CN104801548B - 一种热连轧穿带过程中自动改善带钢秒流量平衡的方法 - Google Patents

Abstract

本发明在于一种在热连轧穿带过程中自动调节带钢秒流量平衡的方法。由于操作人员“事后”的干预基本都是正确的，使得秒流量平衡向着更合理的方向变化，因此可以通过分析穿带过程中活套的套量以及操作人员的手动干预量，计算出本块钢理想的机架速度匹配值，用于修正同规格下一块钢的设定。与常规技术相比，本技术的发明点在于将“事后干预”转化为准确的“提前修正”，从而跳过复杂繁琐的前滑公式，使得机架间的速度具备“智能学习”的功能，本发明所述方法绕开繁琐复杂的前滑计算公式，寻找一种能够自动调节机架间秒流量匹配的方法，根据本发明，所述方法用于改善穿带过程的秒流量平衡，提高轧制稳定性，以减少带钢头部轧破和宽度拉窄，同时，提高穿带自动化程度，减小操作人员的工作负荷。

Description

一种热连轧穿带过程中自动改善带钢秒流量平衡的方法

技术领域

本发明涉及热连轧穿带工艺，具体地，本发明涉及一种热连轧穿带过程中自动改善带钢秒流量平衡的方法，所述方法用于改善穿带过程的秒流量平衡，提高轧制稳定性，以减少带钢头部轧破。

背景技术

热连轧穿带是一个复杂的工艺变化过程，要求带钢在各个机架间产生大变形的同时，快速平稳地通过多个精轧机架，如图1所示。由于目前各工序技术的局限性，绝对理想的轧件是不存在的，穿带过程中总是伴随着因秒流量不平衡引发的活套不稳或者浪形问题，这些因素都影响精轧稳定性。其中秒流量平衡问题尤为突出，极易引起机架间活套不稳，导致起大套或者拉钢，引起扎破或者宽度拉窄。

秒流量平衡的实质是各个机架出口带钢厚度与速度乘积恒定，其中带钢的厚度问题通过轧机刚度的精确标定以及完善的自学习系统可以得到较好的解决；难点在于速度匹配，由于带钢受到轧辊的挤压产生向前向后的滑动，因此机架出口带钢的速度通常略大于该机架轧辊的速度。如图2所示，其两者的比值称为前滑值f，根据精轧设定时通过各个机架出口带钢的理想速度Vout和f，计算出轧辊速度设定值V，因此f计算（其取值范围及其影响？）的精度直接影响各个机架的速度匹配。

带钢速度与轧辊速度的关系，两者关系表达式为：

V=V out/f （式1）

现有技术存在的问题

关于f的计算公式多种多样，以往1580热轧产线前滑计算公式比较简单，只包含了相对压下率的影响，轧辊速度设定流程如图3所示。

其他一些新建产线（如宝钢1880热轧）的前滑计算公式较1580更加复杂，考虑的因素更多，例如张力的影响。虽然公式种类多样，但是f的计算精度却往往不能保证。

这是因为影响机架间秒流量的因素非常多，例如润滑条件、温度、负荷、轧辊材质、轧辊直径（图4）等等，而目前没有一个前滑公式可以将上述因素都包含进去，因此当外界工艺条件变化时，使用固定公式的缺陷就暴露了出来，往往出现机架间起套或拉钢的情况，需要操作人员根据实际的情况手动干预才能保证顺利穿带。

另外，操作工的手动干预有如下缺点：

1.正确的干预需要在看到实际情况之后再动作，这是事后发生的，时间上具有“滞后性”，不能完全避免质量损失；

2.干预有两个途径，一是速度手调节速度，而是压下手干预辊缝，通过变化厚度带影响秒流量，但是这种方式会影响厚度精度，同时会影响厚度自学习，造成下一块钢厚度设定不准，进一步影响秒流量平衡，造成恶性循环；

3.长期的手动干预加重了操作负担，也容易使操作工养成提前干预的习惯，但是提前干预具有不确定性，往往会造成误干预，起到反作用。

由于通常的热轧产线，例如，1580产线的薄板轧制量多，具有变形负荷大、穿带速度快的特点，秒流量问题一直以来困扰着产线，轧破、边损等问题非常突出，轻则造成质量损封锁，重则损伤轧辊，增加辊耗，最严重的甚至造成废钢，损伤设备，带来巨大损失。因此，追求穿带过程的自动化一直是热轧领域努力的方向。

发明内容

为克服上述问题，本发明的目的在于，提供一种热连轧穿带过程中自动改善带钢秒流量平衡的方法，所述方法绕开繁琐复杂的前滑计算公式，寻找一种能够自动调节机架间秒流量匹配的方法，使得秒流量匹配越来越合理，从而提升穿带稳定性。

本发明的技术方案如下：

一种热连轧穿带过程中自动改善带钢秒流量平衡的方法，其特征在于，

在热连轧穿带过程中，取代以往的V辊=V钢/f，设定

Vi辊=Vi辊_q*ΔVi，

其中，Vi辊和Vi辊q分别代表热连轧精轧机组本块钢和前一块钢在i机架的辊速，

ΔVi为i精轧机架降速率，

△v_i=△v_tmpi·K1+△v_opei·K2+△v_gapi·K3 （式10）

其中,

ΔVtmpi为基于活套角度计算的降速率，

ΔVopei为基于速度手对机架速度的干预转化的降速率，

ΔVgapi为基于压下手对辊缝的干预转化的降速率，

ΔVi的取值范围为±5%；

K1、K2和K2为增益系数，范围分别在0.1-1。

根据本发明所述的一种热连轧穿带过程中自动改善带钢秒流量平衡的方法，其特征在于，

△v_tmpi=△V_i/V_seti （式5），

其中，ΔVi为速度变化率，无单位，Vseti为速度设定值，单位m/s，

△V_i=△L_i/t_i （式4）

△L_i=L_acti-L_tari （式3）

其中，ΔLi为为实际套量与目标套量的差值，单位m，ti为活套动作到采值的时间，单位S，Lacti为实际套量，单位m，Ltari为目标套量，单位m，

$L_{\mathrm{acti}}=L_{\mathrm{Ai}}+L_{\mathrm{Bi}}=[{(D_{\mathrm{Ai}}+D_{\mathrm{Li}}\·\cos {\mathrm{\θ}}_i)}^2+{(D_{\mathrm{Li}}\·\sin {\mathrm{\θ}}_i-H_{\mathrm{Li}}+R)}^2{]}^{-\frac{1}{2}}$

$+{[{(D_{\mathrm{Bi}}-D_{\mathrm{Li}}\·\cos {\mathrm{\θ}}_i)}^2+{(D_{\mathrm{Li}}\·\sin {\mathrm{\θ}}_i-H_{\mathrm{Li}}+R)}^2]}^{-\frac{1}{2}}$ （式2），

其中，DAi为前机架轧辊到活套辊基座的距离，单位m，

DBi为为后机架轧辊到活套辊基座的距离，单位m，

DLi为活套臂长度，单位m，

θi为活套抬起角，

HLi为活套辊基座和轧制水平线的高度落差，单位m，

LAi为前机架出口到活套辊的带钢长度，单位m，

LBi为后机架出口到活套辊的带钢长度，单位m，

R为活套辊辊径，单位m。

根据本发明所述的一种热连轧穿带过程中自动改善带钢秒流量平衡的方法，其特征在于，

基于速度手对机架速度的干预转化的降速率：

△v_opei=(V_seti-V_i)/V_seti （式6）

根据本发明所述的一种热连轧穿带过程中自动改善带钢秒流量平衡的方法，其特征在于，

基于压下手对辊缝的干预转化的降速率：

取i+1机架咬钢t_i时间段i机架的辊缝GAP_i以及i+1机架的辊缝GAP_i+1,分别计算i机架和i+1机架辊缝变化量，单位mm：

△GAP_i=GAP_i-GAP_seti （式7）

△GAP_i+1=GAP_i+1-GAP_seti+1 （式8）

则i机架和i+1机架辊缝干预转化为降速率为：

$\mathrm{\Δ}{v}_{\mathrm{gapi}}=M_{i+1}\×\frac{\mathrm{\Δ}{\mathrm{GAP}}_{i+1}}{h_{i+1}}-M_i\×\frac{\mathrm{\ΔGA}{P}_i}{h_i}$ (式9)

其中，hi为i机架出侧厚度设定值，单位mm，Mi为各个机架的压下转化系数，即机架刚度和带钢塑性系数的比值。

根据本发明所述的一种热连轧穿带过程中自动改善带钢秒流量平衡的方法，其特征在于，

取值时间点是取i活套起到最高点左右的一小段时间，为0.5～1.3秒。

根据本发明所述一种热连轧穿带过程中自动改善带钢秒流量平衡的方法，其特征在于，

在所述i活套起到最高点左右的一小段时间内，每隔一定的周期取值再进行处理，这个周期取0.05～0.1秒。

根据本发明所述一种热连轧穿带过程中自动改善带钢秒流量平衡的方法，其特征在于，

所述Mi取值范围0～10。

根据本发明，速度变化量的计算，（在该部分，获得△v_tmpi=△V_i/V_seti）

穿带过程中影响秒流量平衡的因素共有三个：活套角度、速度手对机架速度的干预、压下手对辊缝的干预，故需要分别对这三个因素进行考虑。

根据本发明，采值时间点的处理，采值时间点即带钢速度取值点。

这里取值时间段比较有讲究，如果取值点太靠前，可能此时操作人员还没有干预，对于干预量的计算会受影响；但是如果取值太靠后，可能活套已经发生振荡（起到最高点后又落下），这样对于套量影响的计算又会不精确。

较为理想的方式是取i活套起到最高点左右的一小段时间，各条产线由于活套系统的差异而各不相同，一般来说，这个时间段取0.5～1.3秒比较合适，这段时间内，可以每隔一定的周期取值再进行处理，这个周期取0.05～0.1秒比较合适，可以较好地满足各个因素。

新的轧辊转速设定流程如图6所示。

本发明技术方案的改进点

本技术在于寻求一种在热连轧穿带过程中自动调节带钢秒流量平衡的方法。由于操作人员“事后”的干预基本都是正确的，使得秒流量平衡向着更合理的方向变化，因此可以通过分析穿带过程中活套的套量以及操作人员的手动干预量，计算出本块钢理想的机架速度匹配值，用于修正同规格下一块钢的设定。

与常规技术相比，本技术的发明点在于将“事后干预”转化为准确的“提前修正”，从而跳过复杂繁琐的前滑公式，使得机架间的速度具备“智能学习”的功能，而常规的速度设定是由固定的前滑公式计算得出，精度难于保证。

与现有技术比，本发明的效果表现为：

1）根据穿带过程的实际情况智能调整各机架的速度比，适应外界工况的变化；

2）降低带钢头部因秒流量不匹配产生的轧破风险；

3）提高穿带自动化程度，减小操作人员的工作负荷；

附图说明

图1为精轧机组示意图。

图2为带钢速度与轧辊速度的关系图。

图3为1580产线原轧辊速度设定流程图。

图4为工作辊辊径变化对套量的影响示意图。

图5为套量精度计算的方法说明图。

图6为本发明的1580产线新的轧辊速度设定流程图。

图7为本发明实施前后手动干预量对比图。

图8为本发明实施前后稳定性封锁率对比图。

本发明需达到的改善指标的评价方法或其量化标准见图8,以稳定性封锁率衡量.

具体实施方式

实施例1

本发明专利已在宝钢股份分公司1580热轧生产线精轧机组实施，并且在同类的热轧生产线上都可以借鉴实施。

首先，根据本发明一种热连轧穿带过程中自动改善带钢秒流量平衡的方法，取代以往的V辊=V钢/f，设定

在热连轧穿带过程中，设定

Vi辊=Vi辊_q*ΔVi，

其中，Vi辊和Vi辊q分别代表热连轧精轧机组本块钢和前一块钢在i机架的辊速，

ΔVi为i精轧机架降速率，

△v_i=△v_tmpi·K1+△v_opei·K2+△v_gapi·K3 （式10）

其中,Δ□tmpi为基于活套角度计算的降速率，

Δ□opei为基于速度手对机架速度的干预转化的降速率，

Δ□gapi为基于压下手对辊缝的干预转化的降速率，

K1、K2和K2为增益（范围0.1-1）。

另外，△v_tmpi=△V_i/V_seti （式5），

其中，ΔVi为速度变化率，无单位，Vseti为速度设定值，单位m/s，

△V_i=△L_i/t_i （式4）

△L_i=L_acti-L_tari （式3）

其中，ΔLi为为实际套量与目标套量的差值，单位m，ti为活套动作到采值的时间，单位S，Lacti为实际套量，单位m，Ltari为目标套量，单位m，

$L_{\mathrm{acti}}=L_{\mathrm{Ai}}+L_{\mathrm{Bi}}=[{(D_{\mathrm{Ai}}+D_{\mathrm{Li}}\·\cos {\mathrm{\θ}}_i)}^2+{(D_{\mathrm{Li}}\·\sin {\mathrm{\θ}}_i-H_{\mathrm{Li}}+R)}^2{]}^{-\frac{1}{2}}$

$+{[{(D_{\mathrm{Bi}}-D_{\mathrm{Li}}\·\cos {\mathrm{\θ}}_i)}^2+{(D_{\mathrm{Li}}\·\sin {\mathrm{\θ}}_i-H_{\mathrm{Li}}+R)}^2]}^{-\frac{1}{2}}$ （式2），

其中，DAi为前机架轧辊到活套辊基座的距离，单位m，

DBi为为后机架轧辊到活套辊基座的距离，单位m，

DLi为活套臂长度，单位m，

θi为活套抬起角，

HLi为活套辊基座和轧制水平线的高度落差，单位m，

LAi为前机架出口到活套辊的带钢长度，单位m，

LBi为后机架出口到活套辊的带钢长度，单位m，

R为活套辊辊径，单位m。

在本实施例，基于速度手对机架速度的干预转化的降速率：

△v_opei=(V_seti-V_i)/V_seti （式6）

基于压下手对辊缝的干预转化的降速率：

取i+1机架咬钢t_i时间段i机架的辊缝GAP_i以及i+1机架的辊缝GAP_i+1,分别计算i机架和i+1机架辊缝变化量，单位mm：

△GAP_i=GAP_i-GAP_seti （式7）

△GAP_i+1=GAP_i+1-GAP_seti+1 （式8）

则i机架和i+1机架辊缝干预转化为降速率为：

$\mathrm{\Δ}{v}_{\mathrm{gapi}}=M_{i+1}\×\frac{\mathrm{\Δ}{\mathrm{GAP}}_{i+1}}{h_{i+1}}-M_i\×\frac{\mathrm{\ΔGA}{P}_i}{h_i}$ (式9)

其中，hi为i机架出侧厚度设定值，单位mm，Mi为各个机架的压下转化系数，即机架刚度和带钢塑性系数的比值。

另外，取值时间点是取i活套起到最高点左右的一小段时间，为0.5～1.3秒。且在所述i活套起到最高点左右的一小段时间内，每隔一定的周期取值再进行处理，这个周期取0.05～0.1秒。

各条产线由于活套系统的差异而各不相同，一般来说，这个时间段取0.5～1.3秒比较合适。

实施效果：

以F6机架速度干预为例，本技术实施前操作人员手动平均干预量接近-2%，基本都是降速，实施后操作人员手动速度干预量（以F6机架未例）在±1%之内，主要是由于习惯性的干预操作，基本实现穿带自动化。

根据本发明的一种热连轧穿带过程中自动改善带钢秒流量平衡的方法，所述方法用于改善穿带过程的秒流量平衡，提高轧制稳定性，以减少带钢头部轧破和宽度拉窄，同时，提高穿带自动化程度，减小操作人员的工作负荷。

Claims (7)

1.一种热连轧穿带过程中自动改善带钢秒流量平衡的方法，其特征在于，

在热连轧穿带过程中，设定

V_i＝V_i辊_q*ΔV_i，

其中，V_i和V_i辊_q分别代表热连轧精轧机组本块钢和前一块钢在i机架的辊速，ΔV_i为i精轧机架降速率，

△V_i＝△V_tmpi·K1+△V_opei·K2+△V_gapi·K3 (式10)

其中,

ΔV_tmpi为基于活套角度计算的降速率，

ΔV_opei为基于速度手对机架速度的干预转化的降速率，

ΔV_gapi为基于压下手对辊缝的干预转化的降速率，

ΔV_i的取值范围为±5％；

K1、K2和K3为增益系数，范围分别在0.1-1。

2.如权利要求1所述的一种热连轧穿带过程中自动改善带钢秒流量平衡的方法，其特征在于，

△V_tmpi＝△V_i/V_seti (式5)，

其中，ΔV_i为i精轧机架降速率，无单位，V_seti为速度设定值，单位m/s，

△V_i＝△L_i/t_i (式4)

△L_i＝L_acti-L_tari (式3)

其中，ΔL_i为实际套量与目标套量的差值，单位m，t_i为活套动作到取值的时间，单位S，L_acti为实际套量，单位m，L_tari为目标套量，单位m，

其中，D_Ai为前机架轧辊到活套辊基座的距离，单位m，

D_Bi为后机架轧辊到活套辊基座的距离，单位m，

D_Li为活套臂长度，单位m，

θ_i为活套抬起角，

H_Li为活套辊基座和轧制水平线的高度落差，单位m，

L_Ai为前机架出口到活套辊的带钢长度，单位m，

L_Bi为后机架出口到活套辊的带钢长度，单位m，

R为活套辊辊径，单位m。

3.如权利要求1所述的一种热连轧穿带过程中自动改善带钢秒流量平衡的方法，其特征在于，

基于速度手对机架速度的干预转化的降速率：

△V_opei＝(V_seti-V_i)/V_seti (式6)

其中，

V_seti为速度设定值，单位m/s，V_i为热连轧精轧机组本块钢在i机架的辊速。

4.如权利要求1所述的一种热连轧穿带过程中自动改善带钢秒流量平衡的方法，其特征在于，

基于压下手对辊缝的干预转化的降速率：

取i+1机架咬钢t_i时间段内的i机架的辊缝GAP_i以及i+1机架的辊缝GAP_i+1,分别计算i机架和i+1机架辊缝变化量，单位mm：

△GAP_i＝GAP_i-GAP_seti (式7)

△GAP_i+1＝GAP_i+1-GAP_seti+1 (式8)

则i机架和i+1机架辊缝干预转化为降速率为：

其中，h_i为i机架出侧厚度设定值，h_i+1为i+1机架出侧厚度设定值，

单位mm，Mi为i机架的压下转化系数，即机架刚度和带钢塑性系数的比值，

M_i+1为i+1机架的压下转化系数，

ti为活套动作到取值的时间，

GAP_seti，GAP_seti+1分别为i机架及i+1机架的辊缝设定值。

5.如权利要求2所述的一种热连轧穿带过程中自动改善带钢秒流量平衡的方法，其特征在于，

取值时间点，即带钢速度取值点是取i活套起到最高点左右的一小段时间，为0.5～1.3秒。

6.如权利要求5所述一种热连轧穿带过程中自动改善带钢秒流量平衡的方法，其特征在于，

在所述i活套起到最高点左右的一小段时间内，每隔一定的周期取值再进行处理，这个周期取0.05～0.1秒。

7.如权利要求4所述一种热连轧穿带过程中自动改善带钢秒流量平衡的方法，其特征在于，

所述M_i取值范围0～10。