CN106984652A - 根据中间坯镰刀弯控制精轧机架跑偏的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种根据中间坯镰刀弯控制精轧机架跑偏的方法，包括步骤：(1)选定控制范围；(2)确定镰刀弯C值；(3)按照下述模型得到第i机架的单侧辊缝调节量ΔGap_i：式中：ΔGap_i为第i机架的单侧辊缝调节量，单位为mm；C表示带钢镰刀弯C值(mm)；K_m表示轧机刚度系数，其单位为KN/mm；K_s表示塑性变形系数，其单位为KN/mm；h_i表示第i机架的出口厚度，其单位为mm；h₀表示中间坯厚度，其单位为mm；W表示带钢成品宽度，其单位为mm；K_i表示第i机架的增益系数，其为无量纲；(4)将上述确定的第i机架的单侧辊缝调节量ΔGap_i传输给压下控制系统进行执行。本发明的方法可消除中间坯镰刀弯对精轧的跑偏影响。

Description

根据中间坯镰刀弯控制精轧机架跑偏的方法

技术领域

本发明涉及一种控制轧机机架跑偏的方法，尤其涉及一种控制精轧机架跑偏的方法。

背景技术

热轧带钢是重要的钢铁产品，热连轧是热轧带钢生产的主要方式之一。图1示意了一种热轧带钢的热连轧生产线。如图1所示，该热连轧生产线包括加热炉1、粗轧机2、精轧机3、层流冷却装置4以及卷取机5，其中精轧机3包括若干精轧机架，该热连轧生产线中，精轧机3包括精轧机架F1-F7。该热连轧生产线的生产工艺是：首先坯料经加热炉1板坯加热，其次经高压水除磷，之后经粗轧机2进行粗轧，然后切头切尾，再经精轧机3精轧，之后经层流冷却装置4进行层流冷却，最后由卷取机5进行卷取获得热轧带钢成品。

粗轧后的板坯也称中间坯。在实际热轧带钢生产中，由于温度不均匀、粗轧两侧辊缝偏差、粗轧轧辊打滑等原因，中间坯往往存在如图2所示的一定镰刀弯(即形状如镰刀的弯曲)，对后续精轧轧制稳定性造成不利影响，容易导致精轧出现轧破甚至跑偏废钢等事故。然而目前对此缺乏有效的控制手段，生产中操作工需要根据实际轧制情况进行及时干预，具有较大的不确定性和误差。随着高强度热轧板带产品以及薄、硬规格产品的日益增多，热轧轧制镰刀弯、跑偏等问题日益突出，成为热轧生产焦点问题之一。

镰刀弯问题源于非对称轧制，即轧机入口与出口板坯比例楔形不相等。造成非对称轧制的因素众多，主要包括轧件、轧机和轧制对中性三方面。轧件方面的因素包括板坯来料的镰刀弯、楔形度和温度均匀性。对于板坯来料的温度均匀性导致的非对称轧制问题，专利JP62197209A、JP06007818A公开了一种基于温度检测的镰刀弯和跑偏控制方法，是通过在轧机入口安装温度检测装置，测量板坯横向温度差，由此得到轧机两侧轧制力偏差和辊缝偏差，并对轧机两侧辊缝进行补偿，从而实现镰刀弯和跑偏控制。但该方法对于板坯来料的镰刀弯和楔形度导致的跑偏和镰刀弯无法控制。专利JP62054511A公开了一种基于视觉检测的镰刀弯控制方法，即通过轧机出口安装高速相机，实时检测带钢位置，并把跑偏信息传递给轧机压下系统，动态调整轧机两侧压下，从而实现镰刀弯和跑偏控制。该方法可解决各种因素导致的跑偏和镰刀弯问题，但由于需要安装板坯位置检测与自动跑偏控制系统，实施投资大，周期长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种根据中间坯镰刀弯控制精轧机架跑偏的方法，该方法可解决由于粗轧中间坯存在镰刀弯而影响精轧轧制稳定性的问题，减少跑偏废钢，提高热轧带钢产品板形质量。

为了实现上述目的，本发明提出了一种根据中间坯镰刀弯控制精轧机架跑偏的方法，包括步骤：

(1)选定控制范围：所述控制范围为沿中间坯的长度方向距中间坯的头部端的距离为X的控制段；

(2)确定镰刀弯C值：以中间坯在其长度方向上距头部端距离为X的位置的对中值C1为基准，将所述控制范围内的各点的实际对中值C2减去C1，得到所述各点的镰刀弯C值，C的单位为mm；

(3)按照下述模型得到第i机架的单侧辊缝调节量ΔGap_i：

式中：ΔGap_i为第i机架的单侧辊缝调节量，单位为mm；C表示带钢镰刀弯C值(mm)；K_m表示轧机刚度系数，其单位为KN/mm；K_s表示塑性变形系数，其单位为KN/mm；h_i表示第i机架的出口厚度，其单位为mm；h₀表示中间坯厚度，其单位为mm；W表示带钢成品宽度，其单位为mm；K_i表示第i机架的增益系数，其为无量纲；

(4)将上述确定的第i机架的单侧辊缝调节量ΔGap_i传输给压下控制系统进行执行。

本发明的总体构思是考虑到中间坯镰刀弯对精轧的跑偏影响，采用精轧前对中间坯镰刀弯对中数据进行检测，并基于该检测得到的中间坯镰刀弯对中数据计算出各精轧机架中精轧辊的单侧辊缝调节量，再通过压下控制系统按照该单侧辊缝调节量进行辊缝调节的方法，实现调平补偿，以消除中间坯镰刀弯对精轧的跑偏影响，从而解决由于粗轧中间坯存在镰刀弯而影响精轧轧制稳定性的问题，减少跑偏废钢，提高热轧带钢产品板形质量。

本发明的根据中间坯镰刀弯控制精轧机架跑偏的方法中，步骤(1)选定控制范围的原因是通常在中间坯的两端镰刀弯比较明显，步骤(2)中的作为对中数据的所述对中值C1和C2通常由宽度仪检测得到，步骤(3)中的模型用于计算精轧机架中第i机架的精轧辊的单侧辊缝调节量ΔGap_i，步骤(4)中的压下控制系统用于执行辊缝调节。

本发明的根据中间坯镰刀弯控制精轧机架跑偏的方法可以由工业控制计算机配合宽度仪和精轧机架的压下控制系统实现，其中宽度仪用于检测中间坯镰刀弯对中数据，工业控制计算机用于构建步骤(3)中的模型、相关数据的计算和传输以及流程控制，精轧机架的压下控制系统用于执行辊缝调节。

进一步地，本发明所述的方法中，在所述步骤(2)后还具有步骤(2a)：将各点的镰刀弯C值正/负方向的幅值与一设定的C值幅值阈值进行比较，如果C值正/负方向的幅值小于等于所述C值幅值阈值，则进行步骤(3)，如果C值正/负方向的幅值大于所述C值幅值阈值，则将所述C值幅值阈值作为C值正/负方向的幅值以进行步骤(3)。其中，所述C值幅值阈值按照经验选取。

进一步地，本发明所述的方法中，在所述步骤(3)后还具有步骤(3a)：将第i机架的单侧辊缝调节量ΔGap_i正/负方向的幅值与一设定的调节量幅值阈值进行比较，如果第i机架的单侧辊缝调节量ΔGap_i正/负方向的幅值小于等于所述调节量幅值阈值，则进行步骤(4)，如果第i机架的单侧辊缝调节量ΔGap_i正/负方向的幅值大于所述调节量幅值阈值，则将所述调节量幅值阈值作为第i机架的单侧辊缝调节量ΔGap_i正/负方向的幅值以进行步骤(4)。其中，所述调节量幅值阈值按照经验选取。

更进一步地，在本发明所述或上述的方法中，所述步骤(1)中，X的取值范围为0.5-30m。

更进一步地，在上述方法中，X的取值范围为5-15m。

上述方案中，所述X的取值范围应当至少包括明显的中间坯镰刀弯，从而达到较好的消除中间坯镰刀弯对精轧的跑偏影响的效果。

更进一步地，在本发明所述或上述的方法中，对于F1-F4机架，K_m的取值范围为6000-6800KN/mm；对于F5-F7机架，K_m的取值范围为5600-6400KN/mm。

更进一步地，在本发明所述或上述的方法中，K_s的取值范围为1000-40000KN/mm。

更进一步地，在本发明所述或上述的方法中，h_i的取值范围为1.2-30mm。

上述方案中，K_m、K_s以及h_i为精轧机架的参数，在某些实施方式中，精轧机架包括F1-F7七台机架。

更进一步地，在本发明所述或上述的方法中，h₀的取值范围30-60mm。

更进一步地，在本发明所述或上述的方法中，W的取值范围700-1800mm。

本发明所述的根据中间坯镰刀弯控制精轧机架跑偏的方法，其与现有技术相比具有以下优点：

(1)可控制由板坯来料的镰刀弯和楔形度导致的跑偏和镰刀弯，有效减少精轧跑偏、轧破甩尾和废钢，提高热轧轧制稳定性；

(2)由于本发明方法对中间坯的检测和对辊缝调节控制不是同步实施的，因此对检测和控制的同步性和实时性要求不高，检测和控制设备的成本低廉；

(3)即便再高的同步性也不可能完全同步，控制效果无法达到最佳，而本发明方法的检测和控制的非同步保证了最佳的控制效果。

附图说明

图1为一种热轧带钢的热连轧生产线的结构示意图。

图2为镰刀弯示意图。

图3为本发明所述的根据中间坯镰刀弯控制精轧机架跑偏的方法在一种实施方式下所应用的控制系统示意图。

图4为本发明所述的根据中间坯镰刀弯控制精轧机架跑偏的方法在一种实施方式下的流程示意图。

图5为本发明所述的根据中间坯镰刀弯控制精轧机架跑偏的方法在一种实施方式下的中间坯对中数据曲线。

具体实施方式

下面将结合说明书附图和具体的实施例对本发明所述的根据中间坯镰刀弯控制精轧机架跑偏的方法做出进一步的解释说明，但是该解释说明并不构成对本发明的技术方案的不当限定。

实施例A1-A2

图3示意了实施例A1-A2的根据中间坯镰刀弯控制精轧机架跑偏的方法所应用的控制系统，图4示意了实施例A1-A2的根据中间坯镰刀弯控制精轧机架跑偏的方法的流程。

如图3所示，实施例A1-A2的根据中间坯镰刀弯控制精轧机架跑偏的方法所应用的控制系统包括宽度仪7和工业控制计算机8，由工业控制计算机8配合宽度仪7和精轧机架F1-F7的压下控制系统实现。

如图4所示，结合参考图3，实施例A1-A2的根据中间坯镰刀弯控制精轧机架跑偏的方法的具体步骤如下：

(1)中间坯对中数据处理(选定控制范围)：由宽度仪7检测中间坯6的中间坯镰刀弯对中数据，工业控制计算机8对该中间坯镰刀弯对中数据进行处理，按照预先设定的规则选择控制范围，该控制范围为沿中间坯的长度方向距中间坯的头部端的距离为X的控制段；上述预先设定的规则应当使得X的取值范围包括明显的中间坯镰刀弯，该预先设定的规则可以是基于对中数据绝对值的大小判断，或者是依据经验设定；本实施例X取值范围选定5-15m；

(2)确定镰刀弯C值：工业控制计算机8以中间坯6在其长度方向上距头部端距离为X的位置的对中值C1为基准，将控制范围内的各点的实际对中值C2减去C1，得到各点的镰刀弯C值，C的单位为mm；

(2a)C值限幅：工业控制计算机8将各点的镰刀弯C值正/负方向的幅值与一设定的C值幅值阈值进行比较，如果C值正/负方向的幅值小于等于该C值幅值阈值，则进行步骤(3)，如果C值正/负方向的幅值大于该C值幅值阈值，则将该C值幅值阈值作为C值正/负方向的幅值以进行步骤(3)；其中，C值幅值阈值按照经验选取；

(3)计算精轧机架F1-F7调平修正量：工业控制计算机8的可执行程序中具有符合下述模型的程序模块，工业控制计算机8通过该程序模块得到精轧机架F1-F7中第i机架(即精轧机架Fi)的单侧辊缝调节量ΔGap_i：

式中：ΔGap_i为第i机架的单侧辊缝调节量，单位为mm；C表示带钢镰刀弯C值，其单位为mm(取值范围-100～100)；K_m表示轧机刚度系数，其单位为KN/mm(对于F1-F4机架，K_m的取值范围为6000-6800KN/mm；对于F5-F7机架，K_m的取值范围为5600-6400KN/mm)；K_s表示塑性变形系数，其单位为KN/mm(取值范围为1000-40000KN/mm)；h_i表示第i机架的出口厚度，其单位为mm(取值范围为1.2-30mm)；h₀表示中间坯厚度，其单位为mm(取值范围30-60mm)；W表示带钢成品宽度，其单位为mm(取值范围700-1800mm)；K_i表示第i机架的增益系数，其为无量纲(取值范围小于1)；

(3a)调节量限幅：工业控制计算机8将第i机架的单侧辊缝调节量ΔGap_i正/负方向的幅值与一设定的调节量幅值阈值进行比较，如果第i机架的单侧辊缝调节量ΔGap_i正/负方向的幅值小于等于该调节量幅值阈值，则进行步骤(4)，如果第i机架的单侧辊缝调节量ΔGap_i正/负方向的幅值大于该调节量幅值阈值，则将该调节量幅值阈值作为第i机架的单侧辊缝调节量ΔGap_i正/负方向的幅值以进行步骤(4)；其中，该调节量幅值阈值按照经验选取；

(4)执行精轧机架F1-F7调平修正：工业控制计算机8将上述确定的第i机架的单侧辊缝调节量ΔGap_i传输给精轧机架的压下控制系统在距离中间坯6的头部端的距离为X的范围内进行精轧机架F1-F7相应的辊缝调节的执行。

表1列出了实施例A1的根据中间坯镰刀弯控制精轧机架跑偏的方法的具体工艺参数。实施例A1中，由宽度仪检测的对中数据如图5所示，横坐标为中间坯的长度方向，距中间坯6的头部端2m处的对中值为C2＝61.2mm，距中间坯6的头部端10米处的对中值为C1＝12.5mm，计算出来的C值为48.7mm。

表1.

表2列出了实施例A2的根据中间坯镰刀弯控制精轧机架跑偏的方法的具体工艺参数。实施例A2中，由宽度仪检测的对中数据中，距中间坯6的头部端1m处的对中值为C2＝53.6mm，距中间坯6的头部端10米处的对中值为C1＝-6.7mm，计算出来的C值为60.3mm。

表2.

上述实施例A1和A2只给出了一个C值的计算情况，对于根据步骤(2)和(2a)得到的不同的C值，只需代入步骤(3)即可计算出相应C值的机架F1-F7的单侧辊缝调节量ΔGap_i。实施例A1和A2在实际应用中收到了良好效果，能够减少精轧跑偏、轧破甩尾和废钢，提高热轧轧制稳定性。

需要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种根据中间坯镰刀弯控制精轧机架跑偏的方法，其特征在于，包括步骤：

(1)选定控制范围：所述控制范围为沿中间坯的长度方向距中间坯的头部端的距离为X的控制段；

(2)确定镰刀弯C值：以中间坯在其长度方向上距头部端距离为X的位置的对中值C1为基准，将所述控制范围内的各点的实际对中值C2减去C1，得到所述各点的镰刀弯C值，C的单位为mm；

(3)按照下述模型得到第i机架的单侧辊缝调节量ΔGap_i：

${\mathrm{\ΔGap}}_i=\frac{C}{100}\×\{\frac{K_m+K_s}{K_m}\×\frac{h_i}{h_0}\×\frac{1200}{W}\×\frac{h_0}{40}\}\×K_i---\left(1\right)$

式中：ΔGap_i为第i机架的单侧辊缝调节量，单位为mm；C表示带钢镰刀弯C值(mm)；K_m表示轧机刚度系数，其单位为KN/mm；K_s表示塑性变形系数，其单位为KN/mm；h_i表示第i机架的出口厚度，其单位为mm；h₀表示中间坯厚度，其单位为mm；W表示带钢成品宽度，其单位为mm；K_i表示第i机架的增益系数，其为无量纲；

(4)将上述确定的第i机架的单侧辊缝调节量ΔGap_i传输给压下控制系统进行执行。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(2)后还具有步骤(2a)：将各点的镰刀弯C值正/负方向的幅值与一设定的C值幅值阈值进行比较，如果C值正/负方向的幅值小于等于所述C值幅值阈值，则进行步骤(3)，如果C值正/负方向的幅值大于所述C值幅值阈值，则将所述C值幅值阈值作为C值正/负方向的幅值以进行步骤(3)。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步骤(3)后还具有步骤(3a)：将第i机架的单侧辊缝调节量ΔGap_i正/负方向的幅值与一设定的调节量幅值阈值进行比较，如果第i机架的单侧辊缝调节量ΔGap_i正/负方向的幅值小于等于所述调节量幅值阈值，则进行步骤(4)，如果第i机架的单侧辊缝调节量ΔGap_i正/负方向的幅值大于所述调节量幅值阈值，则将所述调节量幅值阈值作为第i机架的单侧辊缝调节量ΔGap_i正/负方向的幅值以进行步骤(4)。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，X的取值范围为0.5-30m。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，X的取值范围为5-15m。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于F1-F4机架，K_m的取值范围为6000-6800KN/mm；对于F5-F7机架，K_m的取值范围为5600-6400KN/mm。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，K_s的取值范围为1000-40000KN/mm。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，h_i的取值范围为1.2-30mm。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，h₀的取值范围30-60mm。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，W的取值范围700-1800mm。