋制的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種中低牌號(hào)電工鋼軋制的控制方法，尤其是一種依托常規(guī)帶鋼熱連軋軋制模型控制中低牌號(hào)電工鋼軋制的方法。
背景技術(shù)：
：國(guó)內(nèi)生產(chǎn)中低牌號(hào)電工鋼的熱連軋廠基本上是引進(jìn)國(guó)外的專用模型進(jìn)行批量生產(chǎn)，目前在國(guó)內(nèi)還沒(méi)有依托常規(guī)的熱連軋數(shù)學(xué)模型成功進(jìn)行中低牌號(hào)電工鋼批量生產(chǎn)的先例。常規(guī)熱連軋數(shù)學(xué)模型設(shè)置有三大數(shù)據(jù)區(qū)鋼種特性數(shù)據(jù)區(qū)，厚度區(qū)間數(shù)據(jù)區(qū)和常數(shù)區(qū)，并具有如下的功能設(shè)定功能、自學(xué)習(xí)功能、自適應(yīng)穿帶功能。設(shè)定功能主要模型有軋制輥縫模型采用厚度計(jì)法和秒流量法、屈服應(yīng)力(變形抗力)模型采用應(yīng)力應(yīng)變和溫度效應(yīng)、軋制力模型采用縱寬比概念(亞歷山大和福特方法)、功率模型根據(jù)杠桿原理、溫度模型、活套張力運(yùn)算法則、負(fù)荷分配運(yùn)算法則、穿帶速度選擇法則、極限恢復(fù)法則、軋輥熱凸度和磨損補(bǔ)償、穿帶速度補(bǔ)償模型。常規(guī)熱連軋數(shù)學(xué)模型中軋制力與變形抗力的算法。軋制力模型是屈服應(yīng)力、寬度、接觸弧長(zhǎng)的函數(shù)，接觸弧長(zhǎng)計(jì)算中變形半徑是迭代計(jì)算的，并且它本身是軋制力的函數(shù)F=Wx(Rx(l+KhxF/Wx(H-h))叼xK'(1)(1)式中F—軋制力，W—帶鋼寬度，R—工作輥半徑，Kh—工作輥硬度，H—機(jī)架入口帶鋼厚度，h—機(jī)架出口帶鋼厚度，K'一單位面積上的軋制力，其中K'=kX(a+bXL/(H+h))(2)(2)式中k—變形抗力，a、b—與帶鋼材質(zhì)有關(guān)的常數(shù)，L—接觸弧長(zhǎng)，H、h—機(jī)架入口、出口帶鋼厚度，其中k=KcXf(T)Xf(V)(3)(3)式中Kc—與化學(xué)成份有關(guān)的硬度系數(shù)，f(T)—與軋制溫度相關(guān)的函數(shù)，f(V)—與軋制速度相關(guān)的函數(shù)。該模型是通用模型，其中與軋制溫度相關(guān)的函數(shù)是通過(guò)變形抗力曲線回歸出來(lái)的，其主要特征是變形抗力與溫度成反比在高溫下，溫度越高，變形抗力越小。模型的控制精度是依據(jù)設(shè)定軋制力和實(shí)際軋制力的比較來(lái)判斷，本發(fā)明所稱軋制力是指軋件在機(jī)架的總軋制力，是沿寬度方向軋制力的累積，設(shè)定軋制力越接近實(shí)際軋制力，就認(rèn)為模型的控制精度越高。在模型應(yīng)用于自動(dòng)控制時(shí)，首先根據(jù)鋼種對(duì)數(shù)據(jù)區(qū)參數(shù)賦值，結(jié)合在線采集的控制參數(shù)進(jìn)行計(jì)算和控制，當(dāng)設(shè)定軋制力與實(shí)測(cè)軋制力相比處于一個(gè)允許的誤差范圍內(nèi)時(shí)，啟動(dòng)自學(xué)習(xí)功能，對(duì)數(shù)據(jù)區(qū)中的參數(shù)賦值進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化，使設(shè)定軋制力不斷接近實(shí)際軋制力。在應(yīng)用常規(guī)熱連軋數(shù)學(xué)模型軋制中低牌號(hào)電工鋼的試軋過(guò)程中，出現(xiàn)模型設(shè)定誤差較大，機(jī)架間金屬流量不匹配，軋制狀態(tài)相當(dāng)不穩(wěn)定，帶鋼厚度、寬度嚴(yán)重異常的問(wèn)題，同時(shí)模型設(shè)定誤差過(guò)大時(shí)還造成了帶鋼在機(jī)架內(nèi)廢鋼，這種現(xiàn)象不僅嚴(yán)重影響了帶鋼產(chǎn)品質(zhì)量，降低熱軋帶鋼成材率，同時(shí)增加了處理廢鋼的事故時(shí)間，熱軋帶鋼生產(chǎn)受到較大影響。通過(guò)對(duì)中低牌號(hào)電工鋼熱軋狀態(tài)下的變形抗力試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該系列鋼種有著不同于一般熱軋材質(zhì)鋼的性能特點(diǎn)，由于其性能的特殊性，在溫度90(TC附近會(huì)出現(xiàn)變形抗力的"拐點(diǎn)"，在此溫度區(qū)域內(nèi)，隨著溫度的降低帶鋼變形抗力不僅不隨之增大，反而出現(xiàn)變形抗力隨之降低的現(xiàn)象，一旦采用常規(guī)模型進(jìn)行計(jì)算，在拐點(diǎn)溫度附近所計(jì)算的軋制力會(huì)出現(xiàn)較大的偏差，導(dǎo)致模型設(shè)定參數(shù)不準(zhǔn)確，從而影響模型設(shè)定精度和軋制狀態(tài)的穩(wěn)定性。常規(guī)的帶鋼熱連軋軋制模型在計(jì)算帶鋼變形抗力的時(shí)候，沒(méi)有考慮中低牌號(hào)電工鋼變形抗力出現(xiàn)拐點(diǎn)的現(xiàn)象，因此，常規(guī)的精軋數(shù)學(xué)模型計(jì)算的個(gè)別機(jī)架的軋制參數(shù)與帶鋼的實(shí)測(cè)參數(shù)值存在著較大誤差，無(wú)法應(yīng)用于高精度中低牌號(hào)電工鋼的軋制控制。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有常規(guī)的熱連軋數(shù)學(xué)模型控制中低牌號(hào)電工鋼生產(chǎn)時(shí)控制精度差的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠達(dá)到控制精度要求的依托常規(guī)軋制模型控制中低牌號(hào)電工鋼軋制的方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是依托常規(guī)軋制模型控制中低牌號(hào)電工鋼軋制的方法，所述常規(guī)軋制模型包括軋制力模型和溫度模型，設(shè)置有鋼種特性數(shù)據(jù)區(qū)，厚度區(qū)間數(shù)據(jù)區(qū)和常數(shù)區(qū)，軋制力模型公式為F=Wx(Rx(l+KhxF/Wx(H-h))1，kx(a+bxL/(H+h))其中，k=KcXf(T)Xf(V)，式中F—軋制力，W—帶鋼寬度，R—工作輥半徑，Kh—工作輥硬度，H—機(jī)架入口帶鋼厚度，h—機(jī)架出口帶鋼厚度，k—變形抗力，a、b—與帶鋼材質(zhì)有關(guān)的常數(shù)，L—接觸弧長(zhǎng)，H、h—機(jī)架入口、出口帶鋼厚度，Kc—與帶鋼化學(xué)成分有關(guān)的硬度系數(shù)，f(T)—與軋制溫度相關(guān)的函數(shù)，f(V)—與軋制速度相關(guān)的函數(shù)，該方法包括，通過(guò)試驗(yàn)得出對(duì)應(yīng)于中低牌號(hào)電工鋼鋼種的變形溫度與變形抗力的關(guān)系曲線，根據(jù)所述關(guān)系曲線對(duì)常規(guī)軋制模型中的變形抗力算法進(jìn)行修正a、在常規(guī)軋制模型的鋼種特性數(shù)據(jù)區(qū)建立獨(dú)立的與鋼種牌號(hào)對(duì)應(yīng)的鋼種特性表，在常規(guī)軋制模型的厚度特性數(shù)據(jù)區(qū)建立獨(dú)立的與鋼種牌號(hào)對(duì)應(yīng)的厚度區(qū)間表；b、根據(jù)鋼種牌號(hào)調(diào)用與之相對(duì)應(yīng)的該獨(dú)立的鋼種特性表和該獨(dú)立的厚度區(qū)間表參與控制；c、根據(jù)所述關(guān)系曲線確定變形抗力的"拐點(diǎn)"溫度，與溫度模型設(shè)定的機(jī)架溫度分布進(jìn)行對(duì)比，確定"拐點(diǎn)"溫度對(duì)應(yīng)的機(jī)架，在軋制中低牌號(hào)電工鋼時(shí)，該機(jī)架調(diào)用的變形抗力算法修正為k=KcX(f(T)+f(T)XKT)Xf(V)，式中，K「通過(guò)試驗(yàn)得出的與鋼種有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)常數(shù)，軋制鋼種為常規(guī)牌號(hào)鋼種時(shí)K^0，軋制鋼種牌號(hào)為中低牌號(hào)電工鋼時(shí)KT^0，KT是位于常數(shù)區(qū)的一組對(duì)應(yīng)于相應(yīng)電工鋼牌號(hào)的特征數(shù)據(jù)。本發(fā)明的有益效果是依托常規(guī)的熱連軋數(shù)學(xué)模型，通過(guò)對(duì)變形抗力與變形溫度關(guān)系的實(shí)驗(yàn)研究，根據(jù)研究結(jié)果在原有數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上增加中低牌號(hào)電工鋼對(duì)應(yīng)溫度的變形抗力算法，提高各機(jī)架軋制參數(shù)的設(shè)定精度，并利用自學(xué)習(xí)功能進(jìn)一步提高精度，滿足了用常規(guī)的熱連軋數(shù)學(xué)模型軋制出高精度的中低牌號(hào)電工鋼的需求。圖l是某中低牌號(hào)電工鋼試樣在變形速率為100/s時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線。圖2是某中低牌號(hào)電工鋼試樣在變形速率為80/s時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線。圖3是某中低牌號(hào)電工鋼試樣在變形速率為60/s時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線。圖4是某中低牌號(hào)電工鋼試樣在變形速率為40/s時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線。圖5是某中低牌號(hào)電工鋼試樣在變形速率為100/s時(shí)的變形抗力與變形溫度的關(guān)系曲線。圖6是某中低牌號(hào)電工鋼試樣在變形速率為80/s時(shí)的變形抗力與變形溫度的關(guān)系曲線。圖7是某中低牌號(hào)電工鋼試樣在變形速率為60/s時(shí)的變形抗力與變形溫度的關(guān)系曲線。圖8是某中低牌號(hào)電工鋼試樣在變形速率為40/s時(shí)的變形抗力與變形溫度的關(guān)系曲線。圖9為軋制某牌號(hào)電工鋼時(shí)調(diào)用的厚度區(qū)間表。圖10為軋制某牌號(hào)電工鋼時(shí)調(diào)用的鋼種特性表。圖ll為依托常規(guī)軋制模型應(yīng)用本發(fā)明方法控制中低牌號(hào)電工鋼軋制時(shí)的設(shè)定軋制力與實(shí)際軋制力對(duì)比情況。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例如圖1圖11所示，本發(fā)明是依托常規(guī)軋制模型控制中低牌號(hào)電工鋼軋制的方法。首先，通過(guò)試驗(yàn)研究中低牌號(hào)電工鋼的變形溫度與變形抗力的關(guān)系，得出相應(yīng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析電工鋼變形抗力的主要影響因素，最后繪制成變形抗力與溫度的關(guān)系曲線，提供建立電工鋼軋制模型修正算法的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。變形抗力曲線測(cè)試在Gleeble-3500熱/力學(xué)模擬試驗(yàn)機(jī)上完成。該試驗(yàn)機(jī)能準(zhǔn)確模擬金屬材料的熱加工狀態(tài)并準(zhǔn)確測(cè)量和記錄變形中的各參數(shù)，如壓力、位移、組織變化及熱變形的可塑性等。加熱控制精度為士rC;負(fù)載系統(tǒng)采用液壓伺服控制，最大載荷為10t;最大實(shí)際變形速率為100/S;整個(gè)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)控制并通過(guò)計(jì)算機(jī)繪制應(yīng)力-應(yīng)變曲線。試樣加工成①12X15mm的壓縮試樣，試樣上下端面帶凹槽，凹槽里充滿玻璃粉潤(rùn)滑劑，以消除端面磨擦對(duì)變形抗力的影響，保證得到單向壓應(yīng)力。在Gleeble-3500熱/力學(xué)模擬試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行不同的變形溫度、變形速率和變形程度壓縮試驗(yàn)，試驗(yàn)方案如下(1)以l(TC/s加熱到110(TC，保溫3min，以4。C/s冷卻到下列各變形溫度，分別以不同變形速率變形后空冷。變形溫度(Te):1100。C、1050。C、1000。C、950。C、925。C、910。C、900。C、890。C、880。C、870。C、860。C、850。C、840。C、830。C、800。C。(2)變形速率(￡):40/s、60/s、80/s、100/s;圖1圖4所示為925"C時(shí)在不同變形速率條件下的應(yīng)力應(yīng)變圖。由于測(cè)試曲線有些測(cè)試點(diǎn)存在測(cè)量誤差，導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果失真，故采用回歸分析以減小誤差。取￡=0.4，分別作出變形速率為100/s、80/s、60/s、40/s時(shí)變形抗力與變形溫度的變化曲線，如圖5圖8所示。由曲線可以看出，在變形溫度為90(TC85(TC時(shí)存在雙相區(qū)，在此區(qū)間變形抗力變化規(guī)律與其余溫度段相反。用多種牌號(hào)的中低牌號(hào)電工鋼重復(fù)進(jìn)行上述試驗(yàn)，得到與該牌號(hào)的鋼種相對(duì)應(yīng)的不同變形速率條件下的變形抗力試驗(yàn)數(shù)據(jù)。分析所得數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)不同牌號(hào)的中低牌號(hào)電工鋼的變形抗力"拐點(diǎn)"溫度均不一樣，變形抗力與變形速率有關(guān)，中低牌號(hào)電工鋼在熱軋精軋階段處于雙相區(qū)，變形抗力會(huì)產(chǎn)生突變，因此用常規(guī)軋制模型進(jìn)行控制時(shí)控制精度誤差較大而達(dá)不到控制精度要求。在得到上述的試驗(yàn)數(shù)據(jù)后，建立對(duì)應(yīng)于各牌號(hào)的獨(dú)立的鋼種特性表和獨(dú)立的厚度區(qū)間表，并針對(duì)熱連軋數(shù)學(xué)模型中的變形抗力函數(shù)進(jìn)行了修正，根據(jù)鋼種索引和帶鋼在機(jī)架間的溫度分布進(jìn)行變形抗力的"拐點(diǎn)"計(jì)算，確定中低牌號(hào)電工鋼的變形抗力的"拐點(diǎn)"溫度所處的機(jī)架，對(duì)該機(jī)架的軋制力進(jìn)行設(shè)定時(shí)，調(diào)用該變形抗力修正算法。以提高其控制精度。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在常規(guī)的熱連軋數(shù)學(xué)模型中，適宜于中低牌號(hào)電工鋼的變形抗力修正算法為k=KcX(f(T)+KTXf(T))Xf(V)，式中，K「通過(guò)試驗(yàn)得出的與鋼種有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)常數(shù)，軋制鋼種為其它鋼種時(shí)，KT=0，軋制鋼種為中低牌號(hào)電工鋼時(shí)，KT#0，Kt的初値由控制人員根據(jù)試驗(yàn)得出的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)賦予。并在正常軋制中利用自學(xué)習(xí)功能對(duì)KT參數(shù)值進(jìn)行優(yōu)化，使模型控制精度達(dá)到應(yīng)用要求。為了防止軋制中低牌號(hào)電工鋼時(shí)模型參數(shù)對(duì)其他鋼種的影響，在常規(guī)模型的數(shù)據(jù)區(qū)中必須單獨(dú)創(chuàng)建獨(dú)立的與鋼種牌號(hào)對(duì)應(yīng)的鋼種特性表和厚度區(qū)間表，避免與其它鋼種共享。在進(jìn)行中低牌號(hào)電工鋼軋制時(shí)，模型根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果得到的中低牌號(hào)電工鋼變形抗力的"拐點(diǎn)"溫度與溫度模型預(yù)報(bào)的機(jī)架溫度分布進(jìn)行比對(duì)，確定機(jī)架位置，變形抗力修正算法通過(guò)標(biāo)志位和機(jī)架進(jìn)行變形抗力修正計(jì)算，得到較為優(yōu)化的軋制力計(jì)算結(jié)果。并且，通過(guò)模型自學(xué)習(xí)功能，軋制參數(shù)自動(dòng)優(yōu)化，提高模型的控制精度。軋制參數(shù)的優(yōu)化過(guò)程是根據(jù)同牌號(hào)的鋼種在新建的獨(dú)立的鋼種特性表和厚度區(qū)間表中給出與該牌號(hào)對(duì)應(yīng)的初始參數(shù)，在軋制過(guò)程中這些參數(shù)通過(guò)自學(xué)習(xí)自動(dòng)更新，以達(dá)到最優(yōu)的軋制規(guī)程。例如下表l中給出了一種常規(guī)鋼種軋制時(shí)其機(jī)架變形抗力特性參數(shù)，而下表2中給出了材質(zhì)類似的電工鋼軋制時(shí)其機(jī)架變形抗力特性參數(shù)。表1某常規(guī)鋼神模型表參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>如圖11所示，本發(fā)明進(jìn)行實(shí)物軋制時(shí)的設(shè)定軋制力與實(shí)際軋制力對(duì)比，設(shè)定軋制力與實(shí)際軋制力基本相吻合，最大誤差<4%，生產(chǎn)過(guò)程中軋制狀態(tài)比較穩(wěn)定，產(chǎn)品寬度、厚度尺寸的精度控制在士48um以內(nèi)，試驗(yàn)證明，應(yīng)用本發(fā)明的方法依托常規(guī)軋制模型控制中低牌號(hào)電工鋼軋制非常成功。權(quán)利要求1.文件來(lái)源電子申請(qǐng)2.如權(quán)利要求l所述的依托常規(guī)軋制模型控制中低牌號(hào)電工鋼軋制的方法，其特征是常規(guī)軋制模型具有的自學(xué)習(xí)功能用于中低牌號(hào)電工鋼，優(yōu)化所述獨(dú)立的鋼種特性表、獨(dú)立的厚度區(qū)間表和KT參數(shù)值。全文摘要本發(fā)明公開了一種能夠達(dá)到控制精度要求的依托常規(guī)軋制模型控制中低牌號(hào)電工鋼軋制的方法。該方法包括通過(guò)試驗(yàn)得出對(duì)應(yīng)于中低牌號(hào)電工鋼鋼種的變形溫度與變形抗力的關(guān)系曲線，根據(jù)該關(guān)系曲線修正常規(guī)軋制模型中的變形抗力算法在常規(guī)軋制模型的數(shù)據(jù)區(qū)建立獨(dú)立的與鋼種牌號(hào)對(duì)應(yīng)的鋼種特性表和厚度區(qū)間表；根據(jù)鋼種牌號(hào)調(diào)用與之相對(duì)應(yīng)的該獨(dú)立的鋼種特性表和該獨(dú)立的厚度區(qū)間表參與控制；根據(jù)所述關(guān)系曲線確定變形抗力“拐點(diǎn)”溫度，與溫度模型設(shè)定的機(jī)架溫度分布進(jìn)行對(duì)比，確定“拐點(diǎn)”溫度對(duì)應(yīng)的機(jī)架，在模型計(jì)算過(guò)程中通過(guò)確定的“拐點(diǎn)”溫度對(duì)應(yīng)的機(jī)架調(diào)用相應(yīng)變形抗力修正的算法計(jì)算電工鋼軋制力。本方法適用于中低牌號(hào)電工鋼軋制時(shí)應(yīng)用。文檔編號(hào)B21B37/00GK101417292SQ20081030628公開日2009年4月29日申請(qǐng)日期2008年12月16日優(yōu)先權(quán)日2008年12月16日發(fā)明者胡松濤申請(qǐng)人:攀枝花新鋼釩股份有限公司