CN101224471A - 一种粗轧中间坯镰刀弯的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轧钢轧制过程中的控制技术。本发明公开了一种粗轧中间坯镰刀弯的控制方法，该控制方法采用位置控制和压力控制相结合，在粗轧机进行的正反道次的多道次轧制中，抑制中间坯产生镰刀弯。本发明的控制方法既可以减小侧导板开口度的附加值，使得侧导板对粗轧机入口和出口的中间坯在水平方向上对弯曲变形进行约束，实现减小中间坯镰刀弯的目的，又可以防止侧导板与中间坯长时间接触产生的严重磨损。

Description

一种粗轧中间坯镰刀弯的控制方法

(一)技术领域

本发明涉及轧钢轧制过程中的控制技术，尤其涉及粗轧中间坯镰刀弯的控制方法。

(二)背景技术

热轧过程中，经过粗轧机每个道次轧制后的中间坯出现水平方向弯曲的现象，通常称为镰刀弯。中间坯产生镰刀弯的主要原因有两个方面，其一是由于水平轧机工作侧和传动侧的辊缝偏差造成中间坯两侧厚度方向变形不一致，引起水平方向延伸一侧大于另一侧而产生弯曲；其二由于中间坯工作侧和传动侧存在温度差造成中间坯两侧厚度方向变形不一致，引起水平方向延伸一侧大于另一侧而产生弯曲。中间坯产生镰刀弯的危害是很大的，产生镰刀弯的中间坯在进入精轧机后会造成机架间跑偏而影响精轧机的稳定轧制，严重时造成跑偏废钢；为了防止跑偏而进行的精轧机调平操作会造成精轧轧制后出现楔型、单边浪等质量缺陷。因此生产中控制中间坯的镰刀弯是非常必要的。

为了防止中间坯产生镰刀弯，现有技术中通常有两种控制方法。第一，控制中间坯两侧的温度差，防止由于温差造成的不对称延伸。控制温差的主要手段是提高板坯加热的均匀性，防止板坯在加热炉炉门口停留过长时间等。但是实际过程中无法准确测量出板坯两侧是否存在温差，因而该措施的实际效果很难评价。第二，针对水平轧机两侧辊缝偏差造成的镰刀弯，现有的操作是对水平轧机进行调平控制，即根据轧制后中间坯的镰刀弯的情况相应地调整水平轧机两侧的辊缝。这种辊缝的调整可以根据操作者的经验，也可以由控制系统根据相应的控制方法自动控制。在这方面有许多相关的专利。

如专利JP10244306A所述的方法是通过镰刀弯测量装置测量出轧机本道次轧制后镰刀弯产生的区域和位置，然后调整水平轧机两侧的辊缝来控制下个道次的镰刀弯。专利JP11188415A所述的方法是通过检测轧机本道次两侧的轧制力偏差来对两侧的辊缝进行调整实现镰刀弯的控制。

此外还有许多专利如JP60083715A、JP61092714A，JP62033009A、JP62089510A、JP62089509A、JP62130706A、JP62166011A、JP63084715A、JP01048613A、JP01048614A、JP11319925A等，都是采用检测出镰刀弯的大小，然后应用辊缝调平的方法来控制镰刀弯。

上述的控制方法中存在两个难点，其一，由于温度和辊缝差造成的镰刀弯两者是耦合在一起的，很难明确地判断出是那个原因在产生作用；其二，很难准确地找出辊缝差和镰刀弯对应的定量关系，因此实际操作中往往是操作者根据经验进行调整。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种粗轧中间坯镰刀弯的控制方法，该控制方法采用侧导板的压力和位置联合控制的方法，使得侧导板对粗轧机入口和出口的中间坯在水平方向上对弯曲变形进行约束，从而减小中间坯镰刀弯。

本发明是这样实现的：一种粗轧中间坯镰刀弯的控制方法，其特征是：

对侧导板进行位置和压力的联合控制，侧导板的位置控制是指侧导板的短行程控制，即当中间坯没有进入到侧导板时，侧导板开口度处于等待的位置，开口度的大小等于中间坯的宽度加上第一附加值，这时侧导板的开口度远大于中间坯的宽度；当中间坯进入到侧导板区域内某个位置时，侧导板的开口度减小到中间坯的宽度加上第二附加值，第二附加值根据实际的情况进行调整；在短行程动作结束后，侧导板的开口度保持恒定；

侧导板的压力控制是通过伺服阀控制侧导板处于设定的压紧力的状态，当实际的压紧力大于设定压力时，侧导板开口度适当打开，反之适当关闭，使得侧导板始终与中间坯处于接触的状态，对中间坯在水平方向的弯曲给予约束；

采用位置控制和压力控制相结合，在粗轧机进行的正反道次的多道次轧制中，抑制中间坯产生镰刀弯。

本发明的镰刀弯控制方法是从结果入手，其原理是：如果中间坯产生一定程度的镰刀弯，则采用侧导板对中间坯进行水平方向上变形约束，即在水平方向上施加一个矫正的力来抑制镰刀弯，如果中间坯没有产生镰刀弯或者镰刀弯小于某种程度，则侧导板仅起到导向的作用。本发明通过采用压力和位置联合控制的方法，既可以减小侧导板开口度的附加值，使得侧导板对粗轧机入口和出口的中间坯在水平方向上对弯曲变形进行约束，实现减小中间坯镰刀弯的目的，又可以防止侧导板与中间坯长时间接触产生严重磨损。

(四)附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

图1-1～图1-4为奇数道次侧导板动作时序图；

图2-1～图2-2为侧导板位置-压力动作时序逻辑图；

图3-1～图3-3为偶数道次侧导板动作时序图；

图4为奇数道次入口、出口侧导板控制流程图；

图5为偶数道次入口、出口侧导板控制流程图；

图中：1入口侧导板，2立辊轧机，3水平轧机，4出口侧导板，5中间坯，6入口侧热金属检测器(HMD1)，7出口侧热金属检测器(HMD2)；α1入口侧第一附加值，α2入口侧第二附加值，β1出口侧第一附加值，β2出口侧第二附加值，F0压力给定值，γ位置给定值。

(五)具体实施方式

一种粗轧中间坯镰刀弯的控制方法，是对侧导板进行位置和压力的联合控制，在粗轧机进行的正反道次的多道次轧制中，既可以减小侧导板开口度的附加值，使得侧导板对粗轧机入口和出口的中间坯在水平方向上对弯曲变形进行约束，实现减小中间坯镰刀弯的目的，又可以防止侧导板与中间坯长时间接触产生严重磨损。

侧导板的位置控制(简称APC)是指侧导板的短行程控制，即当中间坯5没有进入到侧导板1时，侧导板1开口度处于等待的位置，开口度的大小等于中间坯5的宽度加上第一附加值α1，α1通常在150mm～200mm，此时附加值α1较大，故侧导板1的开口度远大于中间坯5的宽度；当中间坯5进入到侧导板1区域内某个位置时，为了能够起到导向的作用，侧导板1的开口度减小到中间坯5的宽度加上第二附加值α2，第二附加值α2根据实际的情况进行调整。在短行程动作结束后，侧导板1的开口度保持恒定。为了防止中间坯5撞击侧导板1造成卡钢或严重磨损侧导板的现象发生，一般侧导板1的开口度大于中间坯5的实际宽度，第二附加值α2通常在50～100mm，由于附加值α2较大，侧导板1与中间坯5基本上不接触，导向作用相对较弱。

侧导板1的压力控制(简称AFC)是通过伺服阀控制侧导板1处于设定的压紧力的状态，当实际的压紧力大于设定压力F0时，侧导板1开口度适当打开，反之适当关闭，使得侧导板1始终与中间坯5处于接触的状态，对中间坯5在水平方向的弯曲给予约束，抑制中间坯5轧制中产生镰刀弯。但是由于在压力控制的模式下，侧导板1和中间坯5始终处于接触状态，会对侧导板1产生严重的磨损，同时也对带钢的边部产生质量缺陷带来隐患，因此需要和位置控制联合使用来防止出现上述问题。

由于粗轧机是进行多道次轧制的，即不断来回进行轧制，为了区别正反道次，按照轧制道次的序号，正向轧制的道次通常称为奇数道次，反向轧制的道次通常称为偶数道次。由于奇偶道次轧制方向不同，入口侧导板1和出口侧导板4的功能会有变化。

下面就本发明中的奇数道次和偶数道次轧制时，入出口侧导板1、4的控制方法进行说明。

参见图1-1～图1-4、图2-1～图2-2、图4，对于正向轧制的奇数道次，粗轧中间坯5镰刀弯的控制方法的步骤是：

第1步，当中间坯5未进入入口侧导板1前，入口侧导板1的开度为等待位置，即开度等于中间坯5的宽度加上入口侧第一附加值α1，α1通常在150mm～200mm，参见图1-1；

第2步，当中间坯5进入入口侧导板1区域，即头部通过入口侧热金属检测器6时，侧导板1进行位置控制，侧导板1开度缩小为中间坯5的宽度加上入口侧第二附加值α2，α2可以根据实际情况进行调整，α2通常在50～100mm，参见图1-2；

第3步，在中间坯5进入侧导板1到水平轧机3咬钢前的输送过程中，参见图1-3，如果中间坯5与侧导板1产生接触，且接触压力大于给定值F0，则侧导板1由位置控制转换为压力控制，F0初始设定值为100KN；如果中间坯5与侧导板1没有产生接触，则当水平轧机3咬钢后侧导板1由位置控制转换为压力控制；

侧导板1转换为压力控制后，当侧导板1实际开口度小于中间坯5宽度加上给定值γ时，侧导板1由压力控制转换为位置控制，γ值约为20mm；而后如果中间坯5与侧导板1之间再次接触并且接触压力大于给定值F0时，侧导板1再次转换为压力控制，侧导板1控制方式如此循环进行；控制的时序逻辑图参见图2-1；

第4步，对于位于轧机另一侧的出口侧导板4，当中间坯5到达出口侧热金属检测器7之前，出口侧导板4始终处于等待位置，即中间坯5的宽度加上出口侧第一附加值β1，β1通常在150mm～200mm；

第5步，当中间坯5头部通过出口侧热金属检测器7之后，出口侧导板4开口度减小为中间坯5的宽度加上出口侧第二附加值β2，β2通常为100mm，参见图1-4；与入口侧导板1类似，如果中间坯5与侧导板4产生接触，且接触压力大于给定值F0，侧导板4由位置控制转换为压力控制，F0初始设定值为100KN；在侧导板4压力控制情况下，如果侧导板4开口度小于中间坯5宽度加上给定值γ时，出口侧导板4由压力控制转换为位置控制，γ值约为20mm；而后当中间坯5与侧导板4之间再次接触并且接触压力大于给定值F0时，侧导板4再次转换为压力控制，侧导板4控制方式如此循环进行，控制的时序逻辑图参见图2-2，控制的流程图参见图4。

反向轧制的道次称为偶数道次，偶数道次的入口侧导板4和出口侧导板1即为奇数道次的出口侧导板4和入口侧导板1。在粗轧机进行的反向轧制中，中间坯镰刀弯的控制方法步骤为奇数道次步骤的第2、3、4、5步，不存在入口侧等待的位置。

在下述的具体步骤中，由于是采用同一套设备，因此采用奇数道次的序号，但表达的方式为偶数道次，即在本节描述中，偶数道次的入口侧导板为侧导板4，出口侧导板为侧导板1，入口侧热金属检测器7，出口侧热金属检测器6。对于反向轧制的偶数道次，粗轧中间坯镰刀弯的控制方法的步骤是：

第1步，当中间坯5进入入口侧导板4区域，即头部通过热金属检测器7时，侧导板4开度为中间坯5的宽度加上入口侧第二附加值α2，α2通常在50～100mm，此时为位置控制，参见图3-1；

第2步，在中间坯5进入侧导板4到水平轧机3咬钢前的输送过程中，参见图3-2，如果中间坯5与侧导板4产生接触，且接触压力大于给定值F0，则侧导板4由位置控制转换为压力控制，F0初始设定值为100KN；

侧导板4转换为压力控制后，当侧导板4实际开口度小于中间坯5宽度加上给定值γ时，侧导板4由压力控制转换为位置控制，γ值约为20mm；而后如果中间坯5与侧导板4之间再次接触并且接触压力大于给定值F0时，侧导板4再次转换为压力控制，侧导板4控制方式如此循环进行；控制的时序逻辑图参见图2-1；

第3步，对于位于轧机另一侧的出口侧导板1，当中间坯5到达出口侧热金属检测器6之前，出口侧导板1始终处于等待位置，即中间坯5的宽度加上出口侧第一附加值β1，β1通常在150mm～200mm；

第4步，当中间坯5头部通过出口侧热金属检测器6之后进入出口侧导板1区域，出口侧导板1开口度减小为中间坯5的宽度加上出口侧第二附加值β2，β2通常为100mm，参见图3-3；与入口侧导板4类似，如果中间坯5与侧导板1产生接触，且接触压力大于给定值F0，侧导板1由位置控制转换为压力控制，F0初始设定值为100KN；在侧导板1压力控制情况下，如果侧导板1开口度小于中间坯5宽度加上给定值γ时，出口侧导板1由压力控制转换为位置控制，γ值约为20mm；而后当中间坯5与侧导板1之间再次接触并且接触压力大于给定值F0时，侧导板1再次转换为压力控制，侧导板1控制方式如此循环进行，控制的时序逻辑图参见图2-2，控制流程图参见图5。

本发明通过采用压力和位置联合控制的方法，既可以减小侧导板开口度的附加值，使得侧导板对粗轧机入口和出口的中间坯在水平方向上对弯曲变形进行约束，实现减小中间坯镰刀弯的目的，又可以防止侧导板与中间坯长时间接触产生严重磨损。

Claims (3)

1.一种粗轧中间坯镰刀弯的控制方法，其特征是：

对侧导板进行位置和压力的联合控制，侧导板的位置控制是指侧导板的短行程控制，即当中间坯没有进入到侧导板时，侧导板开口度处于等待的位置，开口度的大小等于中间坯的宽度加上第一附加值，这时侧导板的开口度远大于中间坯的宽度；当中间坯进入到侧导板区域内某个位置时，侧导板的开口度减小到中间坯的宽度加上第二附加值，第二附加值根据实际的情况进行调整；在短行程动作结束后，侧导板的开口度保持恒定；

侧导板的压力控制是通过伺服阀控制侧导板处于设定的压紧力的状态，当实际的压紧力大于设定压力时，侧导板开口度适当打开，反之适当关闭，使得侧导板始终与中间坯处于接触的状态，对中间坯在水平方向的弯曲给予约束；

采用位置控制和压力控制相结合，在粗轧机进行的正反道次的多道次轧制中，抑制中间坯产生镰刀弯。

2.根据权利要求1所述的粗轧中间坯镰刀弯的控制方法，其特征是：正向轧制的道次称为奇数道次，其步骤是：

第1步，当中间坯未进入入口侧导板前，入口侧导板的开度为等待位置，即开度等于中间坯的宽度加上入口侧第一附加值α1；

第2步，当中间坯进入入口侧导板区域，即头部通过入口侧热金属检测器时，侧导板进行位置控制，侧导板开度缩小为中间坯的宽度加上入口侧第二附加值α2；

第3步，在中间坯进入侧导板到水平轧机咬钢前的输送过程中，如果中间坯与侧导板产生接触，且接触压力大于给定值F0，则侧导板由位置控制转换为压力控制；如果中间坯与侧导板没有产生接触，则当水平轧机咬钢后侧导板由位置控制转换为压力控制；侧导板转换为压力控制后，当侧导板实际开口度小于中间坯宽度加上给定值γ时，侧导板由压力控制转换为位置控制；而后如果中间坯与侧导板之间再次接触并且接触压力大于给定值F0时，侧导板再次转换为压力控制，侧导板控制方式如此循环进行；

第4步，对于位于轧机另一侧的出口侧导板，当中间坯到达出口侧热金属检测器之前，出口侧导板始终处于等待位置，即中间坯的宽度加上出口侧第一附加值β1；

第5步，当中间坯头部通过出口侧热金属检测器之后，出口侧导板开口度减小为中间坯的宽度加上出口侧第二附加值β2；与入口侧导板类似，如果中间坯与侧导板产生接触，且接触压力大于给定值F0，侧导板由位置控制转换为压力控制；在侧导板压力控制情况下，如果侧导板开口度小于中间坯宽度加上给定值γ时，出口侧导板由压力控制转换为位置控制；而后当中间坯与侧导板之间再次接触并且接触压力大于给定值F0时，侧导板再次转换为压力控制，侧导板控制方式如此循环进行。

3.根据权利要求1或2所述的粗轧中间坯镰刀弯的控制方法，其特征是：反向轧制的道次称为偶数道次，偶数道次的入口侧导板和出口侧导板即为奇数道次的出口侧导板和入口侧导板，在粗轧机进行的反向轧制中，中间坯镰刀弯的控制方法步骤为奇数道次步骤的第2、3、4、5步。

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