CN103464472A - 提高薄规格热轧不锈钢全长宽度均匀性的变张力控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高薄规格热轧不锈钢全长宽度均匀性的变张力控制方法，具体包括：步骤一、在精轧穿带阶段时，根据预先设置的各个活套的初始活套张力值和活套高度来完成精轧的穿带控制，设置初始终轧温度值和活套张力值；步骤二、设置两个变张力控制系数a1和a2；步骤三、记录多个采样周期内终轧温度值平均值，根据其变化量重新设置活套张力值；步骤四、重复步骤三，当预设条件成立时，停止变张力控制，之后进行恒张力控制。本发明的技术方案采用一种活套变张力控制方法，解决宽度随温度升高而逐渐拉窄的问题，并解决了不锈钢薄规格生产时产量、能耗和宽度质量之间的矛盾。

Description

提高薄规格热轧不锈钢全长宽度均匀性的变张力控制方法

技术领域：

本发明涉及冶金过程控制技术，特别涉及一种提高薄规格热轧不锈钢全长宽度均匀性的变张力控制方法。

背景技术：

热轧带钢宽度一直是热轧带钢产品中的重要指标，控制指标也从原来的公差0～20mm,逐渐过渡到0～10mm、0～8mm、0～5mm，现在新建的生产线有的要求全长宽度偏差<5mm，特别是不锈钢的薄规格生产中，宽度不均意味着热轧下游生产线切损量的增加，从而增加产品损耗，降低企业利润。

已有的热连轧生产中，宽度控制都集中在粗轧区设备和其控制功能上，主要包括宽度设定模型、头尾短行程控制SSC和全长宽度控制AWC。如专利201110431519.1提出了粗轧机前后各增加一台测宽设备来实现宽度前馈加反馈动态控制，从而提高中间坯宽度控制精度。专利201110152867.5提出了一种改善宽度设定模型精度来提高中间坯宽度控制精度的方法。专利200810041954.1提出将轧辊粗糙度引入粗轧宽度控制，建立设定模型来提高中间坯宽度控制精度。专利201210566715.4提出一种头尾短行程参数补偿方法，来改善带钢头尾形状和提高中间坯宽度精度。综上所述，现有的粗轧宽度控制功能基本能保证粗轧出口中间坯宽度达到控制要求。目前宽度控制问题主要集中在精轧区和卷取区，卷取区通过优化工艺参数，主要是卷取张力和卷筒超前率等参数来保证带钢不被拉窄；在精轧区，活套参数是一个重要的控制参数，包括活套张力和活套高度，尤其是活套张力值，如果设置太小会导致穿带和轧制不稳定，如果设置太大，超过了带钢的屈服极限则造成带钢宽度拉窄。

在热连轧带钢生产中，终轧温度也是很重要的控制指标，绝大部分钢种都要求将带钢全长终轧温度控制在目标值，但在不锈钢的生产中，终轧温度不需要进行控制，而是要求精轧尽量提速，用最短的时间完成轧制，这样做有三个好处：降低精轧辊耗、减少带钢横向温差和增加产能。所以目前不锈钢企业都希望尽量采用较高的轧制速度，尤其是薄规格生产中，因为带钢成品很长，就更需要精轧高速轧制。

在当前不锈钢热连轧生产线上，都配置了热卷箱设备，热卷箱一个重要的作用就是保证带钢在中间坯时全长温度均匀，在热卷箱不投入情况下，精轧如果投入升速轧制，终轧温度全长会比较均匀；在热卷箱投入时，精轧如果匀速轧制，终轧温度全长比较均匀，如果投入升速轧制，终轧温度会出现头低尾高的现象，而且全长温度是一条斜线上升。

在热卷箱投入情况下，精轧采用升速轧制会导致终轧温度出现头低尾高斜线上升的趋势，带钢的屈服强度和轧制温度有密切的关系，在带钢穿带时，终轧温度较低，设定模型中的活套张力值，在确保能顺利穿带的前提下，又能保证头部宽度良好；在穿带完成后，随着精轧轧制速度提高，终轧温度随之升高，如果采用同样的活套张力值，就会造成带钢宽度拉窄，出现宽度值斜率向下的趋势。

发明内容：

针对薄规格不锈钢生产时随着温度升高宽度不均匀的问题，本发明提出一种变张力控制方法，尤其是针对不锈钢薄规格产品，比如厚度在2.4mm以下的薄板，在穿带时通过高精度的精轧设定模型和精轧设定工艺，确保穿带稳定和头部宽度精度；在轧制时随着轧制速度和终轧温度的升高，采用动态调整活套张力的方法，可以有效改善全长宽度的均匀性，即活套变张力控制。

本发明是基于配置了粗轧、热卷箱和精轧机组的不锈钢热轧生产线，粗轧宽度控制系统保证轧出全长宽度合格的中间坯，在精轧连轧机组中轧制时，通过以下措施来保证成品带钢全长宽度的一致性：（1）精轧匀速穿带时，优化设定模型精度和工艺参数来保证精轧穿带的稳定性和带钢头部宽度指标合格；（2）精轧升速轧制时，采用活套变张力控制来确保带钢全长宽度的均匀性。

本发明提供了一种提高薄规格热轧不锈钢全长宽度均匀性的变张力控制方法，精轧机架数N，L_j表示第j个活套，j=1、2、3…N-1，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：

步骤一、在精轧穿带阶段时，根据预先设置的各个活套L_j的初始活套张力值T_j0和活套高度θ_j来完成精轧的穿带控制，在穿带完成后，记录带钢头部的初始终轧温度值Temp₀，并设置Temp=Temp₀，T_j=T_j0。

步骤二、设置两个变张力控制系数a1和a2，其中a1为张力变化总百分数；a2为温度变化ε度张力变化系数。

步骤三、周期检测精轧末机架出口的终轧温度值，将M个采样周期内终轧温度值平均值记录为

当

变化量超过ε度时，将活套张力值T_j’设置为：T_j’=T_j*（100-a2）/100，并且设置如下：

T_j=T_j’。

步骤四、重复步骤三，检测如果T_j’<T_j0*(100-a1)/100成立，则停止变张力控制，并将T_j’赋值为T_j0*(100-a1)/100，之后进行恒张力控制。

优选地，ε值设置为5。

优选地，a1和a2的范围为：a1∈[10%,35%]，a2∈[1%,5%]。

优选地，所述采样周期为100ms。

本发明根据带钢的钢种，成品厚度和宽度分档，来设置精轧负荷、速度制度、活套张力和活套高度等工艺参数。活套张力大利于穿带和轧制稳定，但过大容易出现带钢宽度拉窄。在薄规格尤其是极限材生产时，负荷分配不合理容易导致某一机架负荷超限而停机。速度制度也需要根据模型分档和设备状况来优化设定，速度设置低影响到产量和能耗，设置高会导致电机过载和生产不稳定。所以一套优化的精轧工艺参数对稳定不锈钢薄规格的生产很重要。

本发明在精轧控制系统中引入了一种改善宽度指标的控制方法，从而有效解决了在不锈钢薄规格产品生产中，精轧穿带稳定性和带钢头部宽度拉窄的矛盾，精轧升速轧制和带钢全长宽度变窄趋势的矛盾。尤其是通过技术方案的实施，确保生产企业在薄规格生产时可以采取升速轧制，既解决了产量问题，降低了能耗，又能保证产品质量，减少宽度缺陷造成的损耗，增加了企业效益。

附图说明

图1是活套参数控制示意图。

图2活套变张力控制示意图。

图3是钢卷1全长宽度示意图。

图4是钢卷2全长宽度、温度和末机架速度示意图。

图5是钢卷3全长宽度、温度和末机架速度示意图。

图6是钢卷3活套变张力控制曲线示意图。

图7是钢卷4活套变张力控制曲线示意图。

图8是钢卷5活套变张力控制曲线示意图。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明，本发明是一种提高薄规格热轧不锈钢全长宽度均匀性的变张力控制方法，应用在某不锈钢热连轧生产线上，采用精轧机架数N=8的精轧机架连轧，对薄规格产品（成品厚度1.97mm,宽度1240mm）进行测试。其中F_i分别表示第i架精轧机架,i=1、2、3…N，L_j表示第j个活套，j=1、2、3…N-1；其中L_j＝i表示F_i～F_i+1机架间活套，如图1所示，T_j为活套张力值[Kg]；θ_j—活套高度（角度）;V_i+1为F_i+1机架出口速度[mps]。

在热卷箱投入时，精轧采用匀速轧制，工艺表数据采用表1～表4的参数，其中，表1是末机架精轧速度参数表；表2是精轧活套张力参数表；表3是精轧活套角度参数表；表4是精轧负荷分配参数表，其中的轧制规格是带钢成品宽度×成品厚度，单位为mm×mm。采用上述工艺参数，带钢全长宽度均匀，整体偏差小于3mm，如图3控制宽度曲线所示，其中，WIDE_FM_EXT表示精轧出口宽度曲线，FDT表示精轧出口温度曲线，fbkSPD8表示精轧末机架速度曲线。

其中，在表2中提供了活套张力参数表，参数表中的数值为各活套L_j的张应力系数σ_j[单位为Kg/mm^2]，根据张应力系数来计算各活套L_j的活套张力T_j[单位为Kg]时，可采用下面的公式计算：T_j=σ_j*B_j*h_j，式中B_j为该活套上带钢宽度[单位为mm]，h_j为该活套上带钢厚度[单位为mm]。

在热卷箱投入时，精轧采用升速轧制，工艺表数据采用表1～表4的参数，带钢头部宽度合格，随着精轧末机架速度的升高，精轧出口温度值（FDT曲线）逐渐升高，如果不采用变张力控制方法，带钢本体宽度会逐渐变窄，采用变张力控制方法，带钢全长宽度可保持均匀，如图2变张力控制示意图所示。

本发明中变张力控制方法的具体步骤如下：

步骤一、在精轧穿带阶段时，根据预先设置的各个活套L_j（j=1、2、3…N-1）的初始活套张力值T_j0和活套高度θ_j来完成精轧的穿带控制，在穿带完成后，记录带钢头部的初始终轧温度值Temp₀，并设置Temp=Temp₀，T_j=T_j0；其中，本发实施例中预先设置的T_j0和θ_j可以根据表2、表3中的参数设置。

步骤二、控制系统根据带钢钢种、带钢厚度和宽度分档，设置两个变张力控制系数：张力变化总百分数a1和温度变化ε度张力变化系数a2，其中，a1∈[10%,35%]），a2∈[1%,5%]；本实施例中温度变化参数ε为5。

步骤三、周期检测精轧末机架出口的终轧温度值，在M=5个采样周期（采样周期为100ms）内终轧温度值平均值记录为

当（）变化量超过ε度时，将各活套张力值T_j’设置为：T_j’=T_j*（100-a2）/100，并且设置如下： $\mathrm{Temp}=\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{Temp}},$ T_j=T_j’；

步骤四、重复步骤三，检测如果T_j’<T_j0*(100-a1)/100成立，则停止变张力控制，将T_j’记为张力控制下限值，即T_j’=T_j0*(100-a1)/100，之后进行恒张力控制。

由于各个活套L_j的工作环境是一致的，其张力的变化幅度也是一致的，因此在步骤四中各个活套L_j将同时停止变张力控制。

实施例一

选用钢种J1，成品厚度1.8mm，成品宽度1240mm，对两卷带钢（钢卷2和钢卷3）进行测试，钢卷2采用恒张力控制方式，钢卷3采用变张力控制方式。测试情况如下：

热卷箱投入情况下，精轧采用升速轧制，不投入变张力控制，钢卷2末机架采用10mps的速度（基准速度）穿带，运行速度升到11.5mps，其第一和第二加速度分别为0.02mps/s和0.08mps/s,L₁～L₇活套张应力系数分别为0.45,0.75,0.95,1.05,1.25,1.45,1.60[Kg/mm^2]，L₁～L₇活套高度θ分别为26.00,26.00,24.00,24.00,22.00,22.00,22.00[°],控制实际曲线如图4所示，在升速过程中，FDT温度值上升了25.93℃，宽度偏差大于5mm，升速完成后，宽度基本均匀。

热卷箱投入情况下，精轧采用升速轧制，投入变张力控制功能，对钢卷3进行测试，控制参数和钢卷2相同，变张力控制系数为a1=35%,a2=3%。宽度控制曲线如图5所示，变张力控制及实际反馈曲线如图6所示，其中，VTA表示张力变化百分比曲线。在升速时，温度

大约升高了40℃，图6中张力也变化了7次，为预设定张力值的（1-3%*7）=（1-0.21）=0.79倍，后面在匀速过程中随着温度的升高，张力又变化了3次梯度，从全长宽度曲线看，全长宽度偏差小于3mm，达到了预期的控制目标。

实施例二

选用钢种J4，成品厚度2.2mm，成品宽度1240mm，对钢卷4进行测试，采用变张力控制方式，测试情况如下：

在热卷箱投入情况下投入升速轧制，末机架穿带基准速度9.5mps，运行速度10.5mps，其第一和第二加速度分别为0.02mps/s和0.05mps/s,L₁～L₇活套张应力系数分别为0.45,0.60,0.80,0.95,1.05,1.25,1.45[Kg/mm^2]，L₁～L₇活套高度θ参数分别为26.00,26.00,24.00,24.00,22.00,22.00,22.00[°]，变张力控制系数为a1=30%,a2=3%。

宽度控制曲线如图7所示。在轧制过程中，温度

大约升高了45℃以上，图7中张力变化了9次，为预设定张力值的（1-3%*9）=（1-0.27）=0.73倍，从全长宽度曲线看，全长宽度偏差小于3mm，达到了预期的控制目标。

实施例三

选用钢种J4，成品厚度2.41mm，成品宽度1240mm，对钢卷4进行测试，采用变张力控制方式，测试情况如下：

在热卷箱投入情况下投入升速轧制，末机架穿带基准速度为9.4mps，运行速度为10.5mps，其第一和第二加速度分别为0.02mps/s和0.05mps/s,L₁～L₇活套张应力系数分别为0.45,0.60,0.80,0.95,1.05,1.25,1.45[Kg/mm^2]，L₁～L₇活套高度θ参数分别为26.00,26.00,24.00,24.00,22.00,22.00,22.00[°]，变张力控制系数为a1=30%,a2=3%。

宽度控制曲线如图8所示。在轧制过程中，温度

大约升高了45℃以上，图8中张力变化了9次，为预设定张力值的（1-3%*9）=（1-0.27）=0.73倍，从全长宽度曲线看，全长宽度偏差小于3mm，达到了预期的控制目标。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

表1精轧速度参数表

表2精轧活套张应力参数表

表3精轧活套角度参数表

表4精轧负荷分配参数表

Claims (4)

1.一种提高薄规格热轧不锈钢全长宽度均匀性的变张力控制方法，精轧机架数N，L_j表示第j个活套，j=1、2、3…N-1，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：

步骤一、在精轧穿带阶段时，根据预先设置的各个活套L_j的初始活套张力值T_j0和活套高度θ_j来完成精轧的穿带控制，在穿带完成后，记录带钢头部的初始终轧温度值Temp₀，并设置Temp=Temp₀，T_j=T_j0；

步骤二、设置两个变张力控制系数a1和a2，其中a1为张力变化总百分数；a2为温度变化ε度张力变化系数；

步骤三、周期检测精轧末机架出口的终轧温度值，将M个采样周期内终轧温度值平均值记录为

当

变化量超过ε度时，将活套张力值T_j’设置为：T_j’=T_j*（100-a2）/100，并且设置如下：

T_j=T_j’。

步骤四、重复步骤三，检测如果T_j’<T_j0*(100-a1)/100成立，则停止变张力控制，并将T_j’赋值为T_j0*(100-a1)/100，之后进行恒张力控制。

2.一种如权利要求1所述的提高薄规格热轧不锈钢全长宽度均匀性的变张力控制方法，其特征在于，ε值设置为5。

3.一种如权利要求1所述的提高薄规格热轧不锈钢全长宽度均匀性的变张力控制方法，其特征在于，a1和a2的范围为：a1∈[10%,35%]，a2∈[1%,5%]。

4.一种如权利要求1所述的提高薄规格热轧不锈钢全长宽度均匀性的变张力控制方法，其特征在于，所述采样周期为100ms。

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