CN1840255A - 带钢平整延伸率和板形综合控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种带钢平整延伸率和板形综合控制方法，该方法通过比较轧制压力调节延伸率代价系数和张力调节延伸率代价系数的大小选择轧制压力方式或张力方式控制延伸率，并根据各工艺参数的设定值和各相应的在线测量值控制平整机的轧制过程。在轧制压力控制方式中，当轧制压力累积调节量超过一定限度时，保持轧制压力不变，再对张力进行调节；在张力控制方式中，当张力累积调节量超过一定限度时，保持张力不变，再对轧制压力进行调节；在对轧制压力进行调节的同时，弯辊力跟随轧制压力同步调节。本发明的方法大大提高了冷轧带钢平整轧制过程中带材的延伸率与板形控制精度，可保持平整出口板形基本不随实际平整参数的变化而变化，消除轧制压力调整对带钢板形的不良影响。

Description

带钢平整延伸率和板形综合控制方法

技术领域

本发明涉及一种钢材的生产方法，特别涉及一种带钢平整延伸率和板形控制方法。

背景技术

冷轧平整是对经过再结晶退火后的带钢以较小的塑性变形(延伸率一般为0.2％～3％)进行轧制，以消除屈服平台、控制板形，并得到要求的表面形貌的轧制过程。无论是传统的还是现代的冷轧工艺过程，平整都是必不可少的生产环节之一。由于平整是决定成品的带钢板形、机械性能的最后一道工序，所以，平整机的延伸率和板形控制，对于提高冷轧带钢的质量具有非常重要的意义。

目前对于大多数的热镀锌机组和一部分连退机组中的平整机，没有板形闭环控制，主要采用恒延伸率控制(即延伸率闭环控制)和恒轧制压力控制(即轧制压力闭环控制)两种方式。采用延伸率闭环控制时，当延伸率实际值偏离设定值时，调整轧制压力或张力，使实际延伸率回到目标值。根据轧制理论可知，轧制压力的调整会引起负载辊缝的变化。由于在现有的各控制系统中，一般没有弯辊力自动跟随轧制压力进行调节的功能，延伸率闭环控制必然会对出口板形带来不良影响。采用轧制压力闭环控制时，轧制压力波动小，有利于改善板形，但由于延伸率实际上是开环控制，其控制精度难以保证。

在目前的平整机恒延伸率控制方式中，采用比较多的是轧制压力方式，即当延伸率实际值与设定值发生偏差时，通过调节轧制压力消除偏差。还有一些系统同时采用轧制压力方式和张力方式，即对于某些规格的带钢选择轧制压力方式，对于另外一些规格带钢选择张力方式。两种方式一般的选择方法是：对于厚度较薄的带钢选择张力方式，对于厚度较厚的带钢选择轧制压力方式，或者由人工选择确定。

现有恒延伸率控制方式存在的问题主要包括：

1、只采用轧制压力方式的系统，对于厚度薄、强度等级高的带钢，由于延伸率对轧制压力不敏感，当延伸率偏差比较大时，尽管轧制压力调节量很大，延伸率偏差未必能完全消除，从而影响延伸率控制精度。

2、在同时采用轧制压力方式和张力方式的系统中，控制方式的选择方法过于简单，仅考虑了带钢厚度因素，不能全面反映延伸率对轧制压力和张力的敏感程度。比如对于强度等级高的带钢，即使比较厚，其延伸率对轧制压力敏感程度也可能比对张力小得多，此时若选择轧制压力方式控制延伸率，容易造成轧制压力调节量偏大，对平整出口板形以及系统稳定运行造成不利影响。

3、即使延伸率的控制方式选择合理，仅仅单一地通过调节轧制压力或者张力方式控制延伸率，在某些情况下(如轧制压力、张力预设定误差较大)，仍有可能出现轧制压力或张力累积调节量偏大的情况，同样会对出口板形和系统稳定运行带来不良影响。

发明内容

本发明的目的，是提供一种带钢平整延伸率和板形综合控制方法，在确保系统稳定的前提下，提高冷轧带钢平整轧制过程中带材的延伸率与板形控制精度。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种带钢平整延伸率和板形综合控制方法，由过程计算机和基础自动化可编程序控制器 PLC控制平整机实施，包括以下要素：

A、对即将平整的成卷带钢，向过程计算机输入带钢的厚度h和宽度b、轧制压力P的设定值、张力T的设定值、弯辊力S的设定值、延伸率ε的设定值、延伸率偏差ε₀的给定值并由过程计算机在线计算出轧制压力对延伸率传递系数k_pε、张力对延伸率传递系数k_σε、弯辊力对轧制压力传递系数k_sp、轧制压力调节延伸率代价系数k_pc和张力调节延伸率代价系数k_tc；

B、由过程计算机比较轧制压力调节延伸率代价系数k_pc和张力调节延伸率代价系数k_tc的大小并将其作为该卷带钢的预设定值发送给基础自动化PLC，当轧制压力调节延伸率代价系数小于张力调节延伸率代价系数时，选择轧制压力方式控制延伸率；当轧制压力调节延伸率代价系数大于张力调节延伸率代价系数时，选择张力方式控制延伸率；

C、基础自动化PLC根据过程计算机的各设定值和各在线测量值控制平整机对带钢进行平整轧制；在轧制压力控制方式中，当轧制压力累积调节量超过一定限度时，保持轧制压力不变，再对张力进行调节；在张力控制方式中，当张力累积调节量超过一定限度时，保持张力不变，再对轧制压力进行调节；

D、在对轧制压力进行调节的同时，弯辊力跟随轧制压力同步调节；

E、当延伸率测量值与给定值的偏差的绝对值小于延伸率给定偏差值时，不对轧制压力或张力进行调节。

本发明的带钢平整延伸率和板形控制方法由于采用了以上技术方案，使其与现有技术相比，还具有以下的优点和特点：

1、由于综合考虑了带钢厚度、变形抗力以及设备能力等因素定义出轧制压力调节代价系数和张力调节代价系数，并根据其相对大小合理选择延伸率的控制方式，能准确反映延伸率对轧制压力、张力的敏感程度，大大提高了冷轧带钢平整轧制过程中带材的延伸率与板形控制精度。

2、综合发挥了轧制压力、张力对延伸率的调节作用，可避免出现轧制压力或张力调节量过大的情况。

3、由于在对轧制压力进行调节的同时，弯辊力跟随轧制压力同步调节，可保持平整出口板形基本不变，消除轧制压力调整对带钢板形的不良影响。

4、由于当延伸率实际值与给定值的偏差在要求的控制精度范围以内时，不对轧制压力或张力进行调节，可实现对延伸率和板形的协调控制，同时可以避免轧制压力、张力的频繁调节，提高系统稳定性。

附图说明

图1是本发明中的延伸率控制方式选择逻辑图。

图2是本发明中的轧制压力方式控制框图。

图3是本发明中的张力方式控制框图。

具体实施方式

本发明带钢平整延伸率和板形综合控制方法进一步详细说明如下：

参见图1，本发明在轧制过程中，在平整某一带钢之前，由过程计算机比较轧制压力调节延伸率代价系数k_pc和张力调节延伸率代价系数k_tc的大小，当k_pc小于k_tc时，选择轧制压力方式控制延伸率；当k_pc大于k_tc时，选择张力方式控制延伸率。过程计算机将延伸率控制方式选择结果发送给基础自动化级的可编程序控制器PLC。所述的轧制压力调节延伸率代价系数是指轧制压力对延伸率传递系数与平整机张力系统能够提供最大张力的比值。所述的张力调节延伸率代价系数是指张力对延伸率传递系数与平整机张力系统能够提供最大张力的比值。

如果PLC接收到的控制方式为轧制压力方式，则平整延伸率的控制原理可结合图2说明如下：

在轧制压力方式下，采用延伸率和轧制力两个闭环，轧制力闭环作为控制内环，延伸率闭环作为控制外环。计算一个调节周期内延伸率设定值与延伸率反馈值(即测量值)偏差值的平均值Δε。在延伸率闭环的延伸率偏差通道中设置死区，当延伸率偏差|Δε|＜ε₀时，延伸率闭环不投入工作，保持恒轧制压力控制；当|Δε|≥ε₀时，延伸率闭环投入工作，即在轧制压力闭环的设定值Psv和以前各调节周期累积补偿量∑ΔP的基础上叠加补偿量ΔP(ΔP＝k_pεΔε)，同时在弯辊力闭环的设定值Ssv和以前各调节周期累积补偿量∑ΔS的基础上叠加补偿量ΔS(ΔS＝k_spΔP)，使弯辊力跟随轧制力变化而自动调节。上述调节过程直到|Δε|＜ε₀为止。当某个调节周期出现|Δε|≥ε₀时，如果各个调节周期的轧制力补偿量累积绝对值|∑ΔP+ΔP|将要超过给定的轧制压力累积上限P₀〔一般取值为(0.1～0.5)Psv〕，保持轧制压力内环给定值不变，在张力闭环的设定值Tsv和以前各调节周期累积补偿量∑ΔT的基础上叠加补偿量ΔT(ΔT＝k_σεΔεbh)，直到|Δε|＜ε₀为止。

如果PLC接收到的控制方式为张力方式，则平整延伸率的控制可结合图3说明如下：

在张力方式下，采用延伸率和张力两个控制闭环，张力闭环作为控制内环，延伸率闭环作为控制外环。计算一个调节周期内延伸率设定值与延伸率反馈值(即测定值)偏差值的平均值Δε。在延伸率闭环的延伸率偏差通道中设置死区，当延伸率偏差|Δε|＜ε₀时，延伸率闭环不投入工作，保持恒张力控制；当|Δε|≥ε₀时，延伸率闭环投入工作，即在张力闭环的设定值Tsv和以前各调节周期累积补偿量∑ΔT的基础上叠加补偿量ΔT(ΔT＝k_σεΔεbh)。上述调节过程直到|Δε|＜ε₀为止。当某个调节周期出现|Δε|≥ε₀时，如果各个调节周期的张力补偿量累积绝对值|∑ΔT+ΔT|将要超过给定的上限T₀〔一般取值为(0.1～0.3)Tsv〕，保持张力内环给定值不变，在轧制压力闭环的设定值Psv和以前各调节周期累积补偿量∑ΔP的基础上叠加补偿量ΔP(ΔP＝k_pεΔε)，同时在弯辊力闭环的设定值Ssv和以前各调节周期累积补偿量∑ΔS的基础上叠加补偿量ΔS(ΔS＝k_spΔP)，使弯辊力跟随轧制力变化而自动调节，直到|Δε|＜ε₀为止。

上述两种方式中的ε₀的取值范围，一般在要求的延伸率允许控制误差的1/3以内。若对某些带钢的板形要求较高，ε₀的取值适当大一些，进行准恒轧制压力控制，当ε₀的取值很大时，类似传统意义的恒轧制压力控制。当对某些带钢的机械性能(延伸率)要求较高时，ε₀的取值适当小一些，进行准恒延伸率控制，当ε₀的取值很小时，类似传统意义的恒延伸率控制。

采用以上控制方法，通过综合发挥张力和轧制压力对延伸率的控制作用，合理选择延伸率给定偏差值，可以实现对延伸率和板形的协调优化控制，克服平整机要么只进行恒延伸率控制、要么只进行恒轧制压力控制带来的弊端。

本发明中的轧制压力对延伸率传递系数k_pε的计算公式推导如下：

根据轧制理论可知，轧制压力是前后张应力σ₀与σ₁、带钢入口厚度h₀、带钢宽度b、轧辊半径R_w、变形抗力k、延伸率ε、变形区摩擦系数μ等的函数，即

P＝P(σ₀，σ₁，k，h₀，ε，R_w，μ，b)            (1)

由式(1)可知，在其它各有关因素都保持不变的条件下，轧制压力与延伸率存在一一对应的函数关系，即P＝P(ε)。我们将轧制压力对延伸率的导数定义为轧制压力对延伸率传递系数k_pε：

$k_{\mathrm{p\ϵ}}=\frac{\∂P}{\∂\mathrm{\ϵ}}\·\·\·\left(2\right)$

实际计算时，可以根据轧制压力计算模型按下式简化计算：

$k_{\mathrm{p\ϵ}}=\frac{\mathrm{\ΔP}}{\mathrm{\Δ\ϵ}}=\frac{P(\mathrm{\ϵ}+\mathrm{\Δ\ϵ})-P\left(\mathrm{\ϵ}\right)}{\mathrm{\Δ\ϵ}}$ (2’)

本发明中的张应力对延伸率传递系数kσε的计算公式推导如下：

在h₀、b、R_w、k、μ等不变的前提下，对式(1)两边进行微分：

$\mathrm{\ΔP}=\frac{\∂P}{\∂{\mathrm{\σ}}_1}{\mathrm{\Δ\σ}}_1+\frac{\∂P}{\∂{\mathrm{\σ}}_0}{\mathrm{\Δ\σ}}_0+\frac{\∂P}{\∂\mathrm{\ϵ}}\mathrm{\Δ\ϵ}\·\·\·\left(3\right)$

当采用调节张力来调节延伸率偏差时，保持轧制压力不变，即ΔP＝0，由式(3)得到：

$\frac{\∂P}{\∂{\mathrm{\σ}}_1}{\mathrm{\Δ\σ}}_1+\frac{\∂P}{\∂{\mathrm{\σ}}_0}\mathrm{\Δ}{\mathrm{\σ}}_0=-\frac{\∂P}{\∂\mathrm{\ϵ}}\mathrm{\Δ\ϵ}$

∴ $\mathrm{\Δ}{\mathrm{\σ}}_1=-\frac{\∂P}{\∂\mathrm{\ϵ}}\mathrm{\Δ\ϵ}/[\frac{\∂P}{\∂{\mathrm{\σ}}_1}+\frac{\∂P}{\∂{\mathrm{\σ}}_0}\left(\frac{\∂{\mathrm{\σ}}_0}{{\∂\mathrm{\σ}}_1}\right)]\·\·\·\left(4\right)$

在前、后张力都相同进行调节时，即Δσ₀＝Δσ₁，则得

$\mathrm{\Δ}{\mathrm{\σ}}_1=\mathrm{\Δ}{\mathrm{\σ}}_0=-\frac{\∂P}{\∂\mathrm{\ϵ}}\mathrm{\Δ\ϵ}/(\frac{\∂P}{\∂{\mathrm{\σ}}_1}+\frac{\∂P}{\∂{\mathrm{\σ}}_0})$ (4’)

从而得到张力对延伸率的传递系数：

$k_{\mathrm{\σ\ϵ}}=\frac{\mathrm{\Δ}{\mathrm{\σ}}_1}{\mathrm{\Δ\ϵ}}=\frac{{\mathrm{\Δ\σ}}_0}{\mathrm{\Δ\ϵ}}=-\frac{\∂P}{\∂\mathrm{\ϵ}}/(\frac{\∂P}{\∂{\mathrm{\σ}}_1}+\frac{\∂P}{{\∂\mathrm{\σ}}_0})\·\·\·\left(5\right)$

实际计算时，可以根据轧制压力计算模型按下式简化计算(取Δσ₀＝Δσ₁)：

ΔP＝P(σ₀+Δσ₀，σ₁+Δσ₁，k，h₀，ε，R_w，μ，b)-P(σ₀，σ₁，k，h₀，ε，R_w，μ，b)

$k_{\mathrm{\σ\ϵ}}=-k_{\mathrm{p\ϵ}}/(\frac{\mathrm{\ΔP}}{{\mathrm{\Δ\σ}}_1}+\frac{\mathrm{\ΔP}}{{\mathrm{\Δ\σ}}_0})\·\·\·\left(6\right)$

本发明中的弯辊力对轧制力的传递系数k_sp的计算公式推导如下：

为了补偿轧制压力P变化对出口板形的影响，需要在线补偿弯辊力设定值。根据轧制理论可知，在其它相关因素均一定的条件下，最佳弯辊力与轧制压力存在一一对应的函数关系，即S_a＝S(P)。定义单位轧制压力引起的最佳弯辊力变化量为弯辊力对轧制压力传递系数k_sp，即

$k_{\mathrm{sp}}=\frac{\mathrm{\ΔS}}{\mathrm{\ΔP}}=\frac{S(P+\mathrm{\ΔP})-S\left(P\right)}{P(\mathrm{\ϵ}+\mathrm{\Δ\ϵ})-P\left(\mathrm{\ϵ}\right)}\·\·\·\left(7\right)$

实际计算时根据式(7)，给定延伸率ε一个增量Δε，利用总轧制压力P和最佳弯辊力S_a计算模型，计算出相应的ΔP和ΔS即可。

本发明中的轧制压力调节延伸率代价系数k_pc和张力调节延伸率代价系数k_tc的计算公式推导如下：

将轧制压力对延伸率传递系数k_pε与平整机压下系统能够提供的最大轧制压力P_max的比值定义为轧制压力调节延伸率代价系数k_pc，即

$k_{\mathrm{pc}}=\mathrm{\α}\frac{k_{\mathrm{p\ϵ}}}{P_{\max }}\·\·\·\left(8\right)$

式中α(α＞0)为比例系数(一般地取α＝1即可)。

将张力对延伸率传递系数k_σε与平整机张力系统能够提供的最大张力T_max的比值定义为张力调节延伸率代价系数k_tc，即

$k_{\mathrm{tc}}=\mathrm{\β}\frac{k_{\mathrm{\σ\ϵ}}\mathrm{hb}}{T_{\max }}\·\·\·\left(9\right)$

式中β(β＞0)为比例系数(一般地取β＝1即可)，h、b分别为带钢的厚度和宽度。

以下通过两个具体实施例对本发明带钢平整延伸率和板形综合控制方法进一步说明如下：

实施例1

钢种牌号DC51，厚度h＝1.2mm，宽度b＝1000mm，延伸率给定值ε_sv＝0.8％，延伸率允许控制偏差±0.2％，平整机张力系统能够提供的最大张力T_max＝90KN，平整机压下系统能够提供的最大轧制压力P_max＝4000KN，取前后张力的设定值Tsv＝61KN，延伸率偏差ε₀＝0.2％÷3＝0.067％。

将上述参数分别输入过程计算机的轧制压力模型、最佳弯辊力模型等相关模型，通过计算得到轧制压力设定值Psv＝1710KN，弯辊力设定值Ssv＝101KN，轧制压力对延伸率传递系数k_pε＝61502KN，张力对延伸率传递系数k_σε＝12.8KN/mm²，弯辊力对轧制压力传递系数k_sp＝0.07。根据式(8)(取α＝1.0)，得到轧制压力调节延伸率代价系数k_pc＝15.4，根据式(9)(取β＝1.0)得到张力调节延伸率代价系数k_tc＝170.7。取轧制压力累积调节量的限度P₀＝0.2Psv＝0.2×1710＝342KN，张力累积调节量的限度T₀＝0.3Tsv＝0.3×61＝18.3KN。

根据图1所示的延伸率控制方式选择逻辑图，由于这里k_pc＜k_tc，选择轧制压力方式控制延伸率。

根据图2的轧制压力方式控制框图，某一控制周期内的控制过程如下：

若在某一延伸率控制周期内延伸率测量值为0.83％，延伸率设定值与测量值的偏差Δε＝0.8％-0.83％＝-0.03％，由于|-0.03％|＜ε₀(＝0.067％)，故轧制压力内环不作给定值调整，保持轧制压力恒定，至此本控制周期结束，进入下一控制周期。

若在某一延伸率控制周期内延伸率测量值为0.71％，延伸率设定值与测量值的偏差Δε＝0.8％-0.71％＝0.09％，由于该偏差|0.09％|大于延伸率偏差给定值ε₀(＝0.067％)，将需要对轧制压力内环或张力控制环的给定值分别进行调整，其中ΔP＝k_pεΔε＝61502×0.09％＝55.4KN、ΔS＝k_sp ΔP＝0.07×55.4KN＝3.9KN。设此前各控制周期轧制压力累积调节量为∑ΔP＝102KN，弯辊力累积调节量为∑ΔS＝10.3KN。包含当前控制周期的各调节量累积绝对值为|∑ΔP+ΔP|＝102+55.4＝157.4KN，由于没有超过轧制压力累积调节量上限P₀(＝342KN)，那么当前控制周期轧制压力内环按新的给定值Psv+∑ΔP+ΔP＝1710+102+55.4＝1867.4KN进行控制，弯辊力控制环按新的给定值Ssv+∑ΔS+ΔS＝101+10.3+3.9＝115.2KN进行控制，至此本控制周期结束，进入下一控制周期。

若在某一延伸率控制周期内延伸率测量值为0.71％，延伸率设定值与测量值的偏差Δε＝0.8％-0.71％＝0.09％，由于该偏差|0.09％|大于延伸率偏差给定值ε₀(＝0.067％)，将需要对轧制压力内环或张力控制环的给定值进行调整，其中ΔP＝k_pεΔε＝61502×0.09％＝55.4KN、ΔS＝k_spΔP＝0.07×55.4KN＝3.9KN。设此前各控制周期轧制压力累积调节量为∑ΔP＝302KN，弯辊力累积调节量为∑ΔS＝10.3KN。包含当前控制周期的各调节量累积绝对值为|∑ΔP+ΔP|＝302+55.4＝357.4KN，由于超过了轧制压力累积调节量上限P₀(＝342KN)，那么当前控制周期轧制压力内环的给定值保持不变，仍按Psv+∑ΔP＝1710+357.4＝2067.4KN进行控制，弯辊力控制环给定值随之保持不变，需要对张力环的给定值进行调整。ΔT＝k_σεΔεbh＝12.8×0.09％×1.2×1000＝13.8KN，设此前各控制周期张力累积调节量为∑ΔT＝0，那么当前控制周期张力内环按新的给定值Tsv+∑ΔT+ΔT＝61+0+13.8＝74.8KN进行控制，至此本控制周期结束，进入下一控制周期。

实施例2

钢种牌号DC51，厚度h＝0.2mm，宽度b＝1000mm，延伸率给定值ε_sv＝0.8％，延伸率允许控制偏差±0.2％，平整机张力系统能够提供的最大张力T_max＝90KN，平整机压下系统能够提供的最大轧制压力P_max＝4000KN，取前后张力的设定值Tsv＝21KN，延伸率偏差ε₀＝0.2％÷3＝0.067％。

将上述参数分别输入过程计算机的轧制压力模型、最佳弯辊力模型等相关模型，通过计算得到轧制压力设定值Psv＝2827KN，弯辊力设定值Ssv＝196KN，轧制压力对延伸率传递系数k_pε＝87833KN，张力对延伸率传递系数k_σε＝4.4KN/mm²，弯辊力对轧制压力传递系数k_sp＝0.12。根据式(8)(取α＝1.0)，得到轧制压力调节延伸率代价系数k_pc＝22.0，根据式(9)(取β＝1.0)得到张力调节延伸率代价系数k_tc＝9.8。取轧制压力累积调节量的限度P₀＝0.2Psv＝0.2×2827＝565KN，张力累积调节量的限度T₀＝0.3Tsv＝0.3×21＝6.3KN。

根据图1所示的延伸率控制方式选择逻辑图，由于这里k_pc＞k_tc，选择张力方式控制延伸率。

根据图3的张力方式控制框图，某一控制周期内的控制过程如下：

若在某一延伸率控制周期内延伸率测量值为0.84％，延伸率设定值与测量值的偏差Δε＝0.8％-0.84％＝-0.04％，由于|-0.04％|＜ε₀(＝0.067％)，故张力内环不作给定值调整，保持张力恒定，至此本控制周期结束，进入下一控制周期。

若在某一延伸率控制周期内延伸率测量值为0.7％，延伸率设定值与测量值的偏差Δε＝0.8％-0.7％＝0.1％，由于该偏差|0.1％|大于延伸率偏差给定值ε₀(＝0.067％)，将需要对张力内环或轧制压力控制环的给定值进行调整，ΔT＝k_σεΔεbh＝4.4×0.1％×0.2×1000＝0.88KN。设此前各控制周期张力累积调节量为∑ΔT＝2.1KN，包含当前控制周期的各调节量累积绝对值为|∑ΔT+ΔT|＝2.1+0.88＝2.98KN，由于没有超过张力累积调节量的限度T₀(＝6.3KN)，那么当前控制周期张力内环按新的给定值Tsv+∑ΔT＝21+2.98＝23.98KN进行控制，至此本控制周期结束，进入下一控制周期。

若在某一延伸率控制周期内延伸率测量值为0.7％，延伸率设定值与测量值的偏差Δε＝0.8％-0.7％＝0.1％，由于该偏差|0.1％|大于延伸率偏差给定值ε₀(＝0.067％)，将需要对张力内环或轧制压力控制环的给定值进行调整，ΔT＝k_σεΔεbh＝4.4×0.1％×0.2×1000＝0.88KN。设此前各控制周期张力累积调节量为|∑ΔT|＝6.1KN，包含当前控制周期的各调节量累积绝对值为|∑ΔT+ΔT|＝6.1+0.88＝6.98KN，由于超过了张力累积调节量的限度T₀(＝6.3KN)，那么当前控制周期张力内环的给定值保持不变，仍按Tsv+∑ΔT＝21+6.1＝27.1KN进行控制，需要对轧制压力控制环和弯辊力控制环给定值进行调整。ΔP＝k_pεΔε＝87833×0.1％＝87.8KN、ΔS＝k_spΔP＝0.12×87.8KN＝10.5KN。设此前各控制周期轧制压力累积调节量为∑ΔP＝0，弯辊力累积调节量为∑ΔS＝0，那么当前控制周期轧制压力内环按新的给定值Psv+∑ΔP+ΔP＝2827+0+87.8＝2914.8KN进行控制，弯辊力控制环按新的给定值Ssv+∑ΔS+ΔS＝196+0+10.5＝206.5KN进行控制，至此本控制周期结束，进入下一控制周期。

Claims (7)

1、一种带钢平整延伸率和板形综合控制方法，由过程计算机和基础自动化可编程序控制器PLC控制平整机实施，其特征在于，包括以下要素：

A、对即将平整的成卷带钢，向过程计算机输入带钢的厚度h和宽度b、轧制压力P的设定值、张力T的设定值、弯辊力S的设定值、延伸率ε的设定值、延伸率偏差ε₀的给定值并由过程计算机在线计算出轧制压力对延伸率传递系数k_pε、张力对延伸率传递系数k_σε、弯辊力对轧制压力传递系数k_sp、轧制压力调节延伸率代价系数k_pc和张力调节延伸率代价系数k_tc；

B、由过程计算机比较轧制压力调节延伸率代价系数k_pc和张力调节延伸率代价系数k_tc的大小并将其作为该卷带钢的预设定值发送给基础自动化PLC，当轧制压力调节延伸率代价系数小于张力调节延伸率代价系数时，选择轧制压力方式控制延伸率；当轧制压力调节延伸率代价系数大于张力调节延伸率代价系数时，选择张力方式控制延伸率；

C、基础自动化PLC根据过程计算机的各设定值和各在线测量值控制平整机对带钢进行平整轧制；在轧制压力控制方式中，当轧制压力累积调节量超过一定限度时，保持轧制压力不变，再对张力进行调节；在张力控制方式中，当张力累积调节量超过一定限度时，保持张力不变，再对轧制压力进行调节；

D、在对轧制压力进行调节的同时，弯辊力跟随轧制压力同步调节；

E、当延伸率测量值与给定值的偏差的绝对值小于延伸率给定偏差值时，不对轧制压力或张力进行调节。

2、根据权利要求1所述的带钢平整延伸率和板形控制方法，其特征在于：所述的轧制压力方式中，采用延伸率和轧制力两个闭环，轧制力闭环作为控制内环，延伸率闭环作为控制外环，计算一个调节周期内延伸率设定值与延伸率测定值偏差值的平均值Δε，在延伸率闭环的延伸率偏差通道中设置死区，当

时，延伸率闭环不投入工作，保持恒轧制压力控制；当|Δε|≥ε₀时，延伸率闭环投入工作，在轧制压力闭环的设定值Psv和以前各调节周期累积补偿量∑ΔP的基础上叠加补偿量ΔP，同时在弯辊力闭环的设定值Ssv和以前各调节周期累积补偿量∑ΔS的基础上叠加补偿量ΔS，使弯辊力跟随轧制力变化而自动调节，直到

为止；当某个调节周期出现|Δε|≥ε₀时，如果各个调节周期的轧制力补偿量累积绝对值|∑ΔP+ΔP|将要超过给定的上限P₀，保持轧制压力内环给定值不变，在张力闭环的设定值Tsv和以前各调节周期累积补偿量∑ΔT的基础上叠加补偿量ΔT，直到 为止。

3、根据权利要求1所述的带钢平整延伸率和板形控制方法，其特征在于：所述的张力方式中，采用延伸率和张力两个控制闭环，张力闭环作为控制内环，延伸率闭环作为控制外环，计算一个调节周期内延伸率设定值与延伸率测定值偏差值的平均值Δε，在延伸率闭环的延伸率偏差通道中设置死区，当

时，延伸率闭环不投入工作，保持恒张力控制；当|Δε|≥ε₀时，延伸率闭环投入工作，在张力闭环的设定值Tsv和以前各调节周期累积补偿量∑ΔT的基础上叠加补偿量ΔT，直到

为止；当某个调节周期出现|Δε|≥ε₀时，如果各个调节周期的张力补偿量累积绝对值|∑ΔT+ΔT|将要超过给定的上限T₀，保持张力内环给定值不变，在轧制压力闭环的设定值Psv和以前各调节周期累积补偿量∑ΔP的基础上叠加补偿量ΔP，同时在弯辊力闭环的设定值Ssv和以前各调节周期累积补偿量∑ΔS的基础上叠加补偿量ΔS，使弯辊力跟随轧制力变化而自动调节，直到 为止。

4、根据权利要求1所述的带钢平整延伸率和板形控制方法，其特征在于：所述的轧制压力累积调节量的限度P₀的取值范围为轧制压力闭环的设定值Psv的0.1-0.5倍，所述的张力累积调节量T₀的限度取值范围为张力闭环的设定值Tsv的0.1-0.3倍。

5、根据权利要求1所述的带钢平整延伸率和板形控制方法，其特征在于：所述的延伸率偏差ε₀的给定值的取值小于延伸率允许误差的三分之一。

6、根据权利要求2或3所述的带钢平整延伸率和板形控制方法，其特征在于：所述的张力叠加补偿量ΔT＝k_σεΔεbh；所述的轧制压力叠加补偿量ΔP＝k_pεΔε；所述的弯辊力叠加补偿量ΔS＝k_spΔP。

7、根据权利要求1所述的带钢平整延伸率和板形控制方法，其特征在于：所述的轧制压力调节延伸率代价系数k_pc由下式计算得出：

$k_{\mathrm{pc}}=\mathrm{\α}\frac{k_{\mathrm{p\ϵ}}}{P_{\max }}$

式中，α为比例系数，一般取α＝1；P_max为平整机压力系统能够提供的最大轧制压力；

所述的张力调节延伸率代价系数k_tc由下式计算得出：

$k_{\mathrm{tc}}=\mathrm{\β}\frac{k_{\mathrm{\σ\ϵ}}\mathrm{hb}}{T_{\max }}$

式中，β为比例系数，一般取β＝1；h为带钢的厚度；b为带钢的宽度；T_max为平整机张力系统能够提供的最大张力；

所述的轧制压力对延伸率传递系数k_pε由下式计算得出：

$k_{\mathrm{p\ϵ}}=\frac{\mathrm{\ΔP}}{\mathrm{\Δ\ϵ}}=\frac{P(\mathrm{\ϵ}+\mathrm{\Δ\ϵ})-P\left(\mathrm{\ϵ}\right)}{\mathrm{\Δ\ϵ}}$

式中，Δε为延伸率的测定值与设定值之偏差；

所述的张力对延伸率传递系数k_σε由下式计算得出：

$k_{\mathrm{\σ\ϵ}}=-k_{\mathrm{p\ϵ}}/(\frac{\mathrm{\ΔP}}{{\mathrm{\Δ\σ}}_1}+\frac{\mathrm{\ΔP}}{{\mathrm{\Δ\σ}}_0})$

式中，σ₀为前张力，σ₁为后张力；

所述的弯辊力对轧制压力传递系数k_sp由下式计算得出：

$k_{\mathrm{sp}}=\frac{\mathrm{\ΔS}}{\mathrm{\ΔP}}=\frac{S(P+\mathrm{\ΔP})-S\left(P\right)}{P(\mathrm{\ϵ}+\mathrm{\Δ\ϵ})-P\left(\mathrm{\ϵ}\right)}.$

Images