一种冷连轧升降速阶段的轧制力设定方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116000106A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202310302713.2(22)申请日2023.03.27(71)申请人东北大学地址110819辽宁省沈阳市和平区文化路三号巷11号(72)发明人李旭曹雷陈方升张欣张殿华(74)专利代理机构沈阳优普达知识产权代理事务所(特殊普通合伙)21234专利代理师陈曦(51)Int.Cl.B21B37/58(2006.01)G06N3/0442(2023.01)G06N3/0985(2023.01)G07C3/00(2006.01)权利要求书4页说明书11页附图6页(54)发明名称一种冷连轧升降速阶段的轧制力设定方法(57)摘要本发明的一种冷连轧升降速阶段的轧制力设定方法，包括如下步骤：步骤1：采集轧件参数、轧制工艺参数以及轧辊参数；步骤2：根据轧件变形特点，构建满足体积不变条件和速度边界条件的动态速度场和应变速率场，得到轧件成形功率泛函表达式，解得泛函及各成形功率最小值；步骤3：将步骤1采集的参数连同步骤2中得到的内部塑性变形功率、剪切功率和张力功率作为初选输入特征，计算初选输入特征与轧制力间的互信息熵，剔除互信息熵较低的特征，得到模型的最终输入特征；步骤4：建立LSTM网络模型并确定最优超参数，对训练过程中的学习率进行优化以提升网络初始稳定性和训练速度，根据实际生产数据进行网络训练以及轧制力预测。CN116000106ACN116000106A权利要求书1/4页1.一种冷连轧升降速阶段的轧制力设定方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：采集轧件参数、轧制工艺参数以及轧辊参数；步骤2：根据轧件变形特点，构建满足体积不变条件和速度边界条件的动态速度场和应变速率场，得到轧件成形功率泛函表达式，解得泛函及内部塑性变形功率、剪切功率、张力功率和摩擦功率的最小值；步骤3：将轧件参数、轧制工艺参数以及轧辊参数连同步骤2中得到的内部塑性变形功率、剪切功率和张力功率作为初选输入特征，计算初选输入特征与轧制力间的互信息熵，剔除互信息熵最低的六个特征，得到模型的最终输入特征；步骤4：建立LSTM网络模型并确定最优超参数，对训练过程中的学习率进行优化以提升网络初始稳定性和训练速度，根据实际生产数据进行网络训练以及轧制力预测。2.如权利要求1所述的冷连轧升降速阶段的轧制力设定方法，其特征在于，所述步骤1中：轧件参数包括：带钢牌号、带钢宽度和来料厚度；轧制工艺参数包括：各道次前后张力、轧制速度、带钢出/入口速度、带钢出/入口厚度、实际辊缝值及其变化速度、电机扭矩和乳化液流量；轧辊参数包括：各道次轧辊辊径、粗糙度和轧制长度；其中，实际辊缝变化速度通过对实际辊缝值微分求得；剩余所有轧件参数、轧制工艺参数和轧辊参数从冷轧产线上获取。3.如权利要求1所述的冷连轧升降速阶段的轧制力设定方法，其特征在于，所述步骤2具体为：步骤2.1：根据如下假设构建双抛物线动态速度场：（1）动态速度场由稳态速度场和垂直速度附加项线性叠加，稳态速度场是辊缝变化速度为零时的特殊形式；（2）从入口到中性面，带钢表面和中心的水平速度差逐渐增大，从中性面到出口，水平速度差逐渐减小到零；（3）在同一垂直截面上水平速度为抛物线分布；步骤2.2：根据双抛物线动态速度场得到轧件成形功率泛函表达式，所述轧件成形功率包括：内部塑性变形功率、摩擦功率、剪切功率和张力功率；步骤2.3：采用搜索法求解使功率泛函最小的中性角，计算此时的内部塑性变形功率、摩擦功率、剪切功率和张力功率。4.如权利要求3所述的冷连轧升降速阶段的轧制力设定方法，其特征在于，所述步骤2.1中构建的双抛物线动态速度场如下所示：式中：2CN116000106A权利要求书2/4页其中，x为距轧件入口处距离；y为距轧制线距离；vx为轧件水平速度分布；vy为轧件垂直速度分布；U为轧件秒体积流量；hx为轧件任意垂直截面厚度；为轧件任意垂直截面厚度的导数；h0为轧件入口厚度；h1为轧件出口厚度；hn为轧件中性面厚度；xn为中性面距轧件入口处距离；αn为中性角；vn为中性面处轧辊水平速度；l为变形区长度；b为轧件宽度；R0为轧辊半径；vr为轧制速度；vc(t)为辊缝变化速度；t为时间；v0为轧件入口水平速度分布；v1为轧件出口水平速度分布；对应的应变速率场如下式所示：其中，为x方向线应变速率；为y方向线应变速率；为xy平面内切应变速率。5.如权利要求4所述的冷连轧升降速阶段的轧制力设定方法，其特征在于，所述步骤2.2中轧件成形功率泛函表达式具体包括：内部塑性变形功率表达式：其中，σs为轧件变形抗力；根据变形区轧件变形特点，可以得到最大应变速率和最小应变速率；V为轧件体积；为应变速率张量；为比塑性功率；z为距轧件中心线距离