[發明專利]一種確定熱軋帶鋼層流冷卻溫度的方法

有效

• 申請號: 201410110758.0
• 申請日: 2014-03-24
• 公開（公告）號: CN103878186A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 李曦;李雙宏;楊杰;王聰;蔣建華;郭宏麗;唐亮
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B21B37/74
• 分類號: B21B37/74;B21B38/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春

技術領域

本發明屬于鋼鐵冶金領域，更具體地，涉及一種確定熱軋帶鋼層流冷卻溫度的方法。

背景技術

鋼鐵工業是支持國民經濟發展的重要支柱產業，現代鋼鐵工業的發展水平是一個國家技術進步和綜合國力的重要體現。熱軋帶鋼層流冷卻是一種利用水冷對高溫鋼板進行降溫的過程，在這個過程中會發生鋼板結晶體的變化這些變化可以直接影響鋼板的性能，所以對鋼板層流冷卻過程溫度的精確控制對于高質量鋼板的生產起很重要的作用。其性能不僅取決于熱軋工藝，更決定于軋制之后的控制冷卻技術。熱卷取溫度能否控制在要求范圍之內，則主要取決于對精軋機后熱帶鋼冷卻系統的控制。

熱軋帶鋼層流冷卻過程是由一個復雜非線性、多輸入輸出、各變量相互耦合的系統完成，涉及帶鋼溫度、帶鋼運行速度、帶鋼厚度、噴水流量、帶鋼內部的組織結構以及相變等多方面的問題。如何控制好如此復雜的生產過程，并按要求精確生產不同規格、不同性能的帶鋼產品是鋼鐵生產領域長期研究的問題。其中，建立完善準確的溫度模型是實現良好控制的關鍵。

現有的層流冷卻溫度計算方法主要有兩種，一是以機理模型為主，辨識模型為輔，利用鋼板層流冷卻過程中的機理公式來建立，然后運用辨識出的時變參數進行計算；二是以實驗辨識模型為主，機理模型為輔，通過實測值和機理模型的計算結果作為實驗辨識模型的輸入輸出參數來預報卷取溫度，實現基于大量歷史數據和當前的現場生產實測數據的卷取溫度預測。

但是，無論是機理模型還是辨識模型都有各自的優點和缺點。機理模型更接近工業過程的理論值，可以計算得到更多的實際中無法測量的物理量，利用機理分析可以更全面的了解整個系統；但是現有條件下機理模型不可能完全包含實際中發生的所有物理化學變化，肯定有實際發生的現象是現階段未知的，這樣搭建的機理模型就存在漏洞而且很難彌補。辨識模型是依靠數據驅動的，只建立輸入和輸出的關系，得到的數據更接近實際情況也更具有時效性；但是辨識模型不能檢測和計算生產過程中沒有檢測到的數據。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種確定熱軋帶鋼層流冷卻溫度的方法，其目的在于能夠精確的計算得到鋼板的卷曲溫度，同時可以根據生產線的老化以及設備的更新等現象通過自學習不斷的修正參數，對層流冷卻生產過程有很好的指導作用。

本發明提供一種確定熱軋帶鋼層流冷卻溫度的方法，包括：

步驟1采集層流冷卻過程中的多個數據建立數據庫，其中，所述多個數據包括鋼板微量元素含量、鋼板初始溫度T₀、鋼板厚度、鋼板寬度、鋼板設定卷曲溫度T′_c和水流密度q_w；

步驟2利用層流冷卻溫度混合模型計算所述層流冷卻過程的卷曲溫度，其中，所述層流冷卻溫度混合模型包括：

機理模型，根據鋼板輸入量計算出空冷換熱的熱量值和熱輻射散熱的熱量值，并結合水冷換熱的熱量值計算出層流冷卻過程中的總熱量散失，從而計算出所述層流冷卻過程的卷曲溫度，其中，所述鋼板輸入量包括所述鋼板微量元素含量、所述鋼板初始溫度T₀、所述鋼板厚度、所述鋼板寬度和所述鋼板設定卷曲溫度T′_c，所述水冷換熱的熱量值根據水冷換熱系數α_w計算得出；

TS模糊模型，利用模糊規則，根據輸入的隸屬度函數u_i、后件參數Θ和輸入矩陣計算出相對應的所述水冷換熱系數α_w，并將計算出的所述水冷換熱系數α_w輸入到所述機理模型中進行所述水冷換熱的熱量值的計算，其中所述輸入矩陣為x(k)=[q_w?T₀?T′_c]，由所述水流密度q_w、所述鋼板初始溫度T₀和所述鋼板設定卷曲溫度T′_c組成；以及

自學習模型，每次運行時從所述數據庫中選擇最新的N個數據進行C聚類處理，其中，10000≤N≤40000,計算出所述最新的N個數據的所述隸屬度函數u_i及所述后件參數Θ，并將計算出的所述隸屬度函數u_i及所述后件參數Θ輸入至所述TS模糊模型