申请/专利权人：柳州钢铁股份有限公司

申请日：2019-03-27

公开（公告）日：2021-02-23

公开（公告）号：CN110014040B

主分类号：B21B31/08(20060101)

分类号：B21B31/08(20060101);B21B38/00(20060101);G06F30/20(20200101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.02.23#授权;2019.08.09#实质审查的生效;2019.07.16#公开

摘要：本发明公开了一种轧钢换辊模型，包括以下步骤：步骤A、冷连轧过程中忽略宽展；步骤B、通过二级设置并上传给三级PES系统；步骤C、l5通过测量酸轧出口成品长度得出；步骤D、则轧辊在机时间段内，得出各机架轧制公里数；通过研究分析1#～5#机架工作辊的轧制公里数之间存在的关系，使用5#机架的轧制公里数及各个机架的压下率作为计算要素来计算1#～4#各机架轧制公里数，得到合理的准确的公里数。本发明可以解决现有工业自动化中的换辊模型存在缺陷导致换辊依据缺失、部分数据不准确的问题。

主权项：1.一种轧钢换辊模型，其特征在于包括以下步骤：步骤A、冷连轧过程中忽略宽展，①由连轧过程秒流量相等原则得出：Bi×hi×Vhi=Bi+1×hi+1×Vh（i+1）；②忽略宽展，单位时间内由①得：hi×li=hi+1×li+1；③根据连轧过程中hi+1=Hi，li+1=Li；④由②③得hi×li=Hi×Li；⑤由体积不变定律也可得出：hi×li=Hi×Li；⑥由④或⑤可得Li=hi×liHi,其中i=1,2,3,4,5；⑦设绝对压下率为εi，则Hi=hi（1-εi），其中i=1,2,3,4,5；⑧由⑥⑦式得：Li=li×（1-εi），其中i=1,2,3,4,5；⑨连轧的运动学条件：Vhi=VHi+1，则单位时间内，li=Li+1，i=1,2,3,4；同理，li-1=Li，其中i=2,3,4,5；⑩由⑧⑨式得：li-1=li×（1-εi），其中i=2,3,4,5，li=li+1×（1-εi+1），其中i=1,2,3,4；步骤B、ε1、ε2、ε3、ε4、ε5通过二级设置并上传给三级PES系统；步骤C、l5通过测量酸轧出口成品长度得出：l4=l5×（1-ε5），l3=l4×（1-ε4）=l5×（1-ε5）×（1-ε4），l2=l3×（1-ε3）=l5×（1-ε5）×（1-ε4）×（1-ε3），l1=l2×（1-ε2）=l5×（1-ε5）×（1-ε4）×（1-ε3）×（1-ε2），步骤D、则轧辊在机时间段内，各机架轧制公里数的计算公式如下：一机架轧制公里数S1=l1，其中l1=l5×（1-ε5）×（1-ε4）×（1-ε3）×（1-ε2）；二机架轧制公里数S2=l2，其中l2=l5×（1-ε5）×（1-ε4）×（1-ε3）；三机架轧制公里数S3=l3，其中l3=l5×（1-ε5）×（1-ε4）；四机架轧制公里数S4=l4，其中l4=l5×（1-ε5）；五机架轧制公里数S5=l5，其中l5为轧辊在机时间内每卷钢的酸轧成品长度；其中：H为机架的入口厚度，h为出口厚度，VH为入口速度，Vh为出口速度，B为出口宽度，L为入口长度，l为出口长度，Hi为表示第i机架轧件的入口厚度，hi为表示第i机架轧件的出口厚度，VHi为第i机架轧件的入口速度，Vhi为第i机架轧件的出口速度，Bi为第i机架轧件宽度，Li为第i机架轧件的入口长度、li为第i机架轧件的出口长度。

全文数据：轧钢换辊模型技术领域本发明涉及冷轧带钢制造技术领域，尤其是一种用于轧钢时控制换辊的数学模型。背景技术冷轧钢带生产工序流程一般依次包括热卷、上料开卷、焊接、酸洗、轧制、卷取、打捆、退火、平整、重卷涂油、卷取、包装。钢卷在轧制工序的轧辊过钢量达到一定数量时需要更换轧辊，常用的工业自动化（PES）换辊控制是对轧辊过钢量的跟踪并实现按照轧制公里数作为换辊依据进行换辊。本企业冷轧厂自2016年12月使用PES，存在以下问题：1#-3#机架工作辊以轧制吨位作为换辊依据；4#、5#机架工作辊采用轧制公里数作为换辊依据，其中5#机架的轧制公里数等于轧辊在机时间段内所轧钢卷在酸轧出口成品长度之和，4#机架的轧制公里数等于5#机架轧制公里数乘以固定系数0.95。一级轧辊消耗有轧制公里数信息，一级系统轧制公里数计算公式，以1#机架为例，1#机架工作辊当前线速度为v（mpm），10ms扫描一次，每个扫描周期的公里数s=v60，在工作辊单次上下机时间段内的轧制公里数S=∑s，由于一级数据无法传递到二级，二级的数据也就无法传递到三级PES系统中，所以1#-3#机架一直未能使用轧制公里数作为换辊依据。以1250mm酸洗连轧机组为例，PES的轧辊信息1#-5#的机架号分别为301、302、303、304、305，在工作辊单次上下机时间段内各机架对应的轧制公里数计算如下：1#（301）、2#（302）、3#（303）机架工作辊轧制公里数：均等于5#机架工作辊轧制公里数。4#（304）机架工作辊轧制公里数等于5#（305）机架工作辊轧制公里数×0.95；5#机架工作辊轧制公里数等于轧辊在机时间段内所轧钢卷对应的酸轧成品长度之和；因此PES系统中轧辊的轧制公里数只有5#（305）机架是准确的，其它的并不准确。另外，钢卷厚度从0.20mm～2.5mm，冷轧原料热轧卷厚度从2.0mm～4.8mm。因轧制规格的不同，采用轧制吨位作为换辊依据会造成不同规格的轧制公里数相差较大。因而需要对PES的换辊模型进行修改。发明内容本发明所要解决的问题是提供一种轧钢换辊模型，以解决现有工业自动化中的换辊模型存在缺陷导致换辊依据缺失、部分数据不准确的问题。为了解决上述问题，本发明的技术方案是：本轧钢换辊模型包括以下步骤：步骤A、冷连轧过程中忽略宽展，①由连轧过程秒流量相等原则得出：Bi×hi×Vhi=Bi+1×hi+1×Vh（i+1）；②忽略宽展，单位时间内由①得：hi×li=hi+1×li+1；③根据连轧过程中hi+1=Hi，li+1=Li；④由②③得hi×li=Hi×Li；⑤由体积不变定律也可得出：hi×li=Hi×Li；⑥由④或⑤可得Li=hi×liHi,其中i=1,2,3,4,5；⑦设绝对压下率为εi，则Hi=hi（1-εi），其中i=1,2,3,4,5；⑧由⑥⑦式得：Li=li×（1-εi），其中i=1,2,3,4,5；⑨连轧的运动学条件：Vhi=VHi+1，则单位时间内，li=Li+1，i=1,2,3,4；同理，li-1=Li，其中i=2,3,4,5；⑩由⑧⑨式得：li-1=li×（1-εi），其中i=2,3,4,5，li=li+1×（1-εi+1），其中i=1,2,3,4；步骤B、ε1、ε2、ε3、ε4、ε5通过二级设置并上传给三级PES系统；步骤C、l5通过测量酸轧出口成品长度得出：l4=l5×（1-ε5），l3=l4×（1-ε4）=l5×（1-ε5）×（1-ε4），l2=l3×（1-ε3）=l5×（1-ε5）×（1-ε4）×（1-ε3），l1=l2×（1-ε2）=l5×（1-ε5）×（1-ε4）×（1-ε3）×（1-ε2），步骤D、则轧辊在机时间段内，各机架轧制公里数的计算公式如下：一机架轧制公里数S1=l1，其中l1=l5×（1-ε5）×（1-ε4）×（1-ε3）×（1-ε2）；二机架轧制公里数S2=l2，其中l2=l5×（1-ε5）×（1-ε4）×（1-ε3）；三机架轧制公里数S3=l3，其中l3=l5×（1-ε5）×（1-ε4）；四机架轧制公里数S4=l4，其中l4=l5×（1-ε5）；五机架轧制公里数S5=l5，其中l5为轧辊在机时间内每卷钢的酸轧成品长度；其中：H为机架的入口厚度，h为出口厚度，VH为入口速度，Vh为出口速度，B为出口宽度，L为入口长度，l为出口长度，Hi为表示第i机架轧件的入口厚度，hi为表示第i机架轧件的出口厚度，VHi为第i机架轧件的入口速度，Vhi为第i机架轧件的出口速度，Bi为第i机架轧件宽度，Li为第i机架轧件的入口长度、li为第i机架轧件的出口长度。上述技术方案中，更为具体的方案可以是：出口材料理论长度和出口材料实际长度进行对比修正：出口材料实际长度=出口实重×109（材料厚度×材料宽度×7.85），其中材料厚度为二级测量所得厚度，材料宽度为订货宽度+20mm，出口实重为连轧机出口区域实际称重所得；出口材料理论长度=出口实重×109（材料厚度×材料宽度×7.85），其中材料厚度为订货厚度，材料宽度为订货宽度+20mm，出口实重为连轧机出口区域实际称重所得；当出口材料实际长度≤1.01×出口材料理论长度时，五机架轧制公里数l5=出口材料实际长度；当出口材料实际长度＞1.01×出口材料理论长度时，五机架轧制公里数l5=出口材料理论长度；其中：长度单位为mm，重量单位为t。进一步的：数据设置为1.01作为依据的来源，负公差值占厚度的比例设置为以0.01作为界限，连轧过程忽略宽展，厚度减薄量的比例等于长度增加的比例，即可以认为长度最长可以增长0.01倍；当测量出的实际长度大于1.01倍的理论长度时，则认为所测量出的实际长度不可信；当测量出的实际长度小于等于1.01倍的理论长度时，则认为所测量出的实际长度可信。进一步的：建立轧制公里数预警设置：制定好每一机架的轧辊换辊轧制公里数要求，换辊轧制公里数=换辊轧制公里数目标值±浮动值，将轧制公里数目标值设定为预警轧制公里数，当轧制公里数到达轧制公里数目标值时，预警轧制公里数显示红色。由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下有益效果：1、本轧钢换辊模型通过研究分析1#～5#机架工作辊的轧制公里数之间存在的关系，使用5#机架的轧制公里数及各个机架的压下率作为计算要素来计算1#～4#各机架轧制公里数，得到合理的准确的公里数；2、本轧钢换辊模型通过研究二级上传给三级PES系统的l5的准确性。跟踪发现，当厚度跟踪测量出现异常时，测量出来的l5值和实际长度相差较远，部分可能达到上百倍的差值，因此采用“出口材料理论长度”和“出口材料实际长度”进行对比修正的方法来保证三级PES系统取到数据的相对准确性；3、本轧钢换辊模型通过将数据设置为1.01作为依据的来源，统计2018年1月至2018年10月分月的负公差值占厚度的比例分布如下：0.004、0.006、0.005、0.004、0.005、0.001、0.005、0.002、0.003、0.005，负公差值占厚度的比例设置为以0.01作为界限；连轧过程忽略宽展，厚度减薄量的比例等于长度增加的比例，即可以认为长度最长可以增长0.01倍。当测量出的实际长度大于1.01倍的理论长度时，则认为所测量出的实际长度（出口材料实际长度）不可信；当测量出的实际长度小于等于1.01倍的理论长度时，则认为所测量出的实际长度（出口材料实际长度）可信；4、本轧钢换辊模型通过建立轧制公里数预警设置，制定好每一机架的轧辊换辊轧制公里数要求，换辊轧制公里数=换辊轧制公里数目标值±浮动值，将轧制公里数目标值设定为预警轧制公里数，当轧制公里数到达轧制公里数目标值时，预警轧制公里数显示红色，给换辊工作以提醒，实现按要求更换轧辊；本轧钢换辊模型有效解决了1#～5#机架工作辊全部使用轧制公里数作为换辊依据，避免了使用轧制吨位换辊带来的轧辊使用安全隐患，提高了换辊周期的科学性，同时在工业化与信息化融合方面更加深入。具体实施方式下面对本发明实施例作进一步详述：本轧钢换辊模型以柳钢冷轧1250mm酸洗连轧机组为列：一、材料号L2181016605100，出口材料理论长度为3839973mm，出口材料实际长度为3830959mm，出口材料实际长度出口材料理论长度=1.00，则l5=3.831公里。ε1、ε2、ε3、ε4、ε5分别为0.3165，0.351，0.2975,0.2468，0.07，则l4=l5×（1-ε5）=3.831×（1-0.07）=3.5628公里；l3=l5×（1-ε5）×（1-ε4）=3.831×（1-0.07）×（1-0.2468）=2.6835公里；l2=l5×（1-ε5）×（1-ε4）×（1-ε3）=3.831×（1-0.07）×（1-0.2468）×（1-0.2975）=1.8852公里；l1=l5×（1-ε5）×（1-ε4）×（1-ε3）×（1-ε2）=3.831×（1-0.07）×（1-0.2468）×（1-0.2975）×（1-0.351）=1.2235公里；二、材料号L2181016605200，出口材料理论长度为3836643mm，出口材料实际长度为3959624mm，出口材料实际长度出口材料理论长度=1.03，则l5=3.8366公里。ε1、ε2、ε3、ε4、ε5分别为0.3165，0.351，0.2975,0.2468，0.07，则l4=l5×（1-ε5）=3.8366×（1-0.07）=3.5681公里；l3=l5×（1-ε5）×（1-ε4）=3.8366×（1-0.07）×（1-0.2468）=2.6875公里；l2=l5×（1-ε5）×（1-ε4）×（1-ε3）=3.8366×（1-0.07）×（1-0.2468）×（1-0.2975）=1.888公里；l1=l5×（1-ε5）×（1-ε4）×（1-ε3）×（1-ε2）=3.8366×（1-0.07）×（1-0.2468）×（1-0.2975）×（1-0.351）=1.2253公里；三、假设1250mm酸洗连轧机组1#至5#机架轧制公里数的轧制公里数目标值分别为S1目标、S2目标、S3目标、S4目标、S5目标，轧制公里数浮动值分别为S1浮动、S2浮动、S3浮动、S4浮动、S5浮动；轧制公里数实际值分别为S1PES、S2PES、S3PES、S4PES、S5PES；对于1#机架工作辊，当S1PES=S1目标时，开始预警，当S1PES∈[S1目标-S1浮动，S1目标+S1浮动]时，均可以换辊；对于2#机架工作辊，当S2PES=S2目标时，开始预警，当S2PES∈[S2目标-S2浮动，S2目标+S2浮动]时，均可以换辊；对于3#机架工作辊，当S3PES=S3目标时，开始预警，当S3PES∈[S3目标-S3浮动，S3目标+S3浮动]时，均可以换辊；对于4#机架工作辊，当S4PES=S4目标时，开始预警，当S4PES∈[S4目标-S4浮动，S4目标+S4浮动]时，均可以换辊；对于5#机架工作辊，当S5PES=S5目标时，开始预警，当S5PES∈[S5目标-S5浮动，S5目标+S5浮动]时，均可以换辊。统计2018年1月至2018年10月分月的负公差值占厚度的比例分布如下：0.004、0.006、0.005、0.004、0.005、0.001、0.005、0.002、0.003、0.005，负公差值占厚度的比例设置为以0.01作为界限；连轧过程忽略宽展，厚度减薄量的比例等于长度增加的比例，即可以认为长度最长可以增长0.01倍。当测量出的实际长度大于1.01倍的理论长度时，则认为所测量出的实际长度（出口材料实际长度）不可信；当测量出的实际长度小于等于1.01倍的理论长度时，则认为所测量出的实际长度（出口材料实际长度）可信。本轧钢换辊模型有效解决了1#～5#机架工作辊全部使用轧制公里数作为换辊依据，避免了使用轧制吨位换辊带来的轧辊使用安全隐患，提高了换辊周期的科学性，同时在工业化与信息化融合方面更加深入。

权利要求：1.一种轧钢换辊模型，其特征在于包括以下步骤：步骤A、冷连轧过程中忽略宽展，①由连轧过程秒流量相等原则得出：Bi×hi×Vhi=Bi+1×hi+1×Vh（i+1）；②忽略宽展，单位时间内由①得：hi×li=hi+1×li+1；③根据连轧过程中hi+1=Hi，li+1=Li；④由②③得hi×li=Hi×Li；⑤由体积不变定律也可得出：hi×li=Hi×Li；⑥由④或⑤可得Li=hi×liHi,其中i=1,2,3,4,5；⑦设绝对压下率为εi，则Hi=hi（1-εi），其中i=1,2,3,4,5；⑧由⑥⑦式得：Li=li×（1-εi），其中i=1,2,3,4,5；⑨连轧的运动学条件：Vhi=VHi+1，则单位时间内，li=Li+1，i=1,2,3,4；同理，li-1=Li，其中i=2,3,4,5；⑩由⑧⑨式得：li-1=li×（1-εi），其中i=2,3,4,5，li=li+1×（1-εi+1），其中i=1,2,3,4；步骤B、ε1、ε2、ε3、ε4、ε5通过二级设置并上传给三级PES系统；步骤C、l5通过测量酸轧出口成品长度得出：l4=l5×（1-ε5），l3=l4×（1-ε4）=l5×（1-ε5）×（1-ε4），l2=l3×（1-ε3）=l5×（1-ε5）×（1-ε4）×（1-ε3），l1=l2×（1-ε2）=l5×（1-ε5）×（1-ε4）×（1-ε3）×（1-ε2），步骤D、则轧辊在机时间段内，各机架轧制公里数的计算公式如下：一机架轧制公里数S1=l1，其中l1=l5×（1-ε5）×（1-ε4）×（1-ε3）×（1-ε2）；二机架轧制公里数S2=l2，其中l2=l5×（1-ε5）×（1-ε4）×（1-ε3）；三机架轧制公里数S3=l3，其中l3=l5×（1-ε5）×（1-ε4）；四机架轧制公里数S4=l4，其中l4=l5×（1-ε5）；五机架轧制公里数S5=l5，其中l5为轧辊在机时间内每卷钢的酸轧成品长度；其中：H为机架的入口厚度，h为出口厚度，VH为入口速度，Vh为出口速度，B为出口宽度，L为入口长度，l为出口长度，Hi为表示第i机架轧件的入口厚度，hi为表示第i机架轧件的出口厚度，VHi为第i机架轧件的入口速度，Vhi为第i机架轧件的出口速度，Bi为第i机架轧件宽度，Li为第i机架轧件的入口长度、li为第i机架轧件的出口长度。2.根据权利要求1所述的轧钢换辊模型，其特征在于：出口材料理论长度和出口材料实际长度进行对比修正：出口材料实际长度=出口实重×109（材料厚度×材料宽度×7.85），其中材料厚度为二级测量所得厚度，材料宽度为订货宽度+20mm，出口实重为连轧机出口区域实际称重所得；出口材料理论长度=出口实重×109（材料厚度×材料宽度×7.85），其中材料厚度为订货厚度，材料宽度为订货宽度+20mm，出口实重为连轧机出口区域实际称重所得；当出口材料实际长度≤1.01×出口材料理论长度时，五机架轧制公里数l5=出口材料实际长度；当出口材料实际长度＞1.01×出口材料理论长度时，五机架轧制公里数l5=出口材料理论长度；其中：长度单位为mm，重量单位为t。3.根据权利要求1或2所述的轧钢换辊模型，其特征在于：数据设置为1.01作为依据的来源，负公差值占厚度的比例设置为以0.01作为界限，连轧过程忽略宽展，厚度减薄量的比例等于长度增加的比例，即可以认为长度最长可以增长0.01倍；当测量出的实际长度大于1.01倍的理论长度时，则认为所测量出的实际长度不可信；当测量出的实际长度小于等于1.01倍的理论长度时，则认为所测量出的实际长度可信。4.根据权利要求1或2所述的轧钢换辊模型，其特征在于：建立轧制公里数预警设置：制定好每一机架的轧辊换辊轧制公里数要求，换辊轧制公里数=换辊轧制公里数目标值±浮动值，将轧制公里数目标值设定为预警轧制公里数，当轧制公里数到达轧制公里数目标值时，预警轧制公里数显示红色。5.根据权利要求3所述的轧钢换辊模型，其特征在于：建立轧制公里数预警设置：制定好每一机架的轧辊换辊轧制公里数要求，换辊轧制公里数=换辊轧制公里数目标值±浮动值，将轧制公里数目标值设定为预警轧制公里数，当轧制公里数到达轧制公里数目标值时，预警轧制公里数显示红色。

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