CN115228943A - 一种棒材轧制堆拉钢自动识别控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢材轧制技术领域，公开了一种棒材轧制堆拉钢自动识别控制方法，首先收集整理各种钢种、规格、轧制工艺等正常生产的基础数据，利用计算机自学习神经网络模拟出轧制压力系数；其次根据不同的生产情况，使用不同轧制压力系数计算本次轧制的正常生产电流；最后用实际电流与本次轧制理论的正常生产轧制电流比较，以比较结果进行反馈：二者相等，正常生产；实际电流小或大，***报警并自动升高或降低辊速至两种电流相等。与现有技术相比，本发明利用相同情况正常生产时的轧制力系数计算得到本次轧制理论的正常生产轧制电流，再与实际电流比较，即可对生产异常情况实时调整，可以有效地防止堆拉钢事故的产生。

Description

一种棒材轧制堆拉钢自动识别控制方法

技术领域

本发明涉及钢材轧制技术领域，具体涉及一种棒材轧制堆拉钢自动识别控制方法。

背景技术

精轧区的轧机，具有孔型更换频繁、轧制速度较快、连续轧制等特点，因此主控操作员在轧制时需要依据具体情况及时调整。由于操作人员的操作水平不同，如果各机架转速设置不当，容易导致机架产生堆拉钢。

堆拉钢现象一旦产生，如果操作人员没有及时采取正确的辊速纠正，轻则导致各机架电机跳电，停产处理。重则导致设备损坏，甚至影响人身安全，导致安全生产事故。

目前堆拉钢问题的现场主流调节方法是操作员依据电流曲线，依靠工作经验，调节轧机辊速，减轻或者消除堆拉钢现象。经验丰富的操作员，调整出稳定轧制的辊速也需要轧制1至2支钢坯，因此对轧制产品产生影响。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种棒材轧制堆拉钢自动识别控制方法，以电机反馈的电流数据为基础，及时提示主控操作人员并自动进行辊速调整的报警反馈及自动控制方法。

技术方案：本发明提供了一种棒材轧制堆拉钢自动识别控制方法，包括如下步骤：

步骤1：以未生产轧机正常运转时电机反馈的电流情况为基础，根据采集到的正常生产实际轧制时的电流，以每架轧机的轧制工艺参数，结合相应钢种、轧辊半径、温度、轧制规格、轧制速度利用计算机自学习拟合轧制压力计算模型，在正常轧制生产时电机电流数据与轧制压力自动拟合，其表现为正相关，并保存拟合系数；

步骤2：实时采集电流数据，利用步骤1中保存的相同情况正常生产时的拟合系数即轧制压力系数，计算得到本次轧制理论的正常生产轧制电流，再与实际采集的电流数据比较，并判断是否出现堆拉钢现象；

步骤3：若本次轧制理论的正常生产轧制电流与实际采集的电流数据相等，则处于正常生产中；若实际数值偏大或偏小，则反馈报警并自动调节轧辊辊速，使电流回归正常生产轧制水平。

进一步地，所述轧制压力系数获取包括如下步骤：

通过采集到的大量正常生产实际轧制时的电流数据进行每架轧机回归模型计算，得到模型的关系式：

I＝α∝P

其中，α为轧制压力系数，P为轧制压力；

所述轧制压力P的计算过程：

其中，

为平均单位压力，F为轧件与轧辊接触面积；

则具体模型：

其中，a₀为电流对轧制压力的拟合系数；a₁、a₂分别为平均单位压力、轧件与轧辊接触面积的影响轧制压力因素的拟合系数；I₀是轧机空转时电流值；

轧件与轧辊接触面积F如下：

由椭圆轧成方形：

由方形轧成椭圆形：

由菱形轧成菱形或方形：

由椭圆轧成圆形：

其中，H、h为在孔型中央位置轧前、轧后的轧件断面高度；B、b为轧前、轧后轧件的最大宽度；R为孔型中央位置的轧辊半径；

平均单位压力：

其中，f为全滑动摩擦系数，t为轧制温度，C为以％表示的碳含量，Mn为以％表示的锰含量，Cr为以％表示的铬含量，v为轧制速度(m·s^-1)；C′为决定于轧制速度的系数。

3.根据权利要求2所述的棒材轧制堆拉钢自动识别控制方法，其特征在于，所述C′决定于轧制速度，具体为：

进一步地，所述步骤3中以理论的正常生产轧制电流为中线，上下超过中线值3％为极限进行堆拉刚报警，并自动调节轧辊辊速；上下未超过中线值3％，则未出现堆拉钢，不进行报警反馈。

进一步地，所述计算机自学习过程为周期循环操作，根据实时采集的电流数据以及当前轧机的轧制工艺参数，结合相应钢种、轧辊半径、温度、轧制规格、轧制速度继续拟合轧制压力计算模型，实时调节更新拟合系数。

有益效果：

本发明通过对各轧钢生产车间大量的生产数据采集分析和整理，利用计算机自学习得到具有很大实用价值的关于电机电流与轧制压力的模拟方程，求取轧制压力系数，本方法可因各车间生产设备不同而分别进行数据整理，通过***内已有的信息，加以实时采集数据，利用相同情况正常生产时的轧制力系数计算得到本次轧制理论的正常生产轧制电流，再与实际电流比较，即可对生产异常情况实时调整，可以有效地防止堆拉钢事故的产生。

附图说明

图1为本发明棒材轧制堆拉钢自动识别控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明公开了一种棒材轧制堆拉钢自动识别控制方法，参见附图1，具体流程如下：

步骤1：以未生产轧机正常运转时电机反馈的电流情况为基础，根据采集到的PLC***的正常生产(未出现堆拉钢等生产异常情况)实际轧制时的电流。以每架轧机的轧制工艺参数，结合相应钢种、轧辊半径、温度、轧制规格、轧制速度等信息建立计算机自动计算轧制压力的轧制压力计算模型，在正常轧制生产时电机电流数据与轧制压力自动拟合，其变现为正相关，并保存拟合系数。

步骤2：利用建立的轧制压力计算模型和PLC***实时采集数据回归计算出正常生产的轧制电流，比较实时采集电流数据和回归计算出正常生产的轧制数据，判断是否出现堆拉钢现象。

步骤3：以理论的正常生产轧制电流为中线，上下超过中线值3％为极限进行堆拉刚报警，未出现堆拉钢，不进行报警反馈。出现堆拉钢现象，反馈报警信息(堆钢或拉钢，应进行调节相应机架次数)，自动调整轧辊辊速至正常生产水平。

对于步骤1具体实现过程为：

1.轧制压力系数获取

通过采集到的大量正常生产数据进行每架轧机回归模型计算，得到模型的关系式：

I＝α∝P 公式1

其中，α为轧制压力系数，P为轧制压力；

轧制压力的计算过程：

其中，

为平均单位压力，F为轧件与轧辊接触面积；

结合公式1和公式2可推出具体模型：

其中，a₀为电流对轧制压力的拟合系数；a₁、a₂分别为平均单位压力、轧件与轧辊接触面积的影响轧制压力因素的拟合系数；I₀是轧机空转时电流值；

由公式2推知计算接触面积：

由椭圆轧成方形

由方形轧成椭圆形

由菱形轧成菱形或方形

由椭圆轧成圆形

其中，H、h为在孔型中央位置轧前、轧后的轧件断面高度；B、b为轧前、轧后轧件的最大宽度；R为孔型中央位置的轧辊半径。

平均单位压力

其中，f为全滑动摩擦系数，t为轧制温度，C为以％表示的碳含量，Mn为以％表示的锰含量，Cr为以％表示的铬含量，v为轧制速度(m·s^-1)；C′为决定于轧制速度的系数具体为：

以轧制直径为50mm的棒材为例，6架精轧轧机(1～6号)，粗轧出的坯材为200*200方坯，1号轧机为方形轧成椭圆，采用公式3-2计算得到接触面积；由公式4计算平均单位压力，二者乘积得到轧制压力，***调用相同情况下正常生产的轧制压力系数，计算理论电流，比较理论与实时实际采集到的电流，及时调整辊速，使椭圆轧件正常进入2号轧机。2号轧机为椭圆轧成圆形，采用公式3-4计算得到接触面积，平均单位压力、轧制压力系数调用等步骤同上，即可防止堆拉钢事故发生。

2.记录多种情况下电流数值

通过对各种不同情况下正常生产数据的收集并利用模型处理得到轧制压力系数，将所有数据整理成“堆拉钢数据分析表”。

3.实际应用流程

本程序可实时采集电流数据，对照堆拉钢数据分析表相应的电流数据，进行数据比较，实际电流小，出现拉钢现象，***报警，进行自动升高对应机架的轧辊辊速的操作；实际电流大，出现堆钢现象，进行自动降低相应机架的轧辊辊速的操作。操作结束后观察是否还有报警，若没有则处于正常生产情况。

针对上述自动识别控制方法，实际***运行时，***读取将要轧制的钢种、规格、坯材信息，读取本次轧制使用的轧制规程表及线上使用的轧辊信息，实时读取钢坯进入轧机前的温度，判断钢坯进入的轧机机号，***判断后，读取堆拉钢数据分析表中轧制压力系数，计算理论电流。

将实时传输的电流数据与理论数据比较，二者相等，处于正常生产；实际数值偏大或偏小，***反馈报警并自动调节轧辊辊速，使电流回归正常生产轧制水平。

程序随轧制过程持续执行，计算机自学习过程为周期循环操作，根据实时采集的电流数据以及当前轧机的轧制工艺参数，结合相应钢种、轧辊半径、温度、轧制规格、轧制速度继续拟合轧制压力计算模型，实时调节更新拟合系数，进一步更新堆拉钢数据分析表中的轧制压力系数。

上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种棒材轧制堆拉钢自动识别控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：以未生产轧机正常运转时电机反馈的电流情况为基础，根据采集到的正常生产实际轧制时的电流，以每架轧机的轧制工艺参数，结合相应钢种、轧辊半径、温度、轧制规格、轧制速度利用计算机自学习拟合轧制压力计算模型，在正常轧制生产时电机电流数据与轧制压力自动拟合，其表现为正相关，并保存拟合系数；

步骤2：实时采集电流数据，利用步骤1中保存的相同情况正常生产时的拟合系数即轧制压力系数，计算得到本次轧制理论的正常生产轧制电流，再与实际采集的电流数据比较，并判断是否出现堆拉钢现象；

步骤3：若本次轧制理论的正常生产轧制电流与实际采集的电流数据相等，则处于正常生产中；若实际数值偏大或偏小，则反馈报警并自动调节轧辊辊速，使电流回归正常生产轧制水平。

2.根据权利要求1所述的棒材轧制堆拉钢自动识别控制方法，其特征在于，所述轧制压力系数获取包括如下步骤：

通过采集到的大量正常生产实际轧制时的电流数据进行每架轧机回归模型计算，得到模型的关系式：

I＝α∝P

其中，α为轧制压力系数，P为轧制压力；

所述轧制压力P的计算过程：

其中，

为平均单位压力，F为轧件与轧辊接触面积；

则具体模型：

其中，a₀为电流对轧制压力的拟合系数；a₁、a₂分别为平均单位压力、轧件与轧辊接触面积的影响轧制压力因素的拟合系数；I₀是轧机空转时电流值；

轧件与轧辊接触面积F如下：

由椭圆轧成方形：

由方形轧成椭圆形：

由菱形轧成菱形或方形：

由椭圆轧成圆形：

其中，H、h为在孔型中央位置轧前、轧后的轧件断面高度；B、b为轧前、轧后轧件的最大宽度；R为孔型中央位置的轧辊半径；

平均单位压力：

其中，f为全滑动摩擦系数，t为轧制温度，C为以％表示的碳含量，Mn为以％表示的锰含量，Cr为以％表示的铬含量，v为轧制速度(m·s^-1)；C′为决定于轧制速度的系数。

3.根据权利要求2所述的棒材轧制堆拉钢自动识别控制方法，其特征在于，所述C′决定于轧制速度，具体为：

4.根据权利要求1所述的棒材轧制堆拉钢自动识别控制方法，其特征在于，所述步骤3中以理论的正常生产轧制电流为中线，上下超过中线值3％为极限进行堆拉刚报警，并自动调节轧辊辊速；上下未超过中线值3％，则未出现堆拉钢，不进行报警反馈。

5.根据权利要求1至4任一所述的棒材轧制堆拉钢自动识别控制方法，其特征在于，所述计算机自学习过程为周期循环操作，根据实时采集的电流数据以及当前轧机的轧制工艺参数，结合相应钢种、轧辊半径、温度、轧制规格、轧制速度继续拟合轧制压力计算模型，实时调节更新拟合系数。

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