一种冷轧新钢种变形抗力系数快速修正方法

摘要

本发明提供一种冷轧新钢种变形抗力系数快速修正方法。本发明的冷轧新钢种变形抗力系数快速修正方法，包括如下步骤：（1）求出各机架号所有卷轧制力精度系数的平均值

说明书

技术领域：

本发明涉及一种冷轧新钢种变形抗力系数快速修正方法，属于冷连轧过程控制数学模型系统技术领域。

背景技术：

变形抗力是金属压力加工时由于材料的拉伸而导致材料硬度的变化，在冷轧轧制力模型计算中，变形抗力的准确与否起重要作用。因此如何准确计算材料的变形抗力十分重要。一般低碳钢的的静态变形抗力模型为：

式中：k₀,m,n—与钢种化学成分相关的系数；—累积变形量。

由上式可知，静态变形抗力值主要由k₀,m,n组成，因钢种而异。k₀是基准值，n表示变形抗力的斜率，随压下率的增大变形抗力也随之增大，m是偏移量。

为简化计算，用每机架的平均累积真应变计算该机架的平均静态变形抗力，轧制过程中平均累积真应变计算公式如下：

h_m＝(1-β)×H+β×h

式中：H₁—1机架入口厚度，mm；H—每机架入口厚度，mm；h—每机架出口厚度，mm；h_m—平均厚度，mm；β—加权系数，取0.25；

在轧制一个新钢种之前，需要给定变形抗力系数k₀,m,n的初始值，初始值给定原则是参考相似屈服强度值的已轧钢种。当轧制完新钢种之后，根据已轧钢种收集到的实际值数据(包括带钢宽度、带钢原料厚度、带钢轧制入口厚度，带钢轧制出口厚度，轧制速度，工作辊半径，带钢前张力，带钢后张力等参数)计算轧制力自适应值。能够满足模型设定精度要求的是轧制力精度系数。此系数定义为轧制力的实际测量值和自适应计算值的比例系数。轧制力精度系数越接近于1，说明给定新钢种的变形抗力系数k₀,m,n值越精确。一般认为轧制力精度系数在0.95-1.05之间，则参数可以使用，否则需要重新进行优化计算。

目前，冷轧新钢种变形抗力系数修正方法是通过筛选某一时间段已轧钢种从过程控制系统中读取需要的轧制工艺数据到相应的EXCEL文件表中，根据表格已经建立的计算函数，用EXCEL图表绘制出选定钢种某一时间段已轧数卷的各机架轧制力精度折线图。图的横坐标是 机架号，纵坐标是轧制力精度值。通过手动修正变形抗力系数k₀,m,n值来观察各机架精度系数是否趋近于1。当得到理想的变形抗力系数k₀,m,n值后，装载到过程控制系统的内存表中，直接用于下一次的模型设定计算。

该修正方法存在的不足是：仅仅通过查看轧制力精度折线图的形式手动修正变形抗力系数，修正依据仅仅是判断轧制力精度系数是否在0.95-1.05之间，无其他约束条件。通过数次不断试验新的变形抗力系数才能得到自认为理想的数据，耗费较多的时间和精力，而最终试验出来的结果也不是最优的。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的问题提供一种冷轧新钢种变形抗力系数快速修正方法，通过计算各机架轧制力精度系数偏差率的标准差，设定其最小值为目标，并约束各机架轧制力精度系数在给定数值范围内波动。该方法无需人工试算，大大节省了人工精力和时间。

上述的目的通过以下技术方案实现：

一种冷轧新钢种变形抗力系数快速修正方法，该方法包括如下步骤：

(1)求出各机架号所有卷轧制力精度系数的平均值ZP_n；

式中：m:统计卷数；

n：机架号，光辊轧制方式为机架数量，毛辊轧制方式为机架数量-1；

zp_nm：第n机架号第m卷轧制力精度系数；

ZP_n：第n机架号所有卷轧制力精度系数的平均值；

(2)求出每个卷不同机架号的轧制力精度系数偏差率；

Δzp_nm＝(zp_nm-ZP_n)²×1000

式中：Δzp_nm：第m个卷第n机架号的轧制力精度系数偏差率，

(3)求出各个机架号所有卷轧制力精度系数偏差率的平均值；

式中：Δzp_n：第n机架号所有卷轧制力精度系数偏差率的平均值；

(4)求出各个机架号所有卷轧制力精度系数偏差率的平均值的标准差；

除了满足各个机架所有卷轧制力精度系数的平均值ZP_n在给定的上下限范围内，还要满足各个机架所有卷轧制力精度系数偏差率的平均值的标准差尽可能小，在以上约束条件下通过EXCEL表格的“规划求解”功能，可快速求解最优的变形抗力系数值。

所述的冷轧新钢种变形抗力系数快速修正方法，所述的规划求解的一般方法可以分为以下三个步骤：

(1)设置可变单元格，根据已有数据确定用来存放数学模型中的决策变量的单元格，设置变形抗力系数k0,m,n值；

(2)设置目标单元格，在目标单元格中设置取得最优化值的求解公式，设置s_Δzp为最小值；

(3)规划求解工具中设置相关参数，添加约束条件，约束条件，设置为ZP_n在0.95-1.05之间。

有益效果：

本发明通过计算各机架轧制力精度系数偏差率的标准差，设定其最小值为目标，并约束各机架轧制力精度系数在给定数值范围内波动，利用EXCEL表格的“规划求解”功能快速完成了给定钢种变形抗力系数的自动修正工作。该方法无需人工试算，大大节省了人工精力和时间。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如图1所示，本发明的冷轧新钢种变形抗力系数快速修正方法，该方法包括如下步骤：

(1)求出各机架号所有卷轧制力精度系数的平均值ZP_n；

式中：m:统计卷数；n：机架号，光辊轧制方式为机架数量，毛辊轧制方式为机架数量-1，因毛辊轧制方式最后一个机架是恒定轧制力轧制，故不作考虑；zp_nm：第n机架号第m卷轧制力精度系数；ZP_n：第n机架号所有卷轧制力精度系数的平均值；

(2)求出每个卷不同机架号的轧制力精度系数偏差率；

Δzp_nm＝(zp_nm-ZP_n)²×1000

式中：Δzp_nm：第m个卷第n机架号的轧制力精度系数偏差率，

(3)求出各个机架号所有卷轧制力精度系数偏差率的平均值；

式中：Δzp_n：第n机架号所有卷轧制力精度系数偏差率的平均值

(4)求出各个机架号所有卷轧制力精度系数偏差率的平均值的标准差；

除了满足各个机架所有卷轧制力精度系数的平均值ZP_n在给定的上下限范围内，还要满足各个机架所有卷轧制力精度系数偏差率的平均值的标准差尽可能小，在以上约束条件下通过EXCEL表格的“规划求解”功能，可快速求解最优的变形抗力系数值。需要注意的是ZP_n设定上下限范围的原则是要保证有解求出，可视情况而定，一般认为0.95至1.05的范围区间基本可以保证有解。

规划求解的一般方法可以分为以下三个步骤:

(1)设置可变单元格，根据已有数据确定用来存放数学模型中的决策变量的单元格，设置变形抗力系数k0,m,n值。

(2)设置目标单元格，在目标单元格中设置取得最优化值的求解公式，设置s_Δzp为最小值。

(3)规划求解工具中设置相关参数，添加约束条件。约束条件一般设置为ZP_n在0.95-1.05之间。

应用实例：

以一个具体的5机架六辊冷连轧机为例，详细说明新钢种变形抗力系数修正的具体方法。冷连轧机来料厚度范围：1.8～4.0mm；成品厚度范围：0.17～2.0mm；成品宽度范围：700～1300mm；钢种：MR、CQ、DQ、HSS；

本发明的研究对象是5机架冷连轧过程控制数据，该实例六辊冷连轧机配备了先进的检测仪表，保证了过程控制数据来源的可靠性。每个机架前都配置一台激光测速仪，用于测量带钢速度；1机架前后、5机架前各配置一台测厚仪，5机架后配置两台测厚仪，用于测量带钢中部厚度；每个机架配置了压力传感器(1、5机架还配置测压头LOAD CELL)用于测量实际轧制力；机架间配置有张力计用于测量机架间带钢张力。过程控制系统采用日立高可靠性的RS90/220服务器。

下面以带钢轧制钢种HSS，出钢记号IU5820A1，光辊轧制方式为实例具体说明。将变形抗力系数修改之前连续轧制的25卷该钢种的实际值数据进行数据收集，读入变形抗力系数初始值，k0＝115、n＝0.2、m＝0.01。其中偏移量m值固定取值0.01，一般只需要修正k0和n值即可。通过表格函数计算出各机架轧制力精度系数平均值，并自动绘制出折线图，1机架轧制力精度系数平均值ZP超出1.05的上限范围，折线图显示各机架ZP值逐机架递减。

点击EXCEL表格“工具”栏中的“规划求解”按钮，弹出对话框，设置目标单元格s_Δzp为最小值，可变单元格k0、n值，添加约束条件ZP1～ZP5分别大于等于0.95且小于等于1.05。设置完毕后点击“求解”按钮，EXCEL会自动计算符合条件的最优值，等待数秒后找到一个最优值，k0值修正为110.89，n值为0.125。轧制力精度系数均值折线图显示各机架ZP值很均衡，基本在一条水平线上，数值更逼近1.0。

总之，本实例通过计算各机架轧制力精度系数偏差率的标准差，设定其最小值为目标，并约束各机架轧制力精度系数在给定数值范围内波动，利用EXCEL表格的“规划求解”功能快速完成了给定钢种变形抗力系数的自动修正工作。该方法无需人工试算，大大节省了人工精力和时间。