CN105772513A - 一种冷连轧极限厚度带钢的带头轧制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷连轧极限厚度带钢的带头轧制方法，旨在提高极限厚度带钢的成品质量。该方法的内容包括：启动自动带头轧制模式；计算厚比系数；厚度测量中的滤波处理；计算轧制厚度所需的机架速度；计算斜坡平滑因子；计算带头附加机架传动系数；计算机架带头轧制速度；将自动计算的上述参数传递到控制系统中，利用现有的焊缝跟踪系统，启动或关闭自动带头轧制模式。本发明解决了轧制极薄带钢的轧机穿带问题，降低带钢头尾的断带次数，也可以解决轧制极厚带钢后续的连续退火焊机的焊接困难问题。

Description

一种冷连轧极限厚度带钢的带头轧制方法

技术领域

本发明涉及冷连轧极限厚度带钢的轧制方法，特别是一种冷连轧极限厚度带钢的带头轧制方法。

背景技术

冷连轧机组的生产来料主要是热轧薄板，作为最终产品的冷轧带钢已被广泛应用于家电、汽车以及建筑等行业。冷轧带钢是一般用户直接面对的轧制成品，对冷轧带钢的厚度、规格以及板形都有很高的要求。现有的五机架全六辊冷连轧机的原设计轧机出口带钢厚度是在0.3-2.0mm之间，宽度是在800-1300mm之间。当来料带钢在一定规格内时，轧机的模型计算和过程控制都非常稳定，带钢的头尾超差长度和板形均可得到有效的控制，生产效率比较高。但是，在生产厚度小于0.5mm或大于2.5mm的极限厚度带钢时，特别是在生产厚度小于0.3mm的超薄带钢时，会出现启动轧制穿带困难和卷取塌心的卸料问题。在实际生产过程中，厚度小于0.5mm的薄带钢启动轧制失败的情况时有发生，成功率在50％以下。事故集中表现为勒辊和断带。普遍存在着轧制超薄规格带钢时焊缝附近断带率高、生产效率低以及成材率低的技术难题。另外，当轧制超厚带钢特别是成品厚度大于2.5mm时，带钢头部和尾部的极限厚度会导致后续的连续退火焊机的焊接困难。

与带钢动态变规格控制系统的高速发展相比，极限厚度带钢带头轧制控制技术尚处在起步阶段。由于控制模型和控制策略的问题，控制精度普遍不高，能够实现有效稳定的工业应用的也比较少。专利授权公告号：CN100411760C，一种控制冷轧薄带钢断带的动态增厚轧制法，该方法是通过两个楔形轧制过程来实现局部动态增厚轧制的；专利授权公告号：CN103302094B，一种横向楔形轧制变厚度钢板的生产方法，其特征是横向轧制和纵向轧制均按照轧制规程来分配影响函数，进而确定辊缝调整量。上述两个专利均未涉及到利用传动系数来调整极限厚度带钢带头轧制的控制方法的设计与实现。日本日立公司为代表开发了厚头轧制控制系统，该系统是应用二级模型的设定值作为控制依据，然后乘以调控功效系数，进而得到轧机辊缝的改变量。由于该系统的模型关系复杂，回归过程速度较慢且经常发生回归异常，控制精度不高。

发明内容

本发明提供了一种冷连轧极限厚度带钢的带头轧制方法，旨在提高极限厚度带钢的成品质量。

一种冷连轧极限厚度带钢的带头轧制方法，该方法利用冷连轧机现有的焊缝跟踪系统，准确地测量出带钢焊缝的位置，通过第一个机架到第五个机架的传动速度的动态调整来实现极限厚度带钢的带头轧制的精确控制，该方法包括以下内容：

a.启动自动带头轧制模式

启动时须同时满足下列条件：

轧机出口设定厚度为小于0.5mm或者大于2.5mm；带钢焊缝距离第一个机架小于12m；带钢出口速度不为零；

b.计算厚比系数

$A=\frac{T_G-T_N}{T_N}---\left(1\right)$

在公式(1)中，T_G为带头轧制目标厚度；T_N为出口设定厚度；A为厚比系数，当出口设定厚度小于0.5mm时，带头轧制目标厚度则比出口设定厚度增加0.34mm；当出口设定厚度大于0.5mm时，带头轧制目标厚度则比出口设定厚度减少1.0mm；

c.厚度测量中的滤波处理

取上一个周期厚度测量值的部分比例成分，与本周期厚度测量值的部分比例成分进行叠加，作为本周期厚度测量值的输出量，其计算公式为：

f(i)＝a₀·f₀(i)+a₁·f₁(i)(2)

在公式(2)中，f(i)为本周期所测厚度滤波值；f₀(i)为上一个周期所测厚度值；f₁(i)为本周期所测厚度值；a₀和a₁分别为比例系数，为了能够有效地剔除异常测量值，这里a₀和a₁分别取0.9和0.1；

d.计算轧制厚度所需的机架速度

轧制带头的策略是通过在原有五个机架速度设定的基础上，每个机架增加一定的速度附加，根据金属秒流量原理，前机架速度增加势必造成金属多流入，从而可实现轧制带头的目的，轧制厚度所需的机架速度的计算公式如下：

V_i＝V_0i+k_i·V_0i(3)

在公式(3)中，V_i为轧制厚度所需的机架速度；V_0i为原始设定速度；k_i为机架速度锥的速度增加系数；

e.计算斜坡平滑因子

$N_i={\∫}_0^1{b}_i\·V_{i}dt---\left(4\right)$

在公式(4)中，b_i为平滑系数；N_i为斜坡平滑因子；

f.计算带头附加机架传动系数

当某一个通道或连续几个通道出现数据异常时，板形控制系统可自动判别出故障并进行合理的补偿，关键数据的上下限及其连锁关系会被设置出来，进而为板形控制系统提供准确的板形数据，从而避免由异常板形数据所导致的控制失调等事故，以确保生产的稳定性，带头附加机架传动系数为：

M_i＝V_i/(V_msr·SL_i)·W_i·[(N·k_i·A)+1](5)

在公式(5)中，V_i为各机架出口速度；V_msr为轧机主令速度；SL_i为各机架前滑值；W_i为机架速度楔形系数；

g.计算机架带头轧制速度

各机架的带头轧制速度为主令速度与相应的带头附加机架传动系数的乘积；

h.将自动计算的上述参数传递到控制系统中，利用现有的焊缝跟踪系统，当焊缝距离第一个机架12m时，自动带头轧制模式被启动；当焊缝距离第五个机架12m时，自动带头轧制模式被关闭，系统被切换到正常的厚度控制程序。

本发明与现有同类技术相比，其显著地有益效果体现在：

1.提出了新的适应工业应用的自动带头轧制模式启动方法。

2.通过引入厚比系数、速度锥系数、斜坡平滑因子以及带头附加机架传动系数计算方法，提出了一种冷连轧极限厚度带钢的带头轧制控制模型，提高了相应的轧制控制精度。

3.解决了轧制极薄带钢的轧机穿带问题，降低带钢头尾的断带次数，也可以解决轧制极厚带钢后续的连续退火焊机的焊接困难问题。

附图说明

图1是本发明应用的五机架全六辊冷连轧机结构示意图。

图2是本发明应用的五机架全六辊冷连轧机第一个机架到第五个机架的速度锥图。

图3是带钢楔形轧制过渡过程示意图。

图4是本发明带头轧制控制效果示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种冷连轧极限厚度带钢的带头轧制方法，以在某冷轧厂的冷连轧机上应用为例，生产0.25mm的薄规格冷轧带钢产品，带头轧制厚度为0.5mm，带钢宽度为1250mm，抗拉强度为650Mpa，具体的轧制方法如下：

(1)启动自动带头轧制模式

当轧机满足以下3个条件时，自动带头轧制模式启动：

条件1：轧机出口设定厚度为0.25mm；

条件2：带钢焊缝距离第一个机架小于12m；

条件3：带钢出口速度v＝1m/s。

(2)计算厚比系数

$A=\frac{T_G-T_N}{T_N}---\left(1\right)$

代入数值得：

$A=\frac{T_G-T_N}{T_N}=\frac{0.5-0.25}{0.25}=1$

在公式(1)中，T_G为带头轧制目标厚度；T_N为出口设定厚度；A为厚比系数。

(3)厚度测量中的滤波处理

为了去除厚度测量值中的尖峰信号，首先对测量值进行滤波处理。取上一个周期厚度测量值的部分比例成分，与本周期厚度测量值的部分比例成分进行叠加，作为本周期厚度测量值的输出量，其计算公式为：

f(i)＝a₀·f₀(i)+a₁·f₁(i)(2)

在公式(2)中，f(i)为本周期所测厚度滤波值；f₀(i)为上一个周期所测厚度值；f₁(i)为本周期所测厚度值；a₀和a₁分别为比例系数。为了能够有效地剔除异常测量值，这里a₀和a₁分别取0.9和0.1。

(4)计算轧制厚度所需的机架速度

各机架速度锥的速度增加系数分别为k₁＝1、k₂＝0.707、k₃＝0.414、k₄＝0.121以及k₅＝0。当轧机第一个机架到第五个机架的原始设定速度分别为0.85m/s、1.14m/s、1.5m/s、1.86m/s以及2.25m/s时，则第一个机架到第五个机架的轧制厚度所需的机架速度分别为：

V₁＝0.85+1×0.85＝1.7m/s

V₂＝1.14+0.707×1.14＝1.95m/s

V₃＝1.5+0.414×1.5＝2.121m/s

V₄＝1.86+0.121×1.86＝2.085m/s

V₅＝2.25+0×2.25＝2.25m/s

第一个机架到第五个机架的速度锥图如图2所示。

(5)计算斜坡平滑因子

斜坡平滑因子从0到1递增，经计算，斜坡平滑因子每次增加0.25。

(6)计算带头附加机架传动系数

带入相应的数值后，计算可得：

M₁＝V₁/(V_msr·SL₁)·W₁·[(N_i·k₁·A)+1]＝0.282

M₂＝V₂/(V_msr·SL₂)·W₂·[(N_i·k₂·A)+1]＝0.39

M₃＝V₃/(V_msr·SL₃)·W₃·[(N_i·k₃·A)+1]＝0.535

M₄＝V₄/(V_msr·SL₄)·W₄·[(N_i·k₄·A)+1]＝0.727

M₅＝V₅/(V_msr·SL₅)·W₅·[(N_i·k₅·A)+1]＝0.992

(7)计算机架带头轧制速度

各机架的带头轧制速度为主令速度与相应的带头附加机架传动系数的乘积。

(8)自动计算的上述参数被传递到控制系统中。

(9)如图1所示，利用现有的焊缝跟踪系统，当焊缝距离第一个机架12m时，自动带头轧制模式被启动。

(10)当焊缝距离第五个机架12m时，自动带头轧制模式被关闭，系统被切换到正常的厚度控制程序。带头轧制控制效果如图4所示。

Claims (1)

1.一种冷连轧极限厚度带钢的带头轧制方法，其特征是该方法利用冷连轧机现有的焊缝跟踪系统，准确地测量出带钢焊缝的位置，通过第一个机架到第五个机架的传动速度的动态调整来实现极限厚度带钢的带头轧制的精确控制，该方法包括以下内容：

a.启动自动带头轧制模式

启动时须同时满足下列条件：

轧机出口设定厚度为小于0.5mm或者大于2.5mm；带钢焊缝距离第一个机架小于12m；带钢出口速度不为零；

b.计算厚比系数

$A=\frac{T_G-T_N}{T_N}---\left(1\right)$

在公式(1)中，T_G为带头轧制目标厚度；T_N为出口设定厚度；A为厚比系数，当出口设定厚度小于0.5mm时，带头轧制目标厚度则比出口设定厚度增加0.34mm；当出口设定厚度大于0.5mm时，带头轧制目标厚度则比出口设定厚度减少1.0mm；

c.厚度测量中的滤波处理

取上一个周期厚度测量值的部分比例成分，与本周期厚度测量值的部分比例成分进行叠加，作为本周期厚度测量值的输出量，其计算公式为：

f(i)＝a₀·f₀(i)+a₁·f₁(i)(2)

在公式(2)中，f(i)为本周期所测厚度滤波值；f₀(i)为上一个周期所测厚度值；f₁(i)为本周期所测厚度值；a₀和a₁分别为比例系数，为了能够有效地剔除异常测量值，这里a₀和a₁分别取0.9和0.1；

d.计算轧制厚度所需的机架速度

轧制带头的策略是通过在原有五个机架速度设定的基础上，每个机架增加一定的速度附加，根据金属秒流量原理，前机架速度增加势必造成金属多流入，从而可实现轧制带头的目的，轧制厚度所需的机架速度的计算公式如下：

V_i＝V_0i+k_i·V_0i(3)

在公式(3)中，V_i为轧制厚度所需的机架速度；V_0i为原始设定速度；k_i为机架速度锥的速度增加系数；

e.计算斜坡平滑因子

$N_i={\∫}_0^1{b}_i\·V_{i}dt---\left(4\right)$

在公式(4)中，b_i为平滑系数；N_i为斜坡平滑因子；

f.计算带头附加机架传动系数

当某一个通道或连续几个通道出现数据异常时，板形控制系统可自动判别出故障并进行合理的补偿，关键数据的上下限及其连锁关系会被设置出来，进而为板形控制系统提供准确的板形数据，从而避免由异常板形数据所导致的控制失调等事故，以确保生产的稳定性，带头附加机架传动系数为：

M_i＝V_i/(V_msr·SL_i)·W_i·[(N·k_i·A)+1](5)

在公式(5)中，V_i为各机架出口速度；V_msr为轧机主令速度；SL_i为各机架前滑值；W_i为机架速度楔形系数；

g.计算机架带头轧制速度

各机架的带头轧制速度为主令速度与相应的带头附加机架传动系数的乘积；

h.将自动计算的上述参数传递到控制系统中，利用现有的焊缝跟踪系统，当焊缝距离第一个机架12m时，自动带头轧制模式被启动；当焊缝距离第五个机架12m时，自动带头轧制模式被关闭，系统被切换到正常的厚度控制程序。