CN101661298B - 热连轧活套微张力控制方法 - Google Patents

Abstract

一种热连轧活套微张力控制方法，目的是提高热轧产品质量和热轧成材率；本发明适合在热连轧机上对精轧液压活套进行自动控制，带钢在活套相邻的两个精轧机架全部咬入后，控制系统按照下列公式计算活套张力力矩比例系数：Kp＝〔|ΔMact×(1-e^t/T)÷Mref|×K1+K2+1〕×C；式中ΔMact为实际力矩变化量；Mref为设定力矩；K1为偏差放大比例系数；K2为反谐振比例系数；C为控制常数；t为滤波时间，单位s；T为采样时间，单位s；控制系统通过带钢尾部跟踪计算，在相邻机架的前机架尾部抛钢前5秒转小套时切掉活套微张力矩系数计算，转入定值微张力矩计算并确定最终的活套位置控制给定。

Description

热连轧活套微张力控制方法

所属技术领域

本发明涉及一种热轧带钢精轧活套自动控制方法。

背景技术

热连轧机的精轧活套控制是热连轧自动化控制系统的重要组成部分：活套是安装在精轧两个机架之间，用于控制两个机架之间的张力，避免张力过大导致拉窄或轧断，或张力太小形不成稳定的轧制。活套控制与精轧机主传动速度相互影响，同时它还受压下AGC、带钢张力、活套位置及张力矩等因素的影响，可以说活套的控制过程是多种因素的综合反映；而活套本身频繁的调整会造成精轧机诸多因素的不稳定，极易引起废钢并影响产品质量。

发明内容

本发明目的是为克服上述已有技术的不足，提供一种可提高热轧产品质量和热轧成材率的热连轧液压活套微张力控制方法。

本发明针对活套控制的微张力矩系数算法模型设计进行了相应的改造，就动态活套角度偏差、套量偏差、力矩偏差、速度微调进行了分析，特别对特种钢材轧制问题，采取了基于力矩偏差为主的控制和计算最优比例系数的自动补偿措施；同时为保证动作精度及前馈计算，还采取了微套量偏差纠正和计算延时滤波法多种实时修正方法及相应的角度、压力滤波技术，确保张力恒定的基础上，活套角度的稳定。

由于活套可以修正主传动控制的速度，当秒流量不同的时候，两个机架间的带钢长度将改变，这样间导致活套高度控制变化和活套实际角度的改变。一般活套控制角度保持在预先设定的范围内，当活套实际角度发生变化时，活套高度控制就会修正前一个机架的速度，同时在这些机架间的带钢张力是保持不变的。为了防止带钢之间有过多的张力，当通过下个机架的秒流量比较高的时候，活套将降低，避免张力过大导致带钢被拉断；当下个机架的秒流量比较小的时候，增大套量建立合适张力；一个稳定的增长、减少的套量将导致叠轧、拉窄的形成，叠钢会使带钢将以三倍的厚度进入下个机架，拉窄会使带钢质量下降甚至拉断，这都会导致轧废以及压下工作辊的损坏。

本发明方法是：

1、带钢在活套相邻的两个精轧机架全部咬入后，活套起套建立张力，控制系统按照下列活套微张力矩系数公式计算活套张力矩的比例系数：

K_p＝〔|ΔM_act×(1-e^t/T)÷M_ref|×K₁+K₂+1〕×C        (1)

式中：K_p：微张力矩比例系数；ΔM_act：实际力矩变化量；M_ref：设定力矩；K₁：偏差放大比例系数；K₂：反谐振比例系数；C：控制常数；t：滤波时间，单位s；T：采样时间，单位s。其中：

K₂＝C₁×ΔBV_Φ×(1-e^t/T)                            (2)

式中：C₁：钢种规格计算系数ΔB V_Φ：套量偏差变化量，单位mm；t：滤波时间，单位s；T：采样时间，单位s。

在确保精轧带钢秒流量平衡的基础上，保证最终计算的活套位置控制给定使精轧活套以最快、最佳的速度调整到位，而且整个轧制过程要使活套动作尽可能平稳。

2、控制系统通过带钢尾部跟踪计算，在相邻机架的前机架尾部抛钢前5秒转小套时切掉活套微张力矩系数计算，转入定值微张力矩计算并确定最终的活套位置控制给定。该定值为预先设定的固定参数。

本发明适合在热连轧机上对精轧活套进行自动控制。本发明通过活套控制的微张力矩系数算法模型进行了相应的控制开发，提供了一个用控制平衡相互对立、矛盾指标的创新思路，解决了活套在初始起套量过大或过小的条件下，能够较快地调整至平稳状态，活套控制过程表现出较强的阻尼特性，有效提高了热轧产品质量和热轧成材率，节约了设备投资；活套的平稳减少了压下及速度的调整，大大降低了精轧轧制故障和设备故障，提高了产品厚度合格率，偏差小于30μm。

具体实施方式

太原钢铁(集团)有限公司1549热连轧，精轧机采用全液压压下、全液压活套控制，成品厚度1.5mm～14mm，成品宽度900mm～1400mm，活套微张力矩比例系数K_p范围0.6～1.8，偏差放大比例系数K₁范围1～6，反谐振比例系数K₂范围0～0.2，带钢规格系数预设值根据钢种自动切换选择；公式(2)是公式(1)的子公式，公式(1)、(2)的参数根据活套机械设备特性、液压阀特性、控制响应综合调试确定，计算的活套微张力矩比例系数K_p直接送给带钢张力力矩给定计算公式。常规PID调节器公式：力矩给定＝力矩给定偏差量×K_p。

活套高度闭环控制给定与张力力矩给定相加构成活套最终给定，直接作用于液压阀，调整活套设备的抬落动作。太钢1549热连轧依照微张力矩比例系数计算方法投入活套控制，由于其增加了输入滤波、微套量反谐振，活套控制减少了多余的控制动作过程，活套套量变化调整随着时间趋于阻尼减少特性，给定响应更加迅速，整体活套控制平稳、快速。

根据轧制计划和设定模型完成压下负荷分配、速度等设定值下送，根据钢种确定头部是采用拉套或送套轧制；起套后进入力矩控制为主、活套高度控制为辅的控制方式，同时启动嵌套在力矩模型的微张力矩系数算法(公式1)，建立起力矩偏差、力矩比例系数对应的曲线计算控制。

在没有K₂的微张力计算模型中，轧制某些特殊钢种时活套极易产生规律的谐振波动，且无论如何调整参数都无法避免，所以通过活套套量偏差的变化率产生反谐振比例系数K₂(公式2)，可以有效解决液压控制的谐振波动。这个套量偏差反谐振比例系数通过计算和实际调试，可以确定活套最佳参数，这些参数是由轧制负荷量、带钢厚度、宽度等决定的常数。

以硅钢为例，表1主要内容是由一级控制实现微张力系数计算，解决了外部机械设备谐振波动问题，比例系数的大小完全可以调节前馈控制位置的响应变量。

表1：带钢规格系数预设值

活套号	硅钢系数	饱和控制	保护上限	保护下限
					0#	0.95	1	1.6	1
1#	0.95	1	1.45	1
					2#	0.9	0.95	1.4	0.95
3#	0.9	0.95	1.3	0.95
					4#	0.85	0.9	1.3	0.9
5#	0.85	0.9	1.3	0.9

即当相邻机架的后机架负荷继电器接通时，起套指令启动活套微张力矩控制，在相邻机架的前机架尾部抛钢前5秒转小套时切掉活套微张力矩系数计算、投入定值(预先设定的固定参数)微张力矩计算，既确保了带钢正常穿带的迅速起套、落套和轧制调整，同时又解决了活套尾部挑套造成的甩尾，提高了带钢通长轧制的稳定性。

本发明实施过程完全是由自动控制系统自动实现的，主要过程是：在带钢进入精轧机，通过机架的负荷继电器、起套指令和转小套指令投入不同的微张力矩系数计算，比例系数可以根据实际套量、力矩、角度进行调整。应用该项技术后，提高了产品厚度合格率，精轧压下、速度及跟踪整体控制平稳性取得了良好效果。

Claims (2)

1.一种热连轧活套微张力控制方法，其特征是：

(1)带钢在活套相邻的两个精轧机架全部咬入后，活套起套建立张力，控制系统按照下列活套微张力矩系数公式计算活套张力的力矩比例系数：

Kp＝〔|ΔMact×(1-e^t/T)÷Mref|×K1+K2+1〕×C    (1)

式中：Kp：微张力矩比例系数；ΔMact：实际力矩变化量；Mref：设定力矩；K1：偏差放大比例系数；K2：反谐振比例系数；C：控制常数；t：滤波时间，单位s；T：采样时间，单位s；其中：

K2＝C1×ΔBVΦ×(1-e^t/T)    (2)

式中：C1：钢种规格计算系数；ΔB VΦ：套量偏差变化量，单位mm；t：滤波时间，单位s；T：采样时间，单位s。

(2)控制系统通过带钢尾部跟踪计算，在活套相邻的两个精轧机架的前机架尾部抛钢前5秒转小套时切掉活套微张力矩系数计算，转入定值微张力矩计算并确定最终的活套位置控制给定。

2.如权利要求1所述的热连轧活套微张力控制方法，其特征是定值为预先设定的固定参数。