[发明专利]一种热连轧粗轧短行程曲线参数的在线计算方法

说明书

技术领域：

本发明属于热轧带钢自动化控制技术领域，特别涉及热轧带钢头尾宽度控制过程中的模型方法。

背景技术：

在热连轧粗轧过程中，设有立辊和水平辊轧机，通过多道次可逆往返轧制将板坯轧成所需的中间坯宽度和厚度，然后再由精轧机组轧成热轧成品。立辊轧机只在正向轧制道次中投入，在规程设定时可通过分配合适的侧压量以获得所需的中间坯宽度。但是，在立辊轧制时，轧件头部及尾部变形过程处于非稳定状态，造成头尾形状出现失宽现象，经随后的水平轧制，其失宽程度更为严重。为了不影响后续加工过程，在进入精轧前，必须切除这部分不合格长度，从而增加了切头切尾损失，降低了成材率。为此，在轧钢自动化系统中，可通过在线液压APC系统，使立辊开口度在轧件头尾部一定长度范围内按照某种轨迹变化以补偿头尾失宽，此过程称之为短行程控制，而立辊开口度变化轨迹则是短行程曲线，如图1所示，其中W_H1、W_T1为单侧头、尾部端点立辊开口度修正量；W_H2、W_T2为单侧头、尾部中间点立辊开口度修正量；L_H1、L_T1为短行程头、尾部控制全长；L_H2、L_T2为短行程头、尾部中间点长度；S₀为定长度立辊开口度。

短行程曲线一般可采用多段折线、多项式曲线、高斯函数曲线等形式表示，比如图1所采用的是两段折线。根据现有的技术手段，不管采用何种形式的曲线，它们的定义参数基本上都是通过查表或者简单的经验公式确定。通常经验公式精度不高，其系数往往还需要通过查表来修正。由于热连轧涉及的材质、规格和工艺变化多样，而不同的工况下需要采用不同的短行程曲线，因此参数表一般需要划分成许多层别，每个层别的参数都需要在系统调试和维护过程中人工不断优化调整，工作量非常大。另外，由于头尾失宽差异较大，且粗轧过程需要多道次往返轧制，短行程曲线参数的取值与工况之间的关系不明确，它们的优化调整往往都是凭个人经验，随意性大，精度难以保证。

为了克服以上问题，必须根据粗轧各道次轧件头尾失宽量的演变过程和相应的补偿策略，在线动态计算短行程曲线参数。专利“一种热连轧带钢头尾宽度控制辅助调节方法”（中国专利申请号为：200910088150.1）提到的只是采用离线仿真工具人工调整优化短行程曲线参数表，没有涉及参数的在线动态计算方法；文献1（基于有限元和优化的粗轧短行程控制曲线研究，计算力学学报，V29，No4）提到的是通过有限元分析优化短行程曲线的方法，计算量大无法实现在线运行，且没有考虑多道次往返轧制的影响；文献2（热轧带钢短行程智能控制综述，山东冶金，V31，No6）提到的是采用各种人工智能方法从大量实际生产数据样本中优化短行程曲线参数的方法，没有涉及轧件头尾失宽量的演变过程和补偿策略。

本发明所基于的轧件头尾失宽量的神经元网络预测模型，技术成熟，只要通过一定数量的有限元模拟结果和宽度实测值对神经元网络进行训练，就能达到满意的预测精度。

发明内容：

针对现有的热连轧带钢头尾宽度控制模型存在的局限性，本发明提出一种新的热连轧粗轧短行程曲线参数的在线计算方法，短行程曲线采用多段折线形式，通过将短行程控制的轧件长度等分确定短行程曲线上各拐点的位置坐标，基于神经元网络预测轧件头尾失宽量，通过分析头尾失宽的演变过程，提出补偿策略，实现短行程曲线参数的在线计算，如图2所示。

本发明的技术方案：一种新的热连轧粗轧短行程曲线参数的在线计算方法，具体技术方案如下：

首先获取立辊半径RE、平辊半径RR以及各粗轧道次规程参数（入口厚度H[i]、入口宽度B[i]、侧压量△B[i]、压下量△H[i]、出口厚度h[i]、出口宽度b[i]）。

采用以下公式计算短行程控制的轧件长度L[i]：