專利名稱：：依托常規軋制模型控制中低牌號電工鋼軋制的方法
技術領域：
：本發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：
：國內生產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，目前在國內還沒有依托常規的熱連軋數學模型成功進行中低牌號電工鋼批量生產的先例。常規熱連軋數學模型設置有三大數據區鋼種特性數據區，厚度區間數據區和常數區，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。常規熱連軋數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，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—與帶鋼材質有關的常數，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，f(T)—與軋制溫度相關的函數，f(V)—與軋制速度相關的函數。該模型是通用模型，其中與軋制溫度相關的函數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設定軋制力和實際軋制力的比較來判斷，本發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，首先根據鋼種對數據區參數賦值，結合在線采集的控制參數進行計算和控制，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時，啟動自學習功能，對數據區中的參數賦值進行自動優化，使設定軋制力不斷接近實際軋制力。在應用常規熱連軋數學模型軋制中低牌號電工鋼的試軋過程中，出現模型設定誤差較大，機架間金屬流量不匹配，軋制狀態相當不穩定，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廢鋼，這種現象不僅嚴重影響了帶鋼產品質量，降低熱軋帶鋼成材率，同時增加了處理廢鋼的事故時間，熱軋帶鋼生產受到較大影響。通過對中低牌號電工鋼熱軋狀態下的變形抗力試驗，發現該系列鋼種有著不同于一般熱軋材質鋼的性能特點，由于其性能的特殊性，在溫度90(TC附近會出現變形抗力的"拐點"，在此溫度區域內，隨著溫度的降低帶鋼變形抗力不僅不隨之增大，反而出現變形抗力隨之降低的現象，一旦采用常規模型進行計算，在拐點溫度附近所計算的軋制力會出現較大的偏差，導致模型設定參數不準確，從而影響模型設定精度和軋制狀態的穩定性。常規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拐點的現象，因此，常規的精軋數學模型計算的個別機架的軋制參數與帶鋼的實測參數值存在著較大誤差，無法應用于高精度中低牌號電工鋼的軋制控制。
發明內容為了克服現有常規的熱連軋數學模型控制中低牌號電工鋼生產時控制精度差的不足，本發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軋制模型控制中低牌號電工鋼軋制的方法。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是依托常規軋制模型控制中低牌號電工鋼軋制的方法，所述常規軋制模型包括軋制力模型和溫度模型，設置有鋼種特性數據區，厚度區間數據區和常數區，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—與帶鋼材質有關的常數，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，f(T)—與軋制溫度相關的函數，f(V)—與軋制速度相關的函數，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，根據所述關系曲線對常規軋制模型中的變形抗力算法進行修正a、在常規軋制模型的鋼種特性數據區建立獨立的與鋼種牌號對應的鋼種特性表，在常規軋制模型的厚度特性數據區建立獨立的與鋼種牌號對應的厚度區間表；b、根據鋼種牌號調用與之相對應的該獨立的鋼種特性表和該獨立的厚度區間表參與控制；c、根據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驗參數常數，軋制鋼種為常規牌號鋼種時K^0，軋制鋼種牌號為中低牌號電工鋼時KT^0，KT是位于常數區的一組對應于相應電工鋼牌號的特征數據。本發明的有益效果是依托常規的熱連軋數學模型，通過對變形抗力與變形溫度關系的實驗研究，根據研究結果在原有數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，滿足了用常規的熱連軋數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用的厚度區間表。圖10為軋制某牌號電工鋼時調用的鋼種特性表。圖ll為依托常規軋制模型應用本發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合附圖和實施例對本發明進一步說明。實施例如圖1圖11所示，本發明是依托常規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，得出相應的試驗數據。根據試驗數據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據。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并準確測量和記錄變形中的各參數，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，在此區間變形抗力變化規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據。分析所得數據發現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，變形抗力會產生突變，因此用常規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據后，建立對應于各牌號的獨立的鋼種特性表和獨立的厚度區間表，并針對熱連軋數學模型中的變形抗力函數進行了修正，根據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，調用該變形抗力修正算法。以提高其控制精度。根據試驗數據，在常規的熱連軋數學模型中，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驗參數常數，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試驗得出的經驗參數賦予。并在正常軋制中利用自學習功能對KT參數值進行優化，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對其他鋼種的影響，在常規模型的數據區中必須單獨創建獨立的與鋼種牌號對應的鋼種特性表和厚度區間表，避免與其它鋼種共享。在進行中低牌號電工鋼軋制時，模型根據試驗結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，得到較為優化的軋制力計算結果。并且，通過模型自學習功能，軋制參數自動優化，提高模型的控制精度。軋制參數的優化過程是根據同牌號的鋼種在新建的獨立的鋼種特性表和厚度區間表中給出與該牌號對應的初始參數，在軋制過程中這些參數通過自學習自動更新，以達到最優的軋制規程。例如下表l中給出了一種常規鋼種軋制時其機架變形抗力特性參數，而下表2中給出了材質類似的電工鋼軋制時其機架變形抗力特性參數。表1某常規鋼神模型表參數<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>如圖11所示，本發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%，生產過程中軋制狀態比較穩定，產品寬度、厚度尺寸的精度控制在士48um以內，試驗證明，應用本發明的方法依托常規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所述的依托常規軋制模型控制中低牌號電工鋼軋制的方法，其特征是常規軋制模型具有的自學習功能用于中低牌號電工鋼，優化所述獨立的鋼種特性表、獨立的厚度區間表和KT參數值。全文摘要本發明公開了一種能夠達到控制精度要求的依托常規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，根據該關系曲線修正常規軋制模型中的變形抗力算法在常規軋制模型的數據區建立獨立的與鋼種牌號對應的鋼種特性表和厚度區間表；根據鋼種牌號調用與之相對應的該獨立的鋼種特性表和該獨立的厚度區間表參與控制；根據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日優先權日2008年12月16日發明者胡松濤申請人:攀枝花新鋼釩股份有限公司