CN102205349B

CN102205349B - 一种热轧机活套平稳落套方法

Info

Publication number: CN102205349B
Application number: CN 201010135610
Authority: CN
Inventors: 谢向群; 刘小光
Original assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2030-03-30
Also published as: CN102205349A

Abstract

本发明涉及一种热轧机活套平稳落套方法，属于轧钢技术领域。该方法的落套控制器按以下步骤控制在后活套的落套过程：跟踪带钢尾部位置；确定落套位置；建立落套角度控制函数；最终当通过监测得知带钢尾部到达上述确定的落套位置时，启动活套杆，同时依据落套角度控制函数控制活套杆的落套转角，直至活套落至位于与轧制水平线一致的高度。由于本发明将机架主传动速度与活套运动控制有机结合考虑，因此在套量逐步缓慢消化的过程中，活套辊对带钢保持张力，直到完全落下，在避免形成空套的同时，防止了抛钢时的甩尾现象，达到平稳落套的目的。

Description

一种热轧机活套平稳落套方法

技术领域

本发明涉及一种热轧机活套平稳落套方法，尤其是一种适于热轧厂活套的平稳落套的方法，属于轧钢技术领域。

背景技术

热连轧生产过程中，带钢在各个连轧机组中需要保持“金属秒流量”相等，同时维持带钢恒定的张力，这主要通过设置在连轧机组之间的活套来实现。

活套在每个轧制周期内经历起套、力矩控制、落套三个阶段。在准备(起套)状态，活套位于与轧制水平线一致的高度，即活套杆端部的活套辊位于与轧制水平线相切位置，以便顺利穿带。穿带后，下游机架咬钢，活套立刻向上抬起，直至活套辊向上绷紧带钢形成张力，待张力达到设定值后，活套控制器从位置控制方式切换为力矩控制方式，起套结束。在力矩控制阶段，活套控制器根据张力传感器件反馈的带钢张力信号闭环控制驱动活套辊绷紧带钢，保证带钢维持恒定张力。活套高度随相邻机架间保持恒定张力所需的带钢套量(即带钢被顶起形成的三角形两短边之和减去长边)的变化而变化，处于随动状态；在此过程中，当控制器检测到活套实际工作角度(对应活套相应的高度)与设定角度产生偏差时，将通过调整机架主传动运行速度对上游机架的轧制速度进行补偿性调节，以调控机架出口的金属流量，起到控制机架间套量的作用。带钢在连轧机组即将轧制完成时，尾部将依次通过各个机架，活套辊必须在上游机架抛钢前降低到轧制线高度，恢复到准备状态，此过程为活套的落套阶段。

理想的落套状态为：当上游机架抛钢时，活套恰好从运行高度下降到轧制线高度。落套过早，机架间会形成空套，容易引起叠轧；落套过晚，抛钢时会引起甩尾等；这样都会影响带钢尤其是其尾部的轧制质量。

现有的活套落套控制方法普遍为，通过对带尾的跟踪确定落套点，当带尾到达落该套点后，同时进行以下两项控制：

a.对活套的控制由力矩控制恢复为位置控制，控制活套杆匀速收缩逐渐落到轧制线；

b.通过对上游机架主速度的补偿调节，保证抛钢时活套下降到轧制线水平高度后，套量消失。

实践证明：目前的落套控制方法对活套运动及上游机架的主传动分别进行控制，不仅控制复杂，而且控制逻辑关系不清晰，落套过程中的活套由于不再受张力控制而主动下落，因此存在活套并不实际接触带钢的可能，使具有套量的带钢失去张力。尽管落套阶段时间很短，但套量与活套运动关系的不同步和不匹配，很容易对带尾产生不利影响，甚至导致废钢。

检索发现，申请号为200710061425.3的中国专利公开了一种解决轧钢生产线活套甩尾的方法，其技术方案为“采用轧机的负荷头部、尾部信号作为活套控制信号，起套命令来自下游轧机的负荷头部信号，落套命令来自上游轧机的负荷尾部信号”，跟踪带钢尾部位置，考虑落套时间和带钢速度，设置参考点，经过一定的延时后落套确定落套点，到达落套点后直接给出落套最终角度。申请号为03135885.3的中国专利公开了一种精轧机活套控制方法及系统，其主要技术方案为“在活套离开带钢后，并不直线下降到位，而是在即将落到轧制线上时，活套稍微停顿，再继续下落到机械零位”。

上述200710061425.3仅使用轧机的负荷头部、尾部信号控制活套的起落套，不能避免轧机速度变化造成的影响；而03135885.3的着眼点是为了防止落套时活套对底座的冲击。其控制思想均为确定更合理的落套点，但并未解决如何将套量控制与活套运动控制相互关联的问题，因此依然无法实现对落套进行平稳地控制。

发明内容

本发明的目的在于：通过将上游机架主传动速度与活套运动控制有机结合，提出一种使热轧机活套平稳落套的方法，从而既避免空套、有防止甩尾等现象，保证带钢尤其是其带钢尾部的轧制质量。

为了达到以上目的，本发明的热轧机活套平稳落套方法在按序排布的上游机架、中间机架和下游机架中，所述上游机架与中间机架之间以及中间支架与下游机架之间分别安置有由活套杆和其端头活套辊组成的在先活套和在后活套，所述上游机架、中间机架和下游机架分别装有入口带钢速度监测装置，所述入口带钢速度监测装置的信号输出端分别接至控制器对应的信号输入端，所述控制器的控制输出端接各活套的驱动装置；所述控制器按以下步骤控制在后活套的落套过程：

第一步、跟踪带钢尾部位置：以上游机架为坐标原点，将中间机架入口带钢速度监测装置传输来的带钢运行速度对时间积分，建立上游机架与中间机架之间带钢尾部位置跟踪函数；

第二步、确定落套位置：用上游机架至中间机架的间距除以中间机架入口带钢平均速度，得出带钢尾部自上游机架至中间机架的通过时间；并用设定的活套杆落套前、后两极限角度之差除以落套平均角速度，得出落套时间(上述两平均速度既可以通过统计规律获得，也可以预先设定)；以通过时间和落套时间之差乘以中间机架入口带钢平均速度，得出在后活套开始落套时带钢尾部相对上游机架的距离(即落套位置)；

第三步、建立落套角度控制函数：以带钢尾部位置跟踪函数与落套位置之差除以上游机架至中间机架间距与落套位置之差，再乘以落套角度行程，得到落套角度函数；最后以活套上极限角度减去落套角度函数得出落套角度控制函数；

第四步、控制落套：当通过跟踪得知带钢尾部到达上述确定的落套位置时，启动活套杆，同时依据落套角度控制函数控制活套杆的落套转角，直至活套落至位于与轧制水平线一致的高度。

由于本发明的上述方法所建立的数学模型参数中，同时包括了直接反映机架主传动速度的机架入口带钢速度，以及活套的运动控制，从而将两者有机结合考虑，因此使得落套控制逻辑关系清晰，兼顾了张力和位置控制，可以保证上游机架抛钢时，活套恰好落到轧制线高度，并且由于活套的运动控制以考虑机架主传动速度为前提，具有随动性质，因此在套量逐步缓慢消化的过程中，活套辊对带钢保持张力，直到完全落下，在避免形成空套的同时，防止了抛钢时的甩尾现象，达到平稳落套的目的。

本发明具有以下特点：1)全程根据带尾运动位置主动确定实际由套量高度折算出的落套控制角度，符合秒流量相等的规律，客观上实现了由机架主传动速度吸收套量，而不是生硬的通过直接下落活套杆达到落套目的；2)可以实现安全精确的跟踪闭环控制，避免活套快速下落对机械的冲击，始终保持张力，直到平稳地完成落套过程。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一个实施例的结构示意图。

图2为图1实施例的落套控制流程图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的热轧机活套平稳落套方法在按序排布的上游机架i-1、中间机架i和下游机架i+1中，上游机架i+1与中间机架i之间以及中间支架i与下游机架i+1之间分别安置有由活套杆1和其端头活套辊2组成的在先活套TX和在后活套TH。上游机架与中间机架之间以及中间机架与下游机架之间分别装有带钢尾部位置监测装置，各机架入口处A、B、D分别装有入口带钢速度监测装置，各监测装置的信号输出端分别接至控制器对应的信号输入端，控制器的控制输出端接各活套驱动装置的受控端(图中未示)，这些不难借助现有技术实现。控制器按以下具体步骤控制在后活套TH的落套过程(参见图2)：

1、跟踪带钢尾部位置：以上游机架i-1为坐标原点，将中间机架i入口带钢速度监测装置传输来的带钢运行速度Vi对时间t积分，建立上游机架与中间机架之间带钢尾部位置的跟踪函数；

L(t)＝∫₁V_idt

式中：L(t)为带钢尾部的跟踪距离

带钢运行速度Vi

t₁：上游机架i-1抛钢时间

t：时间变量

2、确定落套位置(即落套点Po位置)：

1)用上游机架i-1至中间机架i的间距6m除以设定的中间机架入口带钢平均速度2m/s(6/2＝3s)，得出带钢尾部自上游机架至中间机`架的通过时间为3s；

2)用设定的活套杆落套前、后两极限角度30°、9°之差除以设定的落套平均角速度15°/s((30-9)/15＝1.4s)，得出落套时间1.4s；

3)以通过时间和落套时间之差1.6s乘以中间机架入口带钢平均速度2m/s，得出在后活套TH开始落套时带钢尾部相对上游机架的距离3.2m((3-1.4)*2+0＝3.2m，)；

3、建立落套角度控制函数：

1)以带钢尾部位置跟踪函数与落套位置之差[L(t)-3.2]除以上游机架i-1至中间机架i间距与落套位置之差(6-3.2)，再乘以落套角度行程(30°-9°)，得到落套角度函数Θ(t)

Θ(t)＝{[L(t)-3.2)]/(6-3.2)}x(30°-9°)

2)以活套上极限角度Θo减去落套角度函数得出落套角度控制函数Θj；

Θj＝30°-{[L(t)-3.2)]/(6-3.2)}x(30°-9°)

＝30°-7.5[L(t)-3.2]°

4、控制落套：当通过跟踪得知带钢尾部到达上述确定的落套位置Po时，启动活套杆1，同时依据落套角度控制函数Θj控制活套杆的落套转角，例如当由带钢尾部位置跟踪函数以带钢运行速度Vi对某一时间值t积分得出带钢尾部位置达到距上游机架3.5m处时，根据落套角度控制函数可以得出此时应当控制在后活套TH的角度为27.75°；这样连续控制直至活套落至位于与轧制水平线一致的高度。

以上对带钢尾部的跟踪既可以通过安装在上游机架与中间机架之间的带钢尾部位置监测装置直接监测得知，也可以借助监测中间机架入口带钢运行速度对时间积分间接监测获得。可以理解，当直接监测结果与间接监测结果之间的误差超过预定阈值时，可以调整中间机架入口带钢速度，消除该误差，这样有利于保持带钢的恒定张力。

本实施例的落套控制方法通过实时跟踪带尾位置，借助积分控制器实时给出所需的活套落套控制角度，直至控制活套趋于轧制水平线。因采用积分调控，因此可以实现静态误差为零，而积分以直接反映机架主传动速度的入口速度为前提，在落套过程中，活套实际在带钢套量高度的控制下随动下降，活套辊始终绷紧带钢，因此将力矩控制与位置控制有机结合在一起，实践证明，本实施例可以按需始终保持带钢张力，从而非常平稳地完成落套过程，有效保证了轧钢质量。

Claims

1.一种热轧机活套平稳落套方法，在按序排布的上游机架、中间机架和下游机架中，所述上游机架与中间机架之间以及中间机架与下游机架之间分别安置有由活套杆和其端头活套辊组成的在先活套和在后活套，所述上游机架、中间机架和下游机架分别装有入口带钢速度监测装置，所述入口带钢速度监测装置的信号输出端分别接至控制器对应的信号输入端，所述控制器的控制输出端接各活套的驱动装置；其特征在于所述控制器按以下步骤控制在后活套的落套过程：

第二步、确定落套位置：用上游机架至中间机架的间距除以中间机架入口带钢平均速度，得出带钢尾部自上游机架至中间机架的通过时间；并用设定的活套杆落套前、后两极限角度之差除以落套平均角速度，得出落套时间；以通过时间和落套时间之差乘以中间机架入口带钢平均速度，得出在后活套开始落套时带钢尾部相对上游机架的距离；

第四步、控制落套：当通过跟踪得知带钢尾部到达所述落套位置时，启动活套杆，同时依据落套角度控制函数控制活套杆的落套转角，直至活套落至位于与轧制水平线一致的高度。

2.根据权利要求1所述的热轧机活套平稳落套方法，其特征在于：所述上游机架与中间机架之间装有带钢尾部位置监测装置，带钢尾部位置通过所述带钢尾部位置监测装置直接监测得知。

3.根据权利要求2所述的热轧机活套平稳落套方法，其特征在于：所述直接监测的结果与借助监测中间机架入口带钢运行速度对时间积分所得间接监测结果之间的误差超过预定阈值时，通过调整中间机架入口带钢速度加以消除。

4.根据权利要求1所述的热轧机活套平稳落套方法，其特征在于：所述中间机架入口带钢平均速度以及所述落套平均角速度通过统计规律获得。