热连轧精轧轧制力预报模型研究及优化

针对攀枝花钢钒有限公司1450热连轧生产规格变换频繁、同钢种带钢成分波动较大,导致换规格第1块带钢轧制力预报精度较低的情况,研究了精轧轧制力预报模型和其重要组成部分应力状态系数模型和变形抗力模型,结合现场生产数据,分析出化学成分修正系数和变形抗力自学习系数是影响轧制力预报精度的主要因素,从这两方面对模型进行优化,提高了轧制力预报精度。     

带钢热连轧机计算机控制压力预报模型

文章首先介绍了带钢热连轧机计算机控制压力预报模型的概况。其次介绍了作者对带钢热连轧机轧制压力预报有关公式的研究成果。通过实验和轧制中的实际数据修正了变形抗力的志田茂公式,提出了在武钢生产条件下的变形抗力公式。另外作者提出了对应力状态系数计算公式结构的观点,用实际例子介绍了作者在这方面所做的工作。通过这些工作提高了压力预报模型的精度,文章最后提出带钢热连轧机计算机控制压力预报模型方面今后应该做的工作。     

七机架热连轧机组轧制温度综合优化技术

热连轧轧制过程中的轧制温度会影响带钢变形抗力以及轧制力的大小,进而改变带钢的出口厚度以及出口板形分布,因此,当轧制温度设定不合理时,会导致带钢的出口厚度精度变低、出口板形质量变差。充分考虑到热连轧机组的设备特点及其轧制工艺特点,首先,通过对变形抗力模型、出口厚度模型、宽展量模型以及出口板形模型的研究,定量分析了轧制温度对变形抗力、出口厚度、带钢宽展量以及出口板形的影响效果及其影响过程。然后,针对由于轧制温度设定不合理而导致的出口板形质量较差的问题,以板形分布的极值差值程度以及波动程度为约束条件建立了带钢板形横向控制目标函数与纵向控制目标函数,进而建立了带钢板形综合控制目标函数,针对由于轧制温度设定不合理而导致的出口厚度精度较低的问题,以出口厚度偏差的标准差以及出口厚度偏差的平均值为约束条件建立了带钢厚度偏差综合控制目标函数,并在此基础上以出口板形最优以及出口厚度偏差最小为目标,以7个机架的极限轧制力、宽展量以及轧制温度变化范围为约束条件建立了七机架热连轧机组轧制温度综合优化设定目标函数,实现了七机架热连轧机组轧制温度设定值的综合优化,将该优化技术应用到了国内某热连轧机组的带钢生产中后使...     

基于热连轧实测数据的模型钢族层别优化

钢族层别是热连轧过程控制最重要的基础配置数据之一,对轧制模型设定精度具有重要影响。现有的钢族层别划分以人工经验为主,主要依靠碳当量来对钢族进行划分,存在划分不合理、难以满足实际生产需要等不足。鉴于此,提出一种新的线聚类算法来对钢族层别分类进行优化。首先,大量收集某钢族层别的轧制历史数据;其次,绘制各带钢变形速率与变形抗力数据的散点图,并观察数据散点的带状分布特征;最后,采用线聚类算法来优化钢族层别的分类,挑选分离度较大的钢种到新的钢族。目前,该技术已在宝钢1 880等多个热连轧模型调试中使用,对热连轧工程的达标达产和产品验证起到重要支撑作用。     

热轧相变过程变形抗力模型研究与开发

 对精轧阶段存在相变的热轧钢种,因变形抗力随轧制温度的变化规律与常规的奥氏体轧制钢种显著不同,使得传统变形抗力模型的预报误差较大,严重影响这类钢种的轧制稳定性。为此,研发了一种热轧相变过程变形抗力模型,通过在原变形抗力模型基础上添加一个新的相变趋势项,该修正项为轧制温度的二次多项式函数,并根据钢种分类来精细优化适应不同钢种轧制的多项式待定参数。该模型目前已成功应用于涟钢CSP热连轧生产线变形抗力在线计算,实际生产应用表明,新模型上线后,变形抗力与轧制力的预报精度显著提高,轧制力模型预报误差12%以内的比例从83.3%提高到96.7%,满足了热连轧精轧相变带钢的稳定生产要求。     

济钢热连轧厂轧制力数学模型优化的可行性分析

分析了济南钢铁公司1700热连轧的轧制力数学模型,该模型采用迭代计算的方法进行,并分析了化学成分、变形温度和变形速率对变形抗力的影响．结合生产实际验证了此模型,在轧制力模型中加入了自学习修正系数项。从而得到优化之后的轧制力数学模型．精度基本满足现有钢种的生产要求,但在生产新钢种过程时模型中的各项系数还需进一步优化．     

基于实测数据的热轧带钢变形抗力模型

采用热连轧生产过程实测数据,建立一种新型结构的精轧带钢变形抗力模型。首先,提出热轧带钢变形抗力广义相加模型的建立方法,包括清洗数据、建立子模型、验证子模型、修正子模型等建模步骤,给出了求解广义相加模型的局部积分算法。接着,针对某热连轧生产线进行变形抗力建模实验,基于收集到的大量热连轧带钢生产历史数据,根据轧制机理和先验知识对各模型自变量进行函数变换预处理,再采用参数估计方法并指定变形抗力模型的基本形式,通过局部积分算法迭代计算确定各自变量的单变量光滑函数。预测实践表明,新模型计算精度高于该热连轧机组在线模型,具有计算精度高、适应性强等优点。     

提高冷轧过程控制轧制力模型的设定精度

选择考虑冷轧带钢轧制过程变形区金属塑性变形和入、出口弹性变形的Bland—Ford—Hill模型作为冷轧过程控制轧制力模型并进行分析,确定出变形抗力和摩擦系数是影响轧制力最主要的两个因素。提出用间接法（变形抗力模型和摩擦系数模型的白适应学习）和直接法（轧制力模型本身的自适应学习）来提高轧制力模型的设定精度。实际应用结果表明,上述两种方法的综合效果使轧制力模型设定精度明显提高且性能稳定,可满足在线控制的需求。     

轧制力优化对20辊冷轧硅钢厚度精度的影响

轧制力是影响冷轧带钢厚度精度的关键因素。为实现高精度的冷轧带钢厚度控制,通过优化变形抗力模型参数和摩擦系数模型参数提高冷轧轧制力模型计算精度,并使用指数平滑法的自学习算法保证轧制力精度的稳定性。在首钢股份公司迁安钢铁公司20辊森基米尔轧机生产线进行S12硅钢钢种轧制力优化试验,将优化的模型参数应用于L2并投入现场生产,结果表明该优化方法不仅提高了轧制力设定精度,而且减小了冷轧硅钢的厚度超差长度,提高了成材率。     

冷轧变形抗力模型研究

冷轧轧制力计算模型是过程控制的核心和基础,而轧制力计算的基础为变形抗力,因此提高变形抗力计算精度是提高轧制力计算精度的一条有效途径。为此,笔者首先通过实际轧制力数据反算变形抗力,然后使用数据分析软件对变形抗力进行曲线拟合。由于根据曲线拟合公式计算出的轧制力与实际轧制力存在差距,因此为了提高轧制力的设定精度,根据带钢压下率对轧制力进行了补偿。现场实际应用证明,这种方法能有效提高轧制力设定精度。     

模拟热轧板带三维变形的条层法及仿真实例

提出一种模拟板带轧制过程三维变形的新的数值方法———条层法。首先沿高向将变形区均匀地划分为若干层 ,然后再沿着金属的流动轨迹将变形区内的每层带材划分为若干流线条元 ,为了方便分析和计算 ,又将流线条元映射为矩形条元。横向位移的纵向分布被构造为四次曲线 ,横向分布用三次样条插值函数表示 ,高向分布用二次曲线拟合。根据塑性力学流动理论 ,分析推导了变形区三维变形和应力的数学模型。与本文作者曾经提出的流线条元法相比 ,考虑了应力与变形沿高向的不均匀分布 ,实现了精确的三维分析和计算。关于热带钢连轧和厚板轧制的仿真实例表明 ,提出的方法和模型符合实际 ,为板带轧制过程的三维力学仿真提供了一个新的实用工程数值方法。     

Prediction of deformation resistance during hot rolling process based on generalized additive model

A deformation resistance model with generalized additive form for hot rolled strip was established based on the measured data of hot strip rolling process. Firstly, a deformation resistance modeling method for hot rolled strip was proposed under the framework of generalized additive models, including pre- analysis of variables, model setting, model estimation and result analysis; the back- fitting algorithm for the estimation of the univariate function of each independent variable was given. Then, the modeling experiment was carried out for Baosteel 1880 finishing mill, the generalized additive model for deformation resistance was established based on large number of strip sample data which covering many kinds of steel grades, the influence of strain temperature, strain and strain rate on deformation resistance was obtained. Practical calculation results show that the accuracy of new model is higher than that of the Baosteel online model. The new model has the advantages of high calculation precision and applicable to wide range of steel grades, and can be used in online process control of hot continuous rolling production.     

基于RF-LSTM的热连轧板坯粗轧出口温度预报

摘要： 热连轧板坯温度的连续、实时预报是提高带钢产品性能的关键,针对热连轧过程数据维度过高不利于快速、准确预测板坯温度的问题,提出一种基于随机森林 长短期记忆神经网络（RF LSTM）的板坯粗轧出口温度预测模型。首先,采用改进随机森林算法对特征变量进行选择,通过分析板坯粗轧出口温度的预测结果变化衡量特征的贡献度,进而构造反映过程数据特征与板坯温度的特征选择评价函数;其次,针对热连轧过程数据具有时间序列特性的特点,采用LSTM预测板坯粗轧出口温度;通过钢厂实际的热连轧过程数据特征选择实验验证和对比分析,结果表明：特征选择前后钢坯的温度预测平均绝对误差、均方根误差分别下降了0.21、0.25℃,预测相对误差在±30%以内的精度达到了99.07%。     

无取向电工钢线状表面缺陷分析

采用扫描电镜观察了W600冷轧无取向电工钢表面"黑线"和纵向发裂缺陷的形貌。成品带钢表面"黑线"缺陷的成因是连续退火炉均热段(SF段)内炉辊结瘤划伤带钢下表面,高温下异物嵌入划伤处,并被涂层覆盖;冷硬带钢和成品带钢纵向发裂缺陷则是连铸坯中的铝酸盐复合夹杂物在热轧、冷轧过程中由于变形而破碎并被压出至表面导致的。为了减少"黑线"缺陷,要定期更换碳套辊;将通入H2+N2+H2O湿混合气由原来的6段通入改为4段,并将各段的炉温上限调整为880℃。为减少纵向发裂缺陷,在精炼及连铸工序严格控制钢中夹杂物,保证结晶器内液面波动在±3 mm～±5 mm。     

Stream Surface Strip Element Method and Simulation of Three-Dimensional Deformation of Continuous Hot Rolled Strip

A new method, the stream surface strip element method, for simulating the three-dimensional deformation of plate and strip rolling process was proposed. The rolling deformation zone was divided into a number of stream surface (curved surface) strip elements along metal flow traces, and the stream surface strip elements were mapped into the corresponding plane strip elements for analysis and computation. The longitudinal distributions of the lateral displacement and the altitudinal displacement of metal were respectively constructed to be a quartic curve and a quadratic curve, of which the lateral distributions were expressed as the third-power spline function, and the altitudinal distributions were fitted in the quadratic curve. From the flow theory of plastic mechanics, the mathematical models of the three-dimensional deformations and stresses of the deformation zone were constructed. Compared with the streamline strip element method proposed hy the first author of this paper, the stream surface strip element method takes into account the uneven distributions of stresses and deformations along altitudinal direction, and realizes the precise three-dimensional analysis and computation. The simulation example of continuous hot rolled strip indicates that the method and the model accord with facts and provide a new reliable engineering-computation method for the three-dimensional mechanics simulation of plate and strip rolling process.     

CSP线高强度细晶热轧板的混晶和变形拉长晶粒的成因

对CSP线生产的高强度细晶热轧板的混晶和拉长晶粒的成因进行了分析,用有限元分析法模拟了热轧带钢的变形区的剪切应变场和温度场,用Gleeble实际模拟轧制工艺和组织变化。结果表明,CSP线高强度细晶热轧板的混晶和拉长晶粒的形成与钢板轧制过程中的钢板表层的变形场及温度场有关,也与先析出铁素体的形成后再进行轧制变形的过程有关;采用奥氏体深过冷轧制,既保证得到细晶粒又避免产生混晶和被变形拉长的晶粒。新的CSP轧制工艺,成功地生产了高强度高成形性细晶粒C-Mn热轧板。     

基于多目标遗传算法的工作辊温度场计算与分析

等效换热系数是热连轧机工作辊温度场仿真模型的核心输入参数,多采用遗传算法优化得到,某1800 mm 热连轧机存在品种、规格交替轧制,等效换热系数的准确计算比较困难.选取多组典型工艺条件下的工作辊下机后表面温度作为优化目标,采用多目标遗传算法进行优化,并通过改变遗传算子有效避免了算法早熟及局部收敛等问题,获取了具有较强适应性的等效换热系数.仿真和实测数据的对比结果证明了优化模型的可靠性.利用仿真模型分析了主要工艺参数对工作辊热凸度的影响,并提出同宽交替时,工作辊热凸度随轧制进程呈指数变化,而在品种、规格交替编排轧制工艺下相邻带钢轧制时工作辊热凸度存在6-21.8μm 的波动,且随轧制进程趋于稳定.      

热轧带钢头尾短行程控制自学习策略

针对热轧带钢粗轧头尾宽度尺寸精度低的现状,分析了带钢头尾宽度超差的原因,提出了采用短行程控制(short stroke control,简称SSC)的解决方案。针对传统的短行程控制模型在实际应用过程中控制精度不高的问题,开发了短行程控制在线自学习功能。采用加法自学习的方法,利用轧后实测宽度数据对短行程控制模型参数进行自学习。国内某热轧厂现场实际应用表明:自学习后的短行程控制模型,能够将带钢头尾与稳定段宽度超差控制在2 mm之内;金属收得率提高到98%以上。