CN103191932A - 一种热连轧机架间带钢张力波动的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热连轧机架间带钢张力波动的检测方法，其包括下列步骤：在带钢上设置一窗口，根据开窗口后轧制力的变化分别判断前、后机架是否咬钢；前、后机架均咬钢后，控制设于前机架和后机架间的活套抬起；然后开始检测前机架和后机架之间的带钢张力实测值；控制PLC采集每个检测周期内的带钢张力实测值，并将其与带钢张力设定值进行比较，进而得到设定张力稳定系数P和锁定张力准确系数X。

Description

一种热连轧机架间带钢张力波动的检测方法

技术领域

本发明涉及一种冶金过程中的控制方法，尤其涉及一种热连轧机架间的带钢张力波动检测方法。

背景技术

在热连轧生产中，机架间的带钢张力对稳定穿带和产品质量的影响很大。为了更好地调节带钢张力，大多数热连轧相邻机架间都安装有活套。

设于相邻机架间的活套经历了从气动活套到电动活套、液压活套的发展过程。目前，新建设的生产线都使用定位精度高、响应速度快的液压活套，其结构设置如图1所示，上游机架1和下游机架2之间设有活套辊4，活套角度为C，前仰角为A，后仰角为B，液压缸6带动转轴5驱动活套辊4运动，从而调节带钢3在机架间的张力。

在热轧连轧机组的实际轧钢过程中，机架咬钢完成后，在前后机架间的带钢上会形成一定的张力，结合不同的钢种对机架间张力波动的影响，其表现形式上存在一定的变化，表1是结合不同品种带钢在实际轧制过程中机架张力不同的波动情况。

表1.

在表1中，张力波动(X)是指张力反馈值的平均波动浮动，而张力波动(P)是指张力反馈值与设定值的波动量偏差。从上图和上表的图标比较情况可以得出，各机架轧制不同的品种的带钢时，其张力波动呈现不同的波动形态。

发明内容

本发明的目的是提供一种热连轧机架间带钢张力波动的检测方法，采用该检测方法能够保证热连轧机架间张力偏差检测的准确性和稳定性，得到设定张力稳定系数P和锁定张力准确系数X，从而准确反映张力实测值与设定值之间的差异性，进而准确反映张力的稳定性，为保证活套工作的稳定性提供了依据。

本发明根据上述发明目的，提供了一种热连轧机架间带钢张力波动的检测方法，其在带钢在线状态下对热连轧机架间张力波动进行检测，带钢从相邻的前机架向后机架运行，该检测方法包括下列步骤：

(1)在带钢上设置一窗口，根据开窗口后轧制力的变化判断前机架是否咬钢，若关窗口时轧制力的变化仍不满足咬钢条件，则强制前机架咬钢；

(2)按照步骤(1)所述的方法判断后机架是否咬钢，若关窗口时轧制力的变化仍不满足咬钢条件，则强制后机架咬钢；

(3)控制前机架和后机架间的活套抬起；

(4)检测前机架和后机架之间的带钢张力实际值，得到每个检测周期内带钢张力实测值，否则不对带钢张力实测值进行检测：a.PI控制器启动超过100-500ms；b.活套角度的设定值与实际值的绝对偏差量小于2-8°，且持续时间超过100-300ms；c.活套张力设定值A与实际值A′的绝对偏差与活套张力设定值A的比值

小于2-3，且持续时间超过100-300ms；

(5)控制PLC采集每个检测周期内的带钢张力实测值，并根据下述模型分别得到设定张力稳定系数P和锁定张力准确系数X：

$P=\underset{j=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\frac{\underset{i=1}{\overset{n_j}{\mathrm{\Σ}}}|T_{\mathrm{aij}}-T_{j_{\mathrm{REF}}}|}{n_j}\×\frac{1}{T_{j_{\mathrm{REF}}}}}{6}\×100\%$

$X=\underset{j=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\frac{(\frac{\frac{\underset{i=1}{\overset{n_j}{\mathrm{\Σ}}}{T}_{\mathrm{aij}}}{n_j}}{n_j}-T_{j_{\mathrm{REF}}})\×\frac{1}{T_{j_{\mathrm{REF}}}}}{6}\×100\%$

上述两式中，T_aij均表示第j个活套对应的带钢在第i个周期内的张力实测值，j＝1，2……5，6，

均表示第j个活套对应的带钢张力设定值，n_j均表示第j个活套对应的n个检测周期。

该检测方法的步骤(1)中判断前机架是否咬钢可以采用以下两种方法：

所述步骤(1)中开窗口后，当轧制力大于一第一门槛值时，则判断为前机架咬钢；

所述步骤(1)中开窗口后，当在三个扫描周期内轧制力的差值的平均值大于一第二门槛值时，则判断为前机架咬钢。

同样地，该检测方法的步骤(2)中判断后机架咬钢也可以采用下述两种方法：

所述步骤(2)中开窗口后，当轧制力大于一第三门槛值时，则判断为后机架咬钢。

所述步骤(2)中开窗口后，当在三个扫描周期内轧制力的差值的平均值大于一第四门槛值时，则判断为后机架咬钢。

由于热连轧机具有7个机架，因此带钢在从F1机架到F7机架的运行过程中，判断各机架是否发生咬钢的门槛值是不同的，这些门槛值需要根据实际生产情况，以及带钢的钢种、厚度等固有特征进行设定。

优选地，所述窗口为带钢头部在前机架或后机架1-1.5m，后0.5-1m。即只有距离机架中心前1-1.5米后0.5-1米的范围内差生的轧制力信号才被认为有效。

优选地，所述检测周期为2-5ms。

优选地，所述步骤(4)中开始检测前机架和后机架之间的带钢张力实际值需要满足下述先决条件：a.PI控制器启动超过100-500ms；b.活套角度的设定值与实际值的绝对偏差量小于2-8°，且持续时间超过100-300ms；c.活套张力设定值A与实际值A′的绝对偏差与活套张力设定值A的比值

小于2-3，且持续时间超过100-300ms。

本发明所述的热连轧机架间带钢张力波动的检测方法，通过采用上述技术方案，使得其能够保证热连轧机架间张力偏差检测的准确性和稳定性，得到设定张力稳定系数P和锁定张力准确系数X，从而准确反映张力实测值与设定值之间的差异性，进而准确反映张力的稳定性，为保证活套工作的稳定性提供了依据。

附图说明

图1为现有液压活套的结构设置图。

图2为本发明所述的热连轧机架间带钢张力波动的检测方法的流程图。

图3为本发明所述的热连轧机架间带钢张力波动的检测方法中窗口的范围示意图。

具体实施方式

图1为现有液压活套的结构设置图。本技术方案基于图1所示的活套设置结构，对带钢张力的波动进行检测。

如图2所示，按照下列步骤对热轧连轧机F1-F7机架间的带钢(钢号列于表4中)张力波动进行检测：

(1)在带钢上设置一如图3所示的窗口，带钢3按照箭头所示方向进入机架Fi(i表示1-7)，窗口范围为带钢头部在机架Fi前1m，后0.5m。开窗口后采用下述绝对值方法和变化率方法两种方法判断机架Fi是否咬钢，若关窗口时轧制力的变化仍不满足咬钢条件，则强制机架Fi咬钢：

绝对值方法：当轧制力大于第一门槛值时，则判断为机架咬钢；

变化率方法：当在三个扫描周期(每一个扫描周期为5ms)内轧制力的差值的平均值大于第二门槛值时，则判断为机架咬钢。

表2列出了本实施例中判断各机架是否咬钢所采用的方法，以及采用各方法时所设定的门槛值。

表2.

F1

F2

F3

F4

F5

F6

F7

绝对值方式

√

√

√

√

×

×

×

第一门槛值(t)

400-550

400-550

300-450

300-450

250-350

250-350

250-350

变化率方式

√

√

√

√

√

√

√

第二门槛值(t/scan)

45-55

45-55

45-55

45-55

35-45t

35-45

35-45

(2)当F1机架为前机架时，F2机架就为后机架，根据表2所示的数据判断后机架是否咬钢，若关窗口时轧制力的变化仍不满足咬钢条件，则强制后机架咬钢。其他各机架作为前机架和后机架时，判断是否咬钢以此类推。

(3)F1-F7机架间依次设置有1#-6#活套，当前机架和后机架均咬钢后，给设于前机架和后机架之间的活套施加一个大力矩，将活套抬起。

表3列出了抬起1#-6#活套所需施加力矩的大小。

表3.

(4)当下述a、b、c三个条件同时满足时，采用测压头开始检测前机架和后机架之间的带钢张力，得到每个检测周期内带钢张力实测值，每个检测周期为2ms，若不同时满足下述三个条件则不对带钢张力实测值进行检测：

a.PI控制器启动超过100-500ms；

b.活套角度的设定值与实际值的绝对偏差量小于2-8°，且持续时间超过100-300ms；

c.活套张力设定值A与实际值A′的绝对偏差与活套张力设定值A的比值

小于2-3，且持续时间超过100-300ms；

(5)测压头将测得的带钢张力实测值反馈至控制PLC，控制PLC采集每个检测周期内的带钢张力实测值，并将其与带钢张力设定值(带钢张力设定值为工控计算机下发的固定值，对应不同的钢种，该设定值也不同)进行比较，进而得到设定张力稳定系数P和锁定张力准确系数X：

$P=\underset{j=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\frac{\underset{i=1}{\overset{n_j}{\mathrm{\Σ}}}|T_{\mathrm{aij}}-T_{j_{\mathrm{REF}}}|}{n_j}\×\frac{1}{T_{j_{\mathrm{REF}}}}}{6}\×100\%$

$X=\underset{j=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\frac{(\frac{\underset{i=1}{\overset{n_j}{\mathrm{\Σ}}}{T}_{\mathrm{aij}}}{n_j}-T_{j_{\mathrm{REF}}})\×\frac{1}{T_{j_{\mathrm{REF}}}}}{6}\×100\%$

式中，T_aij表示第j个活套对应的带钢在第i个周期内的张力实测值，j＝1，2……5，6，

表示第j个活套对应的带钢张力设定值(热连轧机有7个机架，每两个相邻的机架之间设有一个活套，因此各活套对应的带钢张力设定值就是该两相邻机架之间的带钢设定值，各活套对应的带钢张力实测值就是该两相邻机架之间的带钢实测值)，n_j表示第j个活套对应的n个检测周期，

采用上述方法测得的各钢种的带钢对应1#-6#活套处的锁定张力准确系数X和设定张力稳定系数P列于表4中。

表4中的数据为活套的稳定控制提供了数据基础。

表4.

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 (8)

1.一种热连轧机架间带钢张力波动的检测方法，其在带钢在线状态下对热连轧机架间张力波动进行检测，带钢从相邻的前机架向后机架运行，其特征在于，包括下列步骤：

(1)在带钢上设置一窗口，根据开窗口后轧制力的变化判断前机架是否咬钢，若关窗口时轧制力的变化仍不满足咬钢条件，则强制前机架咬钢；

(2)按照步骤(1)所述的方法判断后机架是否咬钢，若关窗口时轧制力的变化仍不满足咬钢条件，则强制后机架咬钢；

(3)控制前机架和后机架间的活套抬起；

(4)检测前机架和后机架之间的带钢张力实际值，得到每个检测周期内的带钢张力实测值；

(5)控制PLC采集每个检测周期内的带钢张力实测值，并根据下述模型分别得到设定张力稳定系数P和锁定张力准确系数X：

$P=\underset{j=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\frac{\underset{i=1}{\overset{n_j}{\mathrm{\Σ}}}|T_{\mathrm{aij}}-T_{j_{\mathrm{REF}}}|}{n_j}\×\frac{1}{T_{j_{\mathrm{REF}}}}}{6}\×100\%$

$X=\underset{j=1}{\overset{6}{\mathrm{\Σ}}}\frac{(\frac{\underset{i=1}{\overset{n_j}{\mathrm{\Σ}}}{T}_{\mathrm{aij}}}{n_j}-T_{j_{\mathrm{REF}}})\×\frac{1}{T_{j_{\mathrm{REF}}}}}{6}\×100\%$

上述两式中，T_aij均表示第j个活套对应的带钢在第i个周期内的张力实测值，j＝1，2……5，6，

均表示第j个活套对应的带钢张力设定值，n_j均表示第j个活套对应的n个检测周期。

2.如权利要求1所述的热连轧机架间带钢张力波动的检测方法，其特征在于，所述步骤(1)中开窗口后，当轧制力大于一第一门槛值时，则判断为前机架咬钢。

3.如权利要求1所述的热连轧机架间带钢张力波动的检测方法，其特征在于，所述步骤(1)中开窗口后，当在三个扫描周期内轧制力的差值的平均值大于一第二门槛值时，则判断为前机架咬钢。

4.如权利要求1所述的热连轧机架间带钢张力波动的检测方法，其特征在于，所述窗口为带钢头部在前机架或后机架前1-1.5m，后0.5-1m的范围。

5.如权利要求1-4中任意一项所述的热连轧机架间带钢张力波动的检测方法，其特征在于，所述步骤(2)中开窗口后，当轧制力大于一第三门槛值时，则判断为后机架咬钢。

6.如权利要求1-4中任意一项所述的热连轧机架间带钢张力波动的检测方法，其特征在于，所述步骤(2)中开窗口后，当在三个扫描周期内轧制力的差值的平均值大于一第四门槛值时，则判断为后机架咬钢。

7.如权利要求6所述的热连轧机架间带钢张力波动的检测方法，其特征在于，所述检测周期为2-5ms。

8.如权利要求7所述的热连轧机架间带钢张力波动的检测方法，其特征在于，所述步骤(4)中开始检测前机架和后机架之间的带钢张力实际值需要满足下述先决条件：a.PI控制器启动超过100-500ms；b.活套角度的设定值与实际值的绝对偏差量小于2-8°，且持续时间超过100-300ms；c.活套张力设定值A与实际值A′的绝对偏差与活套张力设定值A的比值

小于2-3，且持续时间超过100-300ms。

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