一种热轧带钢数学模型数据层别判断方法

摘要

本发明涉及一种热轧带钢数学模型数据层别判断方法，考虑影响带钢轧制稳定性或影响带钢特性的主要因素：钢种、厚度、宽度、终轧温度和卷取温度，进行数学模型层别划分；对于不同的数学模型，划分层别时重点考虑不同的带钢特性因素；数学模型层别F是诸多特性因素层别号的函数，F＝f(Gi，Hi，Wi，FTi，CTi)，最后根据数学模型层别判定规则进行热轧带钢数据的层别判断。本发明通过动态的层别判断，可以有效的保持自学习系数的连续性，避免了自由规程轧制特别是交叉轧制中，由于同钢种不同炉的钢水成分的变化波动或规格的微小变化导致的自学习和设定混乱，最大程度了保证了数学模型的设定可靠性，提高数字模型设定精度和轧制稳定性。

说明书

技术领域

本发明涉及热轧带钢生产技术领域，尤其涉及一种热轧带钢数学模型数据层别判断方法。

背景技术

在高度自动化的热轧带钢生产线上,数学模型起着非常重要的作用，对轧制稳定性、带钢尺寸精度等都有较大的影响。

一条常规热轧带钢生产线所生产的带钢品种规格多达上万种，在模型计算时，原则上每一个品种规格都需要一组不同的原始数据参与模型计算，这样的话，为了支持数学模型的正常计算，就需要有一个庞大的数据库来存储模型计算所需的原始数据。为节省存储空间、便于模型设定计算，将数学模型计算所需的原始数据按层别进行分档划分，即将上万个品种规格按一定规则分成若干组，并把相关的参数保存到相应的层别之中。这样可以更精确地区分出不同带钢的特性，便于归类以及自学习效果的有效性。

一般来说，对于精轧机设定模型，其层别参数主要由材质、厚度、宽度三个因素确定。在进行数据模型层别划分时，通常是将特性相同或相近的品种划分为一档。档划分的少，带钢与带钢之间的模型控制参数容易引起干扰，档划分的过多，特性相近的带钢之间又会缺乏联系。

但是无论怎样进行层别划分，都会存在一些不合理的因素。

比如带钢厚度分类时，＞2.5mm～≤3.0mm分为一档，＞3.0mm～≤4.0mm分为另一档。按照这样分类，3.0mm带钢和3.01mm带钢厚度差很小却将采用不同的原始数据，而3.01mm带钢和4.0mm带钢厚度相差较大却采用同一组原始数据。

再比如，当按照碳当量模式进行钢种层别分档时，对于同一批次带钢，大部分都处于同一层别档内，比如处于第2档，但有可能因为C，Si，Mn成分的微小波动，使得碳当量数值跨越到了第1档或第3档中，这就使得模型参数也垮过了等级，不但影响本品种的质量，同时也影响另外一个档的产品质量。(在带钢厚度负公差或正公差轧制时也会出现厚度层别频繁跨档这种情况)

当同一层别带钢连续生产时，通过自学习功能，模型会根据当时的生产线设备状态优化设定数据，这样模型计算精度会越来越高。如果同一个层别带钢之间突然插进一块另一个层别的带钢(材质发生微小变化导致的带钢跨层别发生概率比较大)，由于采用了不同的模型参数(包括原始数据和自学习参数)，模型计算出的轧机参数设定值会有较大的差异，这些差异会降低模型的计算精度，进而影响产品尺寸精度甚至轧制稳定性。

如果将模型层别划分的粗一点(即减少层别分类档距)，可以在一定程度上减少带钢跨层别的概率，但不能避免跨层别现象的发生，并且这样做还会降低模型计算精度。

发明内容

本发明提供了一种热轧带钢数学模型数据层别判断方法，通过动态的层别判断，可以有效的保持自学习系数的连续性，避免了自由规程轧制特别是交叉轧制中，由于同钢种不同炉的钢水成分的变化波动或规格的微小变化导致的自学习和设定混乱，最大程度了保证了数学模型的设定可靠性，提高数字模型设定精度和轧制稳定性。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种热轧带钢数学模型数据层别判断方法，其特征在于，包括:

1)数学模型层别划分规则:

影响带钢轧制稳定性或影响带钢特性的因素主要有：钢种、厚度、宽度、终轧温度和卷取温度，根据影响带钢特性的不同因素进行数学模型层别划分的规则为：

a)材质层别划分：对于带钢特性无突变的品种，材质层别按碳当量CEQ进行分档，各档的层别号为Gi，i＝1～10；各档碳当量间距LGi为0.03～0.10；CEQ计算公式为：

CEQ＝(C+Mn/6+Si/24)×100％；其中C、Mn、Si分别为带钢中所含碳、锰、硅元素的重量；

b)厚度层别划分：根据带钢厚度进行分档，各档层别号为Hi，i＝1～20；各档厚度间距LHi为0.2～5mm；且带钢厚度越小，各档的厚度差也越小；

c)宽度层别划分：根据带钢宽度进行分档，各档层别号为Wi，i＝1～10，各档宽度间距LWi为50～200mm；

d)终轧温度层别划分：根据带钢终轧温度进行分档，各档层别号为FTi，i＝1～5，各档温度间距LFTi为20～50℃；

e)卷取温度层别划分：根据带钢卷取温度进行分档，各档层别号为CTi，i＝1～10，各档温度间距LCTi为20～50℃；

对于不同的数学模型，划分层别时重点考虑的带钢特性因素如下：

a)对粗轧区域模型，重点考虑材质、厚度、宽度共三个因素；

b)对精轧区域模型，重点考虑材质、厚度、宽度、终轧温度共四个因素；

c)对于层流冷却模型，重点考虑材质、厚度、宽度、终轧温度、卷取温度共五个因素；

d)对于卷取设定模型，重点考虑材质、厚度、宽度、卷取温度共四个因素；

2)数学模型层别判定规则；

对于某一个数学模型，其层别是由诸多特性因素共同决定的，即数学模型层别F是诸多特性因素层别号的函数，F＝f(Gi，Hi，Wi，FTi，CTi)；

a)在一个精轧工作辊周期内，换辊开轧第一块带钢的各因素的数学模型层别，根据带钢的原始数据按计算结果直接赋予相应的层别号；

b)从换辊开轧的第二块带钢开始，各因素最终的数学模型层别号按以下流程进行计算：

第一步，根据带钢原始数据分别进行材质G、厚度H、宽度W、终轧温度FT、卷取温度CT的层别号计算，并与上一块带钢的相应因素的层别号进行对比；

第二步，如果本块带钢和上一块带钢的层别号只有一个不相同，并且这个不相同的层别号是相邻的层别号，则执行第三步，否则按计算结果直接赋予相应的层别号；

第三步，对于层别号不同的带钢特性因素，计算本块带钢和上一块带钢的原始数据差值的绝对值A，并与相应层别数据变化允许极限值A-Lim进行比较，以此来判断本块带钢的层别号；即：

如果A≤A-Lim，则本块带钢取上一块带钢的层别号，即前后两块钢同属一个层别；

如果A＞A-Lim，则取本块带钢计算层别号，即本块带钢与上一块带钢不属于同一个层别；

第四步，根据上述计算的各特性因素层别号，计算本块带钢的层别F，F＝f(Gi，Hi，Wi，FTi，CTi)；根据层别F，在层别数据表中调取相应的模型参数。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过动态的层别判断，可以有效的保持自学习系数的连续性，避免了自由规程轧制特别是交叉轧制中，由于同钢种不同炉的钢水成分的变化波动或规格的微小变化导致的自学习和设定混乱，最大程度了保证了数学模型的设定可靠性，提高数字模型设定精度和轧制 稳定性。

具体实施方式

本发明所述一种热轧带钢数学模型数据层别判断方法，其特征在于，包括:

1)数学模型层别划分规则:

影响带钢轧制稳定性或影响带钢特性的因素主要有：钢种、厚度、宽度、终轧温度和卷取温度，根据影响带钢特性的不同因素进行数学模型层别划分的规则为：

a)材质层别划分：对于带钢特性无突变的品种，材质层别按碳当量CEQ进行分档，各档的层别号为Gi，i＝1～10；各档碳当量间距LGi为0.03～0.10；CEQ计算公式为：

CEQ＝(C+Mn/6+Si/24)×100％；其中C、Mn、Si分别为带钢中所含碳、锰、硅元素的重量；

b)厚度层别划分：根据带钢厚度进行分档，各档层别号为Hi，i＝1～20；各档厚度间距LHi为0.2～5mm；且带钢厚度越小，各档的厚度差也越小；

c)宽度层别划分：根据带钢宽度进行分档，各档层别号为Wi，i＝1～10，各档宽度间距LWi为50～200mm；

d)终轧温度层别划分：根据带钢终轧温度进行分档，各档层别号为FTi，i＝1～5，各档温度间距LFTi为20～50℃；

e)卷取温度层别划分：根据带钢卷取温度进行分档，各档层别号为CTi，i＝1～10，各档温度间距LCTi为20～50℃；

对于不同的数学模型，划分层别时重点考虑的带钢特性因素如下：

a)对粗轧区域模型，重点考虑材质、厚度、宽度共三个因素；

b)对精轧区域模型，重点考虑材质、厚度、宽度、终轧温度共四个因素；

c)对于层流冷却模型，重点考虑材质、厚度、宽度、终轧温度、卷取温度共五个因素；

d)对于卷取设定模型，重点考虑材质、厚度、宽度、卷取温度共四个因素；

2)数学模型层别判定规则；

对于某一个数学模型，其层别是由诸多特性因素共同决定的，即数学模型层别F是诸多特性因素层别号的函数，F＝f(Gi，Hi，Wi，FTi，CTi)；

a)在一个精轧工作辊周期内，换辊开轧第一块带钢的各因素的数学模型层别，根据带钢的原始数据按计算结果直接赋予相应的层别号；

b)从换辊开轧的第二块带钢开始，各因素最终的数学模型层别号按以下流程进行计算：

第一步，根据带钢原始数据分别进行材质G、厚度H、宽度W、终轧温度FT、卷取温度CT的层别号计算，并与上一块带钢的相应因素的层别号进行对比；

第二步，如果本块带钢和上一块带钢的层别号只有一个不相同，并且这个不相同的层别号是相邻的层别号，则执行第三步，否则按计算结果直接赋予相应的层别号；

第三步，对于层别号不同的带钢特性因素，计算本块带钢和上一块带钢的原始数据差值的绝对值A，并与相应层别数据变化允许极限值A-Lim进行比较，以此来判断本块带钢的层别号；即：

如果A≤A-Lim，则本块带钢取上一块带钢的层别号，即前后两块钢同属一个层别；

如果A＞A-Lim，则取本块带钢计算层别号，即本块带钢与上一块带钢不属于同一个层别；

第四步，根据上述计算的各特性因素层别号，计算本块带钢的层别F，F＝f(Gi，Hi，Wi，FTi，CTi)；根据层别F，在层别数据表中调取相应的模型参数。

以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

【实施例】

对热轧带钢精轧板形数学模型，依据带钢钢种、宽度、厚度的不同进行层别分档。层别划分和各层别数据变化允许极限值如表1和表2所示，其中按钢种分为10档，按宽度分为9档，按厚度分为20档，总的层别记录个数为10×9×20＝1800。在计算机中开辟一个具有1800条记录的数据区，每个数据区内均放置模型系数，进行存取和读取，带钢层别计算公式如下：

带钢层别F＝(Gi-1)×20×9+(Hi-1)×9+Wi；

表1层别划分表

表2层别数据变化允许极限值A-Lim

表3和表4为生产过程中带钢实际层别判定实例。

表3带钢层别判定实例之一

表4带钢层别判定实例之二

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。