CN103252353A - 一种宽厚板轧机头尾厚度超差的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种宽厚板轧机头尾厚度超差的控制方法，该方法通过在宽厚板轧机L1厚度自动控制系统中增加一辅助头部厚度超差控制模块实现，具体为：在L1轧机厚度自动控制系统中增加头部辊缝补偿系数修正子模块及头部辊缝直接修正子模块，对宽厚板轧制过程中的头部辊缝进行修正，使得宽厚板头尾厚度控制精度明显提高。应用本发明所述的控制方法，缩短了头尾厚度超差的总长度，总长度由1m缩短至0.4m以下，成材率提高了1%。

Description

一种宽厚板轧机头尾厚度超差的控制方法

技术领域

本发明涉及宽厚板热轧生产线的控制技术，具体涉及了一种宽厚板轧机头尾厚度超差控制方法，属于轧制技术领域。

背景技术

宽厚板作为钢铁工业最重要的产品之一，在国民经济发展中起着非常重要的作用，一般用于造船、建筑构件、机器制造、交通运输、军事工业，以及大口径焊管、容器、锅炉等。随着现代工业及科学技术的迅速发展，一方面，对宽厚板厚度尺寸精度要求越来越高；另一方面，当前整个钢铁行业面临激烈的市场竞争、原材料上涨及总体产能过剩等严峻挑战。在这种形势下，各钢铁企业均在不断地推动技术创新，以提高产品尺寸精度、降低生产成本。因此，宽厚板轧机厚度精度控制技术研究显得尤为重要。

目前，从国外引进的5000mm左右宽厚板轧机生产线，其厚度控制系统均由外方设计，受宽厚板轧制工艺及变形特性的影响，轧制过程中均存在头尾厚度超差的问题。所谓宽厚板头尾厚度超差，指在钢板距头尾端1m范围内，钢板厚度超出厚度公差带的现象。宽厚板头尾厚度超差问题一方面影响整板的厚度尺寸精度、另外严重超差时会导致产品降级或增大切头尾损失，直接影响企业的经济效益。

到目前为止，国内外针对宽厚板头尾厚度超差问题进行了大量研究。对于其影响宽厚板头尾厚度超差的因素，主要体现在：

（1）钢板头尾部与中间区域存在较大温差，头尾部轧制力偏差较大，使得头尾部出现厚度偏差，加上宽厚板轧机是多道次往复轧制的过程，多道次的累计效应会加剧头尾厚度偏差。

（2）钢板咬入时会产生较大冲击，引起轧制力波动，压下液压缸内油柱产生弹性回缩及轧机牌坊等设备间隙等，均能引起轧机辊缝波动。

（3）AGC系统在轧机咬钢后一段时间内才起作用，因此无法对头部一段长度内的厚度进行自动控制。

（4）油压传感器与压磁式传感器对轧制力的测量误差、展宽比及轧制速度等都将影响宽厚板头尾厚度精度。

由此可见，影响宽厚板头尾厚度超差的影响因素有很多，但在实际生产过程可控的因素并不多，特别是对于5000mm左右的大型宽幅轧机，实现头尾厚度的精确控制十分困难。

发明内容

本发明目的在于提供一种宽厚板轧机头尾厚度超差的控制方法，提高宽厚板头尾厚度控制精度及生产线的整体成材率。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种宽厚板轧机头尾厚度超差的控制方法，该方法在宽厚板轧机L1厚度自动控制系统中增加一辅助头部厚度超差控制模块，具体包括在L1轧机厚度自动控制系统中增加头部辊缝补偿系数修正子模块及头部辊缝直接修正子模块，对宽厚板轧制过程中的头部辊缝进行修正，具体方法为：

（1）头部辊缝补偿系数修正子模块：在轧机咬钢后T₁时段内，对现有厚度自动控制系统中的轧机弹跳补偿系数、辊系弹性变形补偿系数值进行修正，以避免过度补偿致辊缝发生突变；

T₁为辊缝补偿系数修正子模块的有效作用最大时长，由头部辊缝补偿系数发生突变的时刻决定，T₁一般取值为200ms～300ms；

（2）头部辊缝直接修正子模块：在轧机咬钢后t₁时段内，根据成品目标厚度对头部辊缝直接进行修正，直接修正辊缝设定偏差；

t₁为头部辊缝直接修正的有效作用时间。

进一步讲，头部辊缝补偿系数修正子模块实现的具体方法为：

轧机咬钢后T₁时间段内，对辊缝补偿系数进行修正，修正后辊缝补偿系数值的计算公式为：

δ_c=k₁(C_m+C_r)    (0≤t≤T₁)

其中：δ_c：修正后的辊缝补偿系数；

C_m：原始轧机弹跳补偿系数，由现有厚度控制系统计算出，已知值；

C_r：原始轧机辊系弹性变形补偿系数，由现有厚度控制系统计算出，已知值；

k₁：轧机辊缝补偿系数修正因子，由头尾厚度超差方向、以及轧机弹跳补偿与辊系弹性形补偿系数与实际辊缝的关系决定，取值范围为[-1，1]；

t：辊缝补偿系数修正模块的有效作用时间，T₁为最大作用时长，由头部辊缝补偿系数发生突变的时刻决定，T₁一般取值为200ms～300ms；

进一步讲，头部辊缝直接修正子模块实现的具体方法为：

头部辊缝直接修正的有效作用时间t₁的范围为：

T₂≤t₁≤T₃

其中：T₂为头部辊缝直接修正开始起作用时刻；

T₃为头部辊缝直接修正作用结束时刻；

上式中的T₂与T₃，其取值大小与咬钢速度及钢板头部实际超差长度有关；

头部辊缝直接修正量由成品目标厚度值所在的厚度界限范围决定：

ΔS=k₂(2h₁+h₂)/3    (h₁<h≤h₂)

其中：ΔS：轧机头部辊缝直接修正量，mm；

k₂：轧机头部辊缝直接修正系数，主要与轧后成品钢板头部厚度超差方向及程度有关，取值范围为[-0.03，0.03]；

h为钢板成品目标厚度，mm；

h₁为给定目标厚度下限值，mm；

h₂为给定目标厚度上限值，mm；

上式中的h₁与h₂，其取值大小与成品目标厚度及产品大纲厚度范围有关。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1）该控制方法的具体功能在轧机基础控制级L1-PLC中编程实现，不需要较大的程序改动，实现起来较方便；

2）有效地解决了宽厚板头尾厚度超差问题，提高了宽厚板头尾厚度控制精度，头尾厚度超差总长度由1m缩短至0.4m以下，成材率提高了1%；

3）该控制方法适用于所有钢种及厚度、宽度规格的产品，且当设备状况及工艺制度变化时，可根据实际控制效果对调节系数随时进行优化与调整。

附图说明

图1为本发明实施前宽厚板头尾厚度超差示意图；

图2为本发明宽厚板头部厚度超差控制功能模块示意图；

图3为本发明实施后宽厚板头尾厚度超差控制效果示意图。

具体实施方案

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：

实施例：

本实施例是在某5000mm宽厚板轧机生产线上进行的。方案实施前宽厚板头尾厚度均偏薄，具体图1所示。为了解决头尾厚度偏薄的问题，根据本发明提供的技术方案，按图2所示的宽厚板头尾厚度超差控制功能模块示意图，在轧机基础自动化控制级L1服务器中完成了该功能PLC程序的编写、编译及下载。

对于头部辊缝补偿系数修正子模块中的相关参数，参数取值大小及原因说明如下：

（1）由于轧后钢板偏薄，且轧机弹跳补偿与辊系弹性形补偿系数与实际辊缝大小成负向线性关系，即辊缝补偿系数越大，实际辊缝值越小，所以应减弱辊缝补偿系数对实际辊缝大小的影响，所以：

k₁=-0.8

（2）由于头部辊缝补偿系数一般在100ms～200ms范围内发生突变，所以：

T₁=250ms

对于头部辊缝补偿系数修正子模块中的相关参数，参数取值大小及原因说明如下：

（1）由于此实施例中成品钢板普通偏薄，k₂取正值得到：

k₂=0.01

（2）该实施例中的产品大纲范围为5mm～150mm，根据主轧厚度规格，根据成品目标厚度划分给定目标厚度极限，并得到头部辊缝直接修值，具体如下表所示：

目标厚度范围	h1取值/mm	h2取值/mm	AS/mm
				0＜h≤10mm	0	10	0.033
10＜h≤20mm	10	20	0.133
				20＜h≤30mm	20	30	0.233
30＜h≤50mm	30	50	0.367
				50＜h≤100mm	50	100	0.667

100＜h≤150mm

100

150

1.167

该头尾厚度超差控制功能投入使用后，连续六个月的轧制实践证明：采用该控制方法轧制稳定性好，适用于所有钢种、厚度及宽度规格；钢板头尾厚度精度控制水平明显提高，图3为方案实施后轧制50mm*3000mm、Q235时钢板全长厚度控制情况，钢板头尾厚度超差总长度由1m缩短至0.4m以下，成材率提高了1%。

Claims (3)

1.一种宽厚板轧机头尾厚度超差的控制方法，其特征在于：该方法通过在L1轧机厚度自动控制系统中增加头部辊缝补偿系数修正子模块及头部辊缝直接修正子模块，对宽厚板轧制过程中的头部辊缝进行修正，具体方法为：

（1）头部辊缝补偿系数修正子模块：在轧机咬钢后T₁时段内，对现有厚度自动控制系统中的轧机弹跳补偿系数、辊系弹性变形补偿系数值进行修正，以避免过度补偿致辊缝发生突变；

T₁为辊缝补偿系数修正子模块的有效作用最大时长，由头部辊缝补偿系数发生突变的时刻决定，T₁一般取值为200ms～300ms；

（2）头部辊缝直接修正子模块：在轧机咬钢后t₁时段内，根据成品目标厚度对头部辊缝直接进行修正，直接修正辊缝设定偏差；

t₁为头部辊缝直接修正的有效作用时间。

2.根据权利要求1所述的宽厚板轧机头尾厚度超差的控制方法，其特征在于，头部辊缝补偿系数修正子模块实现的具体方法为：

轧机咬钢后T₁时间段内，对辊缝补偿系数进行修正，修正后辊缝补偿系数值的计算公式为：

δ_c=k₁(C_m+C_r)    (0≤t≤T₁)

其中：δ_c：修正后的辊缝补偿系数；

C_m：原始轧机弹跳补偿系数，由现有厚度控制系统计算出，已知值；

C_r：原始轧机辊系弹性变形补偿系数，由现有厚度控制系统计算出，已知值；

k₁：轧机辊缝补偿系数修正因子，由头尾厚度超差方向、以及轧机弹跳补偿与辊系弹性变形补偿系数与实际辊缝的关系决定，取值范围为[-1，1]；

t：辊缝补偿系数修正模块的有效作用时间，T₁为最大作用时长，由头部辊缝补偿系数发生突变的时刻决定，T₁一般取值为200ms～300ms。

3.根据权利要求1所述的宽厚板轧机头尾厚度超差的控制方法，其特征在于，头部辊缝直接修正子模块实现的具体方法为：

头部辊缝直接修正的有效作用时间t₁的范围为：

T₂≤t₁≤T₃

其中：T₂为头部辊缝直接修正开始起作用时刻；

T₃为头部辊缝直接修正作用结束时刻；

上式中的T₂与T₃，其取值大小与咬钢速度与钢板头部实际超差长度有关；

头部辊缝直接修正量由成品目标厚度值所对应的厚度界限范围决定：

ΔS=k₂(2h₁+h₂)/3    (h₁<h≤h₂)

其中：ΔS：轧机头部辊缝直接修正量，mm；

k₂：轧机头部辊缝直接修正系数，主要与轧后成品钢板头部厚度超差方向及程度有关，取值范围为[-0.03，0.03]；

h为钢板成品目标厚度，mm；

h₁为给定目标厚度下限值，mm；

h₂为给定目标厚度上限值，mm；

上式中的h₁与h₂，其取值大小与成品目标厚度及产品大纲厚度范围有关。

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