CN104772349A - 在热连轧中计算机控制的轧机的机架轧制力检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种热连轧中计算机控制的轧机的机架轧制力检测方法，包括以下步骤：获取油压方式下的轧制力；对测压头检测的轧制力进行输入；检测不同测压方式下的静偏差；检测不同测量方式下的动偏差；检测不同PC角轧制力的偏差；以及对油压轧制力偏差进行补偿。由于本发明方法在有限元模型中以现场实际生产工艺参数作为输入值，所以贴近实际生产环境，能真实反映变形抗力在连轧各个机架的变化情况；本方法可优化二级系统变形抗力模型；用修正过的变形抗力值来优化轧制力设定值，提高轧制力的预设精度，保证轧制过程稳定，改善产品质量；本发明过动态偏差补偿控制及动静偏差综合控制，从而实现一种在线的轧制力检测控制技术。

Description

在热连轧中计算机控制的轧机的机架轧制力检测方法

技术领域

本发明涉及一种热连轧过程中的轧制力检测方法。 

背景技术

轧制力又称轧制压力或轧制总压力，是在对轧件轧制过程中，轧件作用于轧辊上并传递给机架的力，即是轧件施加于轧辊的反作用力的垂直分量。在对热连轧的轧机的轧制力控制过程中，结合不同轧机的特点，一般采用不同的轧制力检测方式，包括油压检测方式及测压头检测方式，以满足热连轧生产特点的要求。由于采用了不同的测压方式，结合其检测自身存在的不同特性，检测结果会有一定的偏差；一旦不能有效的辨识检测结果的偏差，就将直接影响到生产的稳定。现有的轧制力检测方法的二种检测方式存在问题如下： 

由于二种检测方式的固有特性导致在控制的时间节点上存在偏差：测压头检测方式为实时检测，而油压检测方式为定时检测。测压头检测方式是采用在轧机内安装测压装置以实现一种动态的实时检测；而油压检测方式，主要是通过油缸内部的压力计算得到相对应的轧制力，故一般情况下，我们采用测压头检测方式。 

另外，检测仪器自身的精度导致检测轧制力偏差，其主要反映在弯辊力的影响、交叉角的影响、设备偏差的影响等。 

通过上述的分析可知，采用测压头检测方式相对于油压检测方式较为可靠。当在生产现场，由于热连轧的特性（连续式生产）一旦测压头出现异常后，将直接导致采用油压检测方式，从而对相对的轧制力控制精度造成较大的影响，为此，就需要找到一种结合油压检测方式的检测控制方法，以对轧制力进行准确检测。 

在发明名称为“CSP生产线无取向电工钢变形抗力有限元修正法”第CN200910251586.8专利中，主要公开了一种对铸钢板（CSP）生产线无取向电工钢在七机架连轧过程中产生的变形抗力进行修正的方法，该方法包含有下列步骤：1)采集实际检测的轧制力数据；2)把实际检测的轧制力数据输入西姆斯单位轧制力公式推算出变形抗力初始值，3)对变形抗力初始值进行修正。 

在发明名称为“一种在线轧辊不圆度的检测装置及检测方法”第CN200610029030.0号专利中涉及一种在线轧辊不圆度的检测装置及检测方法，主要解决符合圆度要求的轧辊在上机后由于系统装配误差导致不圆度超标的技术问题。 

在发明名称为“一种板带材冷轧机的空辊缝校辊方法”的第CN200810204725.7号专利提供一种板带材冷轧机的空辊缝校辊方法，该板带材冷轧机包含至少两个轧机机架或一个分别具有必要时可调的上、下工作辊的单个机架，该方法包含以下步骤：步骤1、机架抬辊至顶部；步骤2、粗调校辊：打开辊缝，施加接触轧制力到闭合后，在辊缝倾斜方向反向逐次叠加ΔT1的压下倾斜，当检测的轧制力偏差在允许范围以内时，执行步骤4；当辊缝倾斜方向与前一次相比发生变化时，执行步骤3；当重复次数超过允许最大次数n_max，中断校辊。 

在发明名称为“用于检测轧钢机轧制压力的侧置式传感器”的第CN200910233338.0号专利中涉及一种用于检测轧钢机轧制压力的侧置式传感器，测力传感器位于机架立柱的侧面沿机架立柱的中线竖向设置，测力传感器由坡莫合金片制成，坡莫合金片与机架立柱垂直设置，在坡莫合金片的中部开有条形孔，在条形孔两侧分别缠绕有励磁线圈和测量线圈，测力传感器的两端设有上、下夹紧头，上、下夹紧头与传力拉杆固定，传力拉杆分别穿过装在机架上的支座，并在其端部装有测力传感器预紧力调节螺母。传力拉杆为阶梯轴，小轴端与大轴端的直径比为1∶2～10。当轧钢机轧制时，其机架立柱在反作用力的作用下产生弹性变形，其大小与轧制力成正比，测出机架立柱的应变就可推算出轧制力。 

上述的四项专利技术虽涉及轧制力的测量，但均未公开结合油压轧制力检测方式和采用动态轧制力补偿控制方式的高精度轧制力检测控制技术。 

发明内容

本发明的目的是提供一种在热连轧中计算机控制的轧机的机架轧制力检测方法，可通过不同检测方式下的轧制力动态偏差补偿控制及动静偏差综合控制，有效的提高热连轧机的轧制力精度控制，从而有效地改善热连轧机的轧制稳定性。 

本发明的在热连轧中计算机(PC)控制的轧机的机架轧制力检测方法，包括以下步骤：获取油压方式下的轧制力；对测压头检测的轧制力进行输入；检测 不同测压方式下的静偏差；检测不同测量方式下的动偏差；检测不同PC角轧制力的偏差；以及对油压轧制力偏差进行补偿。 

所述在获取油压检测方式下的轧制力的步骤，包括： 

检测安装在自动增益控制（AGC）油缸的无杆腔处的电压互感器（PT）检测装置所获得的检测压力和有杆腔的系统压力，如图1所示，以获取相对应的轧制力； 

所述检测压力通过以下方法取得：首先通过基础自动化系统的模拟输入板卡将PT信号转换为数字数值，然后通过公式计算得到； 

公式中 

P_无杆腔：AGC油缸无杆腔的检测压力值，单位MP； 

I_{板卡输入值}：模拟板卡的输入值，范围从0～2000，无单位； 

P_max：PT检测装置能够检测的最大压力值，单位MP； 

I_max：模拟板卡输入的最大值，为2000，无单位； 

根据已知无杆腔检测到的压力值以及系统压力值，通过公式F_PT=P_无杆腔×S_无杆腔-P_有杆腔×S_有杆腔求得AGC油缸检测到的压力； 

公式中 

F_PT：PT检测装置检测到的油缸压力，单位为KN； 

P_无杆腔：无杆腔的检测头压力值，单位为MP； 

S_无杆腔：无杆腔的面积，单位为m²； 

P_有杆腔：有杆腔的压力值，单位为MP； 

S_有杆腔：有杆腔的面积，单位为m²。 

对测压头检测的轧制力进行输入的步骤，包括： 

由基础自动化系统的模拟输入板卡将压头送来的电流信号转换为数字数值，并通过公式计算获得测压头直接测量到的轧制压力值； 

公式中 

F_LC：压头测量到的压力值，单位为KN； 

F_max：压头可以测量到的最大值，单位为KN； 

I_max：模拟板卡输入数值的最大值，为1600，无单位； 

I_输入：模拟板卡的输入值，无单位。 

所述检测不同测量方式下的静偏差补偿值的步骤中，所述静偏差是交叉角在0度、工作辊辊面全接触时、达到零调设定轧制力时压头与PT测量值之差。通过公式ΔF_ZR=F_{LC_ZR}-F_{PT_ZR}计算得到； 

公式中 

ΔF_ZR：轧机静偏差值； 

F_{LC_ZR}：压头测量的静压力值； 

F_{PT_ZR}：PT检测装置测量的静压力值。 

在所述检测不同测量方式下的动偏差补偿值的步骤中，所述动偏差基准值指交叉角在0度、工作辊与带钢接触、在预设定轧制力时压头与PT测量值之差，通过公式ΔF_RL=F_{LC_RL}-F_{PT_RL}获得； 

公式中 

ΔF_RL：轧机动偏差基准值； 

F_{LC_RL}：压头测量的动压力基准值； 

F_{PT_RL}：PT测量的动压力基准值； 

在检测不同PC角轧制力偏差的步骤中，所述不同PC角轧制力偏差是交叉角在0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2度时、工作辊与带钢接触、在预设定轧制力时压头与PT测量值之差，通过公式ΔF_{RL_PC_α}=F_{LC_RL_PC_α}-F_{PT_RL_PC_α}获得； 

公式中 

ΔF_{RL_PC_α}：在不同PC角度α时轧机动偏差值； 

F_{LC_RL_PC_α}：在不同PC角度α时压头测量的动压力基准值； 

F_{PT_RL_PC_α}：在不同PC角度α时PT测量的动压力基准值； 

α的取值为0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2度。 

在所述得到不同PC角轧制力的偏差补偿值的步骤中，是通过不同PC角度测量的轧制力动偏差与动偏差基准值采用以下公式来计算二种检测方式下的PC偏差补偿值： 

ΔF_{C_α}=ΔF_{RL_PC_α}-ΔF_{RL_RL}-ΔF_ZR

公式中： 

ΔF_{C_α}：对应交叉角度为α时的轧制力偏差补偿值； 

ΔF_{RL_PC_α}：在不同PC角度α时轧机动偏差值； 

ΔF_{RL_RL}：轧机动偏差基准值； 

ΔF_ZR：轧机静偏差值。 

在所述对油压轧制力偏差进行补偿的步骤中，是对应不同的PC角α时，采用下列公式进行补偿： 

F_PT=F_{PT_A}+ΔF_{C_α}

公式中 

F_PT：可以用于精轧辊缝AGC控制用的油压测量轧制力值； 

F_{PT_A}：通过原始PT检测力公式计算获得的油压压力值； 

ΔF_{C_α}：不同交叉角α时的轧机动偏差补偿值。 

本发明的有益效果是：由于本发明方法在有限元模型中以现场实际生产工艺参数作为输入值，所以贴近实际生产环境，能真实反映变形抗力在连轧各个机架的变化情况；本方法可优化二级系统变形抗力模型；用修正过的变形抗力值来优化轧制力设定值，提高轧制力的预设精度，保证轧制过程稳定，改善产品质量；本发明过动态偏差补偿控制及动静偏差综合控制，从而实现一种在线的轧制力检测控制技术。 

附图说明

图1是获取在油压检测方式的轧制力的油缸和检测装置布置示意图； 

图2是本发明的在热连轧中计算机控制的轧机的机架轧制力检测方法的流程图。 

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。首先需要说明的是，本发明并不限于下述具体实施方式，本领域的技术人员应该从下述实施方式所体现的精神来理解本发明，各技术术语可以基于本发明的精神实质来作最宽泛的理解。图中相同或相似的构件采用相同的附图标记表示。 

如图2所示，本发明一个实施例的在热连轧中计算机控制的轧机的机架轧制力检测方法，包括以下步骤： 

P1:获取油压方式下的轧制力； 

P2:对测压头检测的轧制力进行输入； 

P3:检测不同测压方式下的静偏差； 

P4:检测不同测量方式下的动偏差； 

P5:检测不同PC角轧制力的偏差； 

P6:得到不同PC角的轧制力偏差补偿值； 

P7:对油压轧制力偏差进行补偿。 

以下将对上述各步骤进行详细说明。 

在获取油压检测方式下的轧制力的P1步骤，包括： 

检测安装在自动增益控制（AGC）油缸的无杆腔处的电压互感器（PT）检 测装置所获得的检测压力和有杆腔的系统压力，以获取相对应的轧制力； 

所述检测压力通过以下方法取得：首先通过基础自动化系统的模拟输入板卡将PT信号转换为数字数值，然后通过公式计算得到； 

公式中 

P_无杆腔：AGC油缸无杆腔的检测压力值，单位MP； 

I_{板卡输入值}：模拟板卡的输入值，范围从0～2000，无单位； 

P_max：PT检测装置能够检测的最大压力值，单位MP； 

I_max：模拟板卡输入的最大值，为2000，无单位； 

根据已知无杆腔检测到的压力值以及系统压力值，通过公式F_PT=P_无杆腔×S_无杆腔-P_有杆腔×S_有杆腔求得AGC油缸检测到的压力； 

公式中 

F_PT：PT检测装置检测到的油缸压力，单位为KN； 

P_无杆腔：无杆腔的检测头压力值，单位为MP； 

S_无杆腔：无杆腔的面积，单位为m²； 

P_有杆腔：有杆腔的压力值，单位为MP； 

S_有杆腔：有杆腔的面积，单位为m²。 

对测压头检测的轧制力进行输入的步骤P2，包括： 

由基础自动化系统的模拟输入板卡将压头送来的电流信号转换为数字数值，并通过公式计算获得测压头直接测量到的轧制压力值； 

公式中 

F_LC：压头测量到的压力值，单位为KN； 

F_max：压头可以测量到的最大值，单位为KN； 

I_max：模拟板卡输入数值的最大值，为1600，无单位； 

I_输入：模拟板卡的输入值，无单位； 

在所述检测不同测量方式下的静偏差的步骤P3中，所述静偏差是交叉角在0度、工作辊辊面全接触时、达到零调设定轧制力时压头与PT测量值之差，通过公式ΔF_ZR=F_{LC_ZR}-F_{PT_ZR}计算得到； 

公式中 

ΔF_ZR：轧机静偏差值； 

F_{LC_ZR}：压头测量的静压力值； 

F_{PT_ZR}：PT检测装置测量的静压力值； 

在所述检测不同测量方式下的动偏差的步骤P4中，所述动偏差是交叉角在 0度、工作辊与带钢接触、在预设定轧制力时压头与PT测量值之差，通过公式ΔF_RL=F_{LC_RL}-F_{PT_RL}获得； 

公式中 

ΔF_RL：轧机动偏差基准值； 

F_{LC_RL}：压头测量的动压力基准值； 

F_{PT_RL}：PT测量的动压力基准值； 

在检测不同PC角轧制力偏差的步骤P5中，所述不同PC角轧制力偏差是交叉角在0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2度时、工作辊与带钢接触、在预设定轧制力时压头与PT测量值之差，通过公式ΔF_{RL_PC_α}=F_{LC_RL_PC_α}-F_{PT_RL_PC_α}获得； 

公式中 

ΔF_{RL_PC_α}：在不同PC角度α时轧机动偏差值； 

F_{LC_RL_PC_α}：在不同PC角度α时压头测量的动压力基准值； 

F_{PT_RL_PC_α}：在不同PC角度α时PT测量的动压力基准值。 

α的取值为0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2度； 

在所述得到不同PC角轧制力的偏差补偿值的步骤P6中，是通过不同PC角度测量的轧制力动偏差与动偏差基准值采用以下公式来计算二种检测方式下的PC偏差补偿值： 

ΔF_{C_α}=ΔF_{RL_PC_α}-ΔF_{RL_RL}-ΔF_ZR

公式中： 

ΔF_{C_α}：对应交叉角度为α时的轧制力偏差补偿值； 

ΔF_{RL_PC_α}：在不同PC角度α时轧机动偏差值； 

ΔF_{RL_RL}：轧机动偏差基准值； 

ΔF_ZR：轧机静偏差值； 

在所述对油压轧制力偏差进行补偿的步骤P7中，是对应不同的PC角α时，采用下列公式进行补偿： 

F_PT=F_{PT_A}+ΔF_{C_α}

公式中 

F_PT：可以用于精轧辊缝AGC控制用的油压测量轧制力值； 

F_{PT_A}：通过原始PT检测力公式计算获得的油压压力值； 

ΔF_{C_α}：不同交叉角α时的轧机动偏差补偿值。 

综上所述，由于本发明方法在有限元模型中以现场实际生产工艺参数作为输入值，所以贴近实际生产环境，能真实反映变形抗力在连轧各个机架的变化情况；本方法可优化二级系统变形抗力模型；用修正过的变形抗力值来优化轧 制力设定值，提高轧制力的预设精度，保证轧制过程稳定，改善产品质量；本发明过动态偏差补偿控制及动静偏差综合控制，从而实现一种在线的轧制力检测控制技术。 

本发明方案已经在热轧厂1880mm生产线应用，有效的改善了热连轧机在轧制过程中的轧制力检测精度，从而提高热连轧的轧制稳定性。 

应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。 

Claims (8)

1.一种热连轧中计算机控制的轧机的机架轧制力检测方法，包括以下步骤：

获取油压方式下的轧制力；

对测压头检测的轧制力进行输入；

检测不同测压方式下的静偏差；

检测不同测量方式下的动偏差；

检测不同PC角轧制力的偏差；

对油压轧制力偏差进行补偿。

2.根据权利要求1所述的热连轧中计算机控制的轧机的机架轧制力检测方法，其特征在于，所述在获取油压检测方式下的轧制力的步骤，包括：

检测安装在自动增益控制（AGC）油缸的无杆腔处的电压互感器（PT）检测装置所获得的检测压力和有杆腔的系统压力，以获取相对应的轧制力；

所述检测压力通过以下方法取得：首先通过基础自动化系统的模拟输入板卡将PT信号转换为数字数值，然后通过公式计算得到；

公式中

P_无杆腔：AGC油缸无杆腔的检测压力值，单位MP；

I_{板卡输入值}：模拟板卡的输入值，范围从0～2000，无单位；

P_max：PT检测装置能够检测的最大压力值，单位MP；

I_max：模拟板卡输入的最大值，为2000，无单位；

根据已知无杆腔检测到的压力值以及系统压力值，通过公式F_PT=P_无杆腔×S_无杆腔-P_有杆腔×S_有杆腔求得AGC油缸检测到的压力；

公式中：

F_PT：PT检测装置检测到的油缸压力，单位为KN；

P_无杆腔：无杆腔的检测头压力值，单位为MP；

S_无杆腔：无杆腔的面积，单位为m²；

P_有杆腔：有杆腔的压力值，单位为MP；

S_有杆腔：有杆腔的面积，单位为m²。

3.根据权利要求1所述的热连轧中计算机控制的轧机的机架轧制力检测方法，其特征在于，所述对测压头检测的轧制力进行输入的步骤，包括：

由基础自动化系统的模拟输入板卡将压头送来的电流信号转换为数字数值，并通过公式计算获得测压头直接测量到的轧制压力值；

公式中：

F_LC：压头测量到的压力值，单位为KN；

F_max：压头可以测量到的最大值，单位为KN；

I_max：模拟板卡输入数值的最大值，为1600，无单位；

I_输入：模拟板卡的输入值，无单位。

4.根据权利要求1所述的热连轧中计算机控制的轧机的机架轧制力检测方法，其特征在于，所述检测不同测量方式下的静偏差的步骤中，所述静偏差是交叉角在0度、工作辊辊面全接触时、达到零调设定轧制力时压头与PT测量值之差，通过公式ΔF_ZR=F_{LC_ZR}-F_{PT_ZR}计算得到；

公式中：

ΔF_ZR：轧机静偏差值；

F_{LC_ZR}：压头测量的静压力值；

F_{PT_ZR}：PT检测装置测量的静压力值。

5.根据权利要求1所述的热连轧中计算机控制的轧机的机架轧制力检测方法，其特征在于，在所述检测不同测量方式下的动偏差的步骤中，所述动偏差指交叉角在0度、工作辊与带钢接触、在预设定轧制力时压头与PT测量值之差，通过公式ΔF_RL=F_{LC_RL}-F_{PT_RL}获得；

公式中：

ΔF_RL：轧机动偏差基准值；

F_{LC_RL}：压头测量的动压力基准值；

F_{PT_RL}：PT测量的动压力基准值。

6.根据权利要求1所述的热连轧中计算机控制的轧机的机架轧制力检测方法，其特征在于，在检测不同PC角轧制力偏差的步骤中，所述不同PC角轧制力偏差是交叉角在0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2度时、工作辊与带钢接触、在预设定轧制力时压头与PT测量值之差，通过公式ΔF_{RL_PC_α}=F_{LC_RL_PC_α}-F_{PT_RL_PC_α}获得；

公式中：

ΔF_{RL_PC_α}：在不同PC角度α时轧机动偏差值；

F_{LC_RL_PC_α}：在不同PC角度α时压头测量的动压力基准值；

F_{PT_RL_PC_α}：在不同PC角度α时PT测量的动压力基准值；

α的取值为0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2度。

7.根据权利要求1所述的热连轧中计算机控制的轧机的机架轧制力检测方法，其特征在于，在所述得到不同PC角轧制力的偏差补偿值的步骤中，是通过不同PC角度测量的轧制力动偏差与动偏差基准值采用以下公式来计算二种检测方式下的PC偏差补偿值：

ΔF_{C_α}=ΔF_{RL_PC_α}-ΔF_{RL_RL}-ΔF_ZR

公式中：

ΔF_{C_α}：对应交叉角度为α时的轧制力偏差补偿值；

ΔF_{RL_PC_α}：在不同PC角度α时轧机动偏差值；

ΔF_{RL_RL}：轧机动偏差基准值；

ΔF_ZR：轧机静偏差值。

8.根据权利要求1所述的热连轧中计算机控制的轧机的机架轧制力检测方法，其特征在于，在所述对油压轧制力偏差进行补偿的步骤中，是对应不同的PC角α时，采用下列公式进行补偿：

F_PT=F_{PT_A}+ΔF_{C_α}

公式中：

F_PT：可以用于精轧辊缝AGC控制用的油压测量轧制力值；

F_{PT_A}：通过原始PT检测力公式计算获得的油压压力值；

ΔF_{C_α}：不同交叉角α时的轧机动偏差补偿值。