按产品分类的热轧负荷分配方法

摘要

本发明提供一种按产品分类的热轧负荷分配方法。该方法包括如下步骤：将热轧来料分为冷轧材和品种钢两大类，冷轧材采用压下率负荷分配方式，品种钢采用轧制力负荷分配方式；在控制系统中增加两种负荷分配模式自动切换功能。本发明针对热轧产品的特点，根据产品的用途在精轧机组采用轧制力和压下率相结合的负荷分配方式，在确保生产稳定的前提下，减少操作工对轧机负荷的干预频率与幅度，减少精轧前段机架打滑废钢的现象。

说明书

技术领域：

本发明涉及一种按产品分类的热轧负荷分配方法。

背景技术：

现有的热轧1422mm模型是2002年精轧技改时从美国GE引进的，原GE精轧模型仅采用轧制力负荷分配方式，程序中虽然存在压下率负荷分配方式，但由于初期调试的产品相对较少，所有产品全部采用轧制力方式生产，对压下率分配方式就没调试过，程序中存在很多BUG。随着冷轧机组上线，轧制的冷轧产品越来越多，当冷轧料在采用轧制力模式生产时，各机架的相对压下率会随着现场条件（如轧辊辊径、精轧入口温度、测压头检测精度等）的变化而发生较大变化，操作工需经常根据需要干预负荷，从而导致生产的不稳定和操作人员对各机架负荷分配干预的幅度和频率增加，严重时会导致机架咬钢打滑而废钢。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的问题提供一种按产品分类的热轧负荷分配方法，针对热轧产品的特点，根据产品的用途在精轧机组采用轧制力和压下率相结合的负荷分配方式，在确保生产稳定的前提下，减少操作工对轧机负荷的干预频率与幅度，减少精轧前段机架打滑废钢的现象。

上述的目的通过以下技术方案实现：

按产品分类的热轧负荷分配方法，该方法包括如下步骤：将热轧来料分为冷轧材和品种钢两大类，冷轧材采用压下率负荷分配方式，品种钢采用轧制力负荷分配方式；在控制系统中增加两种负荷分配模式自动切换功能。

所述的按产品分类的热轧负荷分配方法，所述的压下率负荷分配方式包括如下步骤：

（1）负荷分配初始设定：根据模型数据库中各产品规格对应的负荷设计规范和操作工在负荷画面上的干预量得出各机架模型设定的初始负荷分配和总负荷分配，其中i为1～N，N为机架总数，并将首机架和末机架的干预范围放在±150%之间，其他机架在±120%之间；

（2）负荷分配标准化：以初始负荷分配的最大值为基准，对各机架的负荷分配进行标准化，计算公式如下：

（公式1），

（公式2）；

（3）各机架压下量的设定初始计算：在第一次进行厚度计算时，采用步骤2的结果和粗轧目标厚度、精轧目标厚度计算精轧各机架的压下量，假设目前精轧共有n个机架，i为机架号，

（公式3），

式中：为模型初始设定的各机架负荷，

为粗轧目标厚度，

为精轧目标厚度，

为第i机架出口带钢厚度；

（4）采用迭代方法重新计算各机架负荷，直到满足工艺要求：根据现场工况和产品的工艺设计在模型中设置压下率的极限范围，并由此得出压下量范围和受限机架，如果受限机架的压下率超出允许范围,那么根据公式4计算各机架超出的比例，并计算新的负荷分配，并根据公式5和公式6分别调整本机架和其他机架负荷，

（公式4），

（公式5），

（公式6），

式中：为受限时机架的负荷分配系数，

为机架需要调整的负荷分配，

为非空过机架数，

根据调整后的负荷替换，按照步骤2和步骤3重新迭代计算各道次负荷和压下量，直到所有机架相关模型设定都满足生产要求；

（5）压下率分配方式的自学习：当负荷调整量与调整前的负荷比例在10%以内时，将模型参数存入数据库，用于下次模型设定计算，

（公式7），

式中：为模型数据库中配置各机架的负荷系数，

为负荷调整后与调整前负荷系数的差值，

为自学习系数，模型中设置为0.1。

所述的按产品分类的热轧负荷分配方法，所述的冷轧材包括普碳钢SPHC系列、镀锡板系列、IF钢系列及酸洗板，所述的品种钢包括焊瓶钢、箱板、管线钢。

附图说明

图1：本发明的程序流程图。

具体实施方式

按产品分类的热轧负荷分配方法，该方法包括如下步骤：

一、确定产品采用何种负荷分配方式：

目前热轧1422mm产线的产品分为冷轧材和品种钢两大类。冷轧材包括普碳钢SPHC系列、镀锡板系列、IF钢系列及酸洗板，品种钢包括焊瓶钢、箱板、管线钢等。由于冷轧材的抗拉强度一般相对较低，基本在400MP以下，延展性能好，可在冷轧工序进一步生产，冷轧要求热轧来料厚差尽量小，所以根据轧制特点在热轧精轧采用压下率负荷分配方式；品种钢抗拉强度较高，一般在400MP以上，具有高硬度、高耐磨性和高韧性等性能，经热轧轧制后基本作为成品进行外卖，对厚差要求不是太高，所以采用轧制力负荷分配方式。

二、轧制力和压下率两种负荷分配模式自动切换功能开发：

在模型钢种表中增加是否采用压下率方式标识字段，0代表采用轧制力方式，1代表采用压下率方式。

三、压下率轧制方式的控制模型开发和优化：

热轧1422mm模型程序中虽然存在压下率负荷分配方式，但由于初期调试的产品相对较少，所有产品全部采用轧制力方式生产，对压下率分配方式就没调试过，程序中存在很多BUG。针对该情况在原有模型基础上重新开发和优化了压下率方式下轧制模型相关的数据结构和控制逻辑，具体内容如下：

步骤1：负荷分配初始设定：

负荷分配系数是产线的生产稳定性和产品控制精度的影响因素之一，因此在配置各产品规格的压下率分配方式的负荷分配系数时，需要借鉴大量的历史数据，在历史数据的基础上进行压下率分配方式的负荷分配模型测算，并根据测算的各机架轧制力、相对压下率及电机功率等情况，优化各层别的负荷分配系数，最后将合适的负荷分配系数存入模型数据库。

根据模型数据库中各产品规格对应的负荷设计规范和操作工在负荷画面上的干预量得出各机架模型设定的初始负荷分配(i为1～N，N为机架总数)和总负荷分配，并将首机架和末机架的干预范围放在±150%之间，其他机架在±120%之间。

步骤2：负荷分配标准化：

以初始负荷分配的最大值为基准，对各机架的负荷分配进行标准化，计算公式如下：

（公式1），

（公式2），

步骤3：各机架压下量的设定初始计算：

在第一次进行厚度计算时，采用步骤2的结果和粗轧目标厚度、精轧目标厚度计算精轧各机架的压下量，假设目前精轧共有n个机架，i为机架号。

（公式3），

式中：为模型初始设定的各机架负荷，

为粗轧目标厚度，

为精轧目标厚度，

为第i机架出口带钢厚度，

步骤4：采用迭代方法重新计算各机架负荷，直到满足工艺要求。

根据现场工况和产品的工艺设计在模型中设置压下率的极限范围，并由此得出压下量范围和受限机架，如果受限机架的压下率超出允许范围,那么根据公式4计算各机架超出的比例，并计算新的负荷分配，并根据公式5和公式6分别调整本机架和其他机架负荷。

（公式4），

（公式5），

（公式6），

式中：为受限时机架的负荷分配系数，

为机架需要调整的负荷分配，

为非空过机架数，

根据调整后的负荷替换，按照步骤2和步骤3重新迭代计算各道次负荷和压下量，直到所有机架相关模型设定都满足生产要求。

步骤5：压下率分配方式的自学习：

在数据库中配置的负荷系数是借鉴了大量的历史数据进行测算的，基本都能满足目前热轧生产，为了进一步提升热轧产品质量，需要通过自学习方法不断提高模型设定精度，本方法中的自学习条件为：当负荷调整量与调整前的负荷比例在10%以内时，将模型参数存入数据库，用于下次模型设定计算。

（公式7）

式中：为模型数据库中配置各机架的负荷系数，

为负荷调整后与调整前负荷系数的差值，

为自学习系数，模型中设置为0.1。

具体应用实例：

以梅钢热轧1422mm生产为例，也可应用于其他同类型的轧机。

表1梅钢热轧1422mm钢种等级划分表：

表2梅钢热轧1422mm宽度等级划分表：

表3梅钢热轧1422mm厚度等级划分表：

表4梅钢热轧1422mm轧制力负荷分配系数（以钢种族9（焊瓶钢）为例）：

以牌号SPHC为例，简单描述采用压下率负荷分配方式的精轧设定计算流程。规格：出口厚度为2.75mm，宽度为1010mm加以说明，计算步骤如下：

第一步，根据带钢钢种牌号SPHC,查询表1，求得钢种等级为3；

第二步，根据带钢的出口宽度1010mm，查询表2，求得宽度等级为1；

第三步，根据带钢的出口厚度2.75mm，查询表3，求得厚度等级为6；

第四步，根据前面求得宽度等级、厚度等级，通过查询表4，得知该规格在轧制时精轧F0-F6机架的压下率负荷分配系数分别为1.0、0.55、0.31、0.16、0.08、0.05、0.02；

第五步，根据步骤四的结果实现精轧设定计算，最终计算出各机架的出口厚度、速度、轧制力等。

同样，以牌号HP295为例，简单描述采用轧制力负荷分配方式的精轧设定计算流程。规格：出口厚度为2.5mm，宽度为1250mm加以说明，计算步骤如下：

第一步，根据带钢钢种牌号HP295,查询表1，求得钢种等级为9；

第二步，根据带钢的出口宽度1250mm，查询表2，求得宽度等级为2；

第三步，根据带钢的出口厚度2.5mm，查询表3，求得厚度等级为4；

第四步，根据前面求得宽度等级、厚度等级，通过查询表4，得知该规格在轧制时精轧F0-F6机架的压下率负荷分配系数分别为1.0、0.74、0.69、0.60、0.55、0.46、0.36；

第五步，根据步骤四的结果实现精轧设定计算，最终计算出各机架的出口厚度、速度、轧制力等。

以上仅是本发明的最佳实施例，本发明的方法包括但不限于上述实施例所公开的技术方案，本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。