專利名稱：：依托常規(guī)軋制模型控制中低牌號電工鋼軋制的方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種中低牌號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電工鋼軋制的方法。
背景技術：
：國內(nèi)生產(chǎn)中低牌號電工鋼的熱連軋廠基本上是引進國外的專用模型進行批量生產(chǎn)，目前在國內(nèi)還沒有依托常規(guī)的熱連軋數(shù)學模型成功進行中低牌號電工鋼批量生產(chǎn)的先例。常規(guī)熱連軋數(shù)學模型設置有三大數(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定功能、自學習功能、自適應穿帶功能。設定功能主要模型有軋制輥縫模型采用厚度計法和秒流量法、屈服應力(變形抗力)模型采用應力應變和溫度效應、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、活套張力運算法則、負荷分配運算法則、穿帶速度選擇法則、極限恢復法則、軋輥熱凸度和磨損補償、穿帶速度補償模型。常規(guī)熱連軋數(shù)學模型中軋制力與變形抗力的算法。軋制力模型是屈服應力、寬度、接觸弧長的函數(shù)，接觸弧長計算中變形半徑是迭代計算的，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—機架入口帶鋼厚度，h—機架出口帶鋼厚度，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)有關的常數(shù)，L—接觸弧長，H、h—機架入口、出口帶鋼厚度，其中k=KcXf(T)Xf(V)(3)(3)式中Kc—與化學成份有關的硬度系數(shù)，f(T)—與軋制溫度相關的函數(shù)，f(V)—與軋制速度相關的函數(shù)。該模型是通用模型，其中與軋制溫度相關的函數(shù)是通過變形抗力曲線回歸出來的，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)設定軋制力和實際軋制力的比較來判斷，本發(fā)明所稱軋制力是指軋件在機架的總軋制力，是沿寬度方向軋制力的累積，設定軋制力越接近實際軋制力，就認為模型的控制精度越高。在模型應用于自動控制時，首先根據(jù)鋼種對數(shù)據(jù)區(qū)參數(shù)賦值，結(jié)合在線采集的控制參數(shù)進行計算和控制，當設定軋制力與實測軋制力相比處于一個允許的誤差范圍內(nèi)時，啟動自學習功能，對數(shù)據(jù)區(qū)中的參數(shù)賦值進行自動優(yōu)化，使設定軋制力不斷接近實際軋制力。在應用常規(guī)熱連軋數(shù)學模型軋制中低牌號電工鋼的試軋過程中，出現(xiàn)模型設定誤差較大，機架間金屬流量不匹配，軋制狀態(tài)相當不穩(wěn)定，帶鋼厚度、寬度嚴重異常的問題，同時模型設定誤差過大時還造成了帶鋼在機架內(nèi)廢鋼，這種現(xiàn)象不僅嚴重影響了帶鋼產(chǎn)品質(zhì)量，降低熱軋帶鋼成材率，同時增加了處理廢鋼的事故時間，熱軋帶鋼生產(chǎn)受到較大影響。通過對中低牌號電工鋼熱軋狀態(tài)下的變形抗力試驗，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，由于其性能的特殊性，在溫度90(TC附近會出現(xiàn)變形抗力的"拐點"，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)模型進行計算，在拐點溫度附近所計算的軋制力會出現(xiàn)較大的偏差，導致模型設定參數(shù)不準確，從而影響模型設定精度和軋制狀態(tài)的穩(wěn)定性。常規(guī)的帶鋼熱連軋軋制模型在計算帶鋼變形抗力的時候，沒有考慮中低牌號電工鋼變形抗力出現(xiàn)拐點的現(xiàn)象，因此，常規(guī)的精軋數(shù)學模型計算的個別機架的軋制參數(shù)與帶鋼的實測參數(shù)值存在著較大誤差，無法應用于高精度中低牌號電工鋼的軋制控制。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有常規(guī)的熱連軋數(shù)學模型控制中低牌號電工鋼生產(chǎn)時控制精度差的不足，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種能夠達到控制精度要求的依托常規(guī)軋制模型控制中低牌號電工鋼軋制的方法。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是依托常規(guī)軋制模型控制中低牌號電工鋼軋制的方法，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—機架入口帶鋼厚度，h—機架出口帶鋼厚度，k—變形抗力，a、b—與帶鋼材質(zhì)有關的常數(shù)，L—接觸弧長，H、h—機架入口、出口帶鋼厚度，Kc—與帶鋼化學成分有關的硬度系數(shù)，f(T)—與軋制溫度相關的函數(shù)，f(V)—與軋制速度相關的函數(shù)，該方法包括，通過試驗得出對應于中低牌號電工鋼鋼種的變形溫度與變形抗力的關系曲線，根據(jù)所述關系曲線對常規(guī)軋制模型中的變形抗力算法進行修正a、在常規(guī)軋制模型的鋼種特性數(shù)據(jù)區(qū)建立獨立的與鋼種牌號對應的鋼種特性表，在常規(guī)軋制模型的厚度特性數(shù)據(jù)區(qū)建立獨立的與鋼種牌號對應的厚度區(qū)間表；b、根據(jù)鋼種牌號調(diào)用與之相對應的該獨立的鋼種特性表和該獨立的厚度區(qū)間表參與控制；c、根據(jù)所述關系曲線確定變形抗力的"拐點"溫度，與溫度模型設定的機架溫度分布進行對比，確定"拐點"溫度對應的機架，在軋制中低牌號電工鋼時，該機架調(diào)用的變形抗力算法修正為k=KcX(f(T)+f(T)XKT)Xf(V)，式中，K「通過試驗得出的與鋼種有關的經(jīng)驗參數(shù)常數(shù)，軋制鋼種為常規(guī)牌號鋼種時K^0，軋制鋼種牌號為中低牌號電工鋼時KT^0，KT是位于常數(shù)區(qū)的一組對應于相應電工鋼牌號的特征數(shù)據(jù)。本發(fā)明的有益效果是依托常規(guī)的熱連軋數(shù)學模型，通過對變形抗力與變形溫度關系的實驗研究，根據(jù)研究結(jié)果在原有數(shù)學模型的基礎上增加中低牌號電工鋼對應溫度的變形抗力算法，提高各機架軋制參數(shù)的設定精度，并利用自學習功能進一步提高精度，滿足了用常規(guī)的熱連軋數(shù)學模型軋制出高精度的中低牌號電工鋼的需求。圖l是某中低牌號電工鋼試樣在變形速率為100/s時的應力應變曲線。圖2是某中低牌號電工鋼試樣在變形速率為80/s時的應力應變曲線。圖3是某中低牌號電工鋼試樣在變形速率為60/s時的應力應變曲線。圖4是某中低牌號電工鋼試樣在變形速率為40/s時的應力應變曲線。圖5是某中低牌號電工鋼試樣在變形速率為100/s時的變形抗力與變形溫度的關系曲線。圖6是某中低牌號電工鋼試樣在變形速率為80/s時的變形抗力與變形溫度的關系曲線。圖7是某中低牌號電工鋼試樣在變形速率為60/s時的變形抗力與變形溫度的關系曲線。圖8是某中低牌號電工鋼試樣在變形速率為40/s時的變形抗力與變形溫度的關系曲線。圖9為軋制某牌號電工鋼時調(diào)用的厚度區(qū)間表。圖10為軋制某牌號電工鋼時調(diào)用的鋼種特性表。圖ll為依托常規(guī)軋制模型應用本發(fā)明方法控制中低牌號電工鋼軋制時的設定軋制力與實際軋制力對比情況。具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。實施例如圖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電工鋼軋制的方法。首先，通過試驗研究中低牌號電工鋼的變形溫度與變形抗力的關系，得出相應的試驗數(shù)據(jù)。根據(jù)試驗數(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系曲線，提供建立電工鋼軋制模型修正算法的基礎數(shù)據(jù)。變形抗力曲線測試在Gleeble-3500熱/力學模擬試驗機上完成。該試驗機能準確模擬金屬材料的熱加工狀態(tài)并準確測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;負載系統(tǒng)采用液壓伺服控制，最大載荷為10t;最大實際變形速率為100/S;整個系統(tǒng)由計算機控制并通過計算機繪制應力-應變曲線。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滑劑，以消除端面磨擦對變形抗力的影響，保證得到單向壓應力。在Gleeble-3500熱/力學模擬試驗機上進行不同的變形溫度、變形速率和變形程度壓縮試驗，試驗方案如下(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時在不同變形速率條件下的應力應變圖。由于測試曲線有些測試點存在測量誤差，導致測試結(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。用多種牌號的中低牌號電工鋼重復進行上述試驗，得到與該牌號的鋼種相對應的不同變形速率條件下的變形抗力試驗數(shù)據(jù)。分析所得數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)不同牌號的中低牌號電工鋼的變形抗力"拐點"溫度均不一樣，變形抗力與變形速率有關，中低牌號電工鋼在熱軋精軋階段處于雙相區(qū)，變形抗力會產(chǎn)生突變，因此用常規(guī)軋制模型進行控制時控制精度誤差較大而達不到控制精度要求。在得到上述的試驗數(shù)據(jù)后，建立對應于各牌號的獨立的鋼種特性表和獨立的厚度區(qū)間表，并針對熱連軋數(shù)學模型中的變形抗力函數(shù)進行了修正，根據(jù)鋼種索引和帶鋼在機架間的溫度分布進行變形抗力的"拐點"計算，確定中低牌號電工鋼的變形抗力的"拐點"溫度所處的機架，對該機架的軋制力進行設定時，調(diào)用該變形抗力修正算法。以提高其控制精度。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，在常規(guī)的熱連軋數(shù)學模型中，適宜于中低牌號電工鋼的變形抗力修正算法為k=KcX(f(T)+KTXf(T))Xf(V)，式中，K「通過試驗得出的與鋼種有關的經(jīng)驗參數(shù)常數(shù)，軋制鋼種為其它鋼種時，KT=0，軋制鋼種為中低牌號電工鋼時，KT#0，Kt的初値由控制人員根據(jù)試驗得出的經(jīng)驗參數(shù)賦予。并在正常軋制中利用自學習功能對KT參數(shù)值進行優(yōu)化，使模型控制精度達到應用要求。為了防止軋制中低牌號電工鋼時模型參數(shù)對其他鋼種的影響，在常規(guī)模型的數(shù)據(jù)區(qū)中必須單獨創(chuàng)建獨立的與鋼種牌號對應的鋼種特性表和厚度區(qū)間表，避免與其它鋼種共享。在進行中低牌號電工鋼軋制時，模型根據(jù)試驗結(jié)果得到的中低牌號電工鋼變形抗力的"拐點"溫度與溫度模型預報的機架溫度分布進行比對，確定機架位置，變形抗力修正算法通過標志位和機架進行變形抗力修正計算，得到較為優(yōu)化的軋制力計算結(jié)果。并且，通過模型自學習功能，軋制參數(shù)自動優(yōu)化，提高模型的控制精度。軋制參數(shù)的優(yōu)化過程是根據(jù)同牌號的鋼種在新建的獨立的鋼種特性表和厚度區(qū)間表中給出與該牌號對應的初始參數(shù)，在軋制過程中這些參數(shù)通過自學習自動更新，以達到最優(yōu)的軋制規(guī)程。例如下表l中給出了一種常規(guī)鋼種軋制時其機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其機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)明進行實物軋制時的設定軋制力與實際軋制力對比，設定軋制力與實際軋制力基本相吻合，最大誤差<4%，生產(chǎn)過程中軋制狀態(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)，試驗證明，應用本發(fā)明的方法依托常規(guī)軋制模型控制中低牌號電工鋼軋制非常成功。權利要求1.文件來源電子申請2.如權利要求l所述的依托常規(guī)軋制模型控制中低牌號電工鋼軋制的方法，其特征是常規(guī)軋制模型具有的自學習功能用于中低牌號電工鋼，優(yōu)化所述獨立的鋼種特性表、獨立的厚度區(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到控制精度要求的依托常規(guī)軋制模型控制中低牌號電工鋼軋制的方法。該方法包括通過試驗得出對應于中低牌號電工鋼鋼種的變形溫度與變形抗力的關系曲線，根據(jù)該關系曲線修正常規(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)建立獨立的與鋼種牌號對應的鋼種特性表和厚度區(qū)間表；根據(jù)鋼種牌號調(diào)用與之相對應的該獨立的鋼種特性表和該獨立的厚度區(qū)間表參與控制；根據(jù)所述關系曲線確定變形抗力“拐點”溫度，與溫度模型設定的機架溫度分布進行對比，確定“拐點”溫度對應的機架，在模型計算過程中通過確定的“拐點”溫度對應的機架調(diào)用相應變形抗力修正的算法計算電工鋼軋制力。本方法適用于中低牌號電工鋼軋制時應用。文檔編號B21B37/00GK101417292SQ20081030628公開日2009年4月29日申請日期2008年12月16日優(yōu)先權日2008年12月16日發(fā)明者胡松濤申請人:攀枝花新鋼釩股份有限公司