CN102004812B - 连退机组炉内张力在线设定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续退火机组炉内张力在线设定方法，包括收集连续退火炉的设备结构特性影响系数、连退炉分段影响系数、连退炉各段的炉辊直径；计算出考虑到跑偏、瓢曲及板形影响时的模型系数；计算出连续退火机组炉内张力预设定值；将连续退火机组炉内张力设定值T_actmi投入机组运行，完成张力的在线设定等步骤，本发明的优点主要体现在以下三个方面：(1)采用张力优化模型不但考虑到钢种与规格，而且考虑到实际来料板形的影响，相当于多考虑了一维；(2)张力模型可以充分结合实际的设备特征与退火工艺制度；(3)张力模型考虑到热瓢曲与跑偏的综合治理问题，比固定表格要灵活、实用，而且，模型简单，可在线应用。

Description

连退机组炉内张力在线设定方法

技术领域

本发明涉及一种连续退火生产工艺技术，特别涉及一种连续退火机组炉内张力在线设定方法。

背景技术

退火在冷轧带钢生产中占有重要地位，但是最初冷轧板主要采用间断的罩式退火。从20世界八十年代起，由于采用了快速加热、高温退火、快速冷却、过时效处理等技术，能够将清洗、退火、平整、精整等四个工序合而为一，在较低的成本下生产出平直度好、性能均匀、表面清洁度高的产品，连续退火逐步发展起来。目前，世界上已有十几个国家拥有连退线，其中日本19条，韩国10条。附图1为典型的连续退火机组的生产工艺及设备布置示意图。如附图1所示，连续退火机组包括入口张力辊组1、预热1段2、预热2段3、加热1段4、加热2段5、加热3段6、均热段7、缓冷段8、快冷段9、过时效1段10、过时效2段11、过时效3段12、终冷段13、淬水槽14、出口张力辊组15等部分组成。带材16从入口张力辊组1开始进入连续退火炉内，分别经过预热、加热、均热、缓冷、急冷、时效、终冷等子工序后被送入出口张力辊组15，完成退火过程。在连续退火过程中，张力设定的好坏与稳定通板密切相关，一直是现场攻关的重点。目前，国内外所有连退生产线对机组炉内张力的设定都是采用固定的经验表格。张力的设定仅仅取决于钢种与规格，而没有考虑到来料因素对张力设定的影响。实际上，即使同一钢种、同一规格的带材，对不同的钢卷其实际板形是不一样的，而且往往差别很大，甚至出现从大边浪到大中浪的过渡，此时如果采用同样的张力设定值，显然对稳定通板是不利的。

发明内容

本发明的目的是提供一种连退机组炉内张力在线设定方法，充分考虑到带材的实际来料情况，结合连退过程中的设备与工艺特点，以机理模型为基础对入口张力辊、加热1段、加热2段、加热3段、均热段、急冷段、时效1段、时效2段、时效3段、终冷段以及出口张力辊等11段张力进行在线设定，保证带钢稳定通板，降低热瓢曲、跑偏及断带的概率。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种连续退火机组炉内张力在线设定方法，包括以下由计算机执行的步骤(如附图2所示)：

a)收集连续退火炉的设备结构特性影响系数ξ_j(j＝1，2，L，7)、连退炉分段影响系数α_i、β_1i、β_2i、β_3i(i＝1，2，L，11)、连退炉各段的炉辊直径D_i(i＝1，2，L，11)；

(b)收集一组共N卷需要进行退火的带钢特性参数，包括带钢的宽度B_m、厚度h_m、强度σ_sm(m＝1，2，L，N)；

(c)收集需要退火带钢的实际板形情况，并定义实际板形代码Shape_m；

(d)根据板形代码结合生产实际情况，给出相应的板形系数φ_m的具体数值；

(e)给定瓢曲与跑偏临界张力调整系数γ_c，γ_p(其中：γ_c＝0.75∶0.9、γ_p＝1.1∶1.25)；

(f)选择瓢曲与跑偏综合控制加权系数ξ(其中，0≤ξ≤2。当ξp1则代表偏重于瓢曲治理；当ξf1则代表偏重于跑偏治理；当ξ＝1则代表瓢曲与跑偏等概率治理)；

(g)计算瓢曲跑偏综合影响系数ψ_cp，其基本模型为：

(h)计算出考虑到跑偏、瓢曲及板形影响时的模型系数ψ_m，其基本模型为：ψ_m＝ψ_cpφ_m；

(i)计算出连续退火机组炉内张力预设定值T_mi(i＝1，2，L，11)，采用以下机理模型来表示：

其中，T_m1表示入口张力辊的张力预设定值、T_m2表示加热1段的张力预设定值、T_m3表示加热2段的张力预设定值、T_m4表示加热3段的张力预设定值、T_m5表示均热段的张力预设定值、T_m6表示急冷段的张力预设定值、T_m7表示时效1段的张力预设定值、T_m8表示时效2段的张力预设定值、T_m9表示时效3段的张力预设定值、T_m10表示终冷段的张力预设定值、T_m11表示出口张力辊的张力预设定值；

(j)为了保持炉内张力的稳定，连续退火机组炉内各段在线张力设定值T_actmi可以用以下方法给出：

$T_{\mathrm{actmi}}=\left\{\begin{array}{ccc}{T}_{\mathrm{mi}}& m=1& \\ T_{m-1i}& \mathrm{mf}1& \frac{1}{11}\underset{i=1}{\overset{11}{\mathrm{\Σ}}}\left|\frac{T_{\mathrm{mi}}-T_{m-1i}}{T_{\mathrm{mi}}}\right|p0.15\\ T_{\mathrm{mi}}& \mathrm{mf}1& \frac{1}{11}\underset{i=1}{\overset{11}{\mathrm{\Σ}}}\left|\frac{T_{\mathrm{mi}}-T_{m-1i}}{T_{\mathrm{mi}}}\right|\≥0.15\end{array}\right.$

其中，T_actm1表示入口张力辊的张力设定值、T_actm2表示加热1段的张力设定值、T_actm3表示加热2段的张力设定值、T_actm4表示加热3段的张力设定值、T_actm5表示均热段的张力设定值、T_actm6表示急冷段的张力设定值、T_actm7表示时效1段的张力设定值、T_actm8表示时效2段的张力设定值、T_actm9表示时效3段的张力设定值、T_actm10表示终冷段的张力设定值、T_actm11表示出口张力辊的张力设定值；(k)将连续退火机组炉内张力设定值T_actmi投入机组运行，完成张力的在线设定。

所述步骤(c)中板形代码定义操作步骤如下：

板形小于3I-Unit时，Shape_m＝1；

板形为大于3I-Unit且小于10I-Unit的中浪时，Shape_m＝2；

板形为大于10I-Unit的中浪时，Shape_m＝3；

板形为大于3I-Unit且小于10I-Unit的双边浪时，Shape_m＝4；

板形为大于10I-Unit的双边浪时，Shape_m＝5；

板形为大于3I-Unit且小于10I-Unit的单边浪时，Shape_m＝6；

板形为大于10I-Unit的单边浪时，Shape_m＝7；

板形为其它情况下时，Shape_m＝1。

步骤(d)中所述板形系数φ_m，其计算方法为：

Shape_m＝1时，φ_m＝1.0；

Shape_m＝2时，φ_m＝1.0∶1.15；

Shape_m＝3时，φ_m＝1.15∶1.30；

Shape_m＝4时，φ_m＝0.85∶1.0；

Shape_m＝5时，φ_m＝0.7∶0.85；

Shape_m＝6时，φ_m＝1.0∶1.1；

Shape_m＝7时，φ_m＝1.1∶1.2。

本发明的技术效果：为了保证炉内稳定通板，降低瓢曲、跑偏的概率，就必须通过建立相关数学模型，充分考虑实际来料情况，对炉内张力进行优化设定。本发明充分结合连退机组的设备与工艺特点，在首次给出连续退火炉内张力设定机理模型的基础上，同时考虑带钢运行过程的跑偏、瓢曲等问题，提出了一套适合于连续退火机组基于机理模型的炉内张力在线设定方法，大大提高了炉内通板的稳定性，有效降低了连退过程中跑偏、瓢曲及断带的发生概率，给企业带来较大的经济效益。与以往技术相比，本发明的优点主要体现在以下三个方面：(1)采用张力优化模型不但考虑到钢种与规格，而且考虑到实际来料板形的影响，相当于多考虑了一维；(2)张力模型可以充分结合实际的设备特征与退火工艺制度；(3)张力模型考虑到热瓢曲与跑偏的综合治理问题，比固定表格要灵活、实用。而且，模型简单，可在线应用。

附图说明

图1是本发明中典型连续退火机组的生产工艺及设备布置示意图；

图2是本发明提供一种连退机组炉内张力在线设定方法流程图；

具体实施方式

以下借助附图描述本发明的较佳实施例。

实施例1

为了阐述本发明的基本思想，现以某1850连续退火机组为例，借助于图2来描述软钢在特定的连续退火机组上的张力在线设定过程。

首先，在步骤1中，收集连续退火炉的设备结构特性影响系数ξ_j(j＝1，2，L，7)、连退炉分段影响系数α_i、β_1i、β_2i、β_3i(i＝1，2，L，11)、连退炉各段的炉辊直径D_i(i＝1，2，L，11)，如表1、表2所示：

表1  1850连退机组炉子结构特性影响系数

项目	ξ1	ξ2	ξ3	ξ4	ξ5	ξ6	ξ7
								数值	0.6082	-4.4339	12.44	-16.792	2.0589	-8.3535	15.5268

表2  1850连退机组炉子连退炉分段影响系数

随后，在步骤2中，收集一组共30卷需要进行退火的带钢特性参数，包括带钢的宽度B_m、厚度h_m、强度σ_sm，基本参数如表3所示：

表3  带钢特性参数

m	σsm	hm	Bm
				1	260	1.01	1280
2	260	0.79	1285
				3	260	0.81	1504
4	220	0.79	1582
				5	200	0.69	1682
6	200	0.689	1681
				7	200	0.69	1681
8	200	0.689	1680
				9	200	0.69	1680
10	200	0.69	1680
				11	200	0.689	1678
12	200	0.689	1678
				13	200	0.69	1678
14	200	0.69	1678
				15	200	0.69	1642
16	200	0.689	1642
				17	200	0.69	1641
18	200	0.689	1640
				19	200	0.689	1640
20	200	0.689	1640
				21	200	0.69	1639
22	200	0.69	1638
				23	200	0.79	1614
24	200	0.79	1599
				25	200	0.79	1590
26	200	0.79	1584
				27	200	0.789	1582
28	200	0.79	1581
				29	200	0.789	1578
30	200	0.789	1574

随后，在步骤3中，收集需要退火带钢的实际板形情况，并根据实际板形代码Shape_m的定义(基本规则为：板形小于3I-Unit时，Shape_m＝1；板形为大于3I-Unit且小于10I-Unit的中浪时，Shape_m＝2；板形为大于10I-Unit的中浪时，Shape_m＝3；板形为大于3I-Unit且小于10I-Unit的双边浪时，Shape_m＝4；板形为大于10I-Unit的双边浪时，Shape_m＝5；板形为大于3I-Unit且小于10I-Unit的单边浪时，Shape_m＝6；板形为大于10I-Unit的单边浪时，Shape_m＝7；板形为其它情况下时，Shape_m＝1)，给出各卷的板形代码，如表4所示：

表4  各卷板形代码值

m	Shapem
		1	2
2	1
		3	2
4	3
		5	4
6	5
		7	7
8	6
		9	2
10	3
		11	4
12	5
		13	6
14	1
		15	3
16	4
		17	5
18	3
		19	2
20	5
		21	7
22	2
		23	4
24	5
		25	6
26	3
		27	2
28	1
		29	6
30	4

随后，在步骤4中，根据板形代码结合生产实际情况，给出相应的板形系数φ_m的具体数值(基本规则为：Shape_m＝1时，φ_m＝1.0；Shape_m＝2时，φ_m＝1.0∶1.15；Shape_m＝3时，φ_m＝1.15∶1.30；Shape_m＝4时，φ_m＝0.85∶1.0；Shape_m＝5时，φ_m＝0.7∶0.85；Shape_m＝6时，φ_m＝1.0∶1.1；Shape_m＝7时，φ_m＝1.1∶1.2)如表5所示：

表5各卷板形系数值

随后，在步骤5中，给定瓢曲与跑偏临界张力调整系数γ_c＝0.8，γ_p＝1.2；

随后，在步骤6中，选择瓢曲与跑偏综合控制加权系数ξ＝1.3；

随后，在步骤7中，计算瓢曲跑偏综合影响系数ψ_cp＝1.06；

随后，在步骤8中，考计算出生产计划内各卷带钢的模型系数ψ_m，如表6所示：

表6  模型系数ψ_m的数值

随后，在步骤9中，计算出连续退火炉内张力预设定值T_mi，用表7来表示：

表7  张力预设定值

随后，在步骤10中，考虑到在实际生产中为了保持炉内张力的稳定，计算出连续退火机组炉内各段在线张力设定值T_actmi，用表8来表示：

表8  在线张力实际设定值

随后，在步骤11中，将连续退火机组炉内张力设定值T_actmi投入机组运行，完成张力的在线设定。

实施例2

为了进一步的阐述本发明的基本思想，现以某1850连续退火机组为例，借助于图2来描述硬钢在特定的连续退火机组上的张力在线设定过程。

首先，在步骤1中，收集连续退火炉的设备结构特性影响系数ξ_j(j＝1，2，L，7)、连退炉分段影响系数α_i、β_1i、β_2i、β_3i(i＝1，2，L，11)、连退炉各段的炉辊直径D_i(i＝1，2，L，11)，如表1、表2所示：

表1  1850连退机组炉子结构特性影响系数

项目	ξ1	ξ2	ξ3	ξ4	ξ5	ξ6	ξ7
								数值	0.6082	-4.4339	12.44	-16.792	2.0589	-8.3535	15.5268

表2  1850连退机组炉子连退炉分段影响系数

随后，在步骤2中，收集一组共30卷需要进行退火的带钢特性参数，包括带钢的宽度B_m、厚度h_m、强度σ_sm，基本参数如表3所示：

表3  带钢特性参数

随后，在步骤3中，收集需要退火带钢的实际板形情况，并根据实际板形代码Shape_m的定义(基本规则为：板形小于3I-Unit时，Shape_m＝1；板形为大于3I-Unit且小于10I-Unit的中浪时，Shape_m＝2；板形为大于10I-Unit的中浪时，Shape_m＝3；板形为大于3I-Unit且小于10I-Unit的双边浪时，Shape_m＝4；板形为大于10I-Unit的双边浪时，Shape_m＝5；板形为大于3I-Unit且小于10I-Unit的单边浪时，Shape_m＝6；板形为大于10I-Unit的单边浪时，Shape_m＝7；板形为其它情况下时，Shape_m＝1)，给出各卷的板形代码，如表4所示：

表4  各卷板形代码值

随后，在步骤4中，根据板形代码结合生产实际情况，给出相应的板形系数φ_m的具体数值(基本规则为：Shape_m＝1时，φ_m＝1.0；Shape_m＝2时，φ_m＝1.0∶1.15；Shape_m＝3时，φ_m＝1.15∶1.30；Shape_m＝4时，φ_m＝0.85∶1.0；Shape_m＝5时，φ_m＝0.7∶0.85；Shape_m＝6时，φ_m＝1.0∶1.1；Shape_m＝7时，φ_m＝1.1∶1.2)如表5所示：

表5  各卷板形系数值

随后，在步骤5中，给定瓢曲与跑偏临界张力调整系数γ_c＝0.825，γ_p＝1.175；

随后，在步骤6中，选择瓢曲与跑偏综合控制加权系数ξ＝1；

随后，在步骤7中，计算瓢曲跑偏综合影响系数ψ_cp＝1.0；

随后，在步骤8中，考计算出生产计划内各卷带钢的模型系数ψ_m，如表6所示：

表6模型系数ψ_m的数值

m	ψm
		1	1.1395
2	1.06
		3	1.1395
4	1.2985
		5	0.9805
6	0.8215
		7	1.219
8	1.113
		9	1.1395
10	1.2985
		11	0.9805
12	0.8215
		13	1.113
14	1.06
		15	1.2985
16	0.9805
		17	0.8215
18	1.2985
		19	1.1395
20	0.8215
		21	1.219
22	1.1395
		23	0.9805
24	0.8215
		25	1.113
26	1.2985
		27	1.1395
28	1.06
		29	1.113
30	0.9805

随后，在步骤9中，计算出连续退火炉内张力预设定值T_mi，用表7来表示：

表7  张力预设定值

随后，在步骤10中，考虑到在实际生产中为了保持炉内张力的稳定，计算出连续退火机组炉内各段在线张力设定值T_actmi，用表8来表示：

表8  在线张力实际设定值

随后，在步骤11中，将连续退火机组炉内张力设定值T_actmi投入机组运行，完成张力的在线设定。

Claims (1)

1.一种连续退火机组炉内张力在线设定方法，其特征在于：包括以下步骤：

(a)收集连续退火炉的设备结构特性影响系数ξ_j，j＝1，2，……，7、连退炉分段影响系数α_i、β_1i、β_2i、β_3i，连退炉各段的炉辊直径D_i，i＝1，2，……，11；

(b)收集一组共N卷需要进行退火的带钢特性参数，包括带钢的宽度B_m、厚度h_m、强度σ_sm，N指一组内需要进行退火的带钢的卷数，m＝1，2，……，N；

(c)收集需要退火带钢的实际板形情况，并定义实际板形代码Shape_m；板形代码定义操作步骤如下：

板形小于3I-Unit时，Shape_m＝1；

板形为大于3I-Unit且小于10I-Unit的中浪时，Shape_m＝2；

板形为大于10I-Unit的中浪时，Shape_m＝3；

板形为大于3I-Unit且小于10I-Unit的双边浪时，Shape_m＝4；

板形为大于10I-Unit的双边浪时，Shape_m＝5；

板形为大于3I-Unit且小于10I-Unit的单边浪时，Shape_m＝6；

板形为大于10I-Unit的单边浪时，Shape_m＝7；

板形为其它情况下时，Shape_m＝1；

(d)根据板形代码结合生产实际情况，给出相应的板形系数φ_m的具体数值；

(e)给定瓢曲与跑偏临界张力调整系数γ_c，γ_p，γ_c＝0.75∶0.9、γ_p＝1.1∶1.25；

(f)选择瓢曲与跑偏综合控制加权系数ξ，0≤ξ≤2，当ξ＜1则代表偏重于瓢曲治理；当ξ＞1则代表偏重于跑偏治理；当ξ＝1则代表瓢曲与跑偏等概率治理；

(g)计算瓢曲跑偏综合影响系数ψ_cp，其基本模型为：

(h)计算出考虑到跑偏、瓢曲及板形影响时的模型系数ψ_m，其基本模型为：ψ_m＝Ψ_cpφ_m；

(i)计算出连续退火机组炉内张力预设定值T_mi，i＝1，2，……，11，采用以下机理模型来表示： $T_{\mathrm{mi}}={\mathrm{\ψ}}_m({\mathrm{\β}}_{1i}{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{sm}}^2+{\mathrm{\β}}_{2i}{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{sm}}+{\mathrm{\β}}_{3i})\{({\mathrm{\ξ}}_1{B}_m{h}_m^3+{\mathrm{\ξ}}_2{B}_m{h}_m^2+{\mathrm{\ξ}}_3{B}_m{h}_m+{\mathrm{\ξ}}_4{B}_m)h_m^2+({\mathrm{\ξ}}_5{B}_m^3+{\mathrm{\ξ}}_6{B}_m^2+{\mathrm{\ξ}}_7{B}_m+{\mathrm{\α}}_i\frac{B_m}{D_i})h_m\},$ 其中，T_m1表示入口张力辊的张力预设定值、T_m2表示加热1段的张力预设定值、T_m3表示加热2段的张力预设定值、T_m4表示加热3段的张力预设定值、T_m5表示均热段的张力预设定值、T_m6表示急冷段的张力预设定值、T_m7表示时效1段的张力预设定值、T_m8表示时效2段的张力预设定值、T_m9表示时效3段的张力预设定值、T_m10表示终冷段的张力预设定值、T_m11表示出口张力辊的张力预设定值；

(j)为了保持炉内张力的稳定，连续退火机组炉内各段在线张力设定值T_actmi可以用以下方法给出：

$T_{\mathrm{actmi}}=\left\{\begin{array}{ccc}& & \\ T_{\mathrm{mi}}& m=1& \\ T_{(m-1)i}& m>1& \frac{1}{11}\underset{i=1}{\overset{11}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left|\frac{T_{\mathrm{mi}}-T_{(m-1)i}}{T_{\mathrm{mi}}}\right|<0.15\\ T_{\mathrm{mi}}& m>1& \frac{1}{11}\underset{i=1}{\overset{11}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left|\frac{T_{\mathrm{mi}}-T_{(m-1)i}}{T_{\mathrm{mi}}}\right|>=0.15\end{array}\right.$

其中，T_actm1表示入口张力辊的张力设定值、T_actm2表示加热1段的张力设定值、T_actm3表示加热2段的张力设定值、T_actm4表示加热3段的张力设定值、T_actm5表示均热段的张力设定值、T_actm6表示急冷段的张力设定值、T_actm7表示时效1段的张力设定值、T_actm8表示时效2段的张力设定值、T_actm9表示时效3段的张力设定值、T_actm10表示终冷段的张力设定值、T_actm11表示出口张力辊的张力设定值；

(k)将连续退火机组炉内张力设定值T_actmi投入机组运行，完成张力的在线设定。

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