CN104646433B - 一种减少铝卷由于头部卷径厚跃造成表面起折粘伤的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减少铝卷头部卷径厚跃造成表面起折粘伤的方法，在轧制成品厚度H≥6.0mm的热轧铝卷时，先将铝带料头压薄至6mm以下，根据各轧机加工的铝带长度算出何时将辊缝抬升至设定厚度的辊缝，本发明的有益效果在于在铝带轧制过程中将铝带料头位置压薄，并将铝带从薄到厚的变形区加工为没有突变厚度的楔形区，没有突变的厚度，可以有效地解决因铝卷头部太厚度而造成的压痕或起折问题，大大提高成材率，而且不需要增加硬件设备，只需要在原有程序上进行修改，成本低，实用性强。

Description

一种减少铝卷由于头部卷径厚跃造成表面起折粘伤的方法

技术领域

本发明涉及金属压力加工技术领域，具体涉及一种减少铝卷由于头部卷径厚跃造成表面起折粘伤的方法。

背景技术

随着中国航天及铁路的高速发展，对高精度铝板带材的需求越来越多，目前热连轧铝行业都在牺牲成材率来保证铝板带材的高质量，当采用热连轧轧机轧制厚规格时，头部在大张力卷取过程中出现阶跃厚度容易出现压痕或起折，尤其比较软的合金，出现压痕或起折的长度更长。这样就需要将头部很长的一部分铝板带材作为废料切掉，成材率大大降低。

经过分析发现：铝卷的头部卷取过程中，铝带头部在助卷器皮带张紧力作用下绕卷筒一圈后，卷取机和精轧末轧机已经完成建张，卷取电机进入张力闭环。当第二圈开始卷取时，铝带恰好经过铝带料头位置，此时卷径由卷筒直径D₀突然阶跃变化到D₁，其中D1＝D₀+H。因此卷取第二圈铝带的下表面在卷径厚跃位置会产生压痕和/或起折；当第三圈开始卷取时，铝带下表面对应在卷径厚跃位置会产生压痕和起折，因此铝卷内部可能有数圈在料头位置都会出现压痕和起折现象。当铝带成品厚度H>6.0mm时，热轧铝卷的内部多圈铝带在料头位置出现压痕和起折现象会非常明显，而且在后续冷轧工序的开卷和卷取过程中，这些缺陷会被遗传和放大，最终导致铝卷头部的大量铝带因表面粘伤而成为废料。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种减少铝卷由于头部卷径厚跃造成表面起折粘伤的方法，采用头部压薄，从薄到厚的变形区是一个楔形区，没有突变的厚度，减少减轻铝热连轧厚卷(H>6.0mm)内部数圈在料头位置的压痕和起折，减少因此而产生的表面粘伤，提高铝卷成材率。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种减少铝卷由于头部卷径厚跃造成表面起折粘伤的方法，该方法包括以下步骤：

1)生产成品厚度H>6.0mm的热轧铝卷时，需要将料头位置压至厚度h，h<6mm，通过计算机系统设定两种厚度的规程，分别为料头压薄规程和成品厚度轧制规程，并对PLC控制系统下发两套设定规程命令；

2)PLC控制系统收到成品厚度轧制规程命令后，立即向压下控制系统和速度控制系统发出执行成品厚度轧制规程设定命令；

3)成品厚度轧制规程设定完成后，辊缝恢复过程中的秒流量失衡由速度控制系统的AGC 速度补偿功能来予以自动补偿。因此速度控制系统提前投入AGC补偿功能，一旦监测到辊缝发生变化就改变上游轧机的速度来保证秒流量的相等；

4)PLC系统向各轧机发出执行料头压薄规程辊缝的设定命令，其中F4末架轧机为成品轧机；

5)料头压薄规程辊缝设定完毕，根据各轧机设定出口厚度的不同确定各轧机在辊缝恢复前需要轧出铝带的长度，当已加工长度大于所需加工的长度时，对应轧机的辊缝恢复到成品厚度轧制规程设定的该轧机辊缝，根据变形区的长度和末轧机的辊轧的速度确定辊缝的恢复时间，根据辊缝的恢复时间，计算出各轧机辊缝恢复速率，精轧机开始轧制；

6)当末架轧机辊缝从料头压薄规程设定辊缝抬起恢复到成品厚度轧制规程设定辊缝后，料头压薄规程完成，投入升速轧制，各轧机进入成品厚度轧制规程。

进一步的，所述步骤1)设定两种厚度的规程分别为：

成品厚度轧制规程：

设定F1、F2、F3、F4轧机辊缝宽度分别为：GAP_F1H，GAP_F2H，GAP_F3H，GAP_F4H；

设定F1、F2、F3、F4轧机辊轧速度分别为：SPD_F1H，SPD_F2H，SPD_F3H，SPD_F4H；

设定F1、F2、F3、F4轧机出口厚度分别为：XH_F1H，XH_F2H，XH_F3H，XH_F4H；

F1、F2、F3、F4轧机刚度分别为：C_F1，C_F2，C_F3，C_F4；

F1、F2、F3、F4轧机材料塑性系数分别为：Q_F1，Q_F2，Q_F3，Q_F4；

料头压薄规程：

设定F1、F2、F3、F4轧机辊缝宽度分别为：GAP_F1h，GAP_F2h，GAP_F3h，GAP_F4h；

设定F1、F2、F3、F4轧机辊轧速度分别为：SPD_F1h，SPD_F2h，SPD_F3h，SPD_F4h；

设定F1、F2、F3、F4轧机出口厚度分别为：XH_F1h，XH_F2h，XH_F3h，XH_F4h；

其中轧机F1、F2、F3、F4顺次排布，F4为末轧机。

进一步的，所述步骤3)具体通过以下方法实现：

锁定成品厚度轧制规程的设定辊缝GAP_FiH作为F_i轧机AGC速度补偿的基准辊缝GAP_FiLOCK；

锁定成品厚度轧制规程的设定出口厚度XH_FiH作为AGC速度补偿的出口厚度基准XH_FiLOCK；

根据实时反馈辊缝GAP_FiAct和锁定辊缝GAP_FiLOCK的偏差值△S_Fi计算出各轧机出口厚度的绝对变化量△h_Fi，从而根据秒流量平衡公式计算出应对其上游轧机速度调节量△V_F(i-1)

△S_Fi＝GAP_FiAct-GAP_FiLOCK (1)

△h_Fi＝△S_Fi*(C_Fi/(C_Fi+Q_Fi)) (2)

△V_F(i-1)＝△h_Fi/XH_FiLOCK*SPD_FiH (3)。

进一步的，所述步骤5)各轧机在辊缝恢复前需要轧出铝带的长度通过以下方法计算：

${\mathrm{StripL}}_i=\frac{L_h\&times;{\mathrm{XH}}_{F4H}}{{\mathrm{XH}}_{\mathrm{FiH}}}---\left(4\right)$

其中：StripL_i——辊缝恢复前i轧机需轧出铝带的长度；

L_h——料头压薄的长度；

XH_FiH——i轧机的出口厚度；

XH_F4H——F4轧机的出口厚度。

进一步的，所述步骤5)辊缝的恢复时间通过以下方法计算：

其中：f₄——F4轧机的前滑值；

V₄——F4轧机的辊轧速度；

l_变——变形区的长度；

T_h——辊缝恢复的时间。

进一步的，所述步骤5)辊缝恢复速率通过以下方法计算：

NRM_Fi＝(GAP_FiH-GAP_Fih)/T_h (6)

其中：NRM_Fi——i轧机的辊缝恢复速率；

GAP_FiH——成品厚度轧制规程i轧机的辊缝宽度；

GAP_Fih——料头压薄规程i轧机的辊缝宽度；

T_h——辊缝恢复的时间。

进一步的，所述步骤5)具体如下：

当F1轧出铝带长度大于时，F1轧机启动抬辊过程，在T_h内将F1辊缝从料头压薄规程设定辊缝GAP_F1h按照辊缝恢复速率NRM_F1抬起到成品厚度轧制规程辊缝GAP_F1H，其中NRM_F1＝(GAP_F1H-GAP_F1h)/T_h；

当F2轧出铝带长度大于时，F2轧机启动抬辊过程，在T_h内将F2辊 缝从料头压薄规程设定辊缝GAP_F2h按照辊缝恢复速率NRM_F2抬起到成品厚度轧制规程辊缝GAP_F2H，其中NRM_F2＝(GAP_F2H-GAP_F2h)/T_h；

当F3轧出铝带长度大于时，F3轧机启动抬辊过程，在T_h内将F3辊缝从料头压薄规程设定辊缝GAP_F3h按照辊缝恢复速率NRM_F3抬起到成品厚度轧制规程辊缝GAP_F3H，其中NRM_F3＝(GAP_F3H-GAP_F3h)/T_h；

当F4轧出铝带长度大于时，F4轧机启动抬辊过程，在T_h内将F4辊缝从料头压薄规程设定辊缝GAP_F4h按照辊缝恢复速率NRM_F4抬起到成品厚度轧制规程辊缝GAP_F4H，其中NRM_F4＝(GAP_F4H-GAP_F4h)/T_h。

进一步的，所述料头压薄的长度L_h优选为2.5-3.5m。

进一步的，所述变形区的长度l_变优选为4-6m。

本发明的有益效果在于在铝带轧制过程中将铝带料头位置压薄，并将铝带从薄到厚的变形区加工为没有突变厚度的楔形区，没有突变的厚度，可以有效地解决因铝卷头部太厚度而造成的压痕或起折问题，大大提高成材率，而且不需要增加硬件设备，只需要在原有程序上进行修改，成本低，实用性强。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为铝热连轧轧机排布示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

如图1、图2，在热连轧铝行业中，热轧铝卷的内部多圈铝带在料头位置会出现压痕和起折现象，而且在后续冷轧工序的开卷和卷取过程中，这些缺陷会被遗传和放大，最终导致铝卷头部的大量铝带因表面粘伤而成为废料，当铝带成品厚度H>6.0mm时，压痕和起折现象更为明显，现提出一种减少铝卷由于头部卷径厚跃造成表面起折粘伤的方法，对应国内常用的 (1+4)式铝热连轧生产线举例说明，具体步骤如下：

1)生产成品厚度H>6.0mm的热轧铝卷时，通过二级计算机系统设定两种厚度的规程，一套是料头压薄规程Schedule_h，一套是成品厚度轧制规程Schedule_H，并对一级PLC控制系统下发两套设定规程命令：

1.1)成品厚度轧制规程Schedule_H：

设定F1、F2、F3、F4轧机辊缝宽度分别为：GAP_F1H，GAP_F2H，GAP_F3H，GAP_F4H；

设定F1、F2、F3、F4轧机辊轧速度分别为：SPD_F1H，SPD_F2H，SPD_F3H，SPD_F4H；

设定F1、F2、F3、F4轧机出口厚度分别为：XH_F1H，XH_F2H，XH_F3H，XH_F4H；

F1、F2、F3、F4轧机刚度分别为：C_F1，C_F2，C_F3，C_F4；

F1、F2、F3、F4轧机材料塑性系数分别为：Q_F1，Q_F2，Q_F3，Q_F4；

1.2)料头压薄规程Schedule_h：

设定F1、F2、F3、F4轧机辊缝宽度分别为：GAP_F1h，GAP_F2h，GAP_F3h，GAP_F4h；

设定F1、F2、F3、F4轧机辊轧速度分别为：SPD_F1h，SPD_F2h，SPD_F3h，SPD_F4h；

设定F1、F2、F3、F4轧机出口厚度分别为：XH_F1h，XH_F2h，XH_F3h，XH_F4h；

其中轧机F1、F2、F3、F4顺次排布，F4为末轧机。

2)一级PLC控制系统收到二级计算机系统下发的成品厚度轧制规程Schedule_H命令后，立即向压下控制系统、速度控制系统发出执行成品厚度轧制规程Schedule_H设定命令，压下控制系统、速度控制系统执行成品厚度轧制规程Schedule_H的设定值。

3)成品厚度轧制规程Schedule_H设定完成，辊缝恢复过程中的秒流量失衡由速度控制系统的AGC补偿量来保证，这就需要速度控制系统提前投入AGC补偿功能，一旦辊缝发生变化就需要改变上游轧机的速度来保证秒流量的相等，因此在精轧穿带前激活AGC速度补偿功能：

3.1)锁定成品厚度轧制规程Schedule_H的设定辊缝GAP_FiH作为F_i轧机AGC速度补偿的基准辊缝GAP_FiLOCK；

3.2)锁定成品厚度轧制规程Schedule_H的设定出口厚度XH_FiH作为AGC速度补偿的出口厚度基准XH_FiLOCK；

3.3)根据实时反馈辊缝GAP_FiAct和锁定辊缝GAP_FiLOCK的偏差值△S_Fi计算出各轧机出口厚度的绝对变化量△h_Fi，从而根据秒流量平衡公式计算出应对其上游轧机速度调节量△V_F(i-1)

△S_Fi＝GAP_FiAct-GAP_FiLOCK (1)

△h_Fi＝△S_Fi*(C_Fi/(C_Fi+Q_Fi)) (2)

△V_F(i-1)＝△h_Fi/XH_FiLOCK*SPD_FiH (3)。

4)一级PLC系统向各轧机发出执行料头压薄规程Schedule_h辊缝的设定命令，F4末轧机为成品轧机，为保证成品厚度、板型稳定，所以AGC速度补偿功能一般采用逆调方式调节其上游轧机速度，因为AGC速度补偿功能已经在第3步提前激活，当执行第4步时，AGC，速度补偿功能会自动根据3.3提供算法对上游轧机速度进行补偿，以保证料头穿带时各轧机间秒流量相对平衡。

5)料头压薄规程Schedule_h辊缝设定完毕，精轧机开始轧制，首先根据各轧机设定出口厚度的不同确定各轧机在辊缝恢复前需要轧出铝带的长度StripL_i，根据末轧机的辊轧的速度确定辊缝的恢复时间T_h，计算出辊缝的恢复时间T_h，便可计算出各轧机辊缝恢复速率NRM_Fi：

${\mathrm{StripL}}_i=\frac{L_h\&times;{\mathrm{XH}}_{F4H}}{{\mathrm{XH}}_{\mathrm{FiH}}}---\left(4\right)$

NRM_Fi＝(GAP_FiH-GAP_Fih)/T_h (6)

其中：StripL_i——i轧机轧出铝带的长度；

L_h——料头压薄的长度；

XH_FiH——i轧机的出口厚度；

XH_F4H——F4轧机的出口厚度；

f₄——F4轧机的前滑值；

V₄——F4轧机的辊轧速度；

l_变——变形区的长度；

T_h——辊缝恢复的时间；

NRM_Fi——i轧机的辊缝恢复速率；

GAP_FiH——成品厚度轧制规程i轧机的辊缝宽度；

GAP_Fih——料头压薄规程i轧机的辊缝宽度；

5.1)当F1轧出铝带长度大于时，F1轧机启动抬辊过程，即在T_h秒内将F1辊缝从规程Schedule_h设定辊缝GAP_F1h按照辊缝恢复速率NRM_F1抬起到规程 Schedule_H辊缝GAP_F1H，其中NRM_F1＝(GAP_F1H-GAP_F1h)/T_h；

5.2)当F2轧出铝带长度大于时，F2轧机启动抬辊过程，即在T_h秒内将F2辊缝从规程Schedule_h设定辊缝GAP_F2h按照辊缝恢复速率NRM_F2抬起到规程Schedule_H辊缝GAP_F2H，其中NRM_F2＝(GAP_F2H-GAP_F2h)/T_h；

5.3)当F3轧出铝带长度大于时，F3轧机启动抬辊过程，即在T_h秒内将F3辊缝从规程Schedule_h设定辊缝GAP_F3h按照辊缝恢复速率NRM_F3抬起到规程Schedule_H辊缝GAP_F3H，其中NRM_F3＝(GAP_F3H-GAP_F3h)/T_h；

5.4)当F4轧出铝带长度大于时，F4轧机启动抬辊过程，即在T_h秒内将F4辊缝从规程Schedule_h设定辊缝GAP_F4h按照辊缝恢复速率NRM_F4抬起到规程Schedule_H辊缝GAP_F4H，其中NRM_F4＝(GAP_F4H-GAP_F4h)/T_h；

6)当末架轧机辊缝从Schedule_h设定辊缝GAP_F4h抬起恢复到规程Schedule_H设定辊缝GAP_F4H后，料头压薄规程完成，投入升速轧制，各轧机进入成品厚度轧制规程。

上述方法中主要考虑压薄的厚度h及压薄的长度L_h两个参数，理想状态是压的越薄越好，但考虑到设备的能力，一般料头压薄的厚度h在6mm以下就可以，料头压薄的长度L_h越短，产生的废料就越小，但过短则会影响穿带的稳定性，因此选择一个比较适中的值，经过大量实践应用证明，L_h优选为2.5-3.5m，l_变优选为4-6m。

本发明对应国内常用的(1+4)式铝热连轧生产线举例说明，但并不限于此，也可应用于其他生产线或其他金属的热连轧生产工艺中。

本发明的有益效果在于在铝带轧制过程中将铝带料头位置压薄，并将铝带从薄到厚的变形区加工为没有突变厚度的楔形区，没有突变的厚度，可以有效地解决因铝卷头部太厚度而造成的压痕或起折问题，大大提高成材率，而且不需要增加硬件设备，只需要在原有程序上进行修改，成本低，实用性强。

Claims (9)

1.一种减少铝卷由于头部卷径厚跃造成表面起折粘伤的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

1)生产成品厚度H>6.0mm的热轧铝卷时，需要将料头位置压至厚度h，h<6mm，通过计算机系统设定两种厚度的规程，分别为料头压薄规程和成品厚度轧制规程，并对PLC控制系统下发料头压薄规程和成品厚度轧制规程；

2)PLC控制系统收到成品厚度轧制规程命令后，立即向压下控制系统和速度控制系统发出执行成品厚度轧制规程设定命令；

3)成品厚度轧制规程设定完成后，辊缝恢复过程中的秒流量失衡由速度控制系统的AGC速度补偿功能来自动予以补偿，因此速度控制系统提前投入AGC补偿功能，一旦监测到辊缝发生变化就改变上游轧机的速度来保证秒流量的相等；

4)PLC系统向各轧机发出执行料头压薄规程，其中F4末架轧机为成品轧机；

5)料头压薄规程辊缝设定完毕，根据各轧机设定出口厚度的不同确定各轧机在辊缝恢复前需要轧出铝带的长度，当已加工长度大于所需加工的长度时，对应轧机的辊缝恢复到成品厚度轧制规程设定的该轧机辊缝，根据变形区的长度和末轧机的辊轧的速度确定辊缝的恢复时间，根据辊缝的恢复时间，计算出各轧机辊缝恢复速率，精轧机开始轧制；

6)当末架轧机辊缝从料头压薄规程设定辊缝抬起恢复到成品厚度轧制规程设定辊缝后，料头压薄规程完成，投入升速轧制，各轧机进入成品厚度轧制规程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)设定两种厚度的规程分别为：

成品厚度轧制规程：

设定F1、F2、F3、F4轧机辊缝宽度分别为：GAP_F1H，GAP_F2H，GAP_F3H，GAP_F4H；

设定F1、F2、F3、F4轧机辊轧速度分别为：SPD_F1H，SPD_F2H，SPD_F3H，SPD_F4H；

设定F1、F2、F3、F4轧机出口厚度分别为：XH_F1H，XH_F2H，XH_F3H，XH_F4H；

F1、F2、F3、F4轧机刚度分别为：C_F1，C_F2，C_F3，C_F4；

F1、F2、F3、F4轧机材料塑性系数分别为：Q_F1，Q_F2，Q_F3，Q_F4；

料头压薄规程：

设定F1、F2、F3、F4轧机辊缝宽度分别为：GAP_F1h，GAP_F2h，GAP_F3h，GAP_F4h；

设定F1、F2、F3、F4轧机辊轧速度分别为：SPD_F1h，SPD_F2h，SPD_F3h，SPD_F4h；

设定F1、F2、F3、F4轧机出口厚度分别为：XH_F1h，XH_F2h，XH_F3h，XH_F4h；

其中轧机F1、F2、F3、F4顺次排布，F4为末轧机。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤3)具体通过以下方法实现：

锁定成品厚度轧制规程的设定辊缝GAP_FiH作为F_i轧机AGC速度补偿的基准辊缝GAP_FiLOCK；

锁定成品厚度轧制规程的设定出口厚度XH_FiH作为AGC速度补偿的出口厚度基准XH_FiLOCK；

根据实时反馈辊缝GAP_FiAct和锁定辊缝GAP_FiLOCK的偏差值△S_Fi计算出各轧机出口厚度的绝对变化量△h_Fi，从而根据秒流量平衡公式计算出应对其上游轧机速度调节量△V_F(i-1)

△S_Fi＝GAP_FiAct-GAP_FiLOCK (1)

△h_Fi＝△S_Fi*(C_Fi/(C_Fi+Q_Fi)) (2)

△V_F(i-1)＝△h_Fi/XH_FiLOCK*SPD_FiH (3)。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤5)各轧机在辊缝恢复前需要轧出铝带的长度通过以下方法计算：

${\mathrm{StripL}}_i=\frac{L_h\&times;{\mathrm{XH}}_{F4H}}{{\mathrm{XH}}_{FiH}}---\left(4\right)$

其中：StripL_i——辊缝恢复前i轧机需轧出铝带的长度；

L_h——料头压薄的长度；

XH_FiH——i轧机的出口厚度；

XH_F4H——F4轧机的出口厚度。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤5)辊缝的恢复时间通过以下方法计算：

其中：f₄——F4轧机的前滑值；

V₄——F4轧机的辊轧速度；

l_变——变形区的长度；

T_h——辊缝恢复的时间。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤5)辊缝恢复速率通过以下方法计算：

NRM_Fi＝(GAP_FiH-GAP_Fih)/T_h (6)

其中：NRM_Fi——i轧机的辊缝恢复速率；

GAP_FiH——成品厚度轧制规程i轧机的辊缝宽度；

GAP_Fih——料头压薄规程i轧机的辊缝宽度；

T_h——辊缝恢复的时间。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤5)具体如下：

当F1轧出铝带长度大于时，F1轧机启动抬辊过程，在T_h内将F1辊缝从料头压薄规程设定辊缝GAP_F1h按照辊缝恢复速率NRM_F1抬起到成品厚度轧制规程辊缝GAP_F1H，其中NRM_F1＝(GAP_F1H-GAP_F1h)/T_h；

当F2轧出铝带长度大于时，F2轧机启动抬辊过程，在T_h内将F2辊缝从料头压薄规程设定辊缝GAP_F2h按照辊缝恢复速率NRM_F2抬起到成品厚度轧制规程辊缝GAP_F2H，其中NRM_F2＝(GAP_F2H-GAP_F2h)/T_h；

当F3轧出铝带长度大于时，F3轧机启动抬辊过程，在T_h内将F3辊缝从料头压薄规程设定辊缝GAP_F3h按照辊缝恢复速率NRM_F3抬起到成品厚度轧制规程辊缝GAP_F3H，其中NRM_F3＝(GAP_F3H-GAP_F3h)/T_h；

当F4轧出铝带长度大于时，F4轧机启动抬辊过程，在T_h内将F4辊缝从料头压薄规程设定辊缝GAP_F4h按照辊缝恢复速率NRM_F4抬起到成品厚度轧制规程辊缝GAP_F4H，其中NRM_F4＝(GAP_F4H-GAP_F4h)/T_h。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述料头压薄的长度L_h优选为2.5-3.5m。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述变形区的长度l_变优选为4-6m。