本發(fā)明屬于金屬板帶產品軋制，涉及一種新型的熱軋中寬厚板帶軋機軋制力矩計算方法，根據品種、規(guī)格以及道次壓下量及道次壓下率的變化，自動計算軋制力矩，減小計算力矩和實際電機力矩的誤差，充分利用電機的能力，達到提高生產效率，提升產品性能的目的。

背景技術：

1、板帶軋機生產時，道次的壓下量分配，對提升軋制節(jié)奏，提高產量非常重要，道次壓下量越大，越有利于減少生產時間，提升生產節(jié)奏；另外，對于特殊性能要求的品種和規(guī)格，也往往有大壓下量的生產工藝需求。但是增大壓下量往往需要電機有足夠的負荷能力。在特定的大壓下量下能否進行正常生產，就必須核算電機的能力。但是，在實際的生產中，由于電機的能力限制，單道次的壓下量不能太大，否則會造成電機負荷過大而停機，造成廢鋼等問題。另外，也常常由于計算模型的精度問題，計算出的電機能力與實際電機能力不匹配，產生計算能力許可，而實際生產中超過電機能力的問題。

2、對于中厚板或者熱連軋粗軋階段，電機的能力（或者電機負荷）可以用電機力矩的大小來表示。電機的最大力矩越大，表示許可的單道次壓下量可以越大；電機的最大力矩越小，表示許可的單道次壓下量就越小。反過來，當壓下量越大的時候，所需的電機力矩也就越大。為了提升軋制節(jié)奏，往往希望提升前面道次（第1~3道次）的壓下量，有時為了特殊的工藝要求，在指定的道次給定較大的壓下量。

3、在設定計算時，要根據電機力矩的最大值（一般取最大電機力矩的85%）以及不同的鋼種、坯料規(guī)格和成品規(guī)格計算出各道次壓下量，同時各道次軋制所需電機力矩作為設定參數也一并計算出來。道次壓下量與電機的能力必須匹配。電機力矩不僅限制了壓下量的最大值，同時，要保證計算出的電機力矩和實際的電機力矩不能有大的偏差（15%以上）。不能出現計算的電機力矩偏小，而實際軋制力矩超過電機力矩的最大值，否則會出現電機過載的問題，產生廢鋼，影響生產節(jié)奏；同時，也不宜出現計算的電機力矩遠大于實際軋制的電機力矩的情況，這種情況下，往往壓下量過小而導致增加軋制道次，影響生產節(jié)奏。因此，電機力矩的計算必須有足夠高的精度（計算力矩和實際力矩的偏差不超過10%），既滿足大壓下量生產的要求，又保證在實際生產中電機不過載，達到安全高效生產的目標。

技術實現思路

1、本發(fā)明要解決的技術問題是：提出了一種新的方法，根據道次壓下率，自動調整軋制力矩計算模型，提升軋制力矩的計算精度，從而保證電機力矩的計算精度，滿足生產的要求。

2、電機力矩的計算公式如下：

3、?（1）

4、（1）中，m為電機力矩，為軋制力矩，j為傳動比，為摩擦力矩，為空載力矩，為動力矩。

5、（1）式中，軋制力矩居于主導地位，一般能占到電機力矩的80~85%，而摩擦力矩，空載力矩和動力矩在軋輥和傳動軸以及軋制方式確定的情況下，其數值也可以提前精確計算得出。因此，對電機力矩計算影響最大的就是軋制力矩，提升計算軋制力矩的精度對于提升電機力矩的計算值非常重要。

6、軋制力矩的計算沒有精確的模型可以表述，根據軋制時變形區(qū)的形狀和假設，一般采用的軋制力矩公式為：

7、??（2）

8、（2）式中，為軋制壓力，為變形區(qū)接觸弧長。其計算模型為：

9、??(3)

10、(3)?式中，為軋輥壓扁半徑，為道次壓下量。

11、在采用（2）式計算軋制力矩時，精度往往很差，很多學者提出了修正系數的方式，給出了經驗修正常數，但這些經驗修正常數也沒有相應的理論依據。修正后的軋制力矩計算公式參考如下：

12、??（4）

13、（4）式中的k值在0.8~1.0范圍內變化，k值的波動范圍比較大。在實際應用中，即便采用了（4）式，計算的力矩偏差（計算電機力矩和實際軋制時的電機偏差往往超過20%）很大。這樣，對于厚度較大的板坯，前面道次制定壓下策略時，往往存在較大的誤差，計算的力矩偏差較大，很容易造成電機過載。

14、在實際應用中發(fā)現，對于大壓下量情況，軋制力矩不僅與壓下量相關，而且與道次壓下率密切相關，因此，（4）式中的k，應該為壓下率的函數。為獲得函數k的表達式，可以采用高次多項式表示（本文以二次多項式為例）：

15、?（5）

16、（5）式中為道次壓下率，其計算公式為：

17、??（6）

18、（6）式中，h為道次的入口厚度。

19、為確定（5）中系數，可以采用回歸處理的方法。先通過實際的電機力矩，通過（1）式反算出軋制力矩，即：

20、?（7）

21、然后通過下式計算出對應的k值：

22、??（8）

23、然后根據相同鋼種，不同道次的壓下率計算出不同值，然后通過最小二乘法獲得（5）式中和的對應關系。

24、采用同樣的方法，就可以獲得其它鋼種表達式中的系數，從而獲得不同鋼種力矩的計算模型。

25、根據計算出的表達式，計算同鋼種的道次壓下量分配，提高了計算軋制力矩設定值的計算精度。

26、本方法也可以在線由軟件自動選取相應的鋼種進行回歸處理，不需要人工選擇。實現步驟參考附圖1

27、以某鋼廠3500mm寬厚板軋機軋制ah36鋼種為例，統計較大壓下量（道次壓下量超過20mm）的情況，收集了2621組道次的軋制數據，通過上述方法計算出的修正參數。

28、此后，采用此修正參數對后面軋制的ah36鋼種的進行設定計算，并采用該設定值控制軋制，軋制完成后采樣了1350組道次數據，統計軋制力矩和實際力矩偏差在10%以內的比例超過了93%，遠高于未修正前的71%，且最大力矩偏差小于350kn.m（千牛米）。

29、采用本方法，能夠實現不同鋼種動態(tài)調整力矩計算參數，提高了電機力矩計算精度，特別是厚規(guī)格、大壓下量軋制品種的前面道次負荷分配更加合理，解決了軋制時電機過載的問題，提升了軋制節(jié)奏。

技術特征：

1.一種新型的軋制力矩修正計算方法，用于板帶生產領域過程控制系統，其特征在于，包括以下步驟：第一步，選擇需要處理的鋼種；第二步，選擇實際軋制道次數據，包括實際軋制壓力、實際電機力矩、實際出口厚度、實際道次壓下量，所選道次數據不少于500組；第三步，根據公式（7）計算出實際的軋制力矩；第四步，根據公式（8）計算出參數k（500組）；第四步，根據實際壓下量、實際的入口厚度，按照公式（6）計算出對應的壓下率（500組）；第五步，采用最小二乘法獲取k和對應的多項式參數關系（本文以二次項為例）；第六步，重復上述步驟可以獲得不同鋼種的修正計算模型。

2.根據權利要求1所述的一種新型的軋制力矩修正計算方法，其特征在于：可以人工，也可以由軟件自動選取鋼種進行處理，不需要人工干預。

3.根據權利要求1所述的一種新型的軋制力矩修正計算方法，其特征在于：根據軋制數據，采用最小二乘法獲得壓縮率和修正參數的關系，從而獲得k的多項式模型，可以是任意多項式（本文以二次多項式為例）。

4.根據權利要求1所述的一種新型的軋制力矩修正計算方法，其特征在于：每一鋼種按照此方法獲得相應的修正模型；而對于不同鋼種，也可以用同樣的方法獲得相應的修正模型而推廣至其它鋼種。

5.根據權利要求1所述的一種新型的軋制力矩修正計算方法，其特征在于：不同鋼種的道次組合數據也可以采用此方法獲得較高精度的修正模型。

技術總結
本發(fā)明專利名稱為一種新型的軋制力矩修正計算方法，所屬領域為黑色金屬和有色金屬壓延控制技術領域。在軋制設定時，通過采用最小二乘法獲得軋道次壓下率對軋制力矩的修正計算方法，精確計算出在大壓下量情況下電機力矩的計算值，保證了壓下量分配和實際電機力矩的精確匹配，減少了大壓下量情況下的電機過載問題，提高了生產效率。

技術研發(fā)人員：韓德民,高春梅,王琦
受保護的技術使用者：上海優(yōu)控科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19