CN104942020B - 热连轧支撑辊磨损补偿及自适应方法 - Google Patents

热连轧支撑辊磨损补偿及自适应方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种热连轧支撑辊磨损补偿及自适应方法。本发明的方法包括步骤：（1）在板形模型计算中的辊系形变计算中引入板形自适应系数；（2）计算每块带钢的板形自适应系数；（3）换工作辊开轧前三块板形自适应系数均值计算；（4）统计历史上3‑6个月实际下线支撑辊在磨床上测量的磨损数据，回归建立支撑辊磨损模型；（5）在支撑辊磨损模型中增加自适应修正功能；（6）通过前三块的板形自适应系数修正支撑辊磨损模型的计算；（7）根据上个轧制单位的开轧前三块的板形依据步骤（6）进行自适应修正。本发明使支撑辊磨损预报模型能够充分适应各种工况对实际支撑辊磨损量的影响，提高支撑辊磨损预报精度，提高带钢板形质量。

Description

热连轧支撑辊磨损补偿及自适应方法
技术领域：
本发明涉及一种热连轧支撑辊磨损补偿及自适应方法，属于热连轧带钢板形控制领域。
背景技术：
热连轧板形设定精度的关键是要准确计算各机架的有载辊缝形状。影响有载辊缝形状的因素一般包括轧制力、弯辊力、工作辊原始辊形、窜辊位置、工作辊热膨胀与磨损、支撑辊辊形及磨损。随着热轧产品不断向薄规格拓展，薄规格带钢轧制量的增加直接导致精轧支撑辊轧制公里数的增加，精轧支撑辊磨损对板形的影响日益突出。
影响精轧支撑辊磨损量大小的因素众多，包括支撑辊使用周期内的轧制负荷、轧制的钢种规格、轧制速度、变形温度、支撑辊冷却状态等，这些外围条件的不确定性使得支撑辊磨损量大小的准确预报存在困难。专利《一种用于提高带钢质量的轧辊磨损优化控制方法》，专利号：CN201010153255，主要通过区分不同轧辊材质进行轧辊磨损的预报，但并不能适应现场工况和轧制钢种规格等众多因素的变化。专利《一种改善CSP产品质量的轧辊磨损数学模型优化方法》，专利号：CN200710031300，主要按连铸的单双流进行轧辊磨损计算的区分，也不能适应现场各种条件变化对实际磨损量的影响。专利《具有轧辊磨损预测功能的用于轧制平坦的轧件的轧机的运行方法》，专利号：CN201180041473，主要根据历史上实测的轧辊磨损数据优化当前使用轧辊的磨损预报，也不能完全考虑此轧辊本次实际使用过程中各种影响因素对轧辊磨损量的影响。
发明内容：
本发明的目的是针对上述存在的问题提供一种热连轧支撑辊磨损补偿及自适应方法，本发明首次根据实测带钢头部板形对支撑辊磨损预报进行自适应修正，首次提出在每次换工作辊时对支撑辊磨损模型进行自适应修正。使支撑辊磨损预报模型能够充分适应各种工况对实际支撑辊磨损量的影响，提高支撑辊磨损预报精度，提高带钢板形质量的同时，本发明能够延长支撑辊的使用周期。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
热连轧支撑辊磨损补偿及自适应方法，该方法包括如下步骤：
(1)在板形模型计算中的辊系形变计算中引入板形自适应系数，具体做法为：在通过有限元计算四辊轧机辊系形变公式，
其中，Cufd为加载辊缝凸度；Fr为工作辊单位宽度上的轧制力；B表示弯辊力；Cpce-wr表示轧件和工作辊接触面的辊系凸度，即空载下的工作辊原始辊型，当辊型一定时影响因素包括窜辊位置、轧辊热膨胀和磨损；Cwr-br为工作辊到支撑辊接触面的凸度，表示支撑辊的影响；
(2)计算每块带钢的板形自适应系数g：
其中，BSETUP为相应带钢的设定弯辊力，ΔB为消除带钢头部实际平直度值所需的弯辊力，ΔF为仪表检测到的带钢头部实际平直度值，为弯辊对平直度的增益系数；
(3)换工作辊开轧前三块板形自适应系数均值计算，
gx＝g1+g2+g3；
(4)统计历史上3-6个月实际下线支撑辊在磨床上测量的磨损数据，回归建立支撑辊磨
损模型：
W＝a0×L，
其中，W为支撑辊磨损量，L为轧制带钢的公里数，a0为常数；
(5)在支撑辊磨损模型中增加自适应修正功能，
W＝(a0+a)×L，
其中a为支撑辊磨损模型的自适应修正系数；
(6)通过前三块的板形自适应系数修正支撑辊磨损模型的计算，即：
a＝λ·(1-gx)，
其中，λ为可调节的常数，取值0.045-0.055；
(7)根据上个轧制单位的开轧前三块的板形依据步骤(6)进行自适应修正。
有益效果：
本发明经过试用，效果明显，支撑辊使用周期从8万吨延长至20万吨。且试用该发明以后板形质量得到明显改善，板形控制精度和轧制稳定性明显提示。
附图说明：
图1是本发明的流程图。
图2是四辊轧机辊形形变计算示意图。
图3是未采用本发明时换支撑辊前后的板形自适应系数变化走势图。
图4是未采用本发明时换支撑辊前后的带钢平直度控制情况图。
图5是采用本发明后换支撑辊前后板形自适应系数变化走势图。
图6是采用本发明后换支撑辊前后带钢头部平直度控制情况。
具体实施方式：
热连轧支撑辊磨损补偿及自适应方法，以某热连轧1780产线实际实施为例，具体实施流程如图1所示，具体如下：
(1)在板形模型计算中的辊系形变计算中引入板形自适应系数。
具体做法为：在通过有限元计算四辊轧机辊系形变公式，
其中，Cufd为加载辊缝凸度；Fr为工作辊单位宽度上的轧制力；B表示弯辊力；Cpce-wr表示轧件和工作辊接触面的辊系凸度，即空载下的工作辊原始辊型，当辊型一定时影响因素包括窜辊位置、轧辊热膨胀和磨损；Cwr-br为工作辊到支撑辊接触面的凸度，表示支撑辊的影响。
对公式(1)中弯辊力乘以一个自适应系数g，如图2所示，FR为带钢的设定轧制力，B弯辊力，当g＝1时，说明模型计算准确，无需修正，实际生产中g一般在0.7至1.3左右。
常规的辊形形变计算考虑设定轧制力、弯辊力、窜辊位置对应的原始辊形、工作辊热膨胀、工作辊磨损等变量，一般板形模型通过这些变量计算满足轧机出口带钢的比例凸度以获得良好的平直度。本方案通过在计算弯辊力B上乘以一个自适应修正系数g，如图2所示，实现板形自适应；
(2)计算每块带钢的板形自适应系数g，以某块带钢头部平直度偏差为-100I,设定弯辊力为800KN为例，
(3)换工作辊开轧前三块板形自适应系数均值计算，以换辊前三块的带钢头部分别有中浪-100I、-50I、-20I为例，则g1、g2、g3分别为1.063、1.031、1.013，则
gx＝g1+g2+g3＝1.036
(4)统计历史上3-6个月实际下线支撑辊在磨床上测量的磨损数据，回归建立支撑辊磨损模型：
W＝a0×L＝0.1μm/Km×L
其中，W为支撑辊磨损量，L为轧制带钢的公里数，a0为0.1，以轧制带钢公里数为3000Km计算，此时计算支撑辊磨损值为300μm。
(5)在支撑辊磨损模型中增加自适应修正功能，
W＝(0.1+a)×L
其中a为支撑辊磨损模型的自适应修正系数。
(6)由于换工作辊开轧时，工作辊磨损和热膨胀为0，开轧前三块工作辊磨损和热膨胀处于增加的起步阶段，开轧前三块的带钢头部平直度反映了板形模型设定与实际工况的偏差，此偏差主要表现为支撑辊的磨损计算偏差。因此，通过前三块的板形自适应系数可以修正支撑辊磨损模型的计算，即
a＝λ·(1-gx)
按λ取0.5计算，支撑辊磨损模型的自适应修正系数计算为-0.018
(7)换工作辊时对支撑辊磨损模型进行自适应修正。计算修正后的支撑辊磨损值为246μm，由于上个轧制单位开轧前三块均有中浪，说明支撑辊磨损计算偏大，此次支撑辊磨损自适应修正将磨损值降低后，再次换辊开轧后设定弯辊力将降低，从而可消除带钢头部中浪的现象，并且提高了板形模型的设定精度，避免支撑辊磨损计算不准导致带钢换规格出现板形缺陷。
从图3和图4可以看出，未采用本发明时，在支撑辊使用中后期，支撑辊磨损计算不准，模型偏差主要依靠板形自适应系数修正，板形自适应系数g经常偏下限，板形容易出现双边浪。
从图5和图6可以看出，采用本发明后，在支撑辊使用周期内，支撑辊磨损计算准确，板形自适应系数在1附件分布，带钢平直度控制情况良好。

Claims (1)

1.一种热连轧支撑辊磨损补偿及自适应方法，其特征是：该方法包括如下步骤：
(1)在板形模型计算中的辊系形变计算中引入板形自适应系数，具体做法为：在通过有限元计算四辊轧机辊系形变公式，
<mrow> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>u</mi> <mi>f</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mo>&amp;part;</mo> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>u</mi> <mi>f</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mrow> <mo>&amp;part;</mo> <msub> <mi>F</mi> <mi>r</mi> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>F</mi> <mi>r</mi> </msub> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <mo>&amp;part;</mo> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>u</mi> <mi>f</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mrow> <mo>&amp;part;</mo> <mi>B</mi> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mi>B</mi> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <mo>&amp;part;</mo> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>u</mi> <mi>f</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mrow> <mo>&amp;part;</mo> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mi>c</mi> <mi>r</mi> <mo>-</mo> <mi>w</mi> <mi>r</mi> </mrow> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mi>c</mi> <mi>r</mi> <mo>-</mo> <mi>w</mi> <mi>r</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <mo>&amp;part;</mo> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>u</mi> <mi>f</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mrow> <mo>&amp;part;</mo> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>w</mi> <mi>r</mi> <mo>-</mo> <mi>b</mi> <mi>r</mi> </mrow> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>w</mi> <mi>r</mi> <mo>-</mo> <mi>b</mi> <mi>r</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
其中，Cufd为加载辊缝凸度；Fr为工作辊单位宽度上的轧制力；B表示弯辊力；Cpce-wr表示轧件和工作辊接触面的辊系凸度，即空载下的工作辊原始辊型，当辊型一定时影响因素包括窜辊位置、轧辊热膨胀和磨损；Cwr-br为工作辊到支撑辊接触面的凸度，表示支撑辊的影响；
(2)计算每块带钢的板形自适应系数g：
<mrow> <mi>g</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>B</mi> <mrow> <mi>S</mi> <mi>E</mi> <mi>T</mi> <mi>U</mi> <mi>P</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>B</mi> </mrow> <msub> <mi>B</mi> <mrow> <mi>S</mi> <mi>E</mi> <mi>T</mi> <mi>U</mi> <mi>P</mi> </mrow> </msub> </mfrac> </mrow>
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其中，BSETUP为相应带钢的设定弯辊力，ΔB为消除带钢头部实际平直度值所需的弯辊力，ΔF为仪表检测到的带钢头部实际平直度值，为弯辊对平直度的增益系数；
(3)换工作辊开轧前三块板形自适应系数均值计算，
gx＝g1+g2+g3；
(4)统计历史上3-6个月实际下线支撑辊在磨床上测量的磨损数据，回归建立支撑辊磨损模型：
W＝a0×L，
其中，W为支撑辊磨损量，L为轧制带钢的公里数，a0为常数；
(5)在支撑辊磨损模型中增加自适应修正功能，
W＝(a0+a)×L，
其中a为支撑辊磨损模型的自适应修正系数；
(6)通过前三块的板形自适应系数修正支撑辊磨损模型的计算，即：
a＝λ·(1-gx)，
其中，λ为可调节的常数，取值0.045-0.055；
(7)根据上个轧制单位的开轧前三块的板形依据步骤(6)进行自适应修正。
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