CN103071683A - 一种双机架s型四辊冷轧机综合调整轧制技术 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冷轧机的调整轧制技术。通过调整S型窜动达到连续可变凸度控制薄规格和利用不同弯辊力调整不同规格产品的轧制过程，有效解决板型问题和断带问题。利用工作辊辊径和头部轧制力计算优化轧制过程，解决大压下率的轧制中出现的震动、不能轧制到目标厚度、打滑等问题。提高了冷轧带钢的压下率，可以达到带钢的极限压下率，同时节约规格产品的轧制时间，提升薄规格产品机时产量，杜绝频繁断带，减少废次卷和轧制误时。

Description

一种双机架S型四辊冷轧机综合调整轧制技术

技术领域

本发明涉及轧钢技术领域，具体涉及一种冷轧机的调整轧制技术。 

背景技术

目前，带钢冷轧机技术发展比较快，在过去的单机架冷轧机和五机架冷连轧的基础上出现了双机架冷轧机。对于使用双机架冷轧机而言在带钢轧制技术使用了一些单机架和连轧机的经验，但是在轧制薄规格和大压下率的产品时双机架轧机出现了其他类型轧机没有出现的震动、不能轧制到目标厚度、打滑等轧制问题。轧薄产品出现比较严重的板型问题，影响产品的交付。另外在生产过程中也会出现带钢表面质量不高，频繁出现断带等事故。 

发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种双机架S型四辊冷轧机综合调整轧制技术。 

本发明克服其技术问题所采用的技术方案是： 

本双机架S型四辊冷轧机综合调整轧制技术，该方法包括如下步骤：

（1）根据订单系统在生产管理系统计算机内从上级系统调入或者人工输入带钢的成分、钢种、原料厚度H、宽度B、目标厚度h以及厚度容许的偏差值Sh，根据带钢曲线设定成品带钢的张力T；通过计算机计算得出轧制所需的轧制表，包括轧制道次和各轧机各道次的压下率、轧制力Fri、弯辊力Fbi、窜辊值Si、张力Ti、乳化液冷却流量Qi以及需要的功率Pi，并将计算后的数据发送给VME系统；VME系统根据轧制过程的不同阶段，分别调整轧制力环和位置环两种方式对厚度进行控制；

（2）通过VME系统计算出轧辊凸度数值以确定带钢在轧机压下厚度控制采用位置环方式时带钢顺利穿过轧机辊缝的的辊缝数值；

（3）带钢准备启车轧制时，轧机采用轧制力控制模式，当带钢轧制力达到设定值时，不再调整轧制力，开始建立张力，在轧制力环启车轧制；在轧制过程中，达到带钢目标厚度的一个偏差值时，轧制模式开始由轧制力环转入位置环控制，进行轧制；当带钢轧制即将结束时，轧制模式由位置环转为轧制力环；

（4）在轧制过程中VME系统在线调整窜辊的窜动值以达到连续可变凸度控制，使轧辊的凸度值适合当前带钢轧制情况；

（5）通过调整弯辊力以适应轧制过程中带钢的板型的不同。

轧制薄规格、大压下率的产品时，通过计算头部轧制力 

以减少轧辊接触弧长度和轧辊压扁半径。 

还包括在轧制过程中通过喷嘴对轧辊喷射乳化液润滑和冷却的过程。 

上述轧辊凸度数值的计算步骤包括根据公式

进行泰勒级数转换为

可以计算出轧辊的辊形曲线

，根据公式计算出轧辊凸度值

。 

VME系统在线调整窜辊的窜动值的步骤包括： 

（1）根据来料情况、轧辊粗糙度、轧辊使用磨损程度，确定各个道次窜辊的初始值；

（2）根据窜辊初始值进行轧制前窜动准备，提供初始凸度值，窜辊时轧机在一定速度下进行，根据公式计算速度

；

（3）在轧制过程中，VME系统将板型仪测量仪表的反馈值的传输数据，经过高斯变换、傅立叶传递函数转化，给定在线窜辊调节量。VME系统将在线检测或计算的残余应力或残余应变横向分布离散值，由板形仪测得的每一测量段上的带钢实际应力

与在计算机中给出的每一测量段上的带钢应力设定值

相比较。

上述调整弯辊力的步骤包括： 

（1）根据根据轧制的产品规格确定需要的初始轧制弯辊力Fbi；

（2）VME系统控制轧制启车时轧制力对应初始弯辊力，轧制力随轧制速度提高而降低，弯辊力随之减少，甩尾时随轧制速度降低，轧制力提高，弯辊力提高；

（3）板型仪将测量的板型信号输入到控制系统进行数据识别，并反馈至VME系统，VME系统在线调整弯辊力。

上述头部轧制力的计算方法采用公式

计算得出。 

本发明的有益效果是：本双机架S型四辊冷轧机综合调整轧制技术通过调整S型窜动达到连续可变凸度控制薄规格和利用不同弯辊力调整不同规格产品的轧制过程，有效解决板型问题和断带问题。利用工作辊辊径和头部轧制力计算优化轧制过程，解决大压下率的轧制中出现的震动、不能轧制到目标厚度、打滑等问题。提高了冷轧带钢的压下率，可以达到带钢的极限压下率，同时节约规格产品的轧制时间，提升薄规格产品机时产量，杜绝频繁断带，减少废次卷和轧制误时。 

  

具体实施方式

下面对本发明做进一步说明。 

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。 

一种双机架S型四辊冷轧机综合调整轧制技术，是由工艺控制系统中的计算机和运行图形化编程的VME控制双机架冷轧机，其为： 

1）根据订单系统在生产管理系统计算机内从上级系统调入或者人工输入带钢的成分、钢种、原料厚度H、宽度B、目标厚度h以及厚度容许的偏差值Sh，根据带钢曲线设定成品带钢的张力T；

2）生产管理系统将生产计划排产后发给过程计算机系统，过程计算机通过系统计算机内的模型计算得出轧制所需的轧制表，包括轧制道次pass和各轧机各道次的压下率、轧制力Fri、弯辊力Fbi、窜辊值Si、张力Ti、乳化液冷却流量Qi以及需要的功率Pi等等数据并判断适合，发送给作为工艺控制VME系统的控制参数；

3）在VME工艺控制系统中，轧机的压下厚度控制有轧制力环和位置环，根据轧制过程的不同阶段，可以分别调整轧制力和位置两种方式对厚度进行控制，一般在穿带和正常轧制时，主要调节辊缝进行辊缝和厚度修正，在启车轧制带钢头部时采用轧制力控制，利于快速达到需要的目标厚度，完成厚度轧制技术。

4）在VME工艺控制系统中，利用1）、2）步骤中的参数下发给执行机构，达到合适的板型控制参数，使带钢有良好的板型，实现板型调整轧制技术。 

对于一种双机架S型四辊冷轧机综合调整轧制技术，是带钢的厚度控制轧制技术采用穿带时采用位置控制辊缝在S值，保证带钢能顺利穿过轧机辊缝。轧辊S曲线模型可以表示为式（2）： 

 （2）

-正弦曲线的初相位角；

进行泰勒级数转化，采用多项式形式表达为式（3）

（3）

-为轧辊磨削初始坐标值；

-为轧辊磨削时坐标变量；

在串辊时，利用S型辊型曲线可以计算出对应的轧辊凸度值函数式（5）：

（4）

K-为轧辊凸度系数；

当串辊到x=10mm时可以计算出轧辊凸度Sx，该值在VME计算机控制系统中自动根据模型计算，下发到操作界面。

当带钢准备启车轧制时，轧机采用轧制力控制模式，当带钢轧制力达到设定值时，不再调整轧制力，开始建立张力，在轧制力环启车轧制；是在轧制过程中，达到带钢目标厚度的一个偏差值时，轧制模式开始由轧制力环转入位置环控制，进行轧制。其控制流程为： 

1）带钢准穿带，整个轧机在位置环准备，按照过程控制计算机内的设定值将穿带辊缝、窜辊值、弯辊平衡值等预摆，以便轧机适应穿带条件；

2）带钢卷入卷取机1.5圈后，开始按照设定的轧制力进行轧制力控制模式控制，带钢在该轧制力下建立张力后，以一定的速度进行轧制，在厚度未达到目标厚度的阀值内，将一直保持轧制力模式控制；

3）在轧制力环时检测厚度是否达到目标厚度的阀值，一旦达到目标厚度的阀值内，立即由轧制力环转为位置环控制；

4）带钢轧制即将结束时，带钢厚度将从目标厚度阀值内超出目标阀值，此时轧机开始由位置环转为轧制力环，便于提高带钢尾部厚度轧制效率。

对于一种双机架S型四辊冷轧机综合调整轧制技术，是通过调整S型窜动达到连续可变凸度控制实现薄规格、大压下率产品的轧制过程，S型辊窜动可以改变轧辊的凸度，使轧辊的凸度值适合当前带钢轧制情况，消除各种板型缺陷，其控制流程是： 

1）根据来料情况、轧辊粗糙度、轧辊使用磨损程度，确定各个道次窜辊的初始值，利于启车轧制时控制板型，防止启车带钢中浪或者边浪发生；

2）根据窜辊初始值进行轧制前窜动准备，提供初始凸度值，一般窜辊位移为-105mm到+105mm，对应的凸度值从-0.1到0.7变化；窜辊时，需要轧机在一定速度下进行，以免划伤轧辊，该速度可以定义下面函数为式（6）：

（6）

-所需窜辊位移值，mm； 

3）在轧制过程中通过VME控制系统中的板型仪测量仪表的反馈值的传输数据，经过高斯变换、傅立叶传递函数转化，给定在线窜辊调节量，达到在线控制板型的轧制技术；板形（缺陷）模式识别是主要任务和目的是把在线检测或计算的残余应力（或残余应变）横向分布离散值，经过高斯变换，映射为较少的几个特征参数。由板形仪测得的每一测量段上的带钢实际应力

与在计算机中给出的每一测量段上的带钢应力设定值

相比较，若

，表示实际带钢板形与给定的带钢板形一致，这正是我们所希望得到的结果。反之，两者之间则存在一个调节偏差值

，且

                        （7）

根据双机架冷轧带钢板形控制预留的接口，采用多项式回归分解法进行板形模式分解。采用如下多项式对板形缺陷进行回归分解：

                  （8）

式中   

—多项式系数

其中

分别假设为如下的表达式

    

                   （9）

根据正交多项式的性质

    

                   （10）

通过建立方程组求得式中系数a、b、c、d、m、n、p的值。然后，将板形仪检测得到的每个检测点的实际张力值进行分解，则其中系数c0、c1、c2、c3由如下方法求出

               （11）

式中   —每个检测点的实测张应力偏差值。

在控制时，根据c1、c2、c3的值确定相应的执行机构调节量。由弯辊和窜辊共同调节c2，c1有倾斜来控制，c3通过多种控制手段综合控制，同时运用多区冷却装置进行控制。 

4）在线控制窜辊功能可以通过控制按钮进行控制使能，必要时可以停止其在线调整功能，结合人工操作窜动值，避免辊面缺陷造成带钢表面不良，此为离线调整窜辊轧制技术； 

对于一种双机架S型四辊冷轧机综合调整轧制技术是利用不同弯辊力调整不同规格产品的轧制过程，其弯辊力随着轧制力的变化呈现对应函数关系，同时与之关联的轧制速度存在对应函数关系，其控制流程为：

1）根据轧制的产品规格确定需要的初始轧制弯辊力Fbi；

2）轧制启车轧制力对应初始弯辊力，随着轧制速度的提高，在线轧制力随着速度升高呈递减趋势，弯辊力随之减少，以减少轧辊挠度；甩尾时随着轧制速度降低，轧制力有所升高，弯辊力随之上升。在VME控制系统中使用轧制力、弯辊力、轧制速度进行综合调节轧制；

3）轧制过程中，随着带钢长度的变化，整个带钢的板型有所不同，根据板型仪测量信号，输入控制系统进行数据辨识，反馈给VME系统，在线调整弯辊力，消除带钢的二次板型；

对于一种双机架S型四辊冷轧机综合调整轧制技术是利用工作辊辊径和头部轧制力策略优化实现轧制过程的轧制技术。为实现轧制薄规格、大压下率产品的必须使用轧机设计辊径范围值的下限，减少轧辊接触弧长度和轧辊压扁半径；通过冷轧机轧制过程数据和模型的回归数据，轧制时的头部轧制力应和带钢正常轧制时的轧制力有一定比例关系，而不应仅仅采用模型计算头部轧制力。将模型计算的设定头部轧制力（Frh）和模型计算正常轧制的设定轧制力（Frb）比较，采用系数法得出轧制时采用头部轧制力（

）。该系数法建模如式（13）所示：

  （13）。

式中：

－轧制时的设定头部轧制力； 

        Frh－模型计算的设定头部轧制力；

        Frb－模型计算的正常轧制的设定轧制力；

        

－系数，

且

。

对于一种双机架S型四辊冷轧机综合调整轧制技术，其特征是是利用乳化液的润滑和冷却效果改善轧制情况。在轧制时材料加工硬化，变形抗力增加，导致轧制压力升高，同时随着轧制速度的提高，轧辊发热，必须采用兼有冷却作用的润滑剂进行工艺润滑以减少摩擦、降低轧制压力、冷却轧辊和控制板形。双机架轧机虽然板形控制范围较大，但当出现小碎浪及局部浪形时又显得束手无策，只有通过多区冷却来进行调整。多区冷却是利用热胀冷缩的原理通过分段控制对轧辊冷却的喷嘴，来改变轧辊局部凸度，从而改善板形，特点是相应速度比较慢，但控制精度很高。如此高的精度我们必须在保证喷嘴不堵塞的前提下，对喷嘴的喷射进行高精度的要求，喷射量过大会导致控制精度不够，无法使多区冷却发挥作用，喷射量过小会导致轧辊冷却和润滑不够，优化乳化液流量，合理的乳化液流量取得最佳的多区冷却效果，使得板形达到良好的平直度。 

Claims (7)

1.一种双机架S型四辊冷轧机综合调整轧制技术，该方法包括如下步骤：

（1）.根据订单系统在生产管理系统计算机内从上级系统调入或者人工输入带钢的成分、钢种、原料厚度H、宽度B、目标厚度h以及厚度容许的偏差值Sh，根据带钢曲线设定成品带钢的张力T；通过计算机计算得出轧制所需的轧制表，包括轧制道次和各轧机各道次的压下率、轧制力Fri、弯辊力Fbi、窜辊值Si、张力Ti、乳化液冷却流量Qi以及需要的功率Pi，并将计算后的数据发送给VME系统；VME系统根据轧制过程的不同阶段，分别调整轧制力环和位置环两种方式对厚度进行控制；

（2）.通过VME系统计算出轧辊凸度数值以确定带钢在轧机压下厚度控制采用位置环方式时带钢顺利穿过轧机辊缝的的辊缝数值；

（3）.带钢准备启车轧制时，轧机采用轧制力控制模式，当带钢轧制力达到设定值时，不再调整轧制力，开始建立张力，在轧制力环启车轧制；在轧制过程中，达到带钢目标厚度的一个偏差值时，轧制模式开始由轧制力环转入位置环控制，进行轧制；当带钢轧制即将结束时，轧制模式由位置环转为轧制力环；

（4）.在轧制过程中VME系统在线调整窜辊的窜动值以达到连续可变凸度控制，使轧辊的凸度值适合当前带钢轧制情况；

（5）.通过调整弯辊力以适应轧制过程中带钢的板型的不同。

2.根据权利要求1所述的双机架S型四辊冷轧机综合调整轧制技术，其特征在于：轧制薄规格、大压下率的产品时，通过计算头部轧制力                                                

以减少轧辊接触弧长度和轧辊压扁半径。

3.根据权利要求1所述的双机架S型四辊冷轧机综合调整轧制技术，其特征在于：还包括在轧制过程中通过喷嘴对轧辊喷射乳化液润滑和冷却的过程。

4.根据权利要求1所述的双机架S型四辊冷轧机综合调整轧制技术，其特征在于：所述轧辊凸度数值的计算步骤包括根据公式

进行泰勒级数转换为

可以计算出轧辊的辊形曲线

，根据公式

计算出轧辊凸度值。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的双机架S型四辊冷轧机综合调整轧制技术，其特征在于：VME系统在线调整窜辊的窜动值的步骤包括：

（1）.根据来料情况、轧辊粗糙度、轧辊使用磨损程度，确定各个道次窜辊的初始值；

（2）.根据窜辊初始值进行轧制前窜动准备，提供初始凸度值，窜辊时轧机在一定速度下进行，根据公式

计算速度

；

（3）.在轧制过程中，VME系统将板型仪测量仪表的反馈值的传输数据，经过高斯变换、傅立叶传递函数转化，给定在线窜辊调节量，VME系统将在线检测或计算的残余应力或残余应变横向分布离散值，由板形仪测得的每一测量段上的带钢实际应力

与在计算机中给出的每一测量段上的带钢应力设定值

相比较。

6.根据权利要求5所述的双机架S型四辊冷轧机综合调整轧制技术，其特征在于：所述调整弯辊力的步骤包括：

（1）.根据根据轧制的产品规格确定需要的初始轧制弯辊力Fbi；

（2）.VME系统控制轧制启车时轧制力对应初始弯辊力，轧制力随轧制速度提高而降低，弯辊力随之减少，甩尾时随轧制速度降低，轧制力提高，弯辊力提高；

（3）.板型仪将测量的板型信号输入到控制系统进行数据识别，并反馈至VME系统，VME系统在线调整弯辊力。

7.根据权利要求2所述的双机架S型四辊冷轧机综合调整轧制技术，其特征在于：所述头部轧制力

的计算方法采用公式计算得出。