CN102999645A - 稳定剪切的张力设定方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种稳定剪切的张力设定方法，适用于酸轧机组圆盘剪变规格过程，包括：选择N个钢卷并收集特征参数；导入张力设定值允许调整系数α；设定钢卷编号；根据圆盘剪张力设定模型计算钢卷的带材的圆盘剪前平均张力设定值和后平均张力设定值；设定圆盘剪前剪切总张力设定值和后剪切总张力设定值；获取前张力变化率和后张力变化率，根据前张力变化率和后张力变化判断是否重新计算前总张力设定值和后总张力设定值；重复计算直至所有N卷钢卷的前总张力设定值和后总张力设定值计算完毕；根据计算出的前总张力设定值和后总张力设定值分别设定N个钢卷在圆盘剪剪切过程中的前总剪切张力和后总剪切张力。

Description

稳定剪切的张力设定方法

技术领域

本发明涉及剪切技术领域，尤其涉及一种适合于在酸轧机组圆盘剪变规格过程中以稳定剪切为目标的张力设定方法。 

背景技术

目前，国内外酸轧机组圆盘剪对于前后张力的设定往往采用的两种方案：第一种是固定平均张力法。固定平均张力法对所有规格以及钢种的带材都采用相同的平均张力。第二种是按照规格及钢种设定张力法。考虑到所剪带材的规格和钢种设定平均张力，该方法比固定平均张力法更为合理。实际上，不管采用哪种张力设定方案，只要被剪带材的规格发生变化，无论是厚度还是宽度(第二种方法还有钢种)发生变化，张力设定值必然出现大小不等的突变，突变的次数与变规格的次数相同。由于张力设定值的频繁突变，使得实际张力也随之不断震荡，出现大幅波动。这种实际张力大幅波动的结果是使得带材在剪切过程中出现明显的振动，造成整个剪切过程不稳定，严重时会使得剪切过程产生毛刺。 

图1a、1b和1c揭示了分析张力设定值的突变对实际张力的影响。 

图1a图显示出张力设定值变化，其中数字“1”标注区域为张力值不变时的情况，数字“2”标注区域为因规格和钢种变化而引起的张力突变。图1b图显示了实际张力值的变化，可以看出由张力设定值的突变而带来的实际张力波动量超过稳定段的5-10倍左右。图1c为实际张力值的变化率，清晰的显示出在张力设定值突变时，实际张力值变化率出现较大波动。于是，如何减少张力设定值的突变就成为一种重点。 

发明内容

本发明旨在提出一种在酸轧机组圆盘剪变规格过程中能够减少张力设 定值的突变的张力设定方法。 

根据本发明的一实施例，提出一种稳定剪切的张力设定方法，适用于酸轧机组圆盘剪变规格过程，该张力设定方法包括： 

1)选择N个钢卷，该N个钢卷待剪切； 

2)收集该N个钢卷的特征参数； 

3)导入张力设定值允许调整系数α； 

4)将当前钢卷编号设定为i＝1，对应N个钢卷中的第1卷，余下的钢卷编号依次设定； 

5)根据圆盘剪张力设定模型计算钢卷的带材的圆盘剪前平均张力设定值和后平均张力设定值； 

6)根据钢卷编号判断是否为第1卷钢卷，若为第1卷钢卷，设定圆盘剪前剪切总张力设定值和后剪切总张力设定值，钢卷编号加1并转到步骤5)，若不是第1卷钢卷，则转到步骤7)； 

7)计算中间参数β_i，中间参数β_i与前张力变化率和后张力变化率相关； 

8)比较中间参数β_i与张力设定值允许调整系数α；如果β_i≤α，表示表示前后张力变化率在允许调整范围内，后一卷钢卷依旧使用前一卷钢卷所使用的前总张力设定值和后总张力设定值；如果β_i＞α，表示前后张力变化率超出允许调整范围，重新计算前总张力设定值和后总张力设定值； 

9)根据钢卷编号判断是否为最后一卷钢卷，如果不是最后一卷钢卷，钢卷编号加1并转到步骤5)，如果是最后一卷钢卷，则所有N卷钢卷的前总张力设定值和后总张力设定值计算完毕，转入步骤10)； 

10)根据计算出的前总张力设定值和后总张力设定值分别设定所述N个钢卷在圆盘剪剪切过程中的前总剪切张力和后总剪切张力。 

在一个实施例中，N的取值为N≥2。 

在一个实施例中，特征参数包括：带材宽度β_i、带材厚度h_i、带材强度σ_si。 

在一个实施例中，步骤5)中根据圆盘剪张力设定模型计算钢卷的带材的圆盘剪前平均张力设定值和后平均张力设定值包括： 

根据圆盘剪张力设定模型计算带材宽度为B_i、带材厚度为h_i、带材强 度为σ_si的带材的圆盘剪前平均张力设定值σ_1i和后平均张力设定值σ_0i； 

前平均张力设定值σ_1i计算为： 

${\mathrm{\σ}}_{1i}=(1-{\mathrm{\φ}}_i)\mathrm{\σ}+{\mathrm{\φ}}_i\mathrm{\σ}{\left(\frac{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{si}}}{600}\right)}^{m_i};$

后平均张力设定值σ_0i计算为： 

${\mathrm{\σ}}_{0i}={\mathrm{\γ}}_i\frac{B}{B-\mathrm{\ΔB}}{\mathrm{\σ}}_{1i};$

其中m_i为张力衰减指数，取值为m_i＝0.8～1.2； 

φ_i为钢种影响系数，取值为φ_i＝0～1； 

γ_i为为前后张力差加权系数，取值为γ_i＝0～1； 

σ为基本张力。 

在一个实施例中，步骤6)中判断钢卷编号i＜2是否成立，如果成立，则判断为是第1卷钢卷，圆盘剪前剪切总张力设定值T_1i和后剪切总张力设定值T_0i分别计算如下： 

前剪切总张力设定值T_1i＝B_ih_iσ_1i； 

后剪切总张力设定值T_0i＝B_ih_iσ_0i。 

在一个实施例中，步骤7)中的中间参数计算为： 

${\mathrm{\β}}_i=\frac{|B_i{h}_i{\mathrm{\σ}}_{1i}-T_{1i-1}|}{B_i{h}_i{\mathrm{\σ}}_{1i}}+\frac{|B_i{h}_i{\mathrm{\σ}}_{0i}-T_{0i-1}|}{B_i{h}_i{\mathrm{\σ}}_{0i}}.$

在一个实施例中，张力设定值允许调整系数α的取值范围在0.03-0.15之间。 

在一个实施例中，步骤8)中如果β_i≤α，第i卷钢仍采用第i-1卷钢所用的张力，圆盘剪前剪切总张力设定值T_1i设定为T_1i＝B_i-1h_i-1σ_1i-1，后剪切总张力设定值T_0i设定为T_0i＝B_i-1h_i-1σ_0i-1；如果β_i＞α，重新计算设定张力值，圆盘剪前剪切总张力设定值T_1i设定为T_1i＝B_ih_iσ_1i，后剪切总张力设定值T_0i设定为T_0i＝B_ih_iσ_0i。 

在一个实施例中，步骤9)中判断钢卷编号i＜N是否成立，如果成立，则判断为不是最后一卷钢卷；如果不成立，则判断为是最后一卷钢卷。 

本发明减少了张力设定值的突变，从而提高了剪切质量、增加剪切过程的稳定性、降低剪切过程中毛刺等缺陷的发生率。 

附图说明

图1a、1b和1c揭示了张力设定值的突变对实际张力的影响。 

图2揭示了根据本发明的一实施例的稳定剪切的张力设定方法的流程图。 

图3揭示了根据本发明的一实施例的稳定剪切的张力设定方法的实现流程。 

具体实施方式

图2揭示了根据本发明的一实施例的稳定剪切的张力设定方法，该方法适用于酸轧机组圆盘剪变规格过程，该张力设定方法200包括： 

201.选择N个钢卷，该N个钢卷待剪切。在一个实施例中，N的取值为N≥2。 

202.收集该N个钢卷的特征参数。在一个实施例中，特征参数包括：带材宽度B_i、带材厚度h_i、带材强度σ_si。其中带材宽度B_i和带材厚度h_i反映规格变化，带材强度σ_si表示钢种变化。 

203.导入张力设定值允许调整系数α。在一个实施例中，张力设定值允许调整系数α的取值范围在0.03-0.15之间。 

204.将当前钢卷编号设定为i＝1，对应N个钢卷中的第1卷，余下的钢卷编号依次设定。 

205.根据圆盘剪张力设定模型计算钢卷的带材的圆盘剪前平均张力设定值和后平均张力设定值。在一个实施例中，该步骤205实现如下：根据圆盘剪张力设定模型计算带材宽度为B_i、带材厚度为h_i、带材强度为σ_si的带材的圆盘剪前平均张力设定值σ_1i和后平均张力设定值σ_0i； 

前平均张力设定值σ_1i计算为： 

${\mathrm{\σ}}_{1i}=(1-{\mathrm{\φ}}_i)\mathrm{\σ}+{\mathrm{\φ}}_i\mathrm{\σ}{\left(\frac{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{si}}}{600}\right)}^{m_i};$

后平均张力设定值σ_0i计算为： 

${\mathrm{\σ}}_{0i}={\mathrm{\γ}}_i\frac{B}{B-\mathrm{\ΔB}}{\mathrm{\σ}}_{1i};$

其中m_i为张力衰减指数，取值为m_i＝0.8～1.2； 

φ_i为钢种影响系数，取值为φ_i＝0～1； 

γ_i为前后张力差加权系数，取值为γ_i＝0～1。 

206.根据钢卷编号判断是否为第1卷钢卷，若为第1卷钢卷，设定圆盘剪前剪切总张力设定值和后剪切总张力设定值，钢卷编号加1并转到步骤205，若不是第1卷钢卷，则转到步骤207。在一个实施例中，该步骤206实现如下：判断钢卷编号i＜2是否成立，如果成立，则判断为是第1卷钢卷，圆盘剪前剪切总张力设定值T_1i和后剪切总张力设定值T_0i分别计算如下： 

前剪切总张力设定值T_1i＝B_ih_iσ_1i； 

后剪切总张力设定值T_0i＝B_ih_iσ_0i。 

此处判断实际是用于计算T₁₁、T₀₁和T₁₂、T₀₂，而当钢卷编号i＞2时，判断结果恒为否。 

207.计算中间参数β_i，中间参数β_i与前张力变化率和后张力变化率相关。在一个实施例中，中间参数计算为： 

${\mathrm{\β}}_i=\frac{|B_i{h}_i{\mathrm{\σ}}_{1i}-T_{1i-1}|}{B_i{h}_i{\mathrm{\σ}}_{1i}}+\frac{|B_i{h}_i{\mathrm{\σ}}_{0i}-T_{0i-1}|}{B_i{h}_i{\mathrm{\σ}}_{0i}}.$

其中加号前一项是指前张力的相对变化率，加号后一项指后张力的相对变化率，因此β_i为综合考虑了前后张力变化率的中间参数。 

208.比较中间参数β_i与张力设定值允许调整系数α；如果β_i≤α，表示表示前后张力变化率在允许调整范围内，后一卷钢卷依旧使用前一卷钢卷所使用的前总张力设定值和后总张力设定值；如果β_i＞α，表示前后张力变化率超出允许调整范围，重新计算前总张力设定值和后总张力设定值。在一个实施例中，该步骤208实现如下：如果β_i≤α，第i卷钢仍采用第i-1卷钢所用的张力，圆盘剪前剪切总张力设定值T_1i设定为T_1i＝B_i-1h_i-1σ_1i-1，后剪切总张力设定值T_0i设定为T_0i＝B_i-1h_i-1σ_0i-1；如果β_i＞α，重新计算设定张力值，圆盘剪前剪切总张力设定值T_1i设定为T_1i＝B_ih_iσ_1i，后剪切总张力设定值T_0i设定为T_0i＝B_ih_iσ_0i。 

209.根据钢卷编号判断是否为最后一卷钢卷，如果不是最后一卷钢卷，钢卷编号加1并转到步骤205，如果是最后一卷钢卷，则所有N卷钢卷的前总张力设定值和后总张力设定值计算完毕，转入步骤210。在一个实施例中，步骤209实现如下：判断钢卷编号i＜N是否成立，如果成立，则判 断为不是最后一卷钢卷；如果不成立，则判断为是最后一卷钢卷。 

210.根据计算出的前总张力设定值和后总张力设定值分别设定N个钢卷在圆盘剪剪切过程中的前总剪切张力和后总剪切张力。即按照按照计算出的T_1i、T_0i分别设定N个钢卷在圆盘剪剪切过程中的前后总的剪切张力 

图3揭示了根据本发明的一实施例的稳定剪切的张力设定方法的实现流程。其中的实现步骤与上述的步骤201～210相吻合，此处不再赘述。 

为了进一步的说明本发明所述相关技术的应用过程，现以一酸轧机组圆盘剪为例，详细地介绍该机组变规格过程中以稳定剪切为目标的张力设定方法的应用过程。 

首先，选择待剪切的25个钢卷进行变规格过程中以稳定剪切为目标的张力设定。 

第二步，收集待剪切的25卷带材的主要特征参数，包括表示规格的带材宽度B_i、带材厚度h_i，及表示钢种的带材强度σ_si，具体参数如表1中所示。 

第三步，引入张力设定值允许调整系数α，取α＝0.1。 

第四步，令当前钢卷编号i＝1。 

第五步，根据圆盘剪张力设定模型计算出宽度为B_i、厚度为h_i、强度为σ_si带材的圆盘剪前后平均张力设定值σ_1i＝19.2Mpa、σ_0i＝19.9Mpa。 

第六步，令侧判断不等式i＜2是否成立？如果不等式成立，则将圆盘剪前后剪切总张力设定值T_1i、T_0i分别用下式来表述：T_1i＝B_ih_iσ_1i，T_0i＝B_ih_iσ_0i，同时，令i＝i+1，转入第五步。如果不等式不成立，则转入第七步。 

第七步，计算中间参数 

第八步，判断不等式β_i≤α是否成立？如果不等式成立，则将圆盘剪前后剪切总张力设定值T_1i、T_0i分别用下式来表述：T_1i＝B_i-1h_i-1σ_1i-1，T_0i＝B_i-1h_i-1σ_0i-1，转入第九步。如果不等式不成立，则将圆盘剪前后剪切总张力设定值T_1i、T_0i分别用下式来表述：T_1i＝B_ih_iσ_1i，T_0i＝B_ih_iσ_0i，转入第九步。 

第九步，判断不等式i≤25是否成立？如果不等式成立，则令i＝i+1，转入第五步。如果不等式不成立，则转入第十步。 

第十步，按照计算出的T_1i、T_0i分别设定25个钢卷在圆盘剪剪切过程中 的前后总的剪切张力，如表1所示。与此同时，在表1中同时列出 

的值以及采用传统方法对该25个钢卷在圆盘剪剪切过程中的前后总的剪切张力设定值。 

下面以第1、2、5号钢卷为例进行计算说明。对1号钢卷(即i＝1)，B₁＝980mm、h₁＝2mm、σ_s1＝300MPa，则由第五步计算公式可得σ₁₁＝19.2Mpa、σ₀₁＝19.9Mpa；第六步判断中i＝1＜2，不等式成立，则T₁₁＝B₁h₁σ₁₁＝37.632MPa、T₀₁＝B₁h₁σ₀₁＝39.004MPa，同时，令i＝i+1，则i＝2，转入第五步计算；第五步计算中，σ₁₂＝19.2Mpa、σ₀₂＝19.9Mpa，再进入第六步判断，由于i＝2，故不等式不成立，转入第七步运算；第七步中，中间参数 

第八步中，不等式β₂＝0.02pα＝0.1成立，故T₁₂＝B₁h₁σ₁₁＝37.632MPa、T₀₂＝B₁h₁σ₀₁＝39.004MPa；第九步中，i＝2p 25成立，故令i＝i+1，则i＝3，转入第五步继续计算。 

按照上述计算方法可知，当i＝3、i＝4时，前后张力设定值仍保持不变。直至第5号钢卷(即i＝5)，转入第五步计算σ₁₅＝19.2Mpa、σ₀₅＝19.9Mpa；第六步中，不等式不成立，转入第七步运算；第七步中，中间参数 

第八步中，不等式β₅＝0.12pα＝0.1不成立，故圆盘剪前后剪切总张力设定值T₁₅、T₀₅分别用下式来计算：T₁₅＝B₅h₅σ₁₅＝39.9MPa，T₀₅＝B₅h₅σ₀₅＝41.4MPa，转入第九步；第九步中，i＝5＜25，故令i＝i+1，则i＝6，转入第五步继续计算。直至25卷带材的前后设定张力均计算完毕，进入第10步，按照计算出的T_1i、T_0i分别设定25个钢卷在圆盘剪剪切过程中的前后总的剪切张力。 

表1揭示了采用本发明的方法和采用传统方法计算得到的圆盘剪前后总剪切张力设定值，进行比较参考。 

表1 

通过表1可以看出，采用本发明所述相关技术之后，在变规格过程中，与传统技术相比，张力设定值的调整次数从25次降低到5次，有效的减少张力设定值的调整次数，降低剪切过程中实际张力值的波动率，提高剪切稳定性，可以较大幅度的提高剪切质量。 

本发明的稳定剪切的张力设定方法减少了张力设定值的突变，提高了剪切质量、增加剪切过程的稳定性、降低剪切过程中毛刺等缺陷的发生率。 

在圆盘剪的剪切过程中，对于特定钢种与规格的带材而言，前后张力的设定不是一个值而是一个区间的概念，只要在允许的上下限区间范围内，张力设定值的大小对剪切质量的影响并不大。为此，经过大量的现场试验与理论研究，针对圆盘剪变规格过程中张力设定值频繁突变，使得控制系统不断的发送调整信号，造成圆盘剪前后实际张力的大幅波动，影响剪切稳定的实际问题，本发明充分结合圆盘剪的设备及工艺特点，在首次引入张力设定值允许调整系数的基础上，提出了一套圆盘剪变规格过程中以稳定剪切为目标的张力设定方法，通过预先计算变规格前后钢卷张力设定值的调整率来判断是否改变张力设定值的方法，有效的减少了张力设定值的调整次数，降低了剪切过程中实际张力值的波动率，提高了剪切稳定性，改善了圆盘剪的剪切质量，抑制了毛刺等缺陷的发生率，可以给企业带来较大的经济效益。 

Claims (9)

1.一种稳定剪切的张力设定方法，适用于酸轧机组圆盘剪变规格过程，该张力设定方法包括：

1)选择N个钢卷，该N个钢卷待剪切；

2)收集该N个钢卷的特征参数；

3)导入张力设定值允许调整系数α；

4)将当前钢卷编号设定为i＝1，对应N个钢卷中的第1卷，余下的钢卷编号依次设定；

5)根据圆盘剪张力设定模型计算钢卷的带材的圆盘剪前平均张力设定值和后平均张力设定值；

6)根据钢卷编号判断是否为第1卷钢卷，若为第1卷钢卷，设定圆盘剪前剪切总张力设定值和后剪切总张力设定值，钢卷编号加1并转到步骤5)，若不是第1卷钢卷，则转到步骤7)；

7)计算中间参数β_i，中间参数β_i与前张力变化率和后张力变化率相关；

8)比较中间参数β_i与张力设定值允许调整系数α；如果β_i≤α，表示表示前后张力变化率在允许调整范围内，后一卷钢卷依旧使用前一卷钢卷所使用的前总张力设定值和后总张力设定值；如果β_i＞α，表示前后张力变化率超出允许调整范围，重新计算前总张力设定值和后总张力设定值；

9)根据钢卷编号判断是否为最后一卷钢卷，如果不是最后一卷钢卷，钢卷编号加1并转到步骤5)，如果是最后一卷钢卷，则所有N卷钢卷的前总张力设定值和后总张力设定值计算完毕，转入步骤10)；

10)根据计算出的前总张力设定值和后总张力设定值分别设定所述N个钢卷在圆盘剪剪切过程中的前总剪切张力和后总剪切张力。

2.如权利要求1所述的稳定剪切的张力设定方法，其特征在于，所述N的取值为N≥2。

3.如权利要求1所述的稳定剪切的张力设定方法，其特征在于，所述特征参数包括：

带材宽度B_i、带材厚度h_i、带材强度σ_si。

4.如权利要求3所述的稳定剪切的张力设定方法，其特征在于，根据圆盘剪张力设定模型计算钢卷的带材的圆盘剪前平均张力设定值和后平均张力设定值包括：

根据圆盘剪张力设定模型计算带材宽度为B_i、带材厚度为h_i、带材强度为σ_si的带材的圆盘剪前平均张力设定值σ_1i和后平均张力设定值σ_0i；

前平均张力设定值σ_1i计算为：

${\mathrm{\σ}}_{1i}=(1-{\mathrm{\φ}}_i)\mathrm{\σ}+{\mathrm{\φ}}_i\mathrm{\σ}{\left(\frac{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{si}}}{600}\right)}^{m_i};$

后平均张力设定值σ_0i计算为：

${\mathrm{\σ}}_{0i}={\mathrm{\γ}}_i\frac{B}{B-\mathrm{\ΔB}}{\mathrm{\σ}}_{1i};$

其中m_i为张力衰减指数，取值为m_i＝0.8～12；

φ_i为钢种影响系数，取值为φ_i＝0～1；

γ_i为前后张力差加权系数，取值为γ_i＝0～1；

σ为基本张力。

5.如权利要求4所述的稳定剪切的张力设定方法，其特征在于，判断钢卷编号i＜2是否成立，如果成立，则判断为是第1卷钢卷，圆盘剪前剪切总张力设定值T_1i和后剪切总张力设定值T_0i分别计算如下：

前剪切总张力设定值T_1i＝B_ih_iσ_1i；

后剪切总张力设定值T_0i＝B_ih_iσ_0i。

6.如权利要求5所述的稳定剪切的张力设定方法，其特征在于，中间参数计算为：

${\mathrm{\β}}_i=\frac{|B_i{h}_i{\mathrm{\σ}}_{1i}-T_{1i-1}|}{B_i{h}_i{\mathrm{\σ}}_{1i}}+\frac{|B_i{h}_i{\mathrm{\σ}}_{0i}-T_{0i-1}|}{B_i{h}_i{\mathrm{\σ}}_{0i}}.$

7.如权利要求6所述的稳定剪切的张力设定方法，其特征在于，所述张力设定值允许调整系数α的取值范围在0.03-0.15之间。

8.如权利要求7所述的稳定剪切的张力设定方法，其特征在于，

如果β_i≤α，第i卷钢仍采用第i-1卷钢所用的张力，圆盘剪前剪切总张力设定值T_1i设定为T_1i＝B_i-1h_i-1σ_1i-1，后剪切总张力设定值T_0i设定为T_0i＝B_i-1h_i-1σ_0i-1；

如果β_i＞α，重新计算设定张力值，圆盘剪前剪切总张力设定值T_1i设定为T_1i＝B_ih_iσ_1i，后剪切总张力设定值T_0i设定为T_0i＝B_ih_iσ0_i。

9.如权利要求8所述的稳定剪切的张力设定方法，其特征在于，

判断钢卷编号i＜N是否成立，如果成立，则判断为不是最后一卷钢卷；如果不成立，则判断为是最后一卷钢卷。

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