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1、(10)申请公布号 CN 104259217 A (43)申请公布日 2015.01.07 C N 1 0 4 2 5 9 2 1 7 A (21)申请号 201410372490.8 (22)申请日 2014.07.31 B21B 37/00(2006.01) (71)申请人武钢集团昆明钢铁股份有限公司 地址 650300 云南省昆明市安宁市郎家庄昆 钢科技创新部 (72)发明人皮坤 陈劲松 陈子敏 杜晓冬 (74)专利代理机构昆明知道专利事务所(特殊 普通合伙企业) 53116 代理人姜开侠 (54) 发明名称 一种基于带肋钢筋轧制孔型基圆半径的轧制 控制方法 (57) 摘要 本发明公开了。
2、一种基于带肋钢筋轧制孔型基 圆半径的轧制控制方法，包括建立模型、模型配 置、建立规则、过程控制步骤。本发明以热轧带肋 钢筋轧制孔型基圆半径计算公式入手，通过对现 有生产过程控制系统采集的生产工艺参数，与国 标规定进行关联，把原先无联系的设备轧制参数 与宏观产品参数，通过数学函数关系紧密地结合 在一起，建立基圆半径相关参数与产品生产轧制 过程工艺参数的对应函数关系，实现生产工艺轧 制过程的“智能学习、模糊控制”，最终得到一组可 应用于实际生产指导或控制生产过程的轧制设备 参数与成品工艺参数，从而提高轧制生产中热轧 带肋钢筋基圆半径的质量控制水平，进一步可以 实现轧机基圆半径智能化的自动控制。 (。
3、51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 (10)申请公布号 CN 104259217 A CN 104259217 A 1/2页 2 1.一种基于带肋钢筋轧制孔型基圆半径的轧制控制方法，其特征在于包括建立模型、 模型配置、建立规则、过程控制步骤，具体包括： A、建立模型：建立热轧带肋钢筋轧制孔型基圆直径D x 模型： D x = D (0 0.1) * ， 其中：D冷态公称直径， 冷态公称直径偏差， 热膨胀系数， 将相应规格产品的基圆参数录入并保存至数据库； B、模型配置：多次。
4、采集当前轧制批次产品工艺参数、R x 与产品特性数据D、d、， 依据统计概率建立两者函数关系： f(d,) =g(R x ) 其中：d成品直径 为产品重量偏差 R x 轧制孔型基圆半径 将上述R x 、D、d和保存至数据库； C、建立规则：继续采集轧制工艺参数与产品特性数据，若所述采集参数和数据与模型 配置步骤的函数关系相对应，则定义为“命中”一次并计数，当“命中”次数大于设定次数时， 将模型配置步骤的函数关系定义为“规则” 函数关系并保存至数据库； D、过程控制：再次轧制已建立“规则”的带肋钢筋产品时，采集当前轧制参数并输入保 存的相应“规则” 函数关系运算比较，比较后输出不合理设置参数提示。
5、和/或控制相应轧 制参数变更至符合“规则”函数关系。 2.根据权利要求1所述的轧制控制方法，其特征在于所述建立模型步骤中，当轧制孔 型扩展角为30时，轧制孔型基圆直径R x 模型： R x = D (0 0.1) * / 2。 3.根据权利要求2所述的轧制控制方法，其特征在于所述建立规则步骤中，当采集的 产品实际重量与标准重量发生超过设定值的偏差时，若在数据库中查询到与此次类似 的数据组，则认为偏差与R x 系数存在对应，定义为“命中”并自动计数；当“命中”次数大 于设定次数时，将偏差与R x 的函数关系提取为“规则”函数关系并保存至数据库 根据权利要求1所述的轧制控制方法，其特征在于所述建立。
6、规则步骤前还包括再次模 型配置步骤：在产品规格、重量信息变更或异常时，再次在建立模型步骤中录入相应的基圆 参数。 4.根据权利要求1所述的轧制控制方法，其特征在于所述过程控制步骤前还包括建立 模式步骤：在生产过程中，当“规则”数据应用次数大于设定次数时，将偏差与R x 的函数 关系定义为“模式” 函数关系并保存至数据库。 5.根据权利要求5所述的轧制控制方法，其特征在于所述过程控制步骤中，再次轧制 已建立“模式”的带肋钢筋产品时，输入轧制孔型基圆直径R x 至保存的相应“模式”函数关 系，输出相应的冷态公称直径D、偏差、热膨胀系数与扩展角和/或控制轧机自动 选择相应的工艺参数。 6.根据权利要。
7、求5所述的轧制控制方法，其特征在于所述建立规则步骤和/或建立模 权 利 要 求 书CN 104259217 A 2/2页 3 式步骤中的设定次数为人工设置或固定为10次。 7.根据权利要求5所述的轧制控制方法，其特征在于所述建立规则步骤中采集参数和 数据与模型配置步骤的函数关系相对应是采集的参数和数据输入至模型配置步骤的函数 关系中，所述函数关系的左右数值差小于设定值。 8.根据权利要求1所述的轧制控制方法，其特征在于所述模型配置步骤中，后续继续 轧制已建立函数关系的带肋钢筋产品时，根据设定继续或停止依统计概率修正已建立的相 应函数关系。 权 利 要 求 书CN 104259217 A 1/4。
8、页 4 一种基于带肋钢筋轧制孔型基圆半径的轧制控制方法 技术领域 0001 本发明属于工业自动化技术领域，具体涉及一种能提高轧制质量控制水平和便于 实现自动化生产的基于对带肋钢筋轧制中实时基圆半径参数进行生产过程控制的方法。 背景技术 0002 带肋钢筋是用普通线材、棒材经冷轧或热轧挤压成为带有肋的钢筋，俗称螺纹钢， 由于其强度比一级钢高，广泛用于房屋、桥梁、道路等土建工程建设。 0003 针对棒材热轧带肋钢筋，经多年的数据收集与生产实践，对于其规格精度影响最 大的是基圆半径（即R系统）。实际生产中如果可以精确控制其基圆半径，既保证轧制产品 规格均匀恒定在一定的允许范围，又在将要超出标准时发出。
9、及时的报警，对于热轧带肋钢 筋的生产，具有现实的重大意义。在目前各大钢铁企业棒材热轧带肋钢筋的控制过程中，传 统的控制方法是通过手工用游标卡尺测量成品尺寸，手工计算，往往直到轧制出超标产品 时才被发觉，然后对轧机进行调整。这一方式，主要依靠轧机技师的工作经验，轧机的调整 存在诸多不确定因素，例如轧制温度、轧机孔型磨损与以及来料尺寸的微小波动，都会引起 轧制品的规格变化，从而造成轧制质量不稳定；此外，由于热轧带肋钢筋存在热膨胀系数， 孔型设计公式极为复杂（存在三角函数、开方等），单纯采用理论的孔型设计，计算时极易造 成数据偏差、失真，在新规格带肋钢筋的工装开发过程中，轧制孔型工装需要根据实际试生。
10、 产情况进行反复修改和调试，造成调试工作强度大，而且还影响轧机生产效率，难以适应市 场多品种的需求变化。 发明内容 0004 本发明的目的在于提供一种能提高轧制质量控制水平和便于实现自动化生产的 基于对带肋钢筋轧制中实时基圆半径参数进行生产过程控制的方法。 0005 本发明的目的是这样实现的：包括包括建立模型、模型配置、建立规则、过程控制 步骤，具体包括： A、建立模型：建立热轧带肋钢筋轧制孔型基圆直径D x 模型： D x = D (0 0.1) * ， 其中：D冷态公称直径， 冷态公称直径偏差， 热膨胀系数， 将相应规格产品的基圆参数录入并保存至数据库； B、模型配置：多次采集当前轧制批次。
11、产品工艺参数、R x 与产品特性数据D、d、， 依据统计概率建立两者函数关系： f(d,) =g(R x ) 其中：d成品直径 为产品重量偏差 说 明 书CN 104259217 A 2/4页 5 R x 轧制孔型基圆半径 将上述R x 、D、d和保存至数据库； C、建立规则：继续采集轧制工艺参数与产品特性数据，若所述采集参数和数据与模型 配置步骤的函数关系相对应，则定义为“命中”一次并计数，当“命中”次数大于设定次数时， 将模型配置步骤的函数关系定义为“规则” 函数关系并保存至数据库； D、过程控制：再次轧制已建立“规则”的带肋钢筋产品时，采集当前轧制参数并输入保 存的相应“规则” 函数关系。
12、运算比较，比较后输出不合理设置参数提示和/或控制相应轧 制参数变更至符合“规则”函数关系。 0006 本发明以热轧带肋钢筋轧制孔型基圆半径入手，根据实际生产的轧机成品孔型基 圆直径计算公式，建立与基圆直径相关各要素的数学模型；通过对现有生产过程多次采集 的生产工艺参数，经概率统计分析，把原先无联系的设备轧制工艺参数与宏观产品参数，通 过数学函数关系紧密地结合在一起，建立基圆半径相关参数与产品生产轧制过程工艺参数 的对应函数关系；然后经基于模糊控制理论的判断规则，确定棒材产品实际参数与影响基 圆直径相关各要素关系的相关性推导函数关系。这样，在数据足够多的情况下，通过相关宏 观参数（规格、标长、重。
13、量）的变化，引起基圆半径变化具有一定的相关性，基于多次相关，可 以对影响基圆半径相关各微观要素进行一定范围推测，并通过生产实际加以修正，多次修 正可以得到产品属性与R x 系数的一套大致“规则”。通过对多次规则进行统计分析，可以指 导轧钢人员或控制轧机对轧制过程中的精轧导卫、活套套量与精轧机的R x 系数进行即时调 整，从而实现生产工艺轧制过程的“智能学习、模糊控制”。在“规则”处于大概率发生的情 况下，可以把它定义为报警条件或控制轧机做出相应的行为；在具体设备调整时，技术人员 可以通过查询历史数据，对具体调整工作进行指导；从而提高轧制的质量控制水平，也便于 实现轧制过程的自动化控制。 附图说。
14、明 0007 图1为本发明轧制孔型扩展角为30时的孔型结构示意图； 图中：-扩展角（侧壁斜度）、S-辊缝、R-基圆半径、B-宽展、D1-轧件高； 图2为本发明典型流程示意图； 图3为本发明过程控制步骤流程图； 图中：S100-建立模型、S200-模型配置、S300- -建立规则、S400-建立模式、S500-过 程控制。 具体实施方式 0008 下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基 于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。 0009 如附图1、2所示，本发明包括建立模型、模型配置、建立规则、过程控制步骤，具体 包括： A、建立模型：建立热轧带。
15、肋钢筋轧制孔型基圆直径D x 模型： D x = D (0 0.1) * ， 其中：D冷态公称直径， 说 明 书CN 104259217 A 3/4页 6 冷态公称直径偏差， 热膨胀系数， 将相应规格产品的基圆参数录入并保存至数据库； B、模型配置：多次采集当前轧制批次产品工艺参数、R x 与产品特性数据D、d、， 依据统计概率建立两者函数关系： f(d,) =g(R x ) 其中：d成品直径 为产品重量偏差 R x 轧制孔型基圆半径 将上述R x 、D、d和保存至数据库； C、建立规则：继续采集轧制工艺参数与产品特性数据，若所述采集参数和数据与模型 配置步骤的函数关系相对应，则定义为“命中”。
16、一次并计数，当“命中”次数大于设定次数时， 将模型配置步骤的函数关系定义为“规则” 函数关系并保存至数据库； D、过程控制：再次轧制已建立“规则”的带肋钢筋产品时，采集当前轧制参数并输入保 存的相应“规则” 函数关系运算比较，比较后输出不合理设置参数提示和/或控制相应轧 制参数变更至符合“规则”函数关系。 0010 所述建立模型步骤中，当轧制孔型扩展角为30时，轧制孔型基圆直径R x 模 型：R x = D (0 0.1) * / 2。 0011 所述建立规则步骤中，当采集的产品实际重量与标准重量发生超过设定值的偏差 时，若在数据库中查询到与此次类似的数据组，则认为偏差与R x 系数存在对应，。
17、定义 为“命中”并自动计数；当“命中”次数大于设定次数时，将偏差与R x 的函数关系提取为 “规则”函数关系并保存至数据库 所述建立规则步骤前还包括再次模型配置步骤：在产品规格、重量信息变更或异常时， 再次在建立模型步骤中录入相应的基圆参数。 0012 所述过程控制步骤前还包括建立模式步骤：在生产过程中，当“规则”数据应用次 数大于设定次数时，将偏差与R x 的函数关系定义为“模式” 函数关系并保存至数据库。 0013 所述过程控制步骤中，再次轧制已建立“模式”的带肋钢筋产品时，输入轧制孔型 基圆直径R x 至保存的相应“模式”函数关系，输出相应的冷态公称直径D、偏差、热膨胀系 数与扩展角和/。
18、或控制轧机自动选择相应的工艺参数。 0014 根据极限的定义，当轧制次数趋于无穷时，对每一个成品规格（直径）d与偏差 值，将对应轧机一个相对恒定的孔型R x 值，通过R x 可以依据“模式”以模糊推导出D, , 值，反过来指导或控制生产。 0015 所述建立规则步骤和/或建立模式步骤中的设定次数为人工设置或固定为10次。 0016 所述建立规则步骤中采集参数和数据与模型配置步骤的函数关系相对应是采集 的参数和数据输入至模型配置步骤的函数关系中，所述函数关系的左右数值差小于设定 值。 0017 如图3所示，所述模型配置步骤中，后续继续轧制已建立函数关系的带肋钢筋产 品时，根据设定继续或停止依统计。
19、概率修正已建立的相应函数关系。 0018 实施例1 说 明 书CN 104259217 A 4/4页 7 如图2所示，控制方法如下： S100：根据热轧带肋钢筋精轧机孔型设计计算公式（ = 30）： R = D (0 0.1) * / 2，建立基圆半径R与冷态公称直径D、偏差与 热膨胀系数的函数映射模型。 0019 S200：基于TCP/IP协议从生产现场的轧机工控系统获取轧制设备参数与产品的 特性信息，并建立偏差与基圆半径R的函数关系f(d, ) =g(R)，并将D、d、 值存储于数据库。 0020 S300：根据步骤（2）所建立的函数关系，每当轧件计量重量与标准重量发生较大 偏差（）时，系。
20、统对历史数据进行统计，如果查到与此次类似数据组，则认为偏差（）与 R系数存在对应，称为“命中”并自动计数；当“命中”次数大于设定的10次时，系统把偏差 （）与R系数的函数对应提取为“规则”，即：当规格d=XX，偏差= YY，R大致为ZZ，并存 储于数据库。 0021 S400：当“规则”数据应用次数大于设定的10次时，系统把偏差（）与R系数的 函数对应提取为“模式”，即：当规格d=XX，偏差= YY，根据数学极限定义，R趋向于ZZ。 0022 S500：当再次轧制已建立“规则”的带肋钢筋产品时，采集当前轧制参数并输入保 存的相应“规则” 函数关系运算并与存储参数进行比较，比较后输出判定为不合理的设置 参数提示和/或控制相应轧制参数变更至符合“规则”函数关系；或当再次轧制已建立“模 式”的带肋钢筋产品或相近产品时，输入相应的基圆半径R，可以依据“模式”推导出D, , 值，从而指导轧钢人员或控制轧机对轧制过程中的精轧导卫、活套套量与精轧机的R系 数进行即时调整。 说 明 书CN 104259217 A 1/3页 8 图1 说 明 书 附 图CN 104259217 A 2/3页 9 图2 说 明 书 附 图CN 104259217 A 3/3页 10 图3 说 明 书 附 图CN 104259217 A 10 。