一種提高熱軋首塊無取向硅鋼頭部厚度精度的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種提高熱軋首塊無取向硅鋼頭部厚度精度的控制方法，該方法通過優(yōu)化軋制工藝及軋制模型實(shí)現(xiàn)，具體為：精軋入口中間坯溫度控制在980℃以上；確保精軋入口兩個高溫計(jì)檢測中間坯的位置及測量時間完全一致，且兩個高溫計(jì)的實(shí)測值絕對偏差小于5℃；精軋入口中間坯頭部溫度設(shè)定值與實(shí)測值絕對偏差超過15℃時，利用頭部溫度實(shí)測值對設(shè)定值進(jìn)行修正；針對無取向硅鋼，分鋼種建立各自專門的長期自學(xué)習(xí)表；采用最小二乘法優(yōu)化無取向硅鋼變形抗力模型溫度修正項(xiàng)的影響因子。本發(fā)明有效地解決了熱軋換輥、換規(guī)格后首塊無取向硅鋼軋制時的頭部厚度不命中問題，首塊硅鋼的軋制穩(wěn)定性大幅提高，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說明】
一種提高熱軋首塊無取向硅鋼頭部厚度精度的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種熱乳無取向硅鋼乳制工藝技術(shù)，具體涉及了一種提高熱乳首塊無 取向硅鋼頭部厚度精度的控制方法，屬于乳制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 中國工業(yè)的高速發(fā)展，對硅鋼這種功能材料的需求越來越大，其廣泛用于旋轉(zhuǎn)電 機(jī)如馬達(dá)和發(fā)電機(jī)等制造領(lǐng)域。為滿足市場需求及提高企業(yè)競爭力，近年來諸多鋼鐵企業(yè) 均在開發(fā)硅鋼這種具有高附加值的產(chǎn)品，尤其是無取向硅鋼，其較取向硅鋼更大的市場需 求以及相對較低的生產(chǎn)難度，目前已是各企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)和轉(zhuǎn)型的主要品種。硅鋼成品經(jīng)歷 熱乳與冷乳過程，厚度作為無取向硅鋼產(chǎn)品的一項(xiàng)重要質(zhì)量指標(biāo)，熱乳原料的厚度控制精 度顯得尤為重要。
[0003] 熱乳首塊硅鋼的頭部厚度控制研究一直是乳制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與難點(diǎn)，在熱連乳 生產(chǎn)過程中，由于首塊鋼一般在換輥、換鋼種或換規(guī)格等非穩(wěn)態(tài)狀況下乳制，且低牌號無取 向硅鋼在熱乳精乳過程存在相變現(xiàn)象，因此對精乳L2設(shè)定模型的精度、中間坯溫度的控制 精度及設(shè)備狀況等要求非常高。首塊鋼頭部厚度嚴(yán)重超出目標(biāo)公差范圍時，一方面直接影 響整卷鋼的厚度控制精度，另外還會導(dǎo)致精乳出口頭部板形不良、乳制穩(wěn)定性差，甚至產(chǎn)生 堆鋼事故。
[0004] 到目前為止，國內(nèi)外針對熱連乳機(jī)頭部厚度控制進(jìn)行了大量研究。對于其影響熱 乳頭部厚度控制精度的因素，主要體現(xiàn)在：
[0005] (1)精乳入口中間坯在厚度方向存在溫差，所測表面溫度與中間坯實(shí)際平均溫度 有差異；中間坯頭部溫度偏低。
[0006] (2)精乳入口高溫計(jì)檢測值存在偏差。
[0007] (3)精乳設(shè)定模型精度不高，主要指中間坯溫降模型、乳制力預(yù)報(bào)模型及乳機(jī)輥縫 位置設(shè)定模型。
[0008] 由此可見，影響熱乳頭部厚度精度的影響因素有很多，特別是在換輥、換鋼種或換 規(guī)格等非穩(wěn)態(tài)狀況下的熱連乳過程，對于無取向硅鋼這種特殊材料，實(shí)現(xiàn)首塊鋼頭部厚度 的精確控制十分困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明目的在于提供一種提高熱乳首塊無取向硅鋼頭部厚度精度的控制方法，提 高熱乳無取向娃鋼頭部厚度控制精度及乳制穩(wěn)定性。
[0010] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0011] -種提高熱乳首塊無取向硅鋼頭部厚度精度的控制方法，該方法通過優(yōu)化乳制工 藝及乳制模型實(shí)現(xiàn)，具體包括：
[0012] (1)精乳入口中間坯溫度控制在980°C以上；
[0013] (2)確保精乳入口兩個高溫計(jì)檢測中間坯的位置及測量時間完全一致，且兩個高 溫計(jì)的實(shí)測值絕對偏差小于5°C ;
[0014] (3)精乳入口中間坯頭部溫度設(shè)定值與實(shí)測值絕對偏差超過15°C時，利用頭部溫 度實(shí)測值對設(shè)定值進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)方式為：
[0015] a)若 15〈|1>1^|〈70時，則有：
[0016] Tsi = Ts〇+k(Tm-Ts〇)
[0017] b)若 |TS-Tm| < 15或 |Ts_Tm|>70時，則有：
[0018] Tsi = Ts〇
[0019] 上式中：TsQ為中間坯頭部溫度初始設(shè)定值;Tm為中間坯頭部溫度實(shí)測值;Tsl為修正 后中間坯頭部溫度設(shè)定值;k為修正系數(shù)，取值為0.5;精乳入口中間坯頭部溫度設(shè)定值與實(shí) 測值絕對偏差超過70°C或小于15°C時，不進(jìn)行修正，直接采用初始設(shè)定值參與乳制設(shè)定計(jì) 算。
[0020] (4)針對無取向硅鋼，分鋼種建立各自專門的長期自學(xué)習(xí)表，實(shí)現(xiàn)方式為：
[0021] a)對熱乳無取向硅鋼按鋼種、目標(biāo)厚度進(jìn)行分類，確定長期自學(xué)習(xí)表號gh;表號gh 與鋼種及厚度有關(guān)，g代表鋼種個數(shù)、h代表厚度區(qū)間個數(shù);假設(shè)共有G個鋼種，Η個目標(biāo)厚度 區(qū)間，則總的長期自學(xué)習(xí)表數(shù)量為G X Η。
[0022] b)長期自學(xué)習(xí)表中包含所有參與乳制模型設(shè)定計(jì)算的相關(guān)參數(shù):厚度自學(xué)習(xí)、凸 度自學(xué)習(xí)、平直度自學(xué)習(xí)、穿帶速度自學(xué)習(xí)、變形抗力自學(xué)習(xí)與溫度自學(xué)習(xí)等。
[0023] (5)采用最小二乘法優(yōu)化無取向硅鋼變形抗力模型溫度修正項(xiàng)的影響因子。具體 實(shí)現(xiàn)方法為：
[0024] a)在已有乳制力模型和變形抗力模型基礎(chǔ)上，求解與溫度相關(guān)的變形抗力修正系 數(shù)CT的三個影響因子與乳制力的增量關(guān)系。乳制力F計(jì)算公式如下：
[0025] f = B*1c*K
[0026] 上式中:B為帶鋼寬度，1。為接觸弧長，K為變形抗力。
[0027]變形抗力計(jì)算公式如下：
[0028] K=Ko*CT*Ce*Ci
[0029] 上式中：Κο為變形抗力基準(zhǔn)值，CT、Ce、Ci分別為與溫度相關(guān)、與變形量相關(guān)及與自 學(xué)習(xí)相關(guān)的變形抗力修正系數(shù)。
[0030] 與溫度相關(guān)的變形抗力修正項(xiàng)CT是關(guān)于機(jī)架入口溫度T的二次函數(shù)：
[0031] CT=l+b*(a-T)+c*(a_T)2
[0032] 上式中：a、b、c為三個影響因子。
[0033] 乳制力F與三個影響因子a、b、c的增量關(guān)系為AF/Aa、AF/Ab*103、AF/Ac*10 5， 分別表不為ki、mi和m，其中i表不精乳機(jī)組機(jī)架號。
[0034] b)采集現(xiàn)場乳制無取向硅鋼時的乳制力設(shè)定及實(shí)測數(shù)據(jù)，剔除頭部終乳溫度不命 中、入口溫度低于980°C等乳制參數(shù)異常的鋼卷，篩選后得到樣本庫，然后計(jì)算各機(jī)架乳制 力的設(shè)定相對偏差均值&和實(shí)測平均值&。
[0035]
[0036]
[0037] 上式中：N為有效鋼卷樣本數(shù)量，j表示第j卷鋼，F(xiàn)sj為第j卷鋼的乳制力設(shè)定值，F(xiàn)mj 為第j卷鋼的乳制力實(shí)測值。
[0038] c)建立變形抗力模型的溫度修正項(xiàng)影響因子增量與各機(jī)架乳制力設(shè)定相對偏差 均值、乳制力實(shí)測均值的關(guān)系式，則有：
[0039]
[0040]將各機(jī)架乳制力設(shè)定相對偏差均值與實(shí)測乳制力均值代入上式，得到如下方程 組：
[0041]
[0042] d)上述方程組可簡化為如下矩陣形式：
[0043] ATAX = ATB
[0044] 上式中：A為方程組左邊的系數(shù)矩陣化1，!111，111]4為三個影響因子增量[厶 &，厶13， Ac]，B為方程組右邊的列向量[I. * 。
[0045] e)利用最小二乘法求解上述方程組，即可得到三個影響因子增量的最優(yōu)值A(chǔ)a、A b和Ac。最優(yōu)解的計(jì)算公式如下：
[0046] X=(ATA)-VB
[0047] ；〇在8、13、〇原值的基礎(chǔ)上疊加最優(yōu)調(diào)節(jié)量[八3，八13，八0]，即得到各鋼種變形抗力 模型溫度修正項(xiàng)影響因子的最終優(yōu)化值。
[0048] 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明至少具有如下有益效果：
[0049] 1.本發(fā)明可顯著提高熱乳換輥、換規(guī)格后首塊無取向硅鋼的頭部厚度控制精度， 應(yīng)用效果表明，熱乳換輥、換規(guī)格后首塊無取向硅鋼的頭部厚度控制精度提高了60%。。
[0050] 2.本發(fā)明通過優(yōu)化乳制工藝及二級乳制模型，校準(zhǔn)精乳入口高溫計(jì)檢測精度、位 置及測量時間，即可達(dá)到效果，無需進(jìn)行設(shè)備和系統(tǒng)改造，實(shí)現(xiàn)容易。
【附圖說明】
[0051 ]圖1為本發(fā)明精乳入口高溫計(jì)布置示意圖；
[0052]圖2為基于最小二乘法的無取向硅鋼變形抗力模型系數(shù)優(yōu)化流程；
[0053]圖3為本發(fā)明實(shí)施前熱乳首塊無取向硅鋼頭部厚度超差示意圖；
[0054]圖4為本發(fā)明實(shí)施后熱乳首塊無取向硅鋼頭部厚度控制精度示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0055] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步說明：
[0056] 本發(fā)明中提高熱乳首塊無取向硅鋼頭部厚度精度的控制方法通過優(yōu)化乳制工藝 及乳制模型實(shí)現(xiàn)，具體包括：
[0057] (1)精乳入口中間坯溫度控制在980°C以上；
[0058] (2)確保精乳入口兩個高溫計(jì)檢測中間坯的位置及測量時間完全一致，且兩個高 溫計(jì)的實(shí)測值絕對偏差小于5°C。精乳入口高溫計(jì)布置示意圖如圖1所示，通過定期維護(hù)及 校準(zhǔn)，確保A、B兩個高溫計(jì)的測量位置均位于傳輸輥道中心線上的同一點(diǎn)，且A、B兩個高溫 計(jì)測量值絕對偏差小于5°C。
[0059] (3)精乳入口中間坯頭部溫度設(shè)定值與實(shí)測值絕對偏差超過15°C時，利用頭部溫 度實(shí)測值對設(shè)定值進(jìn)行修正。
[0060] 示例 1: TSQ = 98%~、Im=99%~ 時，Tsi = 98%~ ;
[0061 ]示例2: TSQ = 998°C、Im=97%~ 時，Tsi = 998+0 · 5 X (979-998) = 988 · 5Γ。
[0062] (4)針對無取向娃鋼，分鋼種建立各自專門的長期自學(xué)習(xí)表。某1450mm熱連乳生產(chǎn) 線的無取向硅鋼品種為11300、1800、1600、1470，則鋼種個數(shù)6 = 4;厚度區(qū)間為10個，則!1 = 10。
[0063] 示例1:乳制鋼種為W1300，目標(biāo)厚度為2.75mm，自學(xué)習(xí)表號為02;
[0064] 示例2:乳制鋼種為W800，目標(biāo)厚度為2.75mm，自學(xué)習(xí)表號為12;
[0065] 示例3:乳制鋼種為W600，目標(biāo)厚度為2.5mm，自學(xué)習(xí)表號為22;
[0066] 示例4:乳制鋼種為W470,目標(biāo)厚度為2.5mm，自學(xué)習(xí)表號為32;
[0067] 表1按鋼種及厚度區(qū)間劃分的長期自學(xué)習(xí)表
[0068]
[0069]~(5)采用最小二乘法優(yōu)化無取向硅鋼變形抗力模型溫度修正項(xiàng)的影響因子，基于 最小二乘法的無取向硅鋼變形抗力模型系數(shù)優(yōu)化流程如圖2所示，以W1300為例，a、b、c的初 值分別為950、2 · 56E-3、7 · 128E-5。
[0070] a)計(jì)算各機(jī)架乳制力F與影響因子a、b、c之間的增量關(guān)系。
[0071]表2乳制力與影響因子a、b、c之間的增量關(guān)系
[0072]
[0073] b)采集478卷乳制W1300時的乳制力設(shè)定及實(shí)測數(shù)據(jù)，剔除終乳溫度不命中、入口 溫度過低等異常卷數(shù)據(jù)，得到435個有效樣本，并計(jì)算各機(jī)架乳制力的設(shè)定相對偏差及實(shí)測 平均值。
[0074]表3乳制W1300時各機(jī)架乳制力的設(shè)定相對偏差及實(shí)測平均值
[0075]
[0076] c)建立變形抗力模型的溫度修正項(xiàng)影響因子增量與各機(jī)架乳制力設(shè)定相對偏差 均值、實(shí)測乳制力均值之間的方程式。
[0077]
[0078] d)利用最小二乘法求解上述方程組，得到W1300變形抗力模型溫度修正項(xiàng)的影響 因子增量的最優(yōu)解。
[0079]
[0080] e)W1300變形抗力模型溫度修正項(xiàng)的影響因子a、b、c優(yōu)化前初始值為950、2.56〇_ 3、7.1286-5，優(yōu)化后為962.9619、-1.25366-3、1.013986-4。利用優(yōu)化后的變形抗力參數(shù)對 乳制力預(yù)報(bào)精度低的某卷W1300重新進(jìn)行計(jì)算，優(yōu)化后的乳制力預(yù)報(bào)精度大幅提高，優(yōu)化前 后的熱乳首塊無取向硅鋼頭部厚度控制精度示意圖如圖3和4所示，F(xiàn)1-F7機(jī)架均能控制在 ±5%以內(nèi)。
[0081 ]表4 W1300變形抗力計(jì)算參數(shù)優(yōu)化前后的乳制力預(yù)報(bào)精度對比
[0082]
[0083]盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí) 現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于 特定的細(xì)節(jié)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種提高熱乳首塊無取向硅鋼頭部厚度精度的控制方法，其特征在于：該方法通過 優(yōu)化乳制工藝及乳制模型實(shí)現(xiàn)，具體包括： (1) 精乳入口中間坯溫度控制在980 °C以上； (2) 確保精乳入口兩個高溫計(jì)檢測中間坯的位置及測量時間完全一致，且兩個高溫計(jì) 的實(shí)測值絕對偏差小于5°C ; (3) 精乳入口中間坯頭部溫度設(shè)定值與實(shí)測值絕對偏差超過15°C時，利用頭部溫度實(shí) 測值對設(shè)定值進(jìn)行修正； (4) 針對無取向娃鋼，分鋼種建立各自專門的長期自學(xué)習(xí)表； (5) 采用最小二乘法優(yōu)化無取向硅鋼變形抗力模型溫度修正項(xiàng)的影響因子。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高熱乳首塊無取向硅鋼頭部厚度精度的控制方法，其特征 在于，精乳入口中間坯頭部溫度設(shè)定值與實(shí)測值絕對偏差超過15°C時，利用頭部溫度實(shí)測 值對設(shè)定值進(jìn)行修正，具體實(shí)現(xiàn)方法為： (1) 若15〈|1^-1"|<70時，則有： Tsl = TsO+k(Tm_Ts〇) (2) 若|1-1"|<15或|1>1"|>70時，則有： Tsi = Ts〇 上式中：TSQ為中間還頭部溫度初始設(shè)定值;Tm為中間還頭部溫度實(shí)測值;Tsl為修正后中 間坯頭部溫度設(shè)定值;k為修正系數(shù)，取值為0.5;精乳入口中間坯頭部溫度設(shè)定值與實(shí)測值 絕對偏差超過70°C或小于15°C時，不進(jìn)行修正，直接采用初始設(shè)定值參與乳制設(shè)定計(jì)算。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高熱乳首塊無取向硅鋼頭部厚度精度的控制方法，其特征 在于，分鋼種建立各自專門的長期自學(xué)習(xí)表，具體實(shí)現(xiàn)方法為： (1) 對熱乳無取向硅鋼鋼種、目標(biāo)厚度進(jìn)行分類，確定長期自學(xué)習(xí)表號gh;表號gh與鋼 種及厚度有關(guān)，g代表鋼種個數(shù)、h代表厚度區(qū)間個數(shù);假設(shè)共有G個鋼種，Η個目標(biāo)厚度區(qū)間， 則總的長期自學(xué)習(xí)表數(shù)量為G X Η; (2) 長期自學(xué)習(xí)表中包含所有參與乳制模型設(shè)定計(jì)算的相關(guān)參數(shù):厚度自學(xué)習(xí)、凸度自 學(xué)習(xí)、平直度自學(xué)習(xí)、穿帶速度自學(xué)習(xí)、變形抗力自學(xué)習(xí)與溫度自學(xué)習(xí)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高熱乳首塊無取向硅鋼頭部厚度精度的控制方法，其特征 在于，采用最小二乘法優(yōu)化無取向硅鋼變形抗力模型溫度修正項(xiàng)的影響因子，具體實(shí)現(xiàn)方 法為： (1)在已有乳制力模型和變形抗力模型基礎(chǔ)上，求解與溫度相關(guān)的變形抗力修正系數(shù)CT 的三個影響因子與乳制力的增量關(guān)系，乳制力F計(jì)算公式如下： F = B*1C*K 上式中:B為帶鋼寬度，1。為接觸弧長，K為變形抗力； 變形抗力計(jì)算公式如下： K = K〇*CT*Ce*Cl 上式中：Κο為變形抗力基準(zhǔn)值，CT、Ce、Ci分別為與溫度相關(guān)、與變形量相關(guān)及與自學(xué)習(xí)相 關(guān)的變形抗力修正系數(shù)； 與溫度相關(guān)的變形抗力修正項(xiàng)Ct是關(guān)于機(jī)架入口溫度T的二次函數(shù)： CT=l+b*(a-T)+c*(a_T)2 上式中：a、b、c為三個影響因子； 乳制力F與三個影響因子a、b、c的增量關(guān)系為AF/Aa、AF/Ab*103、AF/Ac*105,分別 表示為ki、πη和m，其中i表示精乳機(jī)組機(jī)架號； (2) 采集現(xiàn)場乳制無取向硅鋼時的乳制力設(shè)定及實(shí)測數(shù)據(jù)，剔除頭部終乳溫度不命中、 入口溫度低于980°C等乳制參數(shù)異常的鋼卷，篩選后得到樣本庫，然后計(jì)算各機(jī)架乳制力的 設(shè)定相對偏差均值I和實(shí)測平均值。；上式中:N為有效鋼卷樣本數(shù)量，j表示第j卷鋼，F(xiàn)sj為第j卷鋼的乳制力設(shè)定值，F(xiàn)mj為第j 卷鋼的乳制力實(shí)測值； (3) 建立變形抗力模型的溫度修正項(xiàng)影響因子增量與各機(jī)架乳制力設(shè)定相對偏差均 值、乳制力實(shí)測均值的關(guān)系式，則有：將各機(jī)架乳制力設(shè)定相對偏差均值與實(shí)測乳制力均值代入上式，得到如下方程組：(4) 上述方程組可簡化為如下矩陣形式： ATAX=ATB 上式中：A為方程組左邊的系數(shù)矩陣化1，!111，111]4為三個影響因子增量[厶 &，厶13，厶(3]， B為方程組右邊的列向量[I. *i]; (5) 利用最小二乘法求解上述方程組，即可得到三個影響因子增量的最優(yōu)值A(chǔ)a、Ab和 Ac，最優(yōu)解的計(jì)算公式如下： X=(ATA)-VB (6) 在&、13、(3原值的基礎(chǔ)上疊加最優(yōu)調(diào)節(jié)量[八&，八13，八〇]，即得到各鋼種變形抗力模 型溫度修正項(xiàng)影響因子的最終優(yōu)化值。
【文檔編號】B21B37/16GK105855297SQ201610351802
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月25日
【發(fā)明人】郭德福, 王文景, 孫林, 熊文濤
【申請人】江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司