一种热连轧轧制能耗计算方法技术

本发明专利技术涉及轧钢自动控制技术领域，提供一种热连轧轧制能耗计算方法。首先确定道次编号，然后设定样本总数目，按照经过道次的顺序，定义样本编号，并确定样本通过单个道次时的长度；接着采集样本通过单个道次时的轧制力、轧辊速度，再根据样本数据依次计算样本通过单个道次时的轧制力平均值、轧辊速度平均值、轧辊转速平均值、时间、轧制力矩、轧制功率，进而得到样本通过单个道次的轧制能耗；进一步计算单个道次的轧制能耗，最后计算得到轧制过程的轧制能耗。本发明专利技术解决了热连轧轧制能耗无法直接在线测量且根据电机输出功率难以准确计算轧制功率从而难以准确计算轧制能耗的技术问题，提高了热连轧轧制能耗计算的准确性和效率。

A calculation method of rolling energy consumption in hot continuous rolling

【技术实现步骤摘要】
一种热连轧轧制能耗计算方法
本专利技术涉及轧钢自动控制
，特别是涉及一种热连轧轧制能耗计算方法。
技术介绍
在热连轧生产过程中，轧制能耗是评价轧制过程的重要指标。随着生产成本的逐渐提高，如何精准地计算轧制能耗，并根据能耗的高低合理地制定或调整生产计划成为关注的焦点。在实际生产中，轧件头部先通过轧区，尾部后通过轧区，尾部暴露在空气中的时间要比头部时间长，导致轧制温度逐渐降低，轧制力逐渐变大；同时，在轧制过程中轧件的速度会发生变化，轧制能耗也会发生变化。由于传动电机的输出功率不仅包括轧制功率，还包括电机机械功率损耗等，单纯根据电机的输出功率难以准确计算轧制功率，不利于轧制能耗的准确计算。现有的轧制能耗计算方法中，大都是针对冷轧轧制过程的计算，如公开号为CN104998913A的中国专利技术专利《一种冷轧轧制过程中电机功率的预测方法》提出了一种冷轧电机功率的预测方法，通过简易有限元法计算轧制功率，进一步计算轧制功率和机械功率损耗，最终预测得到电机功率。由于有限元方法需要大量的计算时间，因此上述方法多用于电机功率的预测过程，同时冷轧过程不会存在轧件头尾温度差异，因此上述方法不能用于热连轧轧制能耗的计算。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种热连轧轧制能耗计算方法，能够准确、高效计算热连轧轧制能耗。本专利技术的技术方案为：一种热连轧轧制能耗计算方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤1：划分轧件样本并计算样本长度；步骤1.1：确定道次编号：按照轧件的轧制顺序将轧件经过的道次编号为{1,2,...,N}；其中，在热连轧轧制过程中，轧件依次经过A个粗轧机架、B个精轧机架，轧件在第a∈{1,2,...,A}个粗轧机架经过Sa道次的往复轧制，轧件在每个精轧机架均只经过一道次的轧制，Sa为奇数，N为道次总数，步骤1.2：确定样本编号：设定样本总数目为S，按照经过道次的顺序，定义样本编号为{1,2,...,S}；步骤1.3：确定样本通过第j个道次时的长度为其中，Lj为轧件通过第j个道次时的长度，H0、W0、L0分别为板坯的厚度、宽度、长度，Hj、Wj分别为轧件通过第j个道次时的厚度、宽度，j∈{1,2,...,N}；步骤2：采集并处理样本数据；步骤2.1：计算样本数据平均值：对第i∈{1,2,...,S}个样本通过第j∈{1,2,...,N}个道次时的轧制力、轧辊速度进行采样，并根据采样得到的数据计算第i个样本通过第j个道次时的轧制力平均值Fij、轧辊速度平均值vij、轧辊转速平均值其中，Rj为第j个道次所在机架的轧辊半径；步骤2.2：计算第i个样本通过第j个道次的时间为步骤3：计算第i个样本通过第j个道次的轧制能耗Jij；步骤4：计算第j个道次的轧制能耗步骤5：计算轧制过程的轧制能耗进一步地，所述步骤3包括下述步骤：步骤3.1：计算第i个样本通过第j个道次的轧制力矩为Mij＝2Fijlijψ；其中，lij为第i个样本通过第j个道次时的接触弧长度，Rij'为第i个样本通过第j个道次时的压扁半径，ΔHj为轧件通过第j个道次时的压下量，ΔHj＝Hj-1-Hj，ψ为力臂系数；步骤3.2：计算第i个样本通过第j个道次的轧制功率为步骤3.3：计算第i个样本通过第j个道次的轧制能耗为Jij＝Pijtij。本专利技术的有益效果为：本专利技术按照经过道次的顺序对轧件划分样本并计算样本长度，结合实时采集的样本的轧制力、轧辊速度，计算样本通过单个道次的轧制能耗，最终得到整个轧件通过所有机架的轧制能耗，解决了现有技术中热连轧轧制能耗无法直接在线测量且根据电机输出功率难以准确计算轧制功率从而难以准确计算轧制能耗的技术问题，提高了热连轧轧制能耗计算的准确性和效率，节约了生产投资成本，并能够为生产计划提供指导。附图说明图1为本专利技术的热连轧轧制能耗计算方法的流程图；图2为本专利技术实施例中热连轧生产线的布置示意图；图3为本专利技术实施例中热连轧轧件样本划分的示意图；图4为本专利技术实施例中热连轧粗轧区第一道次的轧制力实测数据曲线图。图中，1－加热炉，2—粗轧机组，3—精轧机组，4—卷取机，5—压力传感器，6—速度传感器，7—板坯，8—中间坯，9—成品。具体实施方式下面将结合附图和具体实施方式，对本专利技术作进一步描述。如图1所示，本专利技术的热连轧轧制能耗计算方法，包括下述步骤：步骤1：划分轧件样本并计算样本长度：步骤1.1：确定道次编号：按照轧件的轧制顺序将轧件经过的道次编号为{1,2,...,N}；其中，在热连轧轧制过程中，轧件依次经过A个粗轧机架、B个精轧机架，轧件在第a∈{1,2,...,A}个粗轧机架经过Sa道次的往复轧制，轧件在每个精轧机架均只经过一道次的轧制，Sa为奇数，N为道次总数，本实施例中，采用如图2所示的典型热连轧生产线布置方式。板坯7从加热炉1出炉后，在粗轧机组2经过奇数道次的往复轧制，得到中间坯8，经过精轧机组3，得到成品9，进入卷取机4，完成成卷过程。粗轧机组2和精轧机组3中的各机架均配置有压力传感器5和速度传感器6，进行轧制力和轧辊速度的测量。其中，粗轧机组2包括A＝1个粗轧机架，轧件在该粗轧机架经过S1＝5道次的往复轧制，精轧机组3包括B＝7个精轧机架，从而道次总数N＝12。步骤1.2：确定样本编号：设定样本总数目为S，按照经过道次的顺序，定义样本编号为{1,2,...,S}。步骤1.3：确定样本通过第j个道次时的长度为其中，Lj为轧件通过第j个道次时的长度，H0、W0、L0分别为板坯的厚度、宽度、长度，Hj、Wj分别为轧件通过第j个道次时的厚度、宽度，j∈{1,2,...,N}。本实施例中，设定样本总数目为S＝25。如图3所示，按照体积不变原则，进行轧件样本划分，定义样本编号为{1,2,...,25}。根据上位机PDI数据，由负荷分配模型得到各道次出口厚度和出口宽度，道次出口厚度和道次出口宽度即为轧件通过该道次时的厚度和宽度。计算得到单个样本通过各道次时的长度及轧件通过各道次时的厚度、宽度、长度如下表1所示。表1下面以第1个样本通过第1个道次为例说明单个样本通过单个道次的轧制能耗计算原理：步骤2：采集并处理样本数据；步骤2.1：计算样本数据平均值：对第i∈{1,2,...,S}个样本通过第j∈{1,2,...,N}个道次时的轧制力、轧辊速度进行采样，并根据采样得到的数据计算第i个样本通过第j个道次时的轧制力平均值Fij、轧辊速度平均值vij、轧辊转速平均值其中，Rj为第j个道次所在机架的轧辊半径；步骤2.2：计算第i个样本通过第j个道次的时间为步骤3：计算第i个样本通过第j个道次的轧制能耗Jij：步骤3.1：计算第i个样本通过第j个道次的轧制力矩为Mij＝2Fijlijψ；其中，lij为第i个样本通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热连轧轧制能耗计算方法，其特征在于，包括下述步骤：/n步骤1：划分轧件样本并计算样本长度；/n步骤1.1：确定道次编号：按照轧件的轧制顺序将轧件经过的道次编号为{1,2,...,N}；其中，在热连轧轧制过程中，轧件依次经过A个粗轧机架、B个精轧机架，轧件在第a∈{1,2,...,A}个粗轧机架经过S

【技术特征摘要】
1.一种热连轧轧制能耗计算方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤1：划分轧件样本并计算样本长度；
步骤1.1：确定道次编号：按照轧件的轧制顺序将轧件经过的道次编号为{1,2,...,N}；其中，在热连轧轧制过程中，轧件依次经过A个粗轧机架、B个精轧机架，轧件在第a∈{1,2,...,A}个粗轧机架经过Sa道次的往复轧制，轧件在每个精轧机架均只经过一道次的轧制，Sa为奇数，N为道次总数，
步骤1.2：确定样本编号：设定样本总数目为S，按照经过道次的顺序，定义样本编号为{1,2,...,S}；
步骤1.3：确定样本通过第j个道次时的长度为其中，Lj为轧件通过第j个道次时的长度，H0、W0、L0分别为板坯的厚度、宽度、长度，Hj、Wj分别为轧件通过第j个道次时的厚度、宽度，j∈{1,2,...,N}；
步骤2：采集并处理样本数据；
步骤2.1：计算样本数据平均值：对第i∈{1,2,...,S}个样本通过第j∈{1,2,...,N}个道次时的轧...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭文，许楠，姬亚锋，孙杰，丁敬国，李旭，张殿华，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21