CN103506403B - 楔形板坯的热轧宽度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种楔形板坯的热轧宽度控制方法，用于在粗轧机的热轧轧制中，对楔形板坯的热轧宽度进行控制，该方法包括如下步骤：S100,根据待进入粗轧机进行粗轧处理的来料板坯的头尾宽度差，确定来料板坯是否为楔形板坯；S200，当确定所述来料板坯为楔形板坯后，根据所述头尾宽度差，确定该楔形板坯的类型；S300，根据在步骤S200中确定的楔形板坯的类型，对该楔形板坯进入粗轧机中多个机架内的楔形板坯进行宽度控制。本发明的楔形板坯的热轧宽度控制方法，可在热轧扎机的粗扎过程中，对异常宽度的楔形板坯在其整个长度方向上进行自动化的宽度控制。

Description

楔形板坯的热轧宽度控制方法

技术领域

本发明涉及热轧控制，更具体地，是一种在热轧轧制中对楔形板坯的宽度进行控制的楔形板坯的热轧宽度控制方法。

背景技术

如图1所示，楔形板坯10是连铸浇铸过程中结晶器宽度发生变化时所产生的过渡坯，其大头宽度为W1，小头宽度为W2。依靠现有的热轧自动化技术和控制模型，无法完成对该种楔形板坯的轧制，例如，例如头尾形状控制中常用的短行程控制方案及设备，仅能对楔形板坯的头部和尾部宽度进行控制，而板坯中间部分的宽度仍然不能实现预定要求（短行程控制的头尾长度通常为1.2米到1.5米之间，而整个板坯长度在粗轧前通常为10米到12米，并且在轧制过程中，这一长度还会进一步增加）。在实际生产过程中，一般通过操作人员凭借经验在轧制过程中依靠人工干预计算机的自动设定值，来轧制楔形板坯，不仅劳动强度大、宽度控制精度低，并且影响轧制稳定性。有相当部分的楔形板坯因宽度精度不合格而在粗轧后被推中间坯或宽度封锁，不再进行进一步的精轧，而对这些楔形板坯进行降级处理。依靠操作人员人工干预的轧制控制方法，既不符合自动化控制要求，又破坏了过程计算机中数学模型的遗传系数，同时也严重制约了热轧生产的轧制节奏。

随着市场竞争日趋激烈，热轧生产中小批量多规格的供热轧的楔形板坯越来越多，如何实现楔形板坯轧制的全自动轧制，提高楔形板坯宽度控制精度和轧制节奏，已成为热轧处理中迫切需要解决的问题。

授权公告号为CN100488651C，发明名称为“板材轧制中楔形的设定及控制方法”的中国发明专利提供了一种板材轧制中楔形的设定及控制方法，该方法能轧制出在工作侧和驱动侧板厚相同的板。在利用热轧的粗轧机对板材进行可逆轧制的过程中，在粗轧机的出口一侧设置测量板宽方向板厚的楔形计，根据对粗轧机的轧辊间隙矫平的楔形影响系数，计算楔形计测量出的楔形，求出轧辊间隙矫平控制量，以反馈控制方式对粗轧机的轧辊间隙矫平加上该轧辊间隙矫平控制量。

授权公告号为CN101175582B，发明名称为“用于对粗轧机架里的粗轧带几何形状有目的地施加影响的方法和装置”的中国专利公开了一种对粗轧中粗轧带几何形状施加影响的方法：在至少一个粗轧机架上通过相应的调节装置使粗轧机架里的轧辊动态调整与快速和强有力的在粗轧机架前面和后面的侧向导向相互联系起来，从而在一个或多个道次里有目标地，可逆地或连续运行地，将一种弯月形的或楔形的板坯成型为一种直的而且无楔形的粗轧带。

发明内容

本发明的目的，在于解决现有的楔形板坯在粗扎过程中不能对其宽度进行有效自动控制的问题，从而提供了一种创新的楔形板坯的热轧宽度控制方法。

本发明的楔形板坯的热轧宽度控制方法，用于在粗轧机的热轧轧制中，对楔形板坯的热轧宽度进行控制，该方法包括如下步骤：

S100,根据待进入粗轧机进行粗轧处理的来料板坯的头尾宽度差，确定来料板坯是否为楔形板坯，其中，当所述头尾宽度差ΔW≥d₁时，确定该来料板坯为楔形板坯，该d₁范围为20mm-30mm之间；

S200，当确定所述来料板坯为楔形板坯后，根据所述头尾宽度差，确定该楔形板坯的类型，其中，当d₁≤ΔW≤d₂时，确定该楔形板坯为第一类型，当d₂≤ΔW≤d₃时，确定该楔形板坯为第二类型，当d₃≤ΔW时，确定该楔形板坯为第三类型，该d₂范围为40mm-60mm之间，并且该d₃范围为80mm-100mm之间；

S300，根据在步骤S200中确定的楔形板坯的类型，对该楔形板坯进入粗轧机中多个机架内的楔形板坯进行宽度控制，其中：

当该楔形板坯为第一类型时，在该粗轧机内第一机架立辊的第一道次的轧制中，对该楔形板坯进行长短行程控制；

当该楔形板坯为第二类型时，在该粗扎机内第一机架立辊的第一道次以及第二机架立辊的第一道次的轧制中，对该楔形板坯进行长短行程控制；以及

当该楔形板坯为第三类型时，在该粗扎机内第一机架立辊的第一道次以及第二机架立辊的所有正向道次的轧制中，对该楔形板坯进行长短行程控制；

其中，该长短行程控制包括以下步骤：

S310，在一个机架立辊中一个道次的轧制内，对该楔形板坯的头部进行短行程控制；

S320，当完成该短行程控制后，切换至长行程控制，并完成该道次内对该楔形板坯其余部分的轧制，该长行程控制包括如下步骤：

S321，根据所述楔形板坯在所述短行程控制结束后该机架立辊的起始辊缝开度、长行程控制结束后的目标辊缝开度、以及在长行程控制过程内的中部目标辊缝开度，确定该机架立辊的长行程轨迹；

S322，根据该机架立辊的长行程轨迹，控制该机架立辊的开度，并完成该机架立辊中该道次的轧制。

优选地，在所述步骤S310中，所述短行程控制为两段三点式短行程控制。

优选地，在所述步骤S321中，所述机架立辊的长行程轨迹为二次曲线。

优选地，在所述步骤S321中，所述机架立辊的长行程轨迹为线性轨迹。

本发明的楔形板坯的热轧宽度控制方法，可在热轧扎机的粗扎过程中，对异常宽度的楔形板坯在其整个长度方向上进行自动化的宽度控制，从而提升了产品质量，并有效拓宽了楔形热轧板坯的使用范围，避免其因难以进行质量控制而导致降级，因此具有广泛的推广前景。

附图说明

图1为楔形板坯的俯视图；

图2为本发明的楔形板坯的热轧宽度控制方法的流程示意图；

图3为本发明方法中进行长短行程控制的流程示意图；

图4为本发明方法中进行长行程控制的流程示意图；

图5为进行头部短行程控制的示意图；

图6为进行长短行程控制的示意图；

图7为进行长行程控制的行程轨迹计算示意图；

图8为在一个实施方式中，利用图7中的二次曲线拟合，得出的长行程轨迹曲线示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式，对本发明的楔形板坯的热轧宽度控制方法的具体步骤进行详细说明。

总体上，本发明的楔形板坯的热轧宽度控制方法，是根据待进行粗扎处理的楔形板坯的头尾宽度，对楔形板坯的类型进行划分，然后，根据不同的类型，在特定的机架内特定道次进行长短行程控制。在本发明中，长短行程控制是指在板坯长度方向上对楔形板坯的头部采用常规的短行程控制进行宽度控制，而对长度方向上楔形板坯的其余部分采用长行程控制，从而实现对楔形板坯整个长度方向上的宽度控制。这将在以下说明中进行更详细描述。

如图1所示，是本发明的楔形板坯的热轧宽度控制方法的流程图，其中，在步骤S100中，对进入粗扎机的来料板坯是否为楔形板坯进行判断；在步骤S200中，根据楔形板坯的头尾宽度差，进一步确定楔形板坯的类型；在步骤S300中，根据不同的板坯类型，确定对对应的机架和道次采用长短行程控制。以下对各步骤进行更详细说明。

步骤S100。

该步骤中，根据待进入粗轧机进行粗轧处理的来料板坯的头尾宽度差ΔW（如图1所示，ΔW＝W1－W2），确定来料板坯是否为楔形板坯。具体地，当头尾宽度差ΔW≥d₁时，确定该来料板坯为楔形板坯，该d₁范围为20mm-30mm之间。

反之，如果来料板坯的头尾宽度差小于d₁，则视作普通的矩形板坯，采用一般的控制方案。

步骤S200。

在该步骤中，当确定所述来料板坯为楔形板坯后，根据所述头尾宽度差，确定该楔形板坯的类型，其中，当d₁≤ΔW≤d₂时，确定该楔形板坯为第一类型，当d₂≤ΔW≤d₃时，确定该楔形板坯为第二类型，当d₃≤ΔW时，确定该楔形板坯为第三类型，该d₂范围为40mm-60mm之间，并且该d₃范围为80mm-100mm之间。

由于宽度差的不同，各机架内各道次的轧制所采用的控制方式也会相应地产生变化。因此，在实施宽度控制之前，需要对楔形板坯的宽度差范围进行划分，将其分为多个类型，在本发明中，根据宽度差，将楔形板坯分为三个类型。当确定楔形板坯的类型后，即可开始对楔形板坯的粗轧轧制，同时对其施加对应的宽度控制方案，即进入步骤S300。

步骤S300。

在该步骤中，根据在步骤S200中确定的楔形板坯的类型，对该楔形板坯进入粗轧机中多个机架内的楔形板坯进行宽度控制，其中：

当该楔形板坯为第一类型时（即d₁≤ΔW≤d₂），在该粗轧机内第一机架立辊的第一道次的轧制中，对该楔形板坯进行长短行程控制；

当该楔形板坯为第二类型时（即d₂≤ΔW≤d₃），在该粗扎机内第一机架立辊的第一道次以及第二机架立辊的第一道次的轧制中，对该楔形板坯进行长短行程控制；以及

当该楔形板坯为第三类型时（即d₃≤ΔW），在该粗扎机内第一机架立辊的第一道次以及第二机架立辊的所有正向道次的轧制中，对该楔形板坯进行长短行程控制。

结合图3，长短行程控制包括步骤S310和步骤S320：其中，步骤S310中，在一个机架立辊中一个道次的轧制内，对该楔形板坯的头部进行短行程控制；步骤S320中，当完成该短行程控制后，切换至长行程控制，并完成该道次内对该楔形板坯其余部分的轧制。

具体地，本发明中，短行程控制采用行业内常用的短行程控制方法。短行程控制是在大侧压条件下用于克服带钢头尾部产生的失宽，提高带钢成材率的一项先进技术。其基本思想是，根据大侧压调宽时带钢头尾部收缩的轮廓曲线，在轧制过程中不断改变立辊轧机的辊缝，使其变化曲线与辊缝的变化对称且相反，以补偿侧压失宽量，再经过水平轧制后，使得带钢头尾部的宽度失宽量减少到最低限度。有关短行程控制，可参见以下文献：1，“热轧带钢头尾形状短行程控制研究”，李学通等，《钢铁》，2005年第2期；2，“热轧带钢短行程控制优化的研究与实践”，吴建峰等，《钢铁》，2008年第8期；3，“热连轧粗轧短行程控制全程优化”，刘太中等，《钢铁研究学报》，2002年第4期。

在实际控制中，立辊的短行程控制曲线可用两段或多段直线近似代替，在本发明中，对楔形板坯头部可采用两段三点式的短行程控制。以下结合图5，以两段三点式为例，对楔形头部的短行程进行说明。

如图5所示，将板坯头部左右两侧分为两段，其中头部的总长度为ZKVFL1,临近头部的第一段的长度为ZKVFL2，两段的连接点距板坯宽度中心线的距离为ZKOAS 1,头部端点距宽度中心线的距离为ZKOAS1。具体控制模型如下:

（一），板坯头部短行程调整总长度的控制，模型为:

ZKVFL1=XKOK1*ZBRESI*AWEPGK;

其中：ZBRESI：立辊轧机的入口板坯宽度；AWEPGK：头部短行程工艺调整参数（用于板坯头部短行程总长度的调节，取值范围为0.8～1.3）；XKOK1：与板坯硬度等级相关的头部调整系数（根据带钢板坯硬度等级进行分类的头部短行程调节系数，取值范围为1.0～2.7）。

（二），板坯头部短行程调整中间点（即两段折线的交点）控制，模型为：

ZKVFL2＝ZKVFL1*AWEP2K；

其中，AWEP2K：头部短行程中间点工艺调整参数（两段折线的分段比例值，取值范围为0.5～0.7）。

（三）确定板坯头部短行程辊缝修正模型：

第一段：ZKOAS1＝XHZ+ZAS；

第二段：ZKOAS2＝XHZ*ADSP2K+ZAS；

其中，XHZ＝XKOK2*ZDBI*ADSTK*XKOK3+ZZSHOC+XHKFM；

XHZ：头部短行程辊缝修正附加值；ZAS：立辊辊缝设定值；

ADSP2K：带钢板坯头部工艺调整系数（经验数据，取值范围为0.2～2.0）；ZDBI：立辊的绝对宽度压下量；XKOK2：与带钢板坯宽度等级相关的头部调整系数（取值范围为0.1～1.0）；ADSTK：头部调整系数（取值范围为0.1～1.0）；XKOK3：与带钢板坯质量等级、厚度等级相关的头部调整系数（取值范围为1.0～3.0）；ZZSHOC：头部宽度控制的人工输入修正值；XHKFM：头部宽度精轧修正值（自学习系数，取值范围为0.8～1.2）。

容易理解，以上利用两段三点式短行程控制方式，对于板坯头部短行程控制的说明仅仅是示例性的。对于楔形板坯头部的短行程控制而言，可采用更加优化的多种控制方案，例如上述文献中所描述的短行程控制优化方案以及其它常用的短行程控制方案。

当完成步骤S310的短行程控制后，进入步骤S320，即切换至长行程控制，并完成该道次内对该楔形板坯其余部分的轧制。在短行程控制完成后，切换至对楔形板坯其余部分轧制的长行程控制的时间应该尽可能短，由于受控制系统时间限制，也即计算机能力限制，在实际控制中，应在计算机控制的1-4个步长时间完成切换，一个步长表示计算机一次计算的有效响应时间，切换的总时间，应当控制在200ms以内，以实现两种控制的有效连接，保证对整个长度方向上楔形板坯的宽度控制。

如上所述，长行程控制是指在楔形板坯的头部短行程控制之后，对楔形板坯长度方向上的其他部分进行的自动控制。具体地，结合图4，长行程控制包括步骤S321和步骤S322，具体地：

在步骤S321中，根据所述楔形板坯在所述短行程控制结束后该机架立辊的起始辊缝开度、长行程控制结束后的目标辊缝开度、以及在长行程控制过程内的中部目标辊缝开度，确定该机架立辊的长行程轨迹。

机架立辊的长行程轨迹是在特定机架特定道次内，完成长行程轧制（即楔形板坯头部轧制完成后的其余部分轧制）的立辊开度曲线。该立辊开度曲线可根据起始辊缝开度、控制结束后的目标辊缝开度和控制过程中的中部目标辊缝开度来确定。其中，中部目标开度是指板坯在长行程控制中某一点或多个点的位置和对应的立辊开度目标值。通过改变此点的位置，可以调整长行程轨迹（即长行程控制曲线）的上凸和下凹形状，从而优化楔形坯的轧制形状。该位置的选取以及目标开度的确定，根据楔形板坯在实际轧制中的要求而确定。具体地，在涉及的上述控制中，由于受到外围环境的影响（板坯的形状、温度、设备间隙等）在上述的控制过程中，可以根据实际控制的结果对涉及的中部目标开度（是指板坯在长行程控制中某一点或多个点的位置和对应的立辊开度目标值）进行调整。通过改变上述点的位置，可以调整长行程轨迹（即长行程控制曲线）的上凸和下凹形状，从而优化楔形坯的轧制形状。

另外，为简化起见，也可利用线形方程来对长行程轨迹进行拟合，即长行程轨迹为线形轨迹，此时仅需要起始辊缝开度以及目标辊缝开度来确定该线形的长行程轨迹，这同样能达到对楔形板坯的宽度控制效果。

如图6所示，在切换点P之后，楔形板坯的长行程控制部分12所确定的长行程轨迹为S2。而在P点之前，利用短行程控制确定的立辊开度曲线轨迹为S 1。通过短行程轨迹S 1和短行程轨迹S2的确定，最终实现粗轧后，楔形板坯达到目标宽度L0。

在本发明的一个实施方式中，机架立辊的长行程轨迹为二次曲线，即根据上述各点，利用二次曲线拟合，来确定长行程轨迹。例如，如图2所示，可根据短行程控制结束后该机架立辊的起始辊缝开度位置（0,Y0）、长行程控制结束后的目标辊缝开度位置（X1，Y1）、以及在长行程控制过程内的中部目标辊缝开度（X2，Y2），拟合得出二次曲线形式的长行程轨迹。

假设各点的确定如下：Y0：1200mm，Y1,1213mm，Y2，1220mm，X1,15000mm，X2，9000mm。则利用二次曲线拟合，得出的长行程轨迹曲线如图8所示。

然后，在步骤S322，根据该机架立辊的长行程轨迹，控制该机架立辊的开度，并完成该机架立辊中该道次的轧制。当长行程轨迹确定后，粗扎机的控制系统根据该长行程轨迹对对应机架对应道次的立辊开度进行控制，并完成该道次内对楔形板坯的轧制。

通过对上述根据不同类型的楔形板坯采用对应的机架和道次的长短行程控制，可实现楔形板坯整个长度方向上的宽度控制。需要说明的是，在不同类型的楔形板坯轧制中，对于其它未采用长短行程控制的机架和道次，可不必再采取宽度控制方案，或者仅采用常规的头部短行程控制方案。例如，对于第一类型的楔形板坯而言，（即d₁≤ΔW≤d₂），当经过四机架的粗扎机轧制时，只需要第一机架内第一道次（即正向道次）轧制时采用上述长短程控制方案，而对于其它正向道次（因为在轧制中，反向道次或偶数项道次无需进行宽度控制），可仅采用常规的短行程控制方案。相同情形也适用于第二类型和第三类型的楔形板坯的轧制。

综上所述，本发明的楔形板坯的热轧宽度控制方法，可在热轧扎机的粗扎过程中，对异常宽度的楔形板坯在其整个长度方向上进行自动化的宽度控制，从而提升了产品质量，并有效拓宽了楔形热轧板坯的使用范围，避免其因难以进行质量控制而导致降级。通过该方法的应用，可使得楔形板坯的宽度合格率达到97%，因此具有广泛的推广前景。

Claims (4)

1.一种楔形板坯的热轧宽度控制方法，用于在粗轧机的热轧轧制中，对楔形板坯的热轧宽度进行控制，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S100,根据待进入粗轧机进行粗轧处理的来料板坯的头尾宽度差，确定来料板坯是否为楔形板坯，其中，当所述头尾宽度差△W≥d₁时，确定该来料板坯为楔形板坯，该d₁＝20mm；

S200，当确定所述来料板坯为楔形板坯后，根据所述头尾宽度差，确定该楔形板坯的类型，其中，当d₁≤△W≤d₂时，确定该楔形板坯为第一类型，当d₂≤△W≤d₃时，确定该楔形板坯为第二类型，当d₃≤△W时，确定该楔形板坯为第三类型，该d₂＝40mm，并且该d₃＝100mm；

S300，根据在步骤S200中确定的楔形板坯的类型，对该楔形板坯进入粗轧机机架内的楔形板坯进行宽度控制，其中：

当该楔形板坯为第一类型时，在该粗轧机内第一机架立辊的第一道次的轧制中，对该楔形板坯进行长短行程控制；

当该楔形板坯为第二类型时，在该粗轧机内第一机架立辊的第一道次以及第二机架立辊的第一道次的轧制中，对该楔形板坯进行长短行程控制；以及

当该楔形板坯为第三类型时，在该粗轧机内第一机架立辊的第一道次以及第二机架立辊的所有正向道次的轧制中，对该楔形板坯进行长短行程控制；

其中，该长短行程控制包括以下步骤：

S310，在一个机架立辊中一个道次的轧制内，对该楔形板坯的头部进行短行程控制；

S320，当完成该短行程控制后，切换至长行程控制，并完成该道次内对该楔形板坯其余部分的轧制，该长行程控制包括如下步骤：

S321，根据所述楔形板坯在所述短行程控制结束后该机架立辊的起始辊缝开度、长行程控制结束后的目标辊缝开度、以及在长行程控制过程内的中部目标辊缝开度，确定该机架立辊的长行程轨迹；

S322，根据该机架立辊的长行程轨迹，控制该机架立辊的开度，并完成该机架立辊中该道次的轧制。

2.根据权利要求1所述的楔形板坯的热轧宽度控制方法，其特征在于，在所述步骤S310中，所述短行程控制为两段三点式短行程控制。

3.根据权利要求1或2所述的楔形板坯的热轧宽度控制方法，其特征在于，在所述步骤S321中，所述机架立辊的长行程轨迹为二次曲线。

4.根据权利要求1或2所述的楔形板坯的热轧宽度控制方法，其特征在于，在所述步骤S321中，所述机架立辊的长行程轨迹为线性轨迹。