基于数据挖掘的冷轧轧制力优化方法研究

针对广泛应用的Bland-Ford-Hill冷轧轧制力工艺模型,通过挖掘现场实际数据隐含的规律,对其变形抗力和摩擦因数的模型参数进行优化,以提高轧制力计算精度。首先,推导由轧制力计算变形抗力和摩擦因数的逆计算算法,采用L-M非线性多项式回归方法对变形抗力和摩擦因数的模型参数进行优化回归计算,建立轧制力优化算法;然后,根据现场海量的实际数据,采用数据挖掘的方法,使用上述优化方法计算更加符合现场实际的变形抗力和摩擦因数的模型参数。优化结果在线运行后,轧制力精度明显提高。     

提高轧制力设定精度的一种离线优化方法

轧制力参数设定是轧机设定模型的核心参数之一,对决定成品卷的厚度精度及板型质量至关重要。京唐酸轧二级模型计算轧制力时采用Bland-Ford-Hill公式,经分析确定影响轧制力计算精度的参数主要为变形抗力和摩擦力因数。因此提出了一种利用特定钢种的初始历史实际轧制数据离线调整其变形抗力和摩擦力因数的方法,从而提高本钢种在线轧制力模型的设定精度。实际应用表明,使用通过此方法优化后的变形抗力和摩擦力参数计算轧制力,轧制力设定模型的精度得到了明显提高,能够满足在线控制需求。     

一种新型的基于最小二乘回归St14钢变形抗力模型的方法

冷连轧的主要工艺参数为轧制力和前滑,而轧制力和前滑设定计算的精度取决于轧件的变形抗力和摩擦因数的精度,变形程度是影响变形抗力的一个重要因素,将所选变形抗力回归模型经过取对数等变换成线性函数,以鞍钢生产的St14钢为例,利用现场实际数据通过最小二乘来逐次拟合变形抗力回归模型中的系数。在同一轧制条件下,摩擦因数用3种不同的获得方法,其中前2种是由实测前滑值反算得到的,以使所得模型能够很好地与实际生产的数据相吻合。用回归出的3种不同变形抗力模型,分别带入轧制力迭代公式进行计算,所得轧制力基本与实测轧制力相符,其中由斯通公式拟合出的变形抗力回归模型计算出的轧制力平均误差很小,由此可以选出最优的变形抗力模型来应用于实际生产中轧制力和前滑的预设定。     

基于宏观塑性变形的热轧板带力能模型

从宏观塑性变形的角度,通过对轧制过程中动量变化的分析,提出了板带轧制的力能分析的微分形式和积分形式,建立了轧制力和轧制力矩的理论公式.该公式摒弃了传统公式中采用过多的经验系数,清晰地揭示了轧制力、轧制力矩、金属屈服强度、摩擦因数等各变量之间的相互关系,使得咬入角、中性角等有关变量的物理意义进一步明确.最后通过对一次实际轧制过程的仿真计算初步验证了本文公式的正确性.      

轧钢过程摩擦因数计算方法简析以及优化策略

在冷轧过程中,摩擦力对轧制过程的稳定有至关重要的作用。介绍的摩擦因数计算方法是根据实际经验总结得到的,它可以综合轧制过程影响摩擦因数的众多因素,通过模型计算的方法将经验转化为控制技术,并且提供了简单有效的调整手段,便于技术人员在实际的过程中进行快速调整,保证生产状态的稳定。     

冷轧控制模型中摩擦因数模型的开发与应用

摩擦因数模型是冷轧的核心工艺模型之一,目前对其进行的大量研究多是在试验环境下进行的。基于经典摩擦因数模型的工艺原理,综合考虑了轧辊粗糙度、轧制速度等关键因素的影响,结合生产控制的实际情况及控制模型的整体设计,提出了适用的摩擦因数计算模型,进而简要介绍了摩擦因数模型关键参数的调试方式,并提出了一套间接评价模型精度的方法。通过现场测试和长期实际应用证明了模型的控制效果优异。     

采用混合摩擦模型预报冷轧薄板轧制力

作采用包括粘着摩擦和滑动摩擦在内的混合摩擦模型,研究了冷轧薄板轧制力预报问题,建立了轧制力预报新模型。用新模型对实际生产数据进行了计算,并将理论预报值与实测值和ＭＤＳｔｏｎｅ公式计算结果进行对比,验证了新模型的正确性。     

异步轧制搓轧区几何参数

为研究异步轧制搓轧区的几何参数,根据力平衡方程和秒流量相等的原则,建立了无张力条件下不同变形区组态的中性角和搓轧区比例计算模型,并按中性角取值对不同变形区组态进行划分。在三区组态的条件下,分析讨论了异速比、摩擦因数、轧件厚度和压下率对搓轧区比例的影响。搓轧区比例是决定异步轧制在降低轧制力、最小可轧厚度和得到细化组织工艺条件的重要参数,搓轧区比例计算模型的建立,为异步轧制工艺参数的设定提供了理论依据。中性角和搓轧区比例计算式经过试验验证,与实际值吻合。     

具有伸长率分配计算功能的轧制力预报智能模型研究

针对双机架平整机的特性,以基态弯辊力下带材出口板形最好为准则,提出具有双机架平整机伸长率分配系数计算功能的轧制力模型;在此基础上,为了改善传统轧制力模型的预报精度,提出了先通过神经网络利用在线测得的实际数据预测变形抗力和摩擦因数,再与轧制力机理模型自学习过程相结合的轧制力预报新方法;并将其应用于宝钢1220双机架平整机的生产实践,结果表明此模型可以高精度地预报轧制压力.     

轧制压力数学模型及有关公式分析对比

本文分析了冷轧压力公式的共同性问题。陈家民轧制力公式的推导过程中,省略了塑性方程中由摩擦引起的剪力,因而轧制力计算值接近实际。本文以此式为基础建立轧制力数学模型。对八个轧制力公式用μl/(?)及ε统一了参数。因而它们有着相似的函数式n=φ(μl/(?),ε)。并得到以下效果: 1)减少了轧制力公式中参数的数量,缩短了计算和在线控制的程序。 2)实现了公式之间的定量对比。同时可以方便地进行有关公式间的选择与评定。 3)有四个公式变换成线性方程,而另外四个公式仍是非线性方程。在非线性公式之间,复杂公式可用简单公式来代替。     

带钢冷连轧材料变形抗力模型研究

针对冷连轧轧制过程的特点,变形程度是影响变形抗力的一个重要因素。建立了变形抗力的机理模型,并将理论模型与实际数据相结合。采用某钢厂生产的低碳钢08AlA稳定轧制时的现场实测数据,利用最小二乘逐次回归变形抗力模型中的各个参变量,并选用不同的方法来获得摩擦系数,选出与实际生产数据相吻合的最佳模型。将回归出的不同变形抗力模型,分别代入轧制力迭代公式进行计算,通过比较与实测轧制力的误差,选出最优的形抗力模型应用于实际生产中轧制力和前滑的预设定。     

Friction Coefficient Between Rolling Tube and Mandrel of Full Floating Mandrel Mill

 In the process of steel tube production, continuous tube rolling is the foremost forming procedure and the critical step that decides the dimension precision and the surface quality. In the actual production of the 140 mm full floating mandrel mill in Steel Tube Branch in Baosteel, steel T91 was chosen to be the typical sample, self made rolling force transducer and mandrel velocity testing equipment were used, and a series of comprehensive tests on rolling parameters including the rolling force and mandrel velocity were carried out. After the experiment, the friction state between rolling tube and mandrel was analyzed. The friction coefficient was calculated and the values of 0033-0074 in each mill were obtained. The friction coefficient increases obviously along the rolling direction.     

基于实测值置信度的冷连轧轧制力模型自适应

 采用数值积分方法建立了冷连轧在线轧制力模型,确定了轧制力模型自适应的执行条件和计算流程。针对轧制力模型自适应指数平滑算法中难以用固定增益系数适应轧制状况变化的问题,提出了一种根据实测数据动态调整增益系数的方法,建立了增益系数与测量值等效置信度之间的数学关系式。该轧制力模型自适应算法已应用在某1450mm 5机架冷连轧机组上,通过比较自适应前后的计算值与实测值的均方差可知,采用模型自适应后,轧制力模型的计算精度显著提高。     

中厚板精轧轧制规程的负荷协调分配法及其动态调整

基于中厚板精轧过程的轧制特点，提出负荷协调分配法。该算法通过调整轧制力限制系数来调整约束条件使得最后道次的出口厚度与目标厚度的偏差小于给定误差，并同时获得优化的轧制规程。然后介绍如何根据轧件板形的变化来调整轧制规程。通过实例证明该算法及其动态调整方法适应性和灵活性很强，适合于在实时中厚板轧制过程中应用。     

Analysis of Hot Tandem Rolling Force with Logarithmic Velocity Field and EA Yield Criterion

In order to analyze the hot tandem roiling force, a new logarithmic velocity field is proposed. Using the field and linear EA （equal area） yield criterion, the plastic deformation power for plate rolling is analyzed, and the friction power is obtained based on the co-line vector inner product method. Then analytical solution of plate rolling power functional is obtained. Finally, by minimizing the power functional, the rolling torce and torque are received. Compared with those measured ones in hot tandem rolling on-line, the calculated rolling forces are in good agreement with the actual measured ones since the maximum error is less than 12~. Moreover, the effects of various rolling conditions such as thickness reduction, friction factor and shape factor, upon separating force, location of neutral an- gle, and stress state coefficient are discussed systematically.     

A novel approach to improve the computing accuracy of rolling force and forward slip

In cold strip rolling control system, rolling force and forward slip are the prerequisites for the model setting calculation, and the deformation resistance and friction coefficient are the main parameters that affect their predictions. A new method based on objective function is first proposed in this paper to improve the calculation accuracy of rolling force and forward slip, and the deformation resistance and friction coefficient are taken as optimisation variables. Using the multi-population co-evolutionary algorithm to solve the objective function, the required rolling force and forward slip are obtained. The pre-set values of rolling force and roller line speed are compared with the actual measured ones in a 1450?mm five-stand tandem cold mill and other researcher’s method. Results show that the calculated values are in fair agreements with the on-line measured ones, and the thickness and flatness accuracy of the final product are improved.     

冷连轧高速轧制过程中摩擦因数机理模型的研究

在现场试验与理论分析的基础上,针对现有摩擦模型对冷连轧高速轧制过程中摩擦因数的预报精度不高、通用性不强等问题,首先对润滑油膜厚度计算模型与摩擦因数返算方法进行了推导,然后定量研究了辊缝中润滑油膜厚度与摩擦因数之间的关系,最终建立起一套适合冷连轧高速轧制的摩擦因数机理模型,并将其应用于宝钢冷轧薄板厂1220五机架冷连轧机与宝钢冷轧厂2030五机架冷连轧机的生产实践.应用结果表明:提高了轧制的稳定性与带材的控制精度,减小了相关模型的自学习与自适应系数波动,取得了良好的使用效果.     

钢管定径过程的有限元仿真

利用有限元软件仿真了钢管的定径过程,研究了轧辊压下量、摩擦系数和管壁厚度等与轧制力的关系.结果表明:咬入时,轧制力随摩擦系数、壁厚和缩径量的增加而提高;稳定轧制时,轧制力最大并趋于平稳.模拟了钢管定径过程中咬入和稳定轧制时钢管内应力、应变的变化规律.分析了定径过程中钢管内金属流动和弹复行为.     

Friction Estimation and Roll Force Prediction during Hot Strip Rolling

A mathematical model of friction coefficient was proposed for the roll force calculation of hot-rolled strips. The online numerical solving method of the roll force calculation formula based on the proposed friction model was developed and illustrated by the practical calculation case.Then,the friction coefficient during hot strip rolling was estimated from the measured roll force by force model inversion.And then,the expression of friction model was pro-posed by analyzing the calculation process of stress state coefficient,and the model parameters were determined by the shared parameter multi-model nonlinear optimization method.Finally,the industrial experiments demonstrated the feasibility and effectiveness of the related models.The accuracy of the new roll force model based on the built friction model was much higher than that of the traditional Sims model,and it could be applied in the online hot roll-ing process control.