CN103909098B - 粗轧立辊轧制负荷自动分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种粗轧立辊轧制负荷自动分配方法，包括：（a）计算粗轧总的自然宽展量和有效宽度压下量；（b）根据立辊压下道次的宽厚比，计算该道次的稳定性压下极限；（c）以所述稳定性压下极限为比例因子，确定立辊压下量的分配；（d）计算各道次的有效压下量；（e）计算各前向道次水平辊出口宽度，作为各前向道次的宽度目标；以及（f）调用机架立辊压下计算，考虑狗骨宽展，重新计算出各机架立辊压下量。本发明可以克服目前粗轧立辊负荷分配方法存在的负荷分配不均和部分机架负荷倒挂的问题。

Description

粗轧立辊轧制负荷自动分配方法

技术领域

本发明涉及轧钢控制技术领域，尤其涉及一种粗轧立辊轧制负荷自动分配方法。

背景技术

目前，热轧粗轧一般采用两架轧机，两架轧机包括两架立辊轧机E1和E2。粗轧立辊轧制负荷分配的一般原则是粗轧在E1大立辊的第一道次将板坯轧制到目标宽度，以后立辊各个前向道次的轧制目标维持R2出口宽度，即粗轧各个前向道次均以R2出口目标宽度为基准，对每道次入口宽度，通过E1、E2立辊侧压，并经R1或R2水平轧制后达到R2出口目标宽度为分配原则。这种立辊负荷分配方法存在两个问题：

由于连铸坯调宽限制方面的原因，粗轧来料变化变动较小，而热轧成品宽度变化较大。在这种情况下，采用一般的粗轧宽度轧制方法，可能会产生轧制道次间的负荷分配不均。第一机架负荷会太大或太小，不能有效利用各个道次的立辊压下，见图5a～6b。

立辊轧机一方面要轧制来料宽度和目标宽度的差，另一方面要轧制掉板坯轧制过程中形成的自然宽展和狗骨宽展。粗轧一般采用1－5道次轧制，按照传统的立辊轧制负荷分配方法，E2的1道次要轧制R2第1道次形成的自然宽展和狗骨宽展，E2的3道次轧制R2第2、3道次形成的自然宽展和狗骨宽展，E2的3道次轧制大约E2的第一道次负荷，这在工艺上是不合理的，见图5a～6b。

发明内容

针对以上问题，本发明开发出了一种新的方法进行粗轧立辊的负荷分配。

具体地，本发明提供了一种粗轧立辊轧制负荷自动分配方法，包括：

(a)计算粗轧总的自然宽展量和有效宽度压下量；

(b)根据立辊压下道次的宽厚比，计算该道次的稳定性压下极限；

(c)以所述稳定性压下极限为比例因子，确定立辊压下量的分配；

(d)计算各道次的有效压下量；

(e)计算各前向道次水平辊出口宽度，作为各前向道次的宽度目标；以及

(f)考虑狗骨宽展，重新计算出各机架立辊压下量。

优选地，在上述粗轧立辊轧制负荷自动分配方法中，在所述步骤(f)之后，所述粗轧立辊轧制负荷自动分配方法进一步包括：(g)判断各道次的出口宽度是否稳定并判断是否达到指定的循环次数；(h)如果所述各道次的出口宽度不稳定且未达到指定的循环次数，则更新所述狗骨模型修正量后转到步骤(c)。

优选地，在上述粗轧立辊轧制负荷自动分配方法中，在所述步骤(a)中，根据板坯来料宽度、粗轧目标宽度和粗轧各道次的自然宽展来计算粗轧总的自然宽展量和有效宽度压下量。

优选地，在上述粗轧立辊轧制负荷自动分配方法中，在所述步骤(c)中的确定立辊压下量的步骤中考虑了狗骨模型修正量。

优选地，在上述粗轧立辊轧制负荷自动分配方法中，在所述步骤(d)中，所述各道次的有效压下量是所述粗轧总的有效宽度压下量和各道次的立辊压下量的乘积。

优选地，在上述粗轧立辊轧制负荷自动分配方法中，在所述步骤(f)的重新计算出各机架立辊压下量的步骤包括：重新计算出各机架立辊压下量以使各道次的立辊负荷在该道次的所述稳定性压下极限之内。

本发明的粗轧立辊负荷自动分配方法可以更好地进行粗轧立辊负荷分配，从而更合理的进行粗轧宽度控制，保证宽度控制精度。特别是，该方法在粗轧水平辊压下负荷确定的条件下，首先计算粗轧总的自然宽展，根据立辊轧制稳定性条件进行负荷分配，确定各个机架前向道次出口宽度目标。根据出口宽度目标，并考虑狗骨宽展确定各个道次立辊压下。该方法可克服了目前粗轧立辊负荷分配方法存在的负荷分配不均和部分机架负荷倒挂的问题。

应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为本发明提供进一步的解释。

附图说明

附图主要是用于提供对本发明进一步的理解。附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：

图1示出了板坯横向失稳模型曲线。

图2示意性地示出了宽展的主要分量。

图3示出了侧压前(虚线)、侧压后板坯横断面轮廓。

图4示意性地示出了本发明的粗轧立辊轧制负荷自动分配方法的主要步骤的流程图。

图5a和图5b分别示出了在等宽轧制情况下的本发明立辊负荷分配和常规方法立辊负荷分配。

图6a和图6b分别示出了在一般立辊负荷宽轧制负荷情况下的本发明立辊负荷分配和常规方法立辊负荷分配。

具体实施方式

首先，简要介绍本发明的技术方案所依赖的主要原理。

(1)板坯横向失稳模型：定性板坯横向失稳称为“翘曲”，目前研究与实践证实，翘曲条件随减宽量的增加面发生变化。第一阶段，翘曲情况呈现在板坯端部的一侧，这个阶段称为“翘边”，再增加侧压量就出现板坯两端翘曲的现象，因此在一定的宽厚比及板坯宽度的条件下，最大允许侧压量如图1所示，可以用宽厚比的五次多项式拟和。

(2)狗骨和自然宽展模型

当侧压后平轧时，平轧后板材宽度W_f可由以下三项组成(如图2、3所示)，其中图3示出了侧压前(虚线)、侧压后板坯横断面轮廓，其中h₀,h_b,h_f分别为：测压前厚度，测压后狗骨厚度，测压后厚度：

W_f＝W_e+dW_s+dW_b(1)

式中：W_e为侧压后轧件宽度；

dW_s＝f(W_e,h₀,h₁,T)为水平轧制后除鼓形回展外的轧件宽展，即水平宽展，模型细节略；式中h₀,h₁分别为水平轧制前后带钢的厚度。

dW_b＝f(W_o,W_e,h₀,R)为水平轧制后的鼓形回展，即“狗骨”宽展，模型细节略；式中R为轧辊半径。

(3)立辊机架压下量计算

粗轧立辊入口宽度、厚度等量，在给定水平轧制负荷条件、及水平轧机出口目标宽度等条件下，考虑E1或E2狗骨宽展及R1、R2水平宽展以后，其方程如式(2)所示。该方程通过NEWTON法迭代求得侧压量dw，dw＝W₀-W_e。从而确定粗轧轧机前向道次的立辊压下量。

W_f＝W_e+dW_s+dW_b

＝W₀-dw+f(W_e,h₀,h₁,T)+f(W_e,W_f,h₀,R)(2)

式中：dw为立辊测压量。

以下结合附图详细描述本发明的技术方案。

本发明的技术方案根据板坯横向稳定性理论进行立辊轧制负荷分配。板坯横向稳定性理论表明立辊轧制在宽厚比越小时，轧制越稳定。本技术方案立辊压下分配采用理论压下等比例稳定性储备分配为基本原则，宽厚比较小的前道次进行较大侧压分配，在宽厚比较大的后道次进行较小的侧压量分配。同时立辊的压下负荷分配需要迭代计算完成，迭代计算过程中，需要反复调用狗骨和自然宽展模型和立辊机架压下量计算模型，这些模型是已有成熟技术，因此在本文中不再进一步讨论。

图4示意性地示出了本发明的粗轧立辊轧制负荷自动分配方法的主要步骤的流程图。如图4所述，本发明的粗轧立辊轧制负荷自动分配方法主要包括以下步骤：

步骤401：计算粗轧总的自然宽展量和有效宽度压下量；

步骤402：根据立辊压下道次的宽厚比，计算该道次的稳定性压下极限；

步骤403：以所述稳定性压下极限为比例因子，确定立辊压下量的分配；

步骤404：计算各道次的有效压下量；

步骤405：计算各前向道次水平辊出口宽度，作为各前向道次的宽度目标；

步骤406：调用机架立辊压下计算，考虑狗骨宽展，重新计算出各机架立辊压下量；

步骤407：判断各道次的出口宽度是否稳定并判断是否达到指定的循环次数；以及

步骤408：如果所述各道次的出口宽度不稳定且未达到指定的循环次数，则更新所述狗骨模型修正量后转到步骤403。

以下详细讨论本发明的一个优选实施例。根据该优选实施例，本发明的粗轧立辊轧制负荷自动分配方法如下：

在步骤401中，根据板坯来料宽度、粗轧目标宽度和粗轧各道次的自然宽展来计算粗轧总的自然宽展量和有效宽度压下量：

${\mathrm{dW}}_{RM}=W_0-W_{RM}+\underset{i}{\Σ}{W}_{Spread}\left(i\right)$

式中：W₀表示板坯来料宽度，W_RM表示粗轧目标宽度，W_Spread(i)表示粗轧各个道次自然宽展，dW_RM表示粗轧总的有效宽度压下量。

在步骤402中，根据立辊压下道次的宽厚比，计算该道次的稳定性压下极限。其中，

${\mathrm{dW}}_{BMK\_Sum}=\underset{j}{\Σ}{\mathrm{dW}}_{BKM}\left(j\right)\·K_{Weight}\left(j\right)$

上式中，K_Weight(j)为对立辊压下负荷的加权。根据不同的宽度压下层别，确定不同轧制道次的负荷修正系数。负荷修正系数可以由文件给定，例如负荷修正系数缺省值为1。例如：K_Weight(j)＝[1.21.081.060.960.900.86]。

接着，在步骤403中，以稳定性压下极限为比例因子，求出立辊压下分配。较佳地，在该步骤中考虑了狗骨模型修正量。例如，

$K_{j0}=\frac{{\mathrm{dW}}_{BKM}\left(j\right)\·K_{Weigth}\left(j\right)}{{\mathrm{dW}}_{BMK\_Sum}}\×K_{Dog}\left(j\right)$

$K_j=K_{j0}/{\mathrm{\ΣK}}_{j0}$

式中，K_Dog(j)为狗骨模型修正量。 $K_{Dog}\left(j\right)=W_{dog}\left(i\right)/{\mathrm{\ΣW}}_{dog}\left(i\right)$

在步骤404中，所述各道次的有效压下量是所述粗轧总的有效宽度压下量和各道次的立辊压下量的乘积，即：

dW_RM(j)＝dW_RM*K_j

在步骤405中，计算各前向道次水平辊出口宽度，该宽度为各个前向道次的宽度目标。

R1第1道次：W_R1(1)＝W₀+W_R1(1)_Spread-dW_R1(1)

R1第3道次：W_R1(3)＝W_R1(1)+W_R1(2)_Spread+W_R1(3)_Spread-dW_R1(2)

R2第1道次：W_R2(1)＝W_R2(0)+W_R2(1)_Spread-dW_R2(1)

R2第其他道次：W_R2(i)＝W_R2(i-1)+W_R2(i-1)_Spread+W_R2(i)_Spread-dW_R2(i/2)

式中：W_R1(i),W_R2(i)为水平辊R1、R2出口道次宽度，

W_R1(i)_Spread,W_R2(i)_Spread为各个水平辊轧制形成的自然宽展。

接着，转到步骤406，以调用机架立辊压下量计算，考虑狗骨宽展，重新计算得出各机架立辊压下量。考虑压下极限，如某道次立辊负荷超限，则该负荷前移。换言之，重新计算出各机架立辊压下量以使各道次的立辊负荷在该道次的所述稳定性压下极限之内。

然后，根据步骤407，本发明的方法可以更新K_Dog(j)循环(3)～(6)，重新计算各道次出口宽度，直到各道次出口宽度稳定或指定固定次数的循环。

综上，本发明的粗轧立辊负荷分配设定方法，实现立辊压下自动分配，解决了传统粗轧生产过程中由于粗轧来料变化变动造成的负荷分配不均问题；解决了粗轧E2的1、3道次立辊负荷倒挂问题。保证了热轧立辊的轧制稳定性和提高了宽度控制精度。经实际应用情况来看，该方法某一规格的钢品种上，宽度控制精度在投产两个月达到0～15mm99.5％的控制精度。

实例1：

带钢入口宽度EntryWidth＝1080.0mm；

带钢粗轧宽度目标：WTarget＝1080.0mm；

采用1－5道次轧制；

R1水平辊轧制压下量(mm)：50

R1水平辊轧制压下量(mm)：45.0f、35.0f、30.0f、25.0f、20.0f

E1辊径：E1Diam＝800.0mm；

E2辊径：E2Diam＝900.0mm；

粗轧入口温度：1100℃；

来料厚度：210mm

R1辊径：R1Diam＝1300.0mm

R2辊径：R2Diam＝1230.0mm

表1－1本专利方法得到的立辊负荷分配

表1－2传统方法得到的立辊负荷分配

实例2：

带钢入口宽度EntryWidth＝1130.0mm；

带钢粗轧宽度目标：WTarget＝1080.0mm；

采用1－5道次轧制；

R1水平辊轧制压下量(mm)：50

R1水平辊轧制压下量(mm)：45.0f、35.0f、30.0f、25.0f、20.0f

E1辊径：E1Diam＝800.0mm；

E2辊径：E2Diam＝900.0mm；

粗轧入口温度：1100℃；

来料厚度：210mm

R1辊径：R1Diam＝1300.0mm

R2辊径：R2Diam＝1230.0mm

表1－1本专利方法得到的立辊负荷分配

表1－2传统方法得到的立辊负荷分配

上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本发明的，本领域普通技术人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (6)

1.一种粗轧立辊轧制负荷自动分配方法，包括：

(a)计算粗轧总的自然宽展量和有效宽度压下量；

(b)根据立辊压下道次的宽厚比，计算该道次的稳定性压下极限；

(c)以所述稳定性压下极限为比例因子，确定立辊压下量的分配；

(d)计算各道次的有效压下量；

(e)计算各前向道次水平辊出口宽度，作为各前向道次的宽度目标；以及

(f)考虑狗骨宽展，重新计算出各机架立辊压下量。

2.如权利要求1所述的粗轧立辊轧制负荷自动分配方法，其特征在于，在所述步骤(f)之后，所述粗轧立辊轧制负荷自动分配方法进一步包括：

(g)判断各道次的出口宽度是否稳定并判断是否达到指定的循环次数；

(h)如果所述各道次的出口宽度不稳定且未达到指定的循环次数，则更新所述狗骨模型修正量后转到步骤(c)。

3.如权利要求1所述的粗轧立辊轧制负荷自动分配方法，其特征在于，在所述步骤(a)中，根据板坯来料宽度、粗轧目标宽度和粗轧各道次的自然宽展来计算粗轧总的自然宽展量和有效宽度压下量。

4.如权利要求1所述的粗轧立辊轧制负荷自动分配方法，其特征在于，在所述步骤(c)中的确定立辊压下量的步骤中考虑了狗骨模型修正量。

5.如权利要求1所述的粗轧立辊轧制负荷自动分配方法，其特征在于，在所述步骤(d)中，所述各道次的有效压下量是所述粗轧总的有效宽度压下量和各道次的立辊压下量的乘积。

6.如权利要求1所述的粗轧立辊轧制负荷自动分配方法，其特征在于，在所述步骤(f)的重新计算出各机架立辊压下量的步骤包括：重新计算出各机架立辊压下量以使各道次的立辊负荷在该道次的所述稳定性压下极限之内。