专利名称：一种精轧带钢负荷分配设定方法
技术领域：
本发明涉及精轧带钢生产控制领域，尤其涉及一种精轧带钢负荷分配设定方法。
背景技术：
带钢热连轧机组中，轧制规程的制定对于提高产品质量起着重要的作用，其合理与否，对产品质量的高低、轧制设备调整的难易、机组运转的可靠性和生产过程的稳定性均有直接影响。轧制规程一般包括压下制度，速度制度，张力制度，温度制度等。其中压下制度指各机架(或各道次)压下量的分配制度，业内通常称之为负荷分配或厚度分配。负荷分配是轧制规程的核心，它直接影响到板形、板厚精度等产品质量，负荷分配还对轧制能耗、辊耗、生产过程的稳定性和作业率等项指标有重要影响。带钢热连轧机组的负荷分配方法从以前的经验表格法开始，还经历了能耗法、动态负荷分配法、负荷分配系数法、人工智能方法等几个阶段。目前，现代化热连轧机组负荷分配较普遍采用的方法是负荷分配系数法，它按一定的负荷分配系数给定各机架的压下量和轧件厚度。负荷分配系数可以参照品种和规格来确定，也可以采用离线优化的方法来确定。负荷分配系数法主要包括压下量、压下率、轧制力和功率等类型。其中轧制力、功率类型需要迭代计算，为方便分析都归为轧制力分配模式；压下量、压下率类型则可直接获得各机架的压下量和厚度，都归为压下分配模式。这两种模式的优缺点压下分配的优点在于各机架厚度分配波动小，计算过程简单；缺点在于轧制状况改变(如换辊)时各机架轧制力比例波动大，不能消除轧制力倒挂，不能保证产品板形。轧制力分配的优点在于各机架轧制力下降比例基本恒定，有利于产品板形和轧制稳定性；缺点在于当轧制力模型偏差大或工艺条件变化大时各机架厚度分配波动大，计算过程复杂。目前，有关精轧带钢负荷分配的设定方法也出现一些公开的专利文件，例，名称为《一种热轧板带连轧轧制规程动态设定的方法》(CN101733289A)的文件中记载的方法将压下分配系数作为寻优起始点，计算此时相应的负荷，并与目标负荷分配系数相比较，根据差值调整各道次压下量；经过多次比较与调整，达到设定负荷分配逼近目标负荷分配的目的。其局限在于①每次只调整两个机架的分配，机架间协调性不好，调整效率较低仅将压下分配系数作为寻优起始点，本质上还是一种轧制力分配，不能克服轧制力分配的缺点。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术存在的问题，提出一种精轧带钢负荷分配设定方法，从而提高精轧带钢轧制规程设定精度和轧制稳定性。本发明的目的是通过以下技术方案实现的一种精轧带钢负荷分配设定方法，包括以下步骤SI、根据压下率分配系数表和压下率学习表，按压下分配模式计算精轧各机架的、压下分配结果，所述压下分配结果指压下分配的压下率(dP压下分配的出口厚度U S2、将上述得到的各机架压下分配的出口厚度作为初始值，按轧制力分配模式迭代计算各机架的绝对压下量，直到轧制力比例满足目标要求，得到各机架的轧制力分配结果，所述轧制力分配结果包括轧制力分配的出口厚度及轧制力分配的压下率； S3、对所述各机架
的轧制力分配结果进行限幅处理，使其偏离所述压下分配结果在一定范围内，从而使各机架的最终压下率在由压下分配确定的一定范围内，只要没超出范围就取轧制力分配结果，超出范围则将其限制在边界处；S4，带钢头部穿带完成并收集到实际轧制力后，判断各机架轧制力设定值与实际轧制力的偏差；S5，判定各机架偏差值是否都在0以内，0为偏差控制参数，取5%-10%，如果不满足各机架轧制力偏差都在0以内的条件，则不进行压下率学习，此时，所述压下率学习表中相应层别的数据不进行更新，流程进入结束步骤；S6，如果各机架偏差值在9以内，则对本次设定的压下率进行学习，将学习值更新到压下率学习表格相应层别，经学习过程，该层别轧制力会逐步达到目标轧制力比例的要求；S7，负荷分配设定结束。
所述步骤SI包括以下步骤S11，取表，从压下率分配系数表和压下率学习表取到各机架的压下率和压下率学习值，两者进行相加，得到各机架的压下率分配表格值4 ;S12，进行相对化计算，得到各机架的压下分配结果根据精轧各机架的压下量之和必须等于精轧的总压下量，得到压下率的比例因子xrk为xrk =-姑+V(姑.M)2+Ifer-xVlnx 公式 I
2-ka- xs2其中，X = I，hn为终轧厚度，Iitl为中间坯厚度；
n=YjS10 ,XS2 =免(s!J，n为精轧道次数，i为机架号；
1=1 1=1kb = 0. 906501，ka = 0. 959597。各机架的压下率分配表格值相对化后的压下率为压下分配的压下率S1red=Xrk s\公式 2根据压下分配的压下率，得到前面n-1个机架各自的压下分配的出口厚度:/ = 1,2,A ,n-l。公式 3
i=\所述步骤Sll中各机架的压下率分配表格值4取得过程为根据当前带钢的钢种大类、厚度等级和宽度等级信息，从压下分配系数表相应层别取到精轧各机架的压下率，其中i为机架号；根据当前带钢的出钢记号、厚度等级和宽度等级信息，从压下率学习表相应层别取到精轧各机架的压下率学习值其中i为机架号，所述压下率学习表是由程序自动学习得到的数据表，表中数据通过学习不断更新，初始值取0 ;所述各机架的压下率分配表格值4为4=C+4 。所述步骤S2包括以下步骤S21，根据当前带钢的钢种大类和厚度等级信息，从轧制力分配系数表相应层别获取到各机架初始轧制力分配系数aQi ；S22，进行操作修正处理，获得各机架修正后的轧制力分配系数a n :从操作画面HMI收集各机架的操作修正因子4 i，各机架修正后的轧制力分配系数a H为a n = a Qi (1+^ ^公式 4其中，;i取值范围为-20% 20% ；进行归一化,归一化后的轧制力分配系数a j为％ = max^ );S23，计算在当前厚度分配下各机架的轧制力和轧制力对绝对压下量的导数计算轧制力# :设i为机架号，j为迭代次数，P丨为第i机架第j次迭代的轧制力，V第i机架第 j次迭代的出口厚度第i_l机架第j次迭代的出口厚度；第一次迭代计算前第i机架出口厚度初始值<为上述公式(3)得到的压下分配的出口厚度=U在其它工艺参数固定的情况下，轧制力是入口厚度和出口厚度的函数，存在:p:=办“,h!)；计算轧制力对绝对压下量的导数=
o(A/;/) d(AhtJ) Ah. at其中，戌为绝对压下量正扰动后的轧制力；戌为绝对压下量负扰动后的轧制力，AA/为第i机架第j次迭代的绝对压下量；存在以下函数关系A =-Mij),P1i2 = p(h“，h“ -AA/2)，其中,AZ^1为正扰动后的绝对压下量，AA/2为负扰动后的绝对压下量，A/z/j =1^1 + —j Ah.，A/z/2 = I^l- —j Ah.，其中 dt 为扰动,取 I % ;S24，根据上述各机架的轧制力和轧制力对绝对压下量导数的计算结果，计算各机架绝对压下量的修正值轧制分配迭代计算公式
_6]哪為-編卷邮其中为第i机架第j次迭代的绝对压下量的修正值；S25，各机架绝对压下量的修正值RAA/)得到后，计算各机架绝对压下量的更新值，该更新值为第j+1次迭代的绝对压下量AZf1:计算公式为AA/+1 = AA/ + damp
5(AA/)公式 6其中damp」为阻尼系数，damp」=damp_mpy ^ +(1_@ ) (l_e_J),damp_mpy 取 I. 0, 3 取 0. 6 ;S26，各机架绝对压下量的更新值AA/+1得到后，计算各机架出口厚度的更新值，该更新值为第j+1次迭代的出口厚度V+1 ；AA/+1以及中间坯厚度hQ为已知量，根据/^1 = h。- Ah/+1，仅第一个机架~+1 = K，其余都是前一个机架的输出为后一个机架的输入，从第一个机架计算到最后一个机架，得到各机架出口厚度的更新值，这个值将用于下一次迭代计算轧制力用，其中/^1指第i_l机架第j+1次迭代的出口厚度；S27，判断轧制力比例是否满足收敛条件
轧制力分配迭代计算的收敛条件为公式 权利要求
1.一种精轧带钢负荷分配设定方法，其特征在于包括以下步骤 51、根据压下率分配系数表和压下率学习表，按压下分配模式计算精轧各机架的压下分配结果，所述压下分配结果指压下分配的压下率压下分配的出口厚度U 52、将上述得到的各机架压下分配的出口厚度作为初始值，按轧制力分配模式迭代计算各机架的绝对压下量，直到轧制力比例满足目标要求，得到各机架的轧制力分配结果，所述轧制力分配结果包括轧制力分配的出口厚度及轧制力分配的压下率; 53、对所述各机架的轧制力分配结果进行限幅处理，使其偏离所述压下分配结果在一定范围内，从而使各机架的最终压下率在由压下分配确定的一定范围内，只要没超出范围就取轧制力分配结果，超出范围则将其限制在边界处； S4，带钢头部穿带完成并收集到实际轧制力后，判断各机架轧制力设定值与实际轧制力的偏差； S5，判定各机架偏差值是否都在0以内，0为偏差控制参数，取5%-10%，如果不满足各机架轧制力偏差都在e以内的条件，则不进行压下率学习，此时，所述压下率学习表中相应层别的数据不进行更新，流程进入结束步骤； S6，如果各机架偏差值在0以内，则对本次设定的压下率进行学习，将学习值更新到压下率学习表格相应层别，经学习过程，该层别轧制力会逐步达到目标轧制力比例的要求； S7，负荷分配设定结束。
2.如权利要求I所述的精轧带钢负荷分配设定方法，其特征在于 所述步骤SI包括以下步骤 S11，取表，从压下率分配系数表和压下率学习表取到各机架的压下率和压下率学习值，两者进行相加，得到各机架的压下率分配表格值4 ; S12，进行相对化计算，得到各机架的压下分配结果 根据精轧各机架的压下量之和必须等于精轧的总压下量，得到压下率的比例因子xrk为
3.如权利要求2所述的精轧带钢负荷分配设定方法，其特征在于所述步骤Sll中各机架的压下率分配表格值4取得过程为 根据当前带钢的钢种大类、厚度等级和宽度等级信息，从压下分配系数表相应层别取到精轧各机架的压下率，其中i为机架号； 根据当前带钢的出钢记号、厚度等级和宽度等级信息，从压下率学习表相应层别取到精轧各机架的压下率学习值其中i为机架号，所述压下率学习表是由程序自动学习得到的数据表，表中数据通过学习不断更新，初始值取O ; 所述各机架的压下率分配表格值4为:s \rn。
4.如权利要求I所述的精轧带钢负荷分配设定方法，其特征在于 所述步骤S2包括以下步骤 S21，根据当前带钢的钢种大类和厚度等级信息，从轧制力分配系数表相应层别获取到各机架初始轧制力分配系数aQi ； S22，进行操作修正处理，获得各机架修正后的轧制力分配系数Cili 从操作画面HMI收集各机架的操作修正因子;i，各机架修正后的轧制力分配系数a n为
5.如权利要求I所述的精轧带钢负荷分配设定方法，其特征在于 所述步骤3包括以下步骤 S31，对轧制力分配结果进行限幅处理 其中4/为限幅处理后压下率，n为限幅控制参数，取5% 10% ； S32，对限幅处理后压下率4,进行相对化计算 上述步骤S31中压下率如果被修改，计算终轧厚度h' 与目标终轧厚度匕间会存在一定偏差，还要进行一轮相对化计算 计算终轧厚度h' n: K=K-Yliis1xf) Z = I 计算终轧相对化因子(I-XC)，其中 In^ XC = ^n 会1-Kr 终轧相对化后的压下率称为最终分配压下率Kdh = (l-xc)-Kf 取作为各机架的最终输出的压下率，同时得到各机架的最终出口厚度尤^:Kdh = ]~[ (I _ Sxdh ) I = 1，2，八,W - I， i=l 根据最终分配压下率4&和最终出口厚度进行精轧带钢的轧制规程设定计算。
6.如权利要求I所述的精轧带钢负荷分配设定方法，其特征在于 所述步骤S6中，压下率进行学习的过程为 求各机架最终分配与压下分配的压下率之差: S1dlf = _g-公式 10 其中，4^为最终分配的压下率，(,为压下分配的压下率，xrk为公式(I)中的压下率的比例因子； 得到轧制规程设定后压下率学习表相应层别更新的学习值^Tw: Cw =sL W+ ‘ (!-4 公式 U 其中，U为平滑系数，取0.7 ;< 为轧制规程设定前压下率学习表相应层别原来的学习值。
全文摘要
一种精轧带钢负荷分配设定方法，涉及精轧带钢生产控制领域，解决现有压下分配模式中轧制状况改变时各机架轧制力比例波动大，轧制力分配模式中轧制力模型偏差大时各机架厚度分配波动大的问题，本方法实现了压下分配及轧制力分配模式的结合，用压下分配确定的分布范围来约束轧制力分配结果，在减小各机架厚度分配波动的同时尽量满足各机架轧制力按比例下降的要求，在轧制力模型偏差不大时，通过压下率学习表的学习使两种分配模式结果越来越一致，迭代次数越来越少；在轧制力模型偏差较大时，通过压下分配的限幅有效控制各机架压下率的波动范围，本方法综合两种模式的优点，同时克服两者各自的缺点，有效提高精轧带钢轧制规程设定精度和轧制稳定性。
文档编号B21B37/58GK102728624SQ20111009162
公开日2012年10月17日 申请日期2011年4月13日 优先权日2011年4月13日
发明者单旭沂, 张健民, 李维刚, 董晖 申请人:宝山钢铁股份有限公司