CN102921740B - 热轧带钢头部和尾部宽度失宽控制方法 - Google Patents

热轧带钢头部和尾部宽度失宽控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种热轧带钢头部和尾部宽度失宽控制方法：当带钢头部发生缩窄时，控制轧机的立辊按照带钢头部短行程曲线的轨迹打开辊缝对带钢进行侧压；当带钢尾部发生缩窄时，控制轧机的立辊按照第一带钢尾部短行程曲线的轨迹打开辊缝对带钢进行侧压；当带钢尾部发生超宽时，控制轧机的立辊按照第二带钢尾部短行程曲线的轨迹缩小辊缝对带钢进行侧压。采用本发明所述的这种控制方法可以有效解决带钢尾部出现的超宽问题，基本避免了因带钢宽度超宽造成的设备损坏，此外还提高了针对带钢头部和尾部出现缩窄而进行的控制的稳定性，从而大大提高了带钢质量和产品的收得率。

Description

热轧带钢头部和尾部宽度失宽控制方法
技术领域
本发明涉及一种带钢轧制控制方法，尤其涉及一种热轧带钢头部和尾部的宽度控制方法。
背景技术
在带钢轧制过程中，热轧带钢在经过水平辊轧延的过程中会使带钢头部出现如图1所示的“舌形”1，而在立辊侧压过程中又会使带钢尾部出现如图1所示的“鱼尾”2。而带钢的头部和尾部出现“舌形”1或“鱼尾”2都会影响生产的稳定和金属的收得率。因此热轧带钢的头尾形状控制是热轧工艺持续研究的重要课题之一。
为了控制热轧带钢的“舌形”和“鱼尾”，现有技术采用的控制方法是在带钢侧压过程中使用“短行程”功能。即如图2所示，根据侧压调宽时带钢头尾部收缩的轮廓曲线，使立辊5在带钢头部端点按照轨迹3对带钢进行侧压，在短行程结束后立辊5保持辊缝不变，到带钢尾部时立辊5再按照轨迹4进行侧压动作，然后通过水平辊的继续轧制，目的在于改善带钢头尾部的不规则形状，使头尾部的失宽量减少到最低限度，从而达到减少切头切尾损失，提高主轧线的带钢成材率的目的。图2所示的现有立辊5的“短行程”动作曲线为两段式曲线，其中每一端曲线均为依次曲线。在图2中，L1为带钢头、尾立辊短行程控制的总长度；L2为一个中间点距带钢头、尾端部的距离；S1为距带钢头、尾端部为L2长度处的辊缝值；S2为短行程动作时的辊缝最大值。“短行程”功能的工作过程为：
首先根据轧制带钢的轧制规格、品种，确定带钢头、尾立辊短行程控制的总长度L1，距带钢头、尾端部距离各为L2长度的一个中间点，短行程动作时的辊缝最大值S2以及距带钢头、尾端部为L2长度处的辊缝值S1。然后按照根据以下公式确定短行程动作轨迹：
当x≥L2时    y＝a0+(L1-x)
当x＜L2时    y＝S1+(L1-x)
其中，参量x为短行程控制点距离头、尾部端部的距离；参量y为x对应点的立辊开度；a0为侧压辊缝目标设定值。
然而，上述“短行程”控制模型在实际操作过程中，控制带钢头部宽度时精度较差，用两段直线近似代替带钢头尾轮廓曲线存在较大的误差，难以满足带钢头尾复杂的形状控制要求，从而使得其不能有效改善带钢头尾形状。另外，目前的“短行程”控制功能都是在带钢头尾打开一点辊缝，然后再使辊缝收缩到正常轧制的辊缝值。但在连轧机架大张力轧制薄带钢过程中，整体宽度容易被拉窄，因此在宽度控制策略中对此进行了补偿，而在连轧机架轧制到带钢尾部时有失张现象，因此带钢的尾部会出现失宽现象，影响了热轧宽度精度的控制，造成精轧侧导板和卷取侧导板的异常磨损，还会导致钢卷尾部折边、粘铁等质量缺陷。
综上所述，现有的“短行程”控制模型无法消除因带钢尾部失张造成的失宽现象。
此外，公开号为CN101653786，公开日为2010年2月24日，名称为“一种提高热轧宽度控制精度的方法”的中国专利文献公开的技术方案是通过将轧辊表面粗糙度引入粗轧宽度控制，并建立了宽度控制量与轧制累计长度、轧制材料的宽度之间的控制模型关系，然后根据轧件厚度压下总量，确定各轧辊机架各道次的厚度压下量，再根据控制模型预测各道次的宽展量以及宽度压下分配原则确定各道次目标出口宽度，以此确定各道次的立辊辊缝，通过对立辊辊缝的控制实现对各道次出口的宽度控制，并最终实现对热轧装置中粗轧区域的轧件目标宽度的控制。
公开号为CN101927265A，公开日为2010年12月29日，名称为“一种钢板宽度控制方法”的中国专利文献提供了一种钢板宽度控制方法，其是在粗轧数学模型设定宽展系数的基础上，根据来料板坯宽度与成品带钢宽度之间的宽度差即侧压量，确定并在数学模型中添加-0.1～-0.65的宽展补偿系数；轧制过程中，根据实际轧制状态及带钢宽度检测结果，对宽展补偿系数进行2～3次调整，每次调整幅度为0.1。
公开号为CN101602064，公开日为2009年12月16日，名称为“一种热连轧带钢头尾宽度控制辅助调节方法”的中国专利文献公开的技术方案采用的方法步骤为：层别建立，SSC仿真得到SSC控制曲线；进行参数调节将新参数先输入仿真软件评估对SSC曲线的影响后再修改现场实际参数；然后短行程控制调节参数的层别划分和应用仿真手段指导实际参数调节。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热轧带钢头部和尾部宽度失宽控制方法，该方法采用不同于现有“短行程”模型的新型模型，轧机立辊按照该新型模型对带钢进行侧压，能够有效控制带钢头部和尾部出现的失宽问题，从而避免因带钢宽度失宽造成的设备损坏，同时提高带钢质量。
基于上述发明目的，本发明提供了一种热轧带钢头部和尾部宽度失宽控制方法：
当带钢头部发生缩窄时，控制轧机的立辊按照带钢头部短行程曲线的轨迹打开辊缝对带钢进行侧压，所述带钢头部短行程曲线为：
y1＝a0+a1(L1-x1)+a2(L1-x1)2
其中，a0＜S1＜S2，a0为侧压辊缝目标设定值；L1为带钢头部短行程控制总长度；a1为带钢头部侧压辊缝一次项修正系数，a1＝[(S1-a0)L1/(L1-L2)L2]-[(S2-a0)(L1-L2)/L1L2]；a2为带钢头部侧压辊缝二次项修正系数，a2＝[(S2-a0)/L1L2]-[(S1-a0)/(L1-L2)L2]；S1为带钢头部短行程中间控制点辊缝值，S1＝a0+2mm；S2为带钢头部最大辊缝值，其取值比a0大2.5～10mm；L2为带钢头部短行程中间控制点距带钢头部端部的长度，L2为0.4～0.6倍的L1；
当带钢尾部发生缩窄时，控制轧机的立辊按照第一带钢尾部短行程曲线的轨迹打开辊缝对带钢进行侧压，所述第一带钢尾部短行程曲线为：
y2＝a0+b1(L3-x2)+b2(L3-x2)2
其中，a0＜S3＜S4，a0为侧压辊缝目标设定值；L3为立辊进行打开辊缝控制时带钢尾部短行程控制总长度；b1为立辊进行打开辊缝控制时带钢尾部侧压辊缝一次项修正系数，b1＝[(S3-a0)L3/(L3-L4)L4]-[(S4-a0)(L3-L4)/L3L4]；b2为立辊进行打开辊缝控制时带钢尾部侧压辊缝二次项修正系数，b2＝[(S4-a0)/L3L4]-[(S3-a0)/(L3-L4)L4]；S4为立辊进行打开辊缝控制时带钢尾部最大辊缝值，其取值比a0大2.5～10mm；S3为立辊进行打开辊缝控制时带钢尾部短行程中间控制点辊缝值，S3＝a0+2mm；L4为立辊进行打开辊缝控制时带钢尾部短行程中间控制点距带钢尾部端部的长度，L4为0.4～0.6倍的L3；
当带钢尾部发生超宽时，控制轧机的立辊按照第二带钢尾部短行程曲线的轨迹缩小辊缝对带钢进行侧压，所述第二带钢尾部短行程曲线为：
y3＝a0+b3(L5-x3)+b4(L5-x3)2
其中，S6＜S5＜a0，a0为侧压辊缝目标设定值；L5为立辊进行缩小辊缝控制时带钢尾部短行程控制总长度；b3为立辊进行缩小辊缝控制时带钢尾部侧压辊缝一次项修正系数，b3＝[(S5-a0)L5/(L5-L6)L6]-[(S6-a0)(L5-L6)/L5L6]；b4为立辊进行缩小辊缝控制时带钢尾部侧压辊缝二次项修正系数，b4＝[(S6-a0)/L5L6]-[(S5-a0)/(L5-L6)L6]；S6为立辊进行缩小辊缝控制时带钢尾部最大辊缝值，其取值比a0小2.5～10mm；S5为立辊进行缩小辊缝控制时带钢尾部短行程中间控制点辊缝值，S5＝a0-2.5mm；L6为立辊进行缩小辊缝控制时带钢尾部短行程中间控制点距带钢尾部端部的长度，L6为0.4～0.6倍的L5。
由于在实际轧制过程中，带钢头部均是发生缩窄，故对带钢头部的失宽(包括缩窄和超宽)的控制为针对缩窄的控制，而对于带钢尾部来说，其可能发生缩窄，也可能发生超宽，故包括两种不同的控制方式。现有技术对带钢头部和尾部的失宽控制均是针对带钢发生缩窄的，无法解决带钢尾部超宽的问题，而且即使是在针对带钢缩窄而进行的控制过程中，由于采用的控制模型为折线型，也使得其控制过程不稳定。本技术方案采用了二次曲线模型，采用二次曲线模型对带钢头部和尾部的缩窄进行控制时，较之折线模型更加符合带钢头部和尾部的轧制变形情况，从而也就使得控制过程更加平稳。而更重要的是，当带钢尾部发生超宽时，采用第二带钢尾部短行程曲线进行控制则可以有效地解决超宽问题。
在现有的技术方案中，带钢头部和尾部的短行程控制总长度一般为1～2m，本技术方案仍然是在这一范围内带钢头部和尾部进行控制。
本发明所述的热轧带钢头部和尾部宽度失宽控制方法通过采用上述技术方案，使得其较之现有的失宽控制方法，有效解决了带钢尾部出现的超宽问题，基本避免了因带钢宽度超宽造成的设备损坏，此外还提高了针对带钢头部和尾部出现缩窄而进行的控制的稳定性，从而大大提高了带钢质量和产品的收得率。
附图说明
图1显示了缺陷带钢的头部和尾部形状。
图2显示了现有立辊“短行程”控制的动作轨迹。
图3显示了采用本发明所述的控制方法针对带钢的头部和尾部宽度缩窄进行控制时，立辊的动作轨迹。
图4显示了采用本发明所述的控制方法针对带钢的头部宽度缩窄、尾部宽度超宽进行控制时，立辊的动作轨迹。
图5显示了实施例1中的头部短行程曲线和第一带钢尾部短行程曲线。
图6显示了实施例2中的第二带钢尾部短行程曲线。
具体实施方式
下面将结合附图对本技术方案进行进一步的说明。
如图3所示，在轧机采用小张力轧制的情况下，带钢头部宽度和尾部宽度一般均会出现缩窄，那么应当针对缩窄进行相应的控制。图3显示的带钢头部短行程曲线33和第一带钢尾部短行程曲线34是完全相同的，立辊5按照带钢头部短行程曲线33和第一带钢尾部短行程曲线34逐渐打开辊缝。在实际控制过程中，根据缩窄程度的不同，钢头部短行程曲线和第一带钢尾部短行程曲线可能相同也可能不同，但其均是由立辊打开辊缝进行控制。
如图4所示，当轧机采用大张力轧制时，带钢头部宽度依然出现缩窄，但是带钢尾部宽度可能突然变大，即发生超宽，这时对于带钢头部发生的失宽，立辊5依然按照带钢头部短行程曲线43打开辊缝，而对于带钢尾部发生的失宽，立辊5则按照第二带钢尾部短行程曲线44收缩辊缝。如图4所示，在带钢尾部到达中间控制点L4时，立辊辊缝快速收缩到S4。经过上述调整后，带钢尾部的宽度会比整体宽度要小一些，但由于带钢的整体宽度在经过连轧机轧制时要被拉窄一些，而带钢尾部因失张不会被拉窄，因此尾部宽度与整体宽度就不会差异很大。
下面将结合具体的实施例对本发明所述的热轧带钢头部和尾部宽度失宽控制方法进行进一步的说明。
实施例1
针对带钢头部和尾部出现的宽度缩窄，表1列出了本案实施例1所采用的各参数的设定值。
表1
  短行程参数   a0   L3   L4   S3   S4   L1   L2   S1   S2
  参数设定值(mm)   1505   1478   591   1507   1511   1478   591   1507   1511
由表1可以得到针对带钢尾部宽度缩窄采用的第一带钢尾部短行程曲线：
b1＝[(S3-a0)L3/(L3-L4)L4]-[(S4-a0)(L3-L4)/L3L4]＝[(1507-1505)1478/(1478-591)×591]-[(1511-1505)(1478-591)/1478×591]＝-0.453858×10-6
b2＝[(S4-a0)/L3L4]-[(S3-a0)/(L3-L4)L4]＝[(1511-1505)/1478×591]-[(1507-1505)/(1478-591)591]＝3.05372×10-6
y2＝1505+[-0.453858×10-6(1478-x2)+3.05372×10-6(1478-x2)2]
以及针对带钢头部宽度缩窄采用的头部短行程曲线：
y1＝1505+[-0.453858×10-6(1478-x1)+3.05372×10-6(1478-x1)2]
在本实施例中头部短行程曲线和第一带钢尾部短行程曲线形状相同，图5显示了该头部短行程曲线和第一带钢尾部短行程曲线，即立辊打开辊缝的动作轨迹。
实施例2
针对带钢头部出现的宽度缩窄和尾部出现的超宽，表2列出了本案实施例2所采用的各参数的设定值。
表2.
  短行程参数   a0   L5   L6   S5   S6   L1   L2   S1   S2
  参数设定值(mm)   1505   1478   665   1502.5   1495   1478   665   1507   1511
由表2可以得到针对带钢尾部超宽采用的第二带钢尾部短行程曲线y3以及针对带钢头部宽度缩窄采用的头部短行程曲线：
b3＝[(S5-a0)L5/(L5-L6)L6]-[(S6-a0)(L5-L6)/L5L6]＝[(1502.5-1505)1478/(1478-665)×665]-[(1495-1505)(1478-665)/1478×665]＝1.437265×10-6
b4＝[(S6-a0)/L5L6]-[(S5-a0)/(L5-L6)L6]＝[(1495-1505)/1478×665]-[(1502.2-1505)/(1478-665)665]＝-5.55018×10-6
a1＝[(S1-a0)L5/(L1-L2)L2]-[(S2-a0)(L1-L2)/L1L2]＝[(1507-1505)1478/(1478-665)×665]-[(1511-1505)(1478-665)/1478×665]＝0.504527×10-6
a2＝[(S2-a0)/L1L2]-[(S1-a0)/(L1-L2)L2]＝[(1511-1505)/1478×665]-[(1507-1505)/(1478-665)665]＝2.405286×10-6
y3＝1505+[1.437265×10-6(1478-x3)+(-5.55018×10-6)(1478-x3)2]
y1＝1505+[0.504527×10-6(1478-x1)+2.405286×10-6(1478-x1)2]
图6显示了本实施例中的第二带钢尾部短行程曲线。
要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种热轧带钢头部和尾部宽度失宽控制方法，其特征在于：
当带钢头部发生缩窄时，控制轧机的立辊按照带钢头部短行程曲线的轨迹打开辊缝对带钢进行侧压，所述带钢头部短行程曲线为：
y1＝a0+a1(L1-x1)+a2(L1-x1)2
其中，a0＜S1＜S2，a0为侧压辊缝目标设定值；L1为带钢头部短行程控制总长度；a1为带钢头部侧压辊缝一次项修正系数，a1＝[(S1-a0)L1/(L1-L2)L2]-[(S2-a0)(L1-L2)/L1L2]；a2为带钢头部侧压辊缝二次项修正系数，a2＝[(S2-a0)/L1L2]-[(S1-a0)/(L1-L2)L2]；S1为带钢头部短行程中间控制点辊缝值，S1＝a0+2mm；S2为带钢头部最大辊缝值；L2为带钢头部短行程中间控制点距带钢头部端部的长度，L2为0.4～0.6倍的L1；
当带钢尾部发生缩窄时，控制轧机的立辊按照第一带钢尾部短行程曲线的轨迹打开辊缝对带钢进行侧压，所述第一带钢尾部短行程曲线为：
y2＝a0+b1(L3-x2)+b2(L3-x2)2
其中，a0＜S3＜S4，a0为侧压辊缝目标设定值；L3为立辊进行打开辊缝控制时带钢尾部短行程控制总长度；b1为立辊进行打开辊缝控制时带钢尾部侧压辊缝一次项修正系数，b1＝[(S3-a0)L3/(L3-L4)L4]-[(S4-a0)(L3-L4)/L3L4]；b2为立辊进行打开辊缝控制时带钢尾部侧压辊缝二次项修正系数，b2＝[(S4-a0)/L3L4]-[(S3-a0)/(L3-L4)L4]；S4为立辊进行打开辊缝控制时带钢尾部最大辊缝值；S3为立辊进行打开辊缝控制时带钢尾部短行程中间控制点辊缝值，S3＝a0+2mm；L4为立辊进行打开辊缝控制时带钢尾部短行程中间控制点距带钢尾部端部的长度，L4为0.4～0.6倍的L3；
当带钢尾部发生超宽时，控制轧机的立辊按照第二带钢尾部短行程曲线的轨迹缩小辊缝对带钢进行侧压，所述第二带钢尾部短行程曲线为：
y3＝a0+b3(L5-x3)+b4(L5-x3)2
其中，S6＜S5＜a0，a0为侧压辊缝目标设定值；L5为立辊进行缩小辊缝控制时带钢尾部短行程控制总长度；b3为立辊进行缩小辊缝控制时带钢尾部侧压辊缝一次项修正系数，b3＝[(S5-a0)L5/(L5-L6)L6]-[(S6-a0)(L5-L6)/L5L6]；b4为立辊进行缩小辊缝控制时带钢尾部侧压辊缝二次项修正系数，b4＝[(S6-a0)/L5L6]-[(S5-a0)/(L5-L6)L6]；S6为立辊进行缩小辊缝控制时带钢尾部最大辊缝值；S5为立辊进行缩小辊缝控制时带钢尾部短行程中间控制点辊缝值，S5＝a0-2.5mm；L6为立辊进行缩小辊缝控制时带钢尾部短行程中间控制点距带钢尾部端部的长度，L6为0.4～0.6倍的L5。
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