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

背景技術(shù)：

1、板帶軋機(jī)生產(chǎn)時(shí)，道次的壓下量分配，對(duì)提升軋制節(jié)奏，提高產(chǎn)量非常重要，道次壓下量越大，越有利于減少生產(chǎn)時(shí)間，提升生產(chǎn)節(jié)奏；另外，對(duì)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(chǎn)工藝需求。但是增大壓下量往往需要電機(jī)有足夠的負(fù)荷能力。在特定的大壓下量下能否進(jìn)行正常生產(chǎn)，就必須核算電機(jī)的能力。但是，在實(shí)際的生產(chǎn)中，由于電機(jī)的能力限制，單道次的壓下量不能太大，否則會(huì)造成電機(jī)負(fù)荷過(guò)大而停機(jī)，造成廢鋼等問(wèn)題。另外，也常常由于計(jì)算模型的精度問(wèn)題，計(jì)算出的電機(jī)能力與實(shí)際電機(jī)能力不匹配，產(chǎn)生計(jì)算能力許可，而實(shí)際生產(chǎn)中超過(guò)電機(jī)能力的問(wèn)題。

2、對(duì)于中厚板或者熱連軋粗軋階段，電機(jī)的能力（或者電機(jī)負(fù)荷）可以用電機(jī)力矩的大小來(lái)表示。電機(jī)的最大力矩越大，表示許可的單道次壓下量可以越大；電機(jī)的最大力矩越小，表示許可的單道次壓下量就越小。反過(guò)來(lái)，當(dāng)壓下量越大的時(shí)候，所需的電機(jī)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(shí)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(shè)定計(jì)算時(shí)，要根據(jù)電機(jī)力矩的最大值（一般取最大電機(jī)力矩的85%）以及不同的鋼種、坯料規(guī)格和成品規(guī)格計(jì)算出各道次壓下量，同時(shí)各道次軋制所需電機(jī)力矩作為設(shè)定參數(shù)也一并計(jì)算出來(lái)。道次壓下量與電機(jī)的能力必須匹配。電機(jī)力矩不僅限制了壓下量的最大值，同時(shí)，要保證計(jì)算出的電機(jī)力矩和實(shí)際的電機(jī)力矩不能有大的偏差（15%以上）。不能出現(xiàn)計(jì)算的電機(jī)力矩偏小，而實(shí)際軋制力矩超過(guò)電機(jī)力矩的最大值，否則會(huì)出現(xiàn)電機(jī)過(guò)載的問(wèn)題，產(chǎn)生廢鋼，影響生產(chǎn)節(jié)奏；同時(shí)，也不宜出現(xiàn)計(jì)算的電機(jī)力矩遠(yuǎn)大于實(shí)際軋制的電機(jī)力矩的情況，這種情況下，往往壓下量過(guò)小而導(dǎo)致增加軋制道次，影響生產(chǎn)節(jié)奏。因此，電機(jī)力矩的計(jì)算必須有足夠高的精度（計(jì)算力矩和實(shí)際力矩的偏差不超過(guò)10%），既滿足大壓下量生產(chǎn)的要求，又保證在實(shí)際生產(chǎn)中電機(jī)不過(guò)載，達(dá)到安全高效生產(chǎn)的目標(biāo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提出了一種新的方法，根據(jù)道次壓下率，自動(dòng)調(diào)整軋制力矩計(jì)算模型，提升軋制力矩的計(jì)算精度，從而保證電機(jī)力矩的計(jì)算精度，滿足生產(chǎn)的要求。

2、電機(jī)力矩的計(jì)算公式如下：

3、?（1）

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

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

6、軋制力矩的計(jì)算沒有精確的模型可以表述，根據(jù)軋制時(shí)變形區(qū)的形狀和假設(shè)，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(zhǎng)。其計(jì)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(jì)算軋制力矩時(shí)，精度往往很差，很多學(xué)者提出了修正系數(shù)的方式，給出了經(jīng)驗(yàn)修正常數(shù)，但這些經(jīng)驗(yàn)修正常數(shù)也沒有相應(yīng)的理論依據(jù)。修正后的軋制力矩計(jì)算公式參考如下：

12、??（4）

13、（4）式中的k值在0.8~1.0范圍內(nèi)變化，k值的波動(dòng)范圍比較大。在實(shí)際應(yīng)用中，即便采用了（4）式，計(jì)算的力矩偏差（計(jì)算電機(jī)力矩和實(shí)際軋制時(shí)的電機(jī)偏差往往超過(guò)20%）很大。這樣，對(duì)于厚度較大的板坯，前面道次制定壓下策略時(shí)，往往存在較大的誤差，計(jì)算的力矩偏差較大，很容易造成電機(jī)過(guò)載。

14、在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于大壓下量情況，軋制力矩不僅與壓下量相關(guān)，而且與道次壓下率密切相關(guān)，因此，（4）式中的k，應(yīng)該為壓下率的函數(shù)。為獲得函數(shù)k的表達(dá)式，可以采用高次多項(xiàng)式表示（本文以二次多項(xiàng)式為例）：

15、?（5）

16、（5）式中為道次壓下率，其計(jì)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(shù)，可以采用回歸處理的方法。先通過(guò)實(shí)際的電機(jī)力矩，通過(guò)（1）式反算出軋制力矩，即：

20、?（7）

21、然后通過(guò)下式計(jì)算出對(duì)應(yīng)的k值：

22、??（8）

23、然后根據(jù)相同鋼種，不同道次的壓下率計(jì)算出不同值，然后通過(guò)最小二乘法獲得（5）式中和的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

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

25、根據(jù)計(jì)算出的表達(dá)式，計(jì)算同鋼種的道次壓下量分配，提高了計(jì)算軋制力矩設(shè)定值的計(jì)算精度。

26、本方法也可以在線由軟件自動(dòng)選取相應(yīng)的鋼種進(jìn)行回歸處理，不需要人工選擇。實(shí)現(xiàn)步驟參考附圖1

27、以某鋼廠3500mm寬厚板軋機(jī)軋制ah36鋼種為例，統(tǒng)計(jì)較大壓下量（道次壓下量超過(guò)20mm）的情況，收集了2621組道次的軋制數(shù)據(jù)，通過(guò)上述方法計(jì)算出的修正參數(shù)。

28、此后，采用此修正參數(shù)對(duì)后面軋制的ah36鋼種的進(jìn)行設(shè)定計(jì)算，并采用該設(shè)定值控制軋制，軋制完成后采樣了1350組道次數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)軋制力矩和實(shí)際力矩偏差在10%以內(nèi)的比例超過(guò)了93%，遠(yuǎn)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?qū)崿F(xiàn)不同鋼種動(dòng)態(tài)調(diào)整力矩計(jì)算參數(shù)，提高了電機(jī)力矩計(jì)算精度，特別是厚規(guī)格、大壓下量軋制品種的前面道次負(fù)荷分配更加合理，解決了軋制時(shí)電機(jī)過(guò)載的問(wèn)題，提升了軋制節(jié)奏。

技術(shù)特征：

1.一種新型的軋制力矩修正計(jì)算方法，用于板帶生產(chǎn)領(lǐng)域過(guò)程控制系統(tǒng)，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(shí)際軋制道次數(shù)據(jù)，包括實(shí)際軋制壓力、實(shí)際電機(jī)力矩、實(shí)際出口厚度、實(shí)際道次壓下量，所選道次數(shù)據(jù)不少于500組；第三步，根據(jù)公式（7）計(jì)算出實(shí)際的軋制力矩；第四步，根據(jù)公式（8）計(jì)算出參數(shù)k（500組）；第四步，根據(jù)實(shí)際壓下量、實(shí)際的入口厚度，按照公式（6）計(jì)算出對(duì)應(yīng)的壓下率（500組）；第五步，采用最小二乘法獲取k和對(duì)應(yīng)的多項(xiàng)式參數(shù)關(guān)系（本文以二次項(xiàng)為例）；第六步，重復(fù)上述步驟可以獲得不同鋼種的修正計(jì)算模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的軋制力矩修正計(jì)算方法，其特征在于：可以人工，也可以由軟件自動(dòng)選取鋼種進(jìn)行處理，不需要人工干預(yù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的軋制力矩修正計(jì)算方法，其特征在于：根據(jù)軋制數(shù)據(jù)，采用最小二乘法獲得壓縮率和修正參數(shù)的關(guān)系，從而獲得k的多項(xiàng)式模型，可以是任意多項(xiàng)式（本文以二次多項(xiàng)式為例）。

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

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

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明專利名稱為一種新型的軋制力矩修正計(jì)算方法，所屬領(lǐng)域?yàn)楹谏饘俸陀猩饘賶貉涌刂萍夹g(shù)領(lǐng)域。在軋制設(shè)定時(shí)，通過(guò)采用最小二乘法獲得軋道次壓下率對(duì)軋制力矩的修正計(jì)算方法，精確計(jì)算出在大壓下量情況下電機(jī)力矩的計(jì)算值，保證了壓下量分配和實(shí)際電機(jī)力矩的精確匹配，減少了大壓下量情況下的電機(jī)過(guò)載問(wèn)題，提高了生產(chǎn)效率。

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