CN104511482A

CN104511482A - 一种热轧带钢凸度控制方法

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Publication number: CN104511482A
Application number: CN201310446784.6A
Authority: CN
Inventors: 张国民; 焦四海; 杨宴宾; 詹世明
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd; Baosteel Stainless Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd; Baosteel Stainless Steel Co Ltd
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2015-04-15
Anticipated expiration: 2033-09-26
Also published as: CN104511482B

Abstract

一种热轧带钢凸度控制方法，包括：根据轧辊原始辊形、磨损、热膨胀及具体的轧制条件（如轧制力、板宽和板厚），利用数学模型计算板形设定控制参数，如弯辊力、轧辊交叉角；在带钢穿带后，实施凸度自动控制，包括轧辊热凸度变化弯辊力补偿、轧制力变化弯辊力补偿和实测凸度的反馈控制；根据实测带钢凸度和目标凸度，利用数学模型进行凸度自学习，以提高下卷带钢设定精度。按照本发明提出热轧带钢凸度控制方法，可以在凸度设定存在偏差或轧制条件发生较大变化的情况下，有效保证带钢凸度精度和全长凸度稳定性。

Description

一种热轧带钢凸度控制方法

技术领域

本发明涉及热轧带钢生产领域，具体地，本发明涉及一种热轧带钢凸度控制方法，所述热轧带钢凸度控制方法适用于热轧带钢产品的板形质量控制。

背景技术

凸度是热轧带钢产品的一个重要质量指标。对于不同用途的成品，凸度有着不同的要求。直接使用的成品热轧带钢希望断面形状接近矩形，即凸度尽可能小；而作为冷轧原料的热轧带钢，要求有一定的凸度。

如图1所示，所谓凸度是指带钢中心处厚度与边部代表点厚度之差：

C_h=h_c-h_e

其中，B为带钢宽度，C_h为带钢凸度，h_c为带钢中心厚度，h_e为带钢边部代表点的厚度（距边部距离w通常取25mm或40mm）。

为了有效控制带钢板形（包括凸度和平直度），人们开发了各种控制设备和工艺技术，如液压弯辊、轧辊窜动、轧辊交叉技术等，现代化的热轧带钢轧机上基本都配置了完备的板形控制手段和控制模型。

板形控制包括设定控制和自动控制。对于平直度，自动控制技术较为完善，包括轧制力前馈和平直度反馈功能，可以根据实测轧制力进行前馈控制，也可以根据实测平直度进行反馈控制。在设定存在偏差的情况下，自动控制能够起到有效的纠正，使平直度达到目标要求。而对于凸度，大多热轧机没有配备自动控制功能，凸度控制精度在很大程度上决定于设定。检测带钢凸度的装置通常安装在精轧出口，图2所示，在设定存在偏差的情况下，无法进行有效纠正，同时，轧制过程中由于轧制速度、温度和轧制力的波动也会导致凸度变化，在缺乏自动控制手段的情况下，无法保证带钢全长的凸度控制精度。

为了提高热轧带钢凸度控制精度，专利JP60223605公开了一种凸度自动控制方法，即在精轧末机架前和后各安装凸度检查装置，在出口凸度超差时动态调节，但这种方法容易造成机架间带钢平直度不良，从而导致生产不稳定。专利JP62168608公开的凸度自动控制方法，是在精轧入口安装凸度检查装置，通过调节入口凸度控制最终产品凸度。但由于此时轧件厚度大，金属横向流大，入口凸度变化对出口凸度影响较小，这种方法效果很有限。专利JP5939410公开了一种凸度自动控制方法，是在精轧上游机架间安装检查装置并进行自动反馈控制，保证机架间凸度稳定。但当下游机架存在凸度波动时，也将带来产品凸度超差，同时影响到下游平直度和轧制稳定性。

发明内容

为了对热轧带钢凸度进行有效控制，保证带钢凸度精度和全长凸度均匀性，本文提出一种热轧带钢凸度控制方法。

针对热轧带钢生产轧制过程中，当在凸度设定存在偏差或轧制条件发生较大变化的情况下，无法保证带钢凸度精度和全长凸度稳定性的问题，本发明旨在提出一种热轧带钢凸度控制方法，以改善带钢产品的凸度控制精度，提高产品凸度质量。

为实现上述目的，本发明的方案是：一种热轧带钢凸度控制方法，包括下述步骤：

（1）带钢头部的凸度设定控制

根据轧辊原始辊形、磨损、热膨胀及具体的轧制条件，利用现有的在线数学模型，合理设定板形控制参数，有效控制负载辊缝；

（2）带钢中后部的凸度自动控制

在带钢穿带后，实施凸度自动控制，包括轧辊热凸度变化弯辊力补偿、轧制力变化弯辊力补偿和实测凸度的反馈控制；

（3）凸度自学习

根据实测带钢凸度和目标凸度，根据凸度自学习的数学模型得到凸度自学习修正量，在下一卷带钢中进行凸度设定控制。

步骤（1）中对负载辊缝的控制采用下面的公式：

C_{r} = \frac{P}{K_{p}} - K_{F} F - E_{ω} (ω_{g} + ω_{h} + ω_{w}) + E_{c} ω_{c}

其中，C_r为负载辊缝凸度；P和F分别为轧制力和弯辊力，单位kN；K_P为轧机横向刚度，单位mm/kN；K_F为弯辊力影响系数，单位mm/kN；ω_h、ω_w、ω_g分别为轧辊磨削凸度、热凸度和磨损凸度；ω_c为轧辊交叉或窜动带来的凸度，单位mm；E_ω和E_c为凸度影响系数。以上参数可利用实际轧制条件和在线数学模型得到。

所述凸度反馈控制指凸度仪能够实时检测带钢凸度，并与目标值比较，当偏差大于凸度设定范围时，调节轧机弯辊力，直到带钢凸度达到目标值。

凸度自学习数学模型如下：

C_L1=a₁C_L2+a₂ΔC_s

ΔC_s=C_s（aim）-C_s（*）

式中，C_L1为凸度新自学习值，通常取±0.08mm；C_L2为原自学习值，通常取±0.08mm；C_s（*）为实测带钢凸度，C_s（aim）为目标凸度，一般取0.0～0.08mm；a₁、a₂为系数，取值范围为0.0～1.0。

所述凸度新自学习值为±0.04mm。

所述原自学习值优选为±0.04mm。

所述目标凸度为0.0～0.05mm。

a₁、a₂的取值范围为0.2～0.8。

本发明达到的有益效果：本发明的热轧带钢凸度控制方法，进行了带钢头部的凸度设定控制、中后部的凸度自动控制和凸度自学习，该方法可以在凸度设定存在偏差或轧制条件发生较大变化的情况下，有效保证带钢凸度精度和全长凸度稳定性，某热轧带钢生产轧制过程中，在使用本发明的控制方法后，某规格热轧带钢产品的凸度控制精度指标由原来的89.2%提高到了93.7%。

附图说明

图1带钢凸度示意图。

图2热轧机组示意图。

图3反馈控制示意图。

图4凸度控制实际示意图。

图5凸度控制实际示意图。

具体实施方式

凸度控制的本质即是负载辊缝形状的控制。负载辊缝的影响因素很多，主要包括轧辊热膨胀、轧辊磨损、轧制温度和轧制力变化等，控制手段则包括液压弯辊、窜辊或交叉辊等。其中，窜辊和交叉辊通常只作预设定，而液压弯辊既参与预设定，又要是在轧制过程中调整。

为了有效控制带钢凸度，本发明提出的热轧带钢凸度控制方法包括带钢头部的设定控制、中后部的自动控制及凸度自学习。

（1）凸度设定控制

凸度设定控制的任务是考虑轧辊原始辊形、磨损、热膨胀及具体的轧制条件，如轧制力、板宽和板厚，合理设定控制参数，如弯辊力、轧辊交叉角等，以有效控制负载辊缝凸度，实现理想的带钢凸度目标，并保持平直度良好。

负载辊缝凸度可以表示为：

C_{r} = \frac{P}{K_{p}} - K_{F} F - E_{ω} (ω_{g} + ω_{h} + ω_{w}) + E_{c} ω_{c}

（2）凸度自动控制

在带钢穿带后，实施凸度自动控制，包括轧辊热凸度变化弯辊力补偿、轧制力变化弯辊力补偿和实测凸度的反馈控制。其中，凸度反馈控制指凸度仪能够实时检测带钢凸度，并与目标值比较，当偏差大于一定范围，即：±30μm时，优选±20μm，则调节轧机弯辊力，直到带钢凸度达到目标值，如图3所示。

（3）凸度自学习

根据实测带钢凸度和目标凸度，得到凸度自学习修正量，并在下卷带钢的凸度设定中进行考虑，提高凸度设定控制精度。凸度自学习方法如下：

C_L1=a₁C_L2+a₂ΔC_s

ΔC_s=C_s（aim）-C_s（*）

式中，C_L1为凸度新自学习值，通常取±0.08mm,优选±0.04mm；C_L2为原自学习值通常取±0.08mm,优选±0.04mm；C_s（*）为实测带钢凸度，C_s（aim）为目标凸度，通常取0.0～0.08mm,优选0.0～0.05mm；a₁、a₂为系数，取值范围为0.0～1.0，优选0.2～0.8。

以下，举实施例具体说明本发明方法的应用情况。

实施例1：

对某热轧机，轧制某碳钢产品，规格3*1250mm。来料厚度37mm，目标凸度30μm（公差范围±20μm）。轧机主要辊系参数如表1，轧制条件如表2。

表1轧机辊系参数（单位mm）

	F1	F2	F3	F4	F5	F5	F7
								工作辊直径	798.3	793.9	771.0	743.1	631.8	623.9	620.1
支承辊直径	1488.	1489.	1485.	1477.	1498.	1507.8	1506.

表2轧制条件

	F1	F2	F3	F4	F5	F5	F7
								厚度/mm	21.12	12.23	7.833	5.548	4.199	3.432	3.038
速度/m/s	1.32	2.24	3.56	5.03	6.65	8.14	9.20
								温度/℃	994.7	971.6	960.6	930.4	909.9	897.7	885.3

利用数学模型计算出的板形设定参数如下表3所示。

表3板形设定数据

	F1	F2	F3	F4	F5	F6	F7
								弯辊力/kN	854	892	877	868	862	855	846
轧辊交叉角/deg		0.7	0.8	0.6

穿带之后实施凸度自动控制，并在轧制后进行凸度自学习。图4所示为F2机架的弯辊力随带钢凸度的调整变化曲线。

实施例2：

对某热轧机，轧制某碳钢产品，规格3*1250mm。来料厚度37mm，目标凸度30μm（公差范围±20μm）。轧机主要辊系参数如表1。轧制条件如表4。

表4轧制条件

	F1	F2	F3	F4	F5	F5	F7
								厚度/mm	21.83	14.24	9.632	6.782	5.159	7.86	3.606
速度/m/s	1.46	2.27	3.36	4.78	6.29	8.14	9.0

温度/℃

1029.4

1025.8

1021.8

1016.7

1011.2

1004.8

997.6

利用数学模型计算出的板形设定参数如下表5所示。穿带之后实施凸度自动控制，并在轧制后进行凸度自学习。图5所示为F2机架的弯辊力随带钢凸度的调整变化曲线。

表5板形设定数据

	F1	F2	F3	F4	F5	F6	F7
								弯辊力/kN	723	664	673	651	634	625	612
轧辊交叉角/deg		0.9	0.9	0.8

本方法可用于改善热轧带钢凸度控制，提高带钢凸度质量。对于国内外存在带钢产品凸度控制问题的热轧生产线，该方法是适用的，推广应用前景广阔。

本发明所要保护的内容主要包括以下要点：

（1）根据轧辊原始辊形、磨损、热膨胀及具体的轧制条件（如轧制力、板宽和板厚），利用数学模型计算板形设定控制参数，如弯辊力、轧辊交叉角（对于PC轧机）等。

（2）在带钢穿带后，实施凸度自动控制，包括轧辊热凸度变化弯辊力补偿、轧制力变化弯辊力补偿和实测凸度的反馈控制。

（3）根据实测带钢凸度和目标凸度，利用数学模型进行凸度自学习，以提高下卷带钢设定精度。

按照本发明提出热轧带钢凸度控制方法，进行凸度控制，可以在凸度设定存在偏差或轧制条件发生较大变化的情况下，有效保证带钢凸度精度和全长凸度稳定性。

Claims

1.一种热轧带钢凸度控制方法，其特征在于，包括下述步骤：

（1）带钢头部的凸度设定控制

（2）带钢中后部的凸度自动控制

（3）凸度自学习

2.如权利要求1所述的一种热轧带钢凸度控制方法，其特征在于，步骤（1）中对负载辊缝的控制可以采用下面的公式：

C_{r} = \frac{P}{K_{p}} - K_{F} F - E_{ω} (ω_{g} + ω_{h} + ω_{w}) + E_{c} ω_{c}

其中，C_r为负载辊缝凸度；P和F分别为轧制力和弯辊力，单位kN；K_P为轧机横向刚度，单位mm/kN；K_F为弯辊力影响系数，单位mm/kN；ω_h、ω_w、ω_g分别为轧辊磨削凸度、热凸度和磨损凸度；ω_c为轧辊交叉或窜动带来的凸度，单位mm；E_ω和E_c为凸度影响系数。

3.如权利要求1所述的一种热轧带钢凸度控制方法，其特征在于，所述凸度反馈控制指凸度仪能够实时检测带钢凸度，并与目标值比较，当偏差大于凸度设定范围时，调节轧机弯辊力，直到带钢凸度达到目标值。

4.如权利要求1所述的一种热轧带钢凸度控制方法，其特征在于，

凸度自学习数学模型如下：

C_L1=a₁C_L2+a₂ΔC_s

ΔC_s=C_s（aim）-C_s（*）

5.如权利要求4所述的一种热轧带钢凸度控制方法，其特征在于，所述凸度新自学习值为±0.04mm。

6.如权利要求4所述的一种热轧带钢凸度控制方法，其特征在于，所述原自学习值为±0.04mm。

7.如权利要求4所述的一种热轧带钢凸度控制方法，其特征在于，所述目标凸度为0.0～0.05mm。

8.如权利要求4所述的一种热轧带钢凸度控制方法，其特征在于，a₁、a₂的取值范围为0.2～0.8。