轧机控制方法及装置、存储介质、电子设备与流程

1.本技术涉及轧机领域，具体而言，涉及一种轧机控制方法及装置、存储介质、电子设备。


背景技术：

2.热轧粗轧轧制规程计算作为粗轧过程控制模型的关键，是生产过程是否稳定的基础，对精轧成品板形、厚度等指标具有重要影响。如果轧制规程设定不合理，会造成轧机、电机等设备损坏，同时带来轧辊磨损加剧、换辊周期缩短等一系列问题，影响生产节奏。
3.粗轧轧制规程主要涉及两种相对计算方式，一种是根据压下率分配系数计算出各道次压下量，进而实现轧制负荷的分配；另一种是按照轧制力比例分配系数实现各道次压下负荷的分配。对于前者，由于该方法是通过压下量作为已知条件，求解各道次轧制力，故无法提前获知各道次轧制力相对大小关系。若要提前规定各道次轧制力相对关系，则需要采用第二种计算方法。而由轧制力反向计算压下量涉及到隐式方程的求解计算，同时需要满足多道次耦合条件，求解难度较大。因此，现有技术方法的技术难点是如何通过轧制力比例分配系数、粗轧入口厚度及目标粗轧出口厚度反向得到各道次压下量。
4.针对相关技术中对轧制规程进行控制时，按照轧制力比例分配系数实现各道次压下负荷的分配的方式，对轧制力分配系数的求解，存在难度大，导致控制的效率和准确率低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

5.本技术的主要目的在于提供一种轧机控制方法及装置、存储介质、电子设备，以解决相关技术中对轧制规程进行控制时，按照轧制力比例分配系数实现各道次压下负荷的分配的方式，对轧制力分配系数的求解，存在难度大，导致控制的效率和准确率低的问题。
6.为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种轧机控制方法，包括：根据轧制总变形量，总轧制道次，和轧制力分配系数，确定多个道次的预设轧制力；根据所述预设轧制力和轧制对象的材料参数，确定多个道次的预设变形量；根据所述多个道次的预设变形量之和与所述轧制总变形量，计算出多个道次的实际轧制力和实际变形量；在多个道次的实际轧制力和实际变形量均满足预设要求的情况下，根据所述实际轧制力和所述实际变形量，控制所述轧机对所述轧制对象进行所述多个道次的轧制加工。
7.可选的，根据轧制总变形量，总轧制道次，和轧制力分配系数，确定多个道次的预设轧制力之前，所述方法还包括：根据轧机的最大咬入角和压辊半径，确定所述轧机的极限压下量；根据所述极限压下量，咬钢安全系数和所述轧制总变形量，确定所述总轧制道次；根据预设的初始轧制力分配系数，轧制力修正系数，和所述总轧制道次确定多个道次的轧制力分配系数；根据所述轧制力分配系数和预设的基准轧制力，确定每个道次的预设轧制力。
8.可选的，根据所述预设轧制力和轧制对象的材料参数，确定多个道次的预设变形
量包括：根据所述轧制对象的材料，确定所述材料的变形抗力公式和摩擦力影响系数公式，其中，所述变形抗力公式和所述摩擦力影响系数公式，均通过对应道次的变形量进行计算；根据所述预设轧制力，轧机参数，以及轧制力计算模型，确定预设轧制力与多个变量的函数关系，其中，所述轧制力计算模型包括所述变形抗力公式和摩擦力影响系数公式，所述多个变量包括所述预设轧制力对应的预设变形量，以及各个道次的迭代变量；确定所述迭代变量与所述预设轧制力和预设变形量的函数关系；根据所述迭代变量的函数关系带入所述预设轧制力的函数关系进行迭代，直至满足迭代停止条件，确定各个道次的预设变形量。
9.可选的，根据所述迭代变量的函数关系带入所述预设轧制力的函数关系进行迭代，直至满足迭代停止条件，确定各个道次的预设变形量包括；确定第一道次的迭代变量的初始值；根据所述初始值，所述第一道次的预设轧制力，带入所述轧制力的函数关系，计算预设变形量；将计算得到的预设变形量再带入所述迭代变量的函数关系，确定所述迭代变量的计算值；根据所述迭代变量的初始值和计算值，确定是否满足迭代停止条件；在所述初始值和所述计算值满足迭代停止条件的情况下，将计算得到的预设变形量作为所述第一道次的预设变形量，进行下一道次的预设变形量的计算；在所述初始值和所述计算值不满足所述迭代停止条件的情况下，将所述迭代变量的计算值作为初始值，迭代计算预设变形量，以及迭代变量的计算值，直至所述迭代变量的初始值和计算值满足所述迭代停止条件。
10.可选的，根据所述多个道次的预设变形量之和与所述轧制总变形量，计算出多个道次的实际轧制力和实际变形量包括；根据多个道次的预设变形量，确定预设总变形量；根据所述轧制总变形量与所述预设总变形量相等的原则，对所述预设总变形量的表达式进行求解，确定实际基准轧制力；根据所述实际基准轧制力，确定实际轧制力和实际变形量。
11.可选的，所述方法还包括：在多个道次的实际轧制力和/或实际变形量不满足所述预设要求的情况下，对所述轧制力分配系数进行调整；根据调整后的轧制力分配系数，重新确定所述多个道次的实际轧制力和实际变形量，直至所述实际轧制力和所述实际变形量均满足预设要求。。
12.可选的，在多个道次的实际轧制力和/或实际变形量不满足所述预设要求的情况下，对所述轧制力分配系数进行调整包括；确定所述实际轧制力是否满足所述轧机的轧制工作的第一要求，其中，所述第一要求为所述实际轧制力不超过所述轧机的最大设计轧制力的安全值；和/或，确定所述实际变形量是否满足所述轧机的第二要求，其中，所述第二要求为所述实际变形量不超过极限压下量；所述预设要求包括所述第一要求和/或所述第二要求。
13.为了实现上述目的，根据本技术的另一方面，提供了一种轧机控制装置，包括：第一确定模块，用于根据轧制总变形量，和轧制力分配系数，确定总轧制道次及多个道次的预设轧制力；第二确定模块，用于根据所述预设轧制力和轧制对象的材料参数，确定多个道次的预设变形量；第三确定模块，用于根据所述多个道次的预设变形量之和与所述轧制总变形量，计算出多个道次的实际轧制力和实际变形量；控制模块，用于在多个道次的实际轧制力和实际变形量均满足预设要求的情况下，根据所述实际轧制力和所述实际变形量，控制所述轧机对所述轧制对象进行所述多个道次的轧制加工。
14.根据本技术的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述处存储介质用于存储程序，其中，所述程序执行上述中任意一项所述的轧机控制方法。
15.根据本技术的另一方面，还提供了一种电子设备，包括一个或多个处理器和存储器，所述存储器用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现上述中任意一项所述的轧机控制方法。
16.通过本技术，采用以下步骤：根据轧制总变形量，总轧制道次，和轧制力分配系数，确定多个道次的预设轧制力；根据预设轧制力和轧制对象的材料参数，确定多个道次的预设变形量；根据多个道次的预设变形量之和与轧制总变形量，计算出多个道次的实际轧制力和实际变形量；在多个道次的实际轧制力和实际变形量均满足预设要求的情况下，根据实际轧制力和实际变形量，控制轧机对轧制对象进行多个道次的轧制加工。
17.根据轧制总变形量，和轧制力分配系数，确定总轧制道次及多个道次的预设轧制力；根据预设轧制力和轧制对象的材料参数，确定多个道次的预设变形量；根据预设变形量与实际变形量相等原则计算得到各道次实际轧制力和实际变形量。并根据实际轧制力和实际变形量的判定结果进行轧制力分配系数的调整优化，最终实现对轧制力和变形量进行确定的目的，有效降低轧制力分配系数的求解难度，实现了轧制规程的预设准确性和效率，进而提高轧制控制的效率和准确率的技术效果，进而解决了相关技术中对轧制规程进行控制时，按照轧制力比例分配系数实现各道次压下负荷的分配的方式，对轧制力分配系数的求解，存在难度大，导致控制的效率和准确率低的问题。
附图说明
18.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
19.图1是根据本技术实施例提供的一种轧机控制方法的流程图；
20.图2是根据本技术实施方式提供的热轧粗轧的轧制规程设计方法的流程图；
21.图3是根据本技术实施方式提供的总轧制道次的确定方法的流程图；
22.图4是根据本技术实施方式提供的预设轧制力的确定方法的流程图；
23.图5是根据本技术实施方式提供的轧制对象的变形抗力公式和摩擦力影响系数的确定方法的流程图；
24.图6是根据本技术实施方式提供的预设变形量的确定方法的流程图；
25.图7是根据本技术实施方式提供的实际轧制力和实际变形量方法的流程图；
26.图8是根据本技术实施例提供的一种轧机控制装置的示意图；
27.图9是根据本技术实施例提供的一种电子设备的示意图。
具体实施方式
28.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
29.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
30.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
31.下面结合优选的实施步骤对本发明进行说明，图1是根据本技术实施例提供的一种轧机控制方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
32.步骤s101，根据轧制总变形量，总轧制道次，和轧制力分配系数，确定多个道次的预设轧制力；
33.步骤s102，根据预设轧制力和轧制对象的材料参数，确定多个道次的预设变形量；
34.步骤s103，根据多个道次的预设变形量之和与轧制总变形量，计算出多个道次的实际轧制力和实际变形量；
35.步骤s104，在多个道次的实际轧制力和实际变形量均满足预设要求的情况下，根据实际轧制力和实际变形量，控制轧机对轧制对象进行多个道次的轧制加工。
36.通过上述步骤，根据轧制总变形量，总轧制道次，和轧制力分配系数，确定多个道次的预设轧制力；根据预设轧制力和轧制对象的材料参数，确定多个道次的预设变形量；根据预设变形量与实际变形量相等原则计算得到各道次实际轧制力和实际变形量。并根据实际轧制力和实际变形量的判定结果进行轧制力分配系数的调整优化，最终实现对轧制力和变形量进行确定的目的，有效降低轧制力分配系数的求解难度，实现了轧制规程的预设准确性和效率，进而提高轧制控制的效率和准确率的技术效果，进而解决了相关技术中对轧制规程进行控制时，按照轧制力比例分配系数实现各道次压下负荷的分配的方式，对轧制力分配系数的求解，存在难度大，导致控制的效率和准确率低的问题。
37.上述步骤的执行主体可以为处理器，计算器，服务器等，具有数据运算和数据分析处理能力的设备，另外，还可以是具有上述具有数据运算，分析和处理能力的设备的装置，例如，具有处理器的电脑，智能手机，穿戴设备等，具有服务器的数据系统，运算系统等。上述执行主体可以为轧机控制装置，该控制装置可以对轧机进行控制，并根据轧制对象的轧制工艺，和轧机的设备参数，对轧机的轧制规程进行计算和确定。
38.上述步骤s101中，根据轧制总变形量，和轧制力分配系数，确定总轧制道次及多个道次的预设轧制力。可以包括多个计算步骤，可选的，根据轧制总变形量，总轧制道次，轧制力分配系数，和总轧制道次确定多个道次的预设轧制力包括：根据预设的初始轧制力分配系数和轧制力修正系数，确定多个道次的轧制力分配系数；根据轧制力分配系数和预设的基准轧制力，确定多个道次的预设轧制力。
39.上述总轧制道次可以根据轧制工艺确定，但是考虑到轧机的实际工作能力，在确定总轧制道次时，主要考虑轧机的硬件参数，也即是轧机能够达到的单个道次的轧制能力。具体的，确定轧机的总轧制道次时，可以根据轧机的最大咬入角和压辊半径，确定轧机的极限压下量；根据极限压下量，咬钢安全系数和实际轧制总变形量，确定总轧制道次。从而保证了总轧制道次的合理性，使得确定出的总轧制道次可以由该轧机有效执行。
40.根据轧制总变形量，总轧制道次，和轧制力分配系数，确定多个道次的预设轧制力
之前，方法还包括：根据轧机的最大咬入角和压辊半径，确定轧机的极限压下量；根据极限压下量，咬钢安全系数和轧制总变形量，确定总轧制道次。
41.具体的，获取粗轧工序入口厚度h1及出口厚度hn，计算得到总变量δh＝h
1-hn；为保证各道次带钢正常咬入轧机，需要对总轧制道次n做出限幅，合理分配各道次变形量。要求平均变形量δh/n《aδh
max
，其中a为咬钢安全系数，一般取0.6～0.8，δh
max
表示极限压下量，由咬钢条件确定，根据下式计算得到：
[0042][0043]
式中，θ为粗轧机最大咬入角，r为轧辊半径。
[0044]
根据预设的初始轧制力分配系数和轧制力修正系数，确定多个道次的轧制力分配系数；根据轧制力分配系数和预设的基准轧制力，确定多个道次的预设轧制力。上述初始轧制力分配系数，可以为预先预设的轧制力分配系数。轧制力分配系数也即是用来确定各道次的轧制力的分配系数。初始的轧制力分配系数，通常是无法满足使用需求的，因此，利用轧制力修正系数进行修正，并通过轧制力分配系数的限定条件，确定修正后的轧制力分配系数是否满足要求，若不满足进一步修正，从而使得修正后的轧制力分配系数满足上述限定条件。轧制力修正系数也即是用来对轧制力进行修正的系数。
[0045]
例如，确定总轧制道次n后，给定初始轧制力分配系数α
0i
及轧制力修正系数ηi(i＝1～n，i取整数)。可以得到轧制力分配系数αi计算公式：αi＝α
0i
·
(1 ηi)，为保证生产稳定性，要求各道次轧制力相差不宜过大，具体的限定条件可以为：0.5≤αi≤1.5(i＝1～n，i取整数)。
[0046]
设定基准轧制力pm。已知各道次轧制力比例pi/pj＝αi/αj(i,j＝1～n)，根据轧制力分配系数αi可计算得到每个道次预设轧制力pi：pi＝pm·
αi。
[0047]
上述步骤s102中，根据预设轧制力和轧制对象的材料参数，确定多个道次的预设变形量。可选的，根据预设轧制力和轧制对象的材料参数，确定多个道次的预设变形量包括：根据轧制对象的材料，确定材料的变形抗力公式和摩擦力影响系数公式，其中，变形抗力公式和摩擦力影响系数公式，均通过对应道次的变形量进行计算；根据预设轧制力，轧机参数，以及轧制力计算模型，确定预设轧制力与多个变量的函数关系，其中，轧制力计算模型包括变形抗力公式和摩擦力影响系数公式，多个变量包括预设轧制力对应的预设变形量，以及各个道次的迭代变量；确定迭代变量与预设轧制力和预设变形量的函数关系；根据迭代变量的函数关系带入预设轧制力的函数关系进行迭代，直至满足迭代停止条件，确定各个道次的预设变形量。
[0048]
上述根据轧制对象的材料参数，确定轧制对象的变形抗力公式和摩擦力影响系数公式，其中，变形抗力公式和摩擦力影响系数公式，均通过对应道次的变形量进行计算，可以通过模拟实验来获取轧制对象的材料的变形抗力公式和摩擦力影响系数。也即是通过多次实验的方式，确定某种材料的变形抗力公式和摩擦力影响系数。
[0049]
具体的，先确定变形抗力公式为其中，t为变形温度，通过热模拟实验机进行参数设定；e为真实应变，可通过对数应变公式e＝ln(h/h)计算得到，h为入口厚度，h为出口厚度；表示应变速率，可采用公式计算，其中vr为轧辊速
度，lc
′
为考虑轧辊弹性压扁时的接触弧长，也可通过热模拟实验机进行参数设定；a、b、c、d、n为模型系数。针对轧制对象的指定钢种，通过热模拟实验获取不同变形温度、应变速率下的变形抗力值，采用多组数据按照变形抗力公式结构进行多元非线性回归，可获得该钢种的模型系数。进而根据模型系数，确定出该轧制对象的材料对应的变形抗力公式。
[0050]
对于摩擦力影响系数q
p
可通过经验公式计算得到：式中lc′
为考虑轧辊弹性压扁时的接触弧长，r
′
表示弹性压扁后轧辊半径。
[0051]
上述根据实际变形量，轧机参数，以及轧制力计算模型，确定实际轧制力与多个变量的函数关系，其中，轧制力计算模型包括变形抗力公式和摩擦力影响系数公式，多个变量包括实际轧制力对应的实际变形量，以及各个道次的迭代变量。上述迭代变量可以为弹性压扁半径。上述轧制力计算模型可以为p＝blc′qp
βσ，b为带钢宽度；lc′
为考虑轧辊弹性压扁时的接触弧长，由入口厚度h、出口厚度h、弹性压扁半径r
′
决定；q
p
为摩擦力影响系数，由接触弧长lc′
、入口厚度h、出口厚度h决定；β为中间应力影响系数，平面应变状态下，取值1.15；σ为变形抗力，由变形温度t、入口厚度h、出口厚度h、轧辊速度vr、接触弧长lc′
决定。各道次轧制力与变量的函数关系式：
[0052]
pi＝f(b、t、hi、hi、vr、ri)
[0053]
上述确定迭代变量与实际轧制力和实际变形量之间的函数关系时，迭代变量可以为轧辊弹性压扁半径r
′
，可采用如下公式表示：式中，r为轧辊不考虑弹性压扁时的初始半径；m为和材料相关的常系数，对于钢质轧辊来说，一般取值1.1
×
10-5
mpa-1
。由此得到各道次弹性压扁半径ri
′
与包括实际轧制力和实际变形量的多个变量间的函数关系式：ri'＝g(r、b、pi、hi、hi)。
[0054]
可选的，根据迭代变量的函数关系带入预设轧制力的函数关系进行迭代，直至满足迭代停止条件，确定各个道次的预设变形量包括；确定第一道次的迭代变量的初始值；根据初始值，第一道次的预设轧制力，带入轧制力的函数关系，计算预设变形量；将计算得到的预设变形量再带入迭代变量的函数关系，确定迭代变量的计算值；根据迭代变量的初始值和计算值，确定是否满足迭代停止条件；在初始值和计算值满足迭代停止条件的情况下，将计算得到的预设变形量作为第一道次的预设变形量，进行下一道次的预设变形量的计算；在初始值和计算值不满足迭代停止条件的情况下，将迭代变量的计算值作为初始值，迭代计算预设变形量，以及迭代变量的计算值，直至迭代变量的初始值和计算值满足迭代停止条件。
[0055]
具体可以先预设第1道次弹性压扁半径迭代初始值r1″
＝r，
[0056]
并将p1＝pm·
α1带入轧制力计算公式p1＝f(b、t、h1、h1、vr、r
″1)，得到第1道次预设出口厚度：
[0057]
h1＝f(b、t、h1、α1、pm、vr、r
″1)
[0058]
将h1带入弹性压扁半径r
′
公式，计算得到第1道次弹性压扁半径：
[0059]
r'1＝g(r、b、α1、pm、h1、h1)
[0060]
判断|r'
1-r
″1|≤δ，δ为迭代允许值。如果不等式不成立，修正迭代半径r1″
为r1″
＝r1′
，重新计算第1道次预设出口厚度h1，开始下一轮迭代，直到不等式成立，最后输出第1道次预设出口厚度h1及预设变形量δh1。
[0061]
将第1道次预设出口厚度h1作为已知量，重复以上步骤，不断迭代，直到求解得到第n道次预设出口厚度hn和预设变形量δhn。
[0062]
步骤s103，根据多个道次的预设变形量之和与轧制总变形量，计算出多个道次的实际轧制力和实际变形量。可选的，根据多个道次的预设变形量之和与轧制总变形量，计算出多个道次的实际轧制力和实际变形量包括；根据多个道次的预设变形量，确定预设总变形量；根据轧制总变形量与预设总变形量相等的原则，对预设总变形量的表达式进行求解，确定实际基准轧制力；根据实际基准轧制力，确定实际轧制力和实际变形量。
[0063]
各道次预设变形量δhi，多个道次的预设变形量进行求和计算得到预设总变形量此为关于基准轧制力pm的单变量函数令粗轧工序目标变形量即可求解得到基准轧制力pm，进而计算得到各道次实际轧制力pi及实际变形量δhi。
[0064]
步骤s104，在多个道次的实际轧制力和实际变形量均满足预设要求的情况下，根据实际轧制力和实际变形量，控制轧机对轧制对象进行多个道次的轧制加工。在多个道次的实际轧制力和/或实际变形量不满足预设要求的情况下，对轧制力分配系数进行调整；根据调整后的轧制力分配系数，重新确定多个道次的实际轧制力和实际变形量，直至实际轧制力和实际变形量均满足预设要求。
[0065]
在多个道次的实际轧制力和/或实际变形量不满足预设要求的情况下，对轧制力分配系数进行调整包括；确定实际轧制力是否满足轧机的轧制工作的第一要求，其中，第一要求为实际轧制力不超过轧机的最大设计轧制力的安全值；和/或，确定实际变形量是否满足轧机的第二要求，其中，第二要求为实际变形量不超过极限压下量；预设要求包括第一要求和/或第二要求。
[0066]
在各道次的实际轧制力pi和实际变形量δhi确定之后，对各道次实际轧制力pi进行判定，是否满足轧制力不等式pi≤bp
max
，也即是第一要求，p
max
为轧机设计能力值，b为安全系数，一般取0.8，bp
max
也即是上述最大设计轧制力的安全值。若轧制力不等式不成立，则重新进行轧制力系数的分配，具体分配方法如下：对于初始轧制力分配系数α
0i
，令α
0max
＝α
0max
*0.95，α
0min
＝α
0min
*1.05，通过对两个极限轧制力分配系数进行修正后，重新进行粗轧轧制规程的计算。
[0067]
若轧制力不等式成立，对各道次实际变形量δhi进行判定，是否满足变形量不等式δhi≤δh
max
，也即是第二要求。δh
max
表示极限压下量。若变形量不等式不成立，则重新进行轧制力系数的分配，分配方法如下：寻找到判定失败的压下量δh
error
对应的初始轧制力分配系数α
0error
，令α
0error
＝α
0error
*0.95，α
0min
＝α
0min
*1.05，对上述两个参数修正后，重复粗轧轧制规程的计算过程。若变形量不等式成立，输出各道次实际轧制力和出口厚度，完成粗轧轧制规程计算。
[0068]
也即是，在多个道次的实际轧制力和/或实际变形量不满足预设要求的情况下，对轧制力分配系数进行调整；根据调整后的轧制力分配系数，重新确定多个道次的实际轧制力和实际变形量，直至实际轧制力和实际变形量均满足预设要求。
[0069]
另外，根据实际轧制力和实际变形量，控制轧机对轧制对象进行多个道次的轧制
加工，可以将上述实际轧制力和实际变形量，以及对应的轧制力分配系数发送给轧机，控制轧机对轧制对象进行轧制操作。轧机可以设置有自己的运算设备，该运算设备与上述执行主体相连接，接收到上述步骤的执行主体发送的实际轧制力和实际变形量，自动生成对应的轧制规程，来控制轧机进行轧制工作。在轧机对轧制对象进行轧制时，可以有操作人员选择轧制对象对应的轧制规程。或者由轧机对轧制对象进行自动识别，从而自动触发对应的轧制规程，对轧制对象进行轧制操作。
[0070]
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0071]
需要说明的是，本技术还提供了一种可选的实施方式，下面对该实施方式进行详细说明。
[0072]
本实施方式提供了一种热轧粗轧的轧制规程设计方法，属于粗轧板带轧制技术领域。该方法可以根据初始轧制力分配系数和轧制力修正系数进行各道次轧制力预设；并通过轧制力模型迭代计算出各道次预设变形量；根据预设变形量与实际变形量相等原则计算得到各道次实际轧制力及出口厚度。并根据判定结果进行粗轧轧制力分配系数的调整优化，最终完成粗轧轧制规程的计算，有效提高了粗轧带钢轧制规程预设精度和粗轧稳定性。通过python开发环境建立了关于粗轧轧制规程的离线计算模型，获取相关系数后，可以实现粗轧各道次轧制力和出口厚度的离线模拟计算，并根据反馈结果优化轧制力分配系数，具有一定灵活性。
[0073]
图2是根据本技术实施方式提供的热轧粗轧的轧制规程设计方法的流程图，如图2所示，本实施方式提供的技术方案具体如下：
[0074]
s1、根据粗轧工序总变形量δh确定总轧制道次n；
[0075]
s2、给定初始轧制力分配系数α
01
:
···
:α
0i
:
···
:α
0n
，简化为α
0i
表示，轧制力修正系数η1:
···
:ηi:
···
:ηn，简化为ηi表示，根据轧制力分配系数αi预设各道次轧制力pi；
[0076]
s3、选定具体钢种，通过热模拟实验获取变形抗力方程σ，并计算出摩擦力影响系数q
p
；
[0077]
s4、通过轧制力模型p＝blc′qp
βσ迭代计算出各道次预设变形量δhi；
[0078]
s5、按照总变量δh与预设变形量相等原则计算出各道次实际轧制力pi，并获得各道次实际出口厚度hi。然后进行结果判定及轧制力分配系数的优化，最终完成粗轧轧制规程的预设；
[0079]
s6、借助python开发环境建立粗轧轧制规程离线计算模型，获取相关系数后，能够完成粗轧各道次出口厚度hi的离线便捷计算。
[0080]
图3是根据本技术实施方式提供的总轧制道次的确定方法的流程图，上述步骤s1的具体流程如图3所示，包括如下步骤：
[0081]
s11、获取粗轧工序入口厚度h1及出口厚度hn，计算得到总变量δh＝h
1-hn；
[0082]
s12、为保证各道次带钢正常咬入轧机，需要对总轧制道次n做出限幅，合理分配各道次变形量。要求平均变形量δh/n《aδh
max
，其中a为咬钢安全系数，一般取0.6～0.8，δh
max
表示极限压下量，由咬钢条件确定，根据下式计算得到：
[0083][0084]
式中，θ为粗轧机最大咬入角，r为轧辊半径。
[0085]
图4是根据本技术实施方式提供的预设轧制力的确定方法的流程图，上述步骤s2的具体流程如图4所示，包括如下步骤：
[0086]
s21、确定总轧制道次n后，给定初始轧制力分配系数α
0i
及轧制力修正系数ηi(i＝1～n，i取整数)。可以得到轧制力分配系数αi计算公式：
[0087]
αi＝α
0i
·
(1 ηi)
[0088]
为保证生产稳定性，要求各道次轧制力相差不宜过大，因此限定0.5≤αi≤1.5(i＝1～n，i取整数)。
[0089]
s22、预设基准轧制力pm。已知各道次轧制力比例pi/pj＝αi/αj(i,j＝1～n)，根据轧制力分配系数αi可计算得到每个道次的预设轧制力pi：
[0090]
pi＝pm·
αi[0091]
图5是根据本技术实施方式提供的轧制对象的变形抗力公式和摩擦力影响系数的确定方法的流程图，步骤s3的具体流程如图5所示，包括如下步骤：
[0092]
s31、采用变形抗力公式结构其中t为变形温度，通过热模拟实验机进行参数预设；e为真实应变，可通过对数应变公式e＝ln(h/h)计算得到，h为入口厚度，h为出口厚度；表示应变速率，可采用公式计算，其中vr为轧辊速度，lc
′
为考虑轧辊弹性压扁时的接触弧长，也可通过热模拟实验机进行参数预设；a、b、c、d、n为模型系数。
[0093]
s32、针对指定钢种，通过热模拟实验获取不同变形温度、应变速率下的变形抗力值，采用多组数据按照变形抗力公式结构进行多元非线性回归，可获得该钢种的模型系数。
[0094]
s33、摩擦力影响系数q
p
可通过经验公式计算得到：
[0095][0096]
式中，lc
′
为考虑轧辊弹性压扁时的接触弧长，r
′
表示弹性压扁后轧辊半径。
[0097]
图6是根据本技术实施方式提供的预设变形量的确定方法的流程图，上述步骤s4的具体流程如图6所示，包括如下步骤：
[0098]
s41、对于轧制力模型p＝blc′qp
βσ，b为带钢宽度；lc
′
为考虑轧辊弹性压扁时的接触弧长，由入口厚度h、出口厚度h、弹性压扁半径r
′
决定；q
p
为摩擦力影响系数，由接触弧长lc′
、入口厚度h、出口厚度h决定；β为中间应力影响系数，平面应变状态下，取值1.15；σ为变形抗力，由变形温度t、入口厚度h、出口厚度h、轧辊速度vr、接触弧长lc′
决定。由上述条件可得到各道次轧制力与变量的函数关系式：
[0099]
pi＝f(b、t、hi、hi、vr、r'i)
[0100]
s42、对于轧辊弹性压扁半径r
′
，可采用如下公式表示：
[0101][0102]
式中，r为轧辊不考虑弹性压扁时的初始半径；m为和材料相关的常系数，对于钢轧辊来说，一般取值1.1
×
10-5mpa-1。由此得到各道次弹性压扁半径ri′
与变量间的函数关系式：
[0103]
r'i＝g(r、b、pi、hi、hi)
[0104]
s43、预设第1道次弹性压扁半径迭代初始值r1″
＝r，并将p1＝pm·
α1带入轧制力计算公式p1＝f(t、h1、h1、vr、r
″1)，得到第1道次的预设出口厚度：
[0105]
h1＝f(b、t、h1、α1、pm、vr、r
″1)
[0106]
将h1带入弹性压扁半径r
′
公式，计算得到第1道次弹性压扁半径：
[0107]
r'1＝g(r、b、α1、pm、h1、h1)
[0108]
判断|r'
1-r
″1|≤δ，δ为迭代允许值。如果不等式不成立，修正迭代半径r1″
为r1″
＝r1′
，重新计算第1道次预设出口厚度h1，开始下一轮迭代，直到不等式成立，最后输出第1道次预设出口厚度h1及预设变形量δh1。
[0109]
s44、将第1道次预设出口厚度h1作为已知量，重复s43步骤，不断迭代，直到求解得到第n道次预设出口厚度hn和预设变形量δhn。
[0110]
图7是根据本技术实施方式提供的实际轧制力和实际变形量方法的流程图，步骤s5的具体流程如图7所示，包括如下步骤：
[0111]
s51、已知各道次预设变形量δhi，计算得到预设总变形量此为关于基准轧制力pm的单变量函数令粗轧工序目标变形量即可求解得到基准轧制力pm，进而计算得到各道次实际轧制力pi及实际变形量δhi。
[0112]
s52、对各道次实际轧制力pi进行判定，是否满足不等式pi≤bp
max
，p
max
为轧机设计能力值，b为安全值，一般取0.8。若不等式不成立，则返回s21重新进行轧制力系数的分配，具体分配方法如下：
[0113]
对于初始轧制力分配系数α
0i
，令α
0max
＝α
0max
*0.95，α
0min
＝α
0min
*1.05，通过对两个极限轧制力分配系数进行修正后，重新进行粗轧轧制规程的计算。
[0114]
若不等式成立，进入s53。
[0115]
s53、对各道次实际变形量δhi进行判定，是否满足不等式δhi≤δh
max
。δh
max
表示极限压下量。
[0116]
若不等式不成立，则返回s21重新进行轧制力系数的分配，分配方法如下：
[0117]
寻找到判定失败的压下量δh
error
对应的初始轧制力分配系数α
0error
，令α
0error
＝α
0error
*0.95，α
0min
＝α
0min
*1.05，对上述两个参数修正后，重复粗轧轧制规程的计算过程。
[0118]
若不等式成立，输出各道次实际轧制力和出口厚度，完成粗轧轧制规程计算。
[0119]
上述步骤s6，包含如下步骤：借助python开发环境建立粗轧轧制规程离线计算模型。给定轧制力分配系数、轧制力修正系数、粗轧入口厚度、粗轧出口厚度、轧辊半径、轧辊速度、变形温度、带钢宽度、变形抗力曲线方程后，可输出各道次厚度与轧制力预设值，完成粗轧轧制规程的计算。
[0120]
本实施方式的方法可以根据判定结果实现粗轧轧制力分配系数的调整优化；通过
python建立了关于粗轧轧制规程的离线计算模型，获取相关系数后，可以实现粗轧各道次轧制力和出口厚度的离线模拟计算，并根据反馈结果优化轧制力分配系数，具有一定灵活性。
[0121]
例如，某1450热卷板生产线，粗轧机组入口厚度为190mm，出口厚度为48mm，即粗轧总变形量δh为(190-48)＝142mm。粗轧机组相关参数如表1所示，表1是粗轧机组相关参数表。根据咬钢公式：
[0122][0123]
计算得到粗轧极限压下量δh
max
≈45mm。定义安全咬钢系数a＝0.7，根据不等式δh/n《aδh
max
，计算出允许最小轧制道次n＝5。
[0124]
表1粗轧机组相关参数表
[0125]
参数轧辊半径r最大咬入角θ咬钢安全系数a数值500mm18
°
0.7
[0126]
给定初始轧制力分配系数及修正系数，并根据公式αi＝α
0i
·
(1 ηi)计算得到轧制力分配系数，如表2所示，表2是各个道次的轧制力分配系数表。定义基准轧制力pm，根据轧制力分配系数αi预设每道次轧制力p1＝0.78pm；p2＝0.85pm；p3＝0.84pm；p4＝0.9pm；p5＝0.78pm。
[0127]
表2各个道次的轧制力分配系数表
[0128] p1p2p3p4p5初始轧制力分配系数α
0i
0.780.850.880.950.85修正系数ηi00-5％-8％-8％轧制力分配系数αi0.780.850.840.90.78
[0129]
针对变形抗力方程由于该模型为非线性方程，可通过变量替换的方法将其转化为多元线性方程机构，在方程两边取对数，得到：
[0130][0131]
令y＝lnσ，x1＝t，x4＝tlne，则上式转化为线性方程：
[0132]
y＝a bx1 cx2 dx3 nx4[0133]
通过热模拟实验获得不同变形温度、不同应变速率下的变形抗力值。采用python软件利用最小二乘法对上述数据进行多元线性回归化处理，确定出所有未知参数值a＝8.3388，b＝-0.0035，c＝1.5698，d＝-0.0017，n＝0.2516。因此变形抗力方程为：
[0134][0135]
考虑摩擦力影响系数q
p
后，推到得到最终轧制力计算公式：后，推到得到最终轧制力计算公式：
[0136]
式中，b为带钢宽度，取值1250mm，r’为弹性压扁轧辊半径，h为每道次入口厚度，h为每道次出口厚度，t为变形温度，为应变速率，e为相对应变。由于r’为未知量，需要通过迭代求解，其中r’的计算公式为：
[0137][0138]
式中，r为轧辊不考虑弹性压扁时的初始半径；m为常系数取值1.1
×
10-5mpa-1，p为该道次轧制力。
[0139]
对于第1道次，令弹性压扁初始半径r”＝r＝500mm，带入轧制力计算公式，其中第1道次轧制力p1＝0.78pm，求解得到第一道次出口厚度h1。将h1带入弹性压扁半径公式计算r’，判断|r'
i-r
″i|≤δ，如果不等式不成立，则令r”＝r'i，返回重新迭代计算h1，直到满足不等式，输出第一道次出口厚度h1和变形量δh1。其中h1和δh1均为和pm有关的单变量函数。
[0140]
将h1作为已知条件，按照上述方法依次求解得到5个道次的预设变形量δhi，令预设总变形量：
[0141][0142]
将以上过程代入轧制规程离线计算模块求解得到基准轧制力pm＝23943kn，按照轧制力分配系数计算得到各道次轧制力及变形量，如表3所示，表3是各个道次的实际轧制力和实际变形量表。
[0143]
表3各个道次的实际轧制力和实际变形量表
[0144]
道次p1p2p3p4p5轧制力/kn1867620352201122154918676入口厚度/mm190146.63108.481.3357出口厚度/mm146.63108.481.335748变形量/mm43.3738.2327.0724.339
[0145]
由于最大轧制力p4＝21549kn≤0.8
max
＝32000kn；最大压下量δh1＝43.37≤δh
max
≈45mm，均满足判定条件，因此轧制力分配系数不需要进行重新修正。粗轧轧制规程计算完成。
[0146]
本技术实施例还提供了一种轧机控制装置，需要说明的是，本技术实施例的轧机控制装置可以用于执行本技术实施例所提供的用于轧机控制方法。以下对本技术实施例提供的轧机控制装置进行介绍。
[0147]
图8是根据本技术实施例提供的一种轧机控制装置的示意图，如图8所示，该装置包括：第一确定模块81，第二确定模块82，第三确定模块83，控制模块84，下面对该装置进行详细说明。
[0148]
第一确定模块81，用于根据轧制总变形量，总轧制道次，和轧制力分配系数，确定多个道次的预设轧制力；第二确定模块82，与上述第一确定模块81相连，用于根据所述预设轧制力和轧制对象的材料参数，确定多个道次的预设变形量；第三确定模块83，与上述第二确定模块82相连，用于根据所述多个道次的预设变形量之和与所述轧制总变形量，计算出多个道次的实际轧制力和实际变形量；控制模块84，与上述第三确定模块83相连，用于在多个道次的实际轧制力和实际变形量均满足预设要求的情况下，根据所述实际轧制力和所述实际变形量，控制所述轧机对所述轧制对象进行所述多个道次的轧制加工。
[0149]
本技术实施例提供的轧机控制装置，根据轧制总变形量，总轧制道次，和轧制力分配系数，确定多个道次的预设轧制力；根据预设轧制力和轧制对象的材料参数，确定多个道次的预设变形量；根据预设变形量与实际变形量相等原则计算得到各道次实际轧制力和实际变形量。并根据实际轧制力和实际变形量的判定结果进行轧制力分配系数的调整优化，最终实现对轧制力和变形量进行确定的目的，有效降低轧制力分配系数的求解难度，实现了轧制规程的预设准确性和效率，进而提高轧制控制的效率和准确率的技术效果，进而解决了相关技术中对轧制规程进行控制时，按照轧制力比例分配系数实现各道次压下负荷的分配的方式，对轧制力分配系数的求解，存在难度大，导致控制的效率和准确率低的问题。
[0150]
所述轧机控制装置包括处理器和存储器，上述第一确定模块81，第二确定模块82，第三确定模块83，控制模块84等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
[0151]
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来解决了相关技术中对轧制规程进行控制时，按照轧制力比例分配系数实现各道次压下负荷的分配的方式，对轧制力分配系数的求解，存在难度大，导致控制的效率和准确率低的问题。
[0152]
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)，存储器包括至少一个存储芯片。
[0153]
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现所述轧机控制方法。
[0154]
本发明实施例提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行所述轧机控制方法。
[0155]
图9是根据本技术实施例提供的一种电子设备的示意图，如图9所示，本技术实施例提供了一种电子设备90，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现上述任一方法的步骤。
[0156]
本文中的设备可以是服务器、pc、pad、手机等。
[0157]
本技术还提供了一种计算机程序产品，当在轧机控制设备上执行时，适于执行初始化有上述任一方法步骤的程序。
[0158]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0159]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程轧机控制设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程轧机控制设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0160]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程轧机控制设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0161]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程轧机控制设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0162]
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
[0163]
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。存储器是计算机可读介质的示例。
[0164]
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
[0165]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0166]
本领域技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0167]
以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。