CN104324949B - 一种粗轧立辊道次立辊开口度的获取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粗轧立辊道次立辊开口度的获取方法，包括步骤一：通过目标卷取宽度、精轧设定参数，获取目标中间坯宽度；步骤二：根据曲线查找对应的各立辊道次立辊侧压分配比率y；步骤三：采用板坯参数，利用宽展模型计算得到中间坯宽度以及与目标中间坯宽度的偏差；步骤四：采用牛顿迭代，获取中间坯宽度与目标中间坯宽度偏差小于阈值的侧压分配系数值，获取粗轧立辊道次立辊开口度；本发明合理分配各立辊道次侧压量；经过合理分配立辊侧压量，有效减小立辊磨损；防止在轧制宽带钢时立辊挤压量太大，从而使轧件弯曲。

Description

一种粗轧立辊道次立辊开口度的获取方法

技术领域

本发明涉及一种粗轧立辊道次立辊开口度的获取方法，属于轧钢自动化控制技术领域。

背景技术

在热连轧生产过程中，宽度控制是非常重要的，是带钢生产的重要指标之一。在热连轧生产中，宽度的控制主要依靠粗轧立辊侧压进行调整，为了得到满足要求合格宽度的产品，使立辊磨损最小，需要对立辊开口度进行精确地设定控制。对粗轧立辊开口度进行精确地设定控制，需要准确的计算出无立辊道次轧件在平辊轧制之后的宽展，以及经过立辊轧制之后又经过平辊轧制后的轧件宽展，以此来作为立辊道次侧压量分配的依据。在侧压量分配的计算中，一般都是简单的给一个系数，这个系数在任何轧件宽厚比的情况下都是一样的，这对不同规格的轧件是不合理的，所以需要找到侧压分配的合理系数。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种粗轧立辊道次立辊开口度的获取方法，根据现场数据，回归得到轧件宽厚比与侧压量关系曲线，合理分配立辊侧压量，根据此曲线和目标中间坯宽度，采用牛顿迭代法，得到立辊道次立辊的准确开口度，以此准确控制中间坯宽度。

一种粗轧立辊道次立辊开口度的获取方法，包括以下几个步骤：

步骤一：通过目标卷取宽度、精轧设定参数，获取目标中间坯宽度；

判断是否有精轧设定数据，包括精轧机组各机架入口和出口厚度，各机架是否空过。如果没有获得精轧设定数据，则目标中间坯宽度为：

w＝w_target+C

其中：w表示中间坯目标宽度；w_target表示成品目标宽度；C表示精轧宽展补偿值；

如果获得精轧设定数据，则精轧机组宽展计算公式为：

第i机架压下量为：

Δh＝H_i-h_i

其中，H_i表示第i机架入口厚度；h_i表示第i机架出口厚度；

第i机架接触弧长：

$ld=\sqrt{r_i\·\mathrm{\Δ}h}$

$S_w=0.61\×{\left(\frac{H_i}{w_i}\right)}^{1.27}\×e^{(-0.38\×H_i/ld)}$

其中，r_i表示第i机架轧辊半径；w_i表示第i机架入口宽度；

第i机架出口宽度：

$W_i=w_i{\left(\frac{H_i}{h_i}\right)}^{S_w}+c$

其中：c表示自学习系数；自学习系数c按钢种、板坯宽度、成品厚度划分层别。

根据出口宽度、压下量，采用牛顿迭代搜索得到目标中间坯宽度；采用牛顿迭代时，两个端点值取成品宽度±100mm，在此范围搜索得到目标中间坯宽度。计算得到的成品宽度与目标成品宽度偏差绝对值小于0.001，迭代结束。即阀值取0.001。

步骤二：根据曲线查找对应的各立辊道次立辊侧压分配比率y；

宽厚比与侧压分配比率关系为：

y＝46.18x^-1.02

其中：

$x=\frac{w_0}{h_0}$

其中：w₀表示立辊入口轧件宽度；h₀表示立辊轧制前道次入口厚度；x表示轧件宽厚比；y表示侧压分配比率；

步骤三：采用板坯参数，利用宽展模型计算得到中间坯宽度以及与目标中间坯宽度的偏差；计算立辊侧压分配系数λ两个端点值λ₀＝0和λ₁＝1时，分别计算得到中间坯宽度以及与目标中间坯宽度的偏差。

具体为：

(1)获取立辊道次侧压量：

$d_e=\frac{\mathrm{\λ}y}{100}\·w_0$

(2)获取水平宽展：

w₁＝w₀-d_e

如果是非立辊道次，则

w₁＝w₀

$S_w=\exp (-1.64\·m^{0.376}{\left(\frac{w_1}{l_d}\right)}^{0.016m}{\left(\frac{h_1}{r}\right)}^{0.015m})$

$l_d=\sqrt{r\·\mathrm{\Δ}h}$

Δh＝h₁-h₂

$m=\frac{w_1}{h_1}$

${\mathrm{\Δw}}_{lat}=w_1\[{\left(\frac{h_1}{h_2}\right)}^{S_w}-1\](1+C)$

其中：h₁表示平辊入口厚度；h₂表示平辊出口厚度；w₀表示立辊入口轧件宽度；w₁表示平辊入口宽度；r表示工作辊半径；C表示系数；l_d表示接触弧长度；Δh表示绝对压下量；m表示宽厚比；Δw_lat表示水平宽展产生的宽展量；

(3)获取狗骨产生的宽展：

${\mathrm{\Δw}}_{bul}=b\·d_e\·(1+\frac{{\mathrm{\Δw}}_{lat}}{w_l})\·(1+C^{\′})$

其中：

h₀表示立辊轧制前道次入口厚度；r_e表示立辊轧辊半径；C′表示系数；Δw_lat表示水平宽展产生的宽展量；Δw_bul表示狗骨产生的宽展；d_e表示立辊道次侧压量；w₀表示立辊入口轧件宽度；w₁表示平辊入口宽度；

w₂＝w₁+(Δw_lat+Δw_bul)(1+C_wid)

在立辊空过的道次时，平辊出口的宽度计算公式如下所示：

w₂＝w₁+Δw_lat(1+C_wid)

其中：w₂表示各道次平辊出口宽度；C_wid表示模型自学习系数；

自学习系数C_wid按钢种、板坯宽度、道次划分层别。

根据以上所述，轧件在粗轧机轧制五道次之后就得到中间坯的计算宽度；

(4)根据立辊道次侧压量、狗骨产生的宽展、自然宽展，获取中间坯宽度；

(5)利用计算得到中间坯宽度，计算得到其与目标中间坯宽度的偏差；

(6)获取立辊侧压分配系数λ两个端点值λ₀＝0和λ₁＝1时，宽展模型计算得到中间坯宽度与目标中间坯宽度的偏差，如果两个偏差乘积小于零，则说明牛顿迭代是收敛的，进入步骤四；如果等于零，λ值取λ₀与λ₁中计算偏差为零的值，不需要再采用牛顿迭代搜索。如果大于零，说明牛顿迭代是发散的，方法结束；

步骤四：采用牛顿迭代，获取中间坯宽度与目标中间坯宽度偏差绝对值小于阈值的侧压分配系数值，获取粗轧立辊道次立辊开口度；

其中，阈值设为0.001，粗轧立辊道次立辊开口度为：

d＝w₀-d_e

$d_e=\frac{\mathrm{\λ}y}{100}\·w_0$

其中：w₀表示立辊入口轧件宽度；d_e表示立辊道次侧压量；λ表示侧压分配系数；y表示侧压量分配比率。

本发明的优点在于：

(1)合理分配各立辊道次侧压量；

(2)经过合理分配立辊侧压量，有效减小立辊磨损；

(3)防止在轧制宽带钢时立辊挤压量太大，从而使轧件弯曲；

(4)准确设定立辊道次立辊开口度，在某钢厂950mm热连轧线投入使用后，中间坯预报偏差量小于1.5mm，成品宽度精度控制在0-4mm范围；

附图说明

图1是宽厚比与侧压量分配比率关系示意图；

图2为分配侧压量流程图；

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明是一种粗轧立辊道次立辊开口度的获取方法，针对轧件目标中间坯宽度和板坯宽度，合理分配各立辊道次立辊的侧压量，流程如图2所示，包括以下几个步骤：

步骤一：通过目标卷取宽度、精轧设定参数，获取目标中间坯宽度；

判断是否有精轧设定数据，包括精轧机组各机架入口和出口厚度，各机架是否空过，如果没有获得精轧设定数据，则目标中间坯宽度为：

w＝w_target+C

其中：w表示中间坯目标宽度，单位mm；w_target表示成品目标宽度，单位mm；C表示精轧宽展补偿值，单位mm。

如果获得精轧设定数据，则目标中间坯宽度具体为：

采用Beese公式计算轧件在精轧机组轧制过程中的宽展量，其中，第i机架压下量为：

Δh＝H_i-h_i

其中，H_i表示第i机架入口厚度；h_i表示第i机架出口厚度；

第i机架接触弧长：

$ld=\sqrt{r_i\·\mathrm{\Δ}h}$

$S_w=0.61\×{\left(\frac{H_i}{w_i}\right)}^{1.27}\×e^{(-0.38\×H_i/ld)}$

其中，r_i表示第i机架轧辊半径；w_i表示第i机架入口宽度；

第i机架出口宽度：

$W_i=w_i{\left(\frac{H_i}{h_i}\right)}^{S_w}+c$

其中：c表示系数；系数按钢种、板坯宽度、成品厚度划分层别。

根据出口宽度、压下量，采用牛顿迭代搜索得到目标中间坯宽度。采用牛顿迭代选择中间坯初始值是在成品宽度上±100mm。在此范围搜索得到目标中间坯宽度。计算得到的成品宽度与目标成品宽度偏差绝对值小于0.001，迭代结束。即阀值取0.001。

步骤二：根据曲线查找对应的各立辊道次立辊侧压分配比率y；

宽厚比与侧压分配比率关系为：y＝46.18x^-1.02，如图1所示。

其中：

$x=\frac{w_0}{h_0}$

其中：w₀表示立辊入口轧件宽度；h₀表示立辊轧制前道次入口厚度；x表示轧件宽厚比；y表示测压分配比率；

步骤三：采用板坯参数，利用宽展模型计算得到中间坯宽度以及与目标中间坯宽度的偏差；计算立辊侧压分配系数λ两个端点值λ₀＝0和λ₁＝1时，分别计算得到中间坯宽度以及与目标中间坯宽度的偏差。

具体为：

(1)获取立辊道次侧压量：

$d_e=\frac{\mathrm{\λ}y}{100}\·w_0$

(2)获取水平宽展：

w₁＝w₀-d_e

如果是非立辊道次，则

w₁＝w₀

$S_w=\exp (-1.64\·m^{0.376}{\left(\frac{w_1}{l_d}\right)}^{0.016m}{\left(\frac{h_1}{r}\right)}^{0.015m})$

$l_d=\sqrt{r\·\mathrm{\Δ}h}$

Δh＝h₁-h₂

$m=\frac{w_1}{h_1}$

${\mathrm{\Δw}}_{lat}=w_1\[{\left(\frac{h_1}{h_2}\right)}^{S_w}-1\](1+C)$

其中：h₁表示平辊入口厚度；h₂表示平辊出口厚度；w₀表示立辊入口轧件宽度；w₁表示平辊入口宽度；r表示工作辊半径；C表示系数；l_d表示接触弧长度；Δh表示绝对压下量；m表示宽厚比；Δw_lat表示水平宽展产生的宽展量；

(3)获取狗骨产生的宽展：

${\mathrm{\Δw}}_{bul}=b\·d_e\·(1+\frac{{\mathrm{\Δw}}_{lat}}{w_l})\·(1+C^{\′})$

其中：

h₀表示立辊轧制前道次入口厚度；r_e表示立辊轧辊半径；C′表示系数；Δw_lat表示水平宽展产生的宽展量；Δw_bul表示狗骨产生的宽展；d_e表示立辊道次侧压量。w₀表示立辊入口轧件宽度；w₁表示平辊入口宽度；

w₂＝w₁+(Δw_lat+Δw_bul)(1+C_wid)

在立辊空过的道次，只有平辊轧制，也就是说只有水平宽展，即平辊出口的宽度计算公式如下所示：

w₂＝w₁+Δw_lat(1+C_wid)

其中：w₂表示各道次平辊出口宽度；C_wid表示模型自学习系数；

自学习系数C_wid按照钢种、板坯宽度、道次划分层别，也就是说不同的钢种、板坯宽度、道次自学习系数值是不一样的。

根据以上所述，轧件在粗轧机轧制五道次之后就可以得到中间坯的计算宽度。

(4)根据立辊道次侧压量、狗骨产生的宽展、自然宽展，获取中间坯宽度；

(5)利用计算得到中间坯宽度，计算得到其与目标中间坯宽度的偏差；

(6)获取立辊侧压分配系数λ两个端点值λ₀＝0和λ₁＝1时，宽展模型计算得到中间坯宽度与目标中间坯宽度的偏差，如果两个偏差乘积小于零，则说明牛顿迭代是收敛的，进入步骤四。如果等于零，λ值取λ₀与λ₁中计算偏差为零的值，不需要再采用牛顿迭代搜索。如果大于零，说明牛顿迭代是发散的，方法结束；

立辊空过的道次因为没有狗骨宽展，所以只使用自然宽展公式计算宽展即可，每个道次依次计算。

步骤四：采用牛顿迭代，获取中间坯宽度与目标中间坯宽度偏差绝对值小于阈值的侧压分配系数值，获取粗轧立辊道次立辊开口度；

其中，阈值设为0.001，粗轧立辊道次立辊开口度为：

d＝w₀-d_e

$d_e=\frac{\mathrm{\λ}y}{100}\·w_0$

其中：w₀表示立辊入口轧件宽度；d_e表示立辊道次侧压量；λ表示侧压分配系数；y表示侧压量分配比率；

实施例：

以一板坯为例，结合图1、图2，对本发明一种粗轧立辊道次立辊开口度的获取方法进行说明：

实施例中：读取板坯PDI数据，钢种Q235B，板坯规格165*800*9000mm，成品宽度790mm，中间坯厚度30mm，第一道次压下量35.38mm，第二道次压下量33.31mm，第三道次压下量31.26mm，第四道次压下量22.92mm，第五道次压下量14.32mm。粗轧机组是单机架轧机，采用5道次轧制，立辊道次为1、3、5道次。读取模型相关参数(例如自学习系数等)；

步骤一：通过目标卷取宽度、精轧设定参数，获取目标中间坯宽度；

精轧机组采用七机架轧制，轧机没有空过。各第一机架入口厚度29.81mm出口厚度21.04mm,第二机架出口厚度14.80mm，第三机架出口厚度11.03mm，第四机架出口厚度8.63mm，第五机架出口厚度7.14mm，第六机架出口厚度6.12mm，第七机架出口厚度5.49mm，计算得到中间坯目标宽度为811.76mm。

步骤二：根据曲线查找对应的各立辊道次立辊侧压分配比率y；

第一道次侧压分配比率y＝9.2026，第三道次侧压分配比率y＝5.7198第五道次侧压分配比率y＝2.6062；

步骤三：采用板坯参数，利用宽展模型计算得到中间坯宽度以及与目标中间坯宽度的偏差；

计算取λ₀＝0时，采用宽展计算模型，计算中间坯计算宽度与目标宽度偏差41.832mm，此值大于0；

计算取λ₁＝1时，采用宽展计算模型，计算中间坯计算宽度与目标宽度偏差-33.784mm，此值小于0；

步骤四：中间坯计算宽度与目标宽度偏差随侧压分配系数λ增加是单调递减的。采用牛顿迭代，根据步骤4，可知，计算是收敛的。找到在0-1范围内合理的λ值，使得计算得到的中间坯宽度与目标中间坯宽度偏差绝对值很小(取0.001)，循环计算跳出。在本例中搜索得到λ＝0.3119。计算得到第一道次侧压量23.337mm，立辊开口度789.59mm；第三道次侧压量为13.605mm，立辊开口度796.82mm；第五道次侧压量7.024mm，立辊开口度806.6mm。

经过在某钢厂现场实践使用，粗轧设定计算稳定、准确，二级宽度控制精度在0-4mm。

以上实例描述了本发明的具体实施方式，但是应该理解的是，这里具体的描述不应该理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读说明书后对上述实例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (1)

1.一种粗轧立辊道次立辊开口度的获取方法，包括以下几个步骤：

步骤一：通过目标卷取宽度、精轧设定参数，获取目标中间坯宽度；

判断是否有精轧设定数据，包括精轧机组各机架入口和出口厚度，各机架是否空过，如果没有获得精轧设定数据，则目标中间坯宽度为：

w＝w_target+C

其中：w表示中间坯目标宽度；w_target表示成品目标宽度；C表示精轧宽展补偿值；

如果获得精轧设定数据，则获取目标中间坯宽度具体为：

第i机架压下量为：

Δh＝H_i-h_i

其中，H_i表示第i机架入口厚度；h_i表示第i机架出口厚度；

第i机架接触弧长：

$ld=\sqrt{r_i\·\mathrm{\Δ}h}$

$S_w=0.61\×{\left(\frac{H_i}{w_i}\right)}^{1.27}\×e^{(-0.38\×H_i/ld)}$

其中，r_i表示第i机架轧辊半径；w_i表示第i机架入口宽度；

第i机架出口宽度：

$W_i=w_i{\left(\frac{H_i}{h_i}\right)}^{S_w}+c$

其中：c表示自学习系数；

根据出口宽度、压下量，采用牛顿迭代搜索得到目标中间坯宽度；

采用牛顿迭代选择中间坯初始值是在成品宽度上±100mm，在此范围搜索得到目标中间坯宽度，计算得到的成品宽度与目标成品宽度偏差绝对值小于0.001，迭代结束，即阀值取0.001；

步骤二：根据曲线查找对应的各立辊道次立辊侧压分配比率y；

宽厚比与侧压分配比率关系为：

y＝46.18x^-1.02

其中：

$x=\frac{w_0}{h_0}$

其中：w₀表示立辊入口轧件宽度；h₀表示立辊轧制前道次入口厚度；x表示轧件宽厚比；y表示侧压分配比率；

步骤三：采用板坯参数，利用宽展模型计算得到中间坯宽度以及与目标中间坯宽度的偏差；计算立辊侧压分配系数λ两个端点值λ₀＝0和λ₁＝1时，分别计算得到中间坯宽度以及与目标中间坯宽度的偏差；

具体为：

(1)获取立辊道次侧压量：

$d_e=\frac{\mathrm{\λ}y}{100}\·w_0$

(2)获取水平宽展：

w₁＝w₀-d_e

如果是非立辊道次，则：

w₁＝w₀

$S_w=\exp (-1.64\·m^{0.376}{\left(\frac{w_1}{l_d}\right)}^{0.016m}{\left(\frac{h_1}{r}\right)}^{0.015m})$

$l_d=\sqrt{r\·\mathrm{\Δ}h}$

Δh＝h₁-h₂

$m=\frac{w_1}{h_1}$

${\mathrm{\Δw}}_{lat}=w_1\[{\left(\frac{h_1}{h_2}\right)}^{S_w}-1\](1+C)$

其中：h₁表示平辊入口厚度；h₂表示平辊出口厚度；w₀表示立辊入口轧件宽度；w₁表示平辊入口宽度；r表示工作辊半径；C表示自学习系数；l_d表示接触弧长度；Δh表示绝对压下量；m表示宽厚比；Δw_lat表示水平宽展产生的宽展量；

(3)获取狗骨产生的宽展：

${\mathrm{\Δw}}_{bul}=b\·d_e\·(1+\frac{{\mathrm{\Δw}}_{lat}}{w_1})\·(1+C^{\′})$

其中： $b=\exp \[-1.877\·{\left(\frac{d_e}{w_0}\right)}^{0.063}\·{\left(\frac{h_0}{r_e}\right)}^{0.441}{\left(\frac{r_e}{w_0}\right)}^{0.989}{\left(\frac{w_0}{w_1}\right)}^{7.591}\],w_1=w_0-d_e;$

h₀表示立辊轧制前道次入口厚度；r_e表示立辊轧辊半径；C′表示系数；Δw_lat表示水平宽展产生的宽展量；Δw_bul表示狗骨产生的宽展；d_e表示立辊道次侧压量；w₀表示立辊入口轧件宽度；w₁表示平辊入口宽度；

w₂＝w₁+(Δw_lat+Δw_bul)(1+C_wid)

在立辊空过的道次时，平辊出口的宽度计算公式如下所示：

w₂＝w₁+Δw_lat(1+C_wid)

其中：w₂表示各道次平辊出口宽度；C_wid表示模型自学习系数；

根据以上所述，轧件在粗轧机轧制五道次之后就得到中间坯的计算宽度；

(4)根据立辊道次侧压量、狗骨产生的宽展、自然宽展，获取中间坯宽度；

(5)利用计算得到中间坯宽度，计算得到其与目标中间坯宽度的偏差；

(6)获取立辊侧压分配系数λ两个端点值λ₀＝0和λ₁＝1时，宽展模型计算得到中间坯宽度与目标中间坯宽度的偏差，如果两个偏差乘积小于零，则说明牛顿迭代是收敛的，进入步骤四；如果等于零，λ值取λ₀与λ₁中计算偏差为零的值，不需要再采用牛顿迭代搜索，如果大于零，说明牛顿迭代是发散的，方法结束；

步骤四：采用牛顿迭代，获取中间坯宽度与目标中间坯宽度偏差绝对值小于阈值的侧压分配系数值，获取粗轧立辊道次立辊开口度；

其中，阈值设为0.001，粗轧立辊道次立辊开口度为：

d＝w₀-d_e

$d_e=\frac{\mathrm{\λ}y}{100}\·w_0$

其中：w₀表示立辊入口轧件宽度；d_e表示立辊道次侧压量；λ表示侧压分配系数；y表示侧压量分配比率。