CN105251780B - 一种平整机延伸率波动的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于冷轧带钢技术领域，公开了一种平整机延伸率波动的控制方法，获得平整机入口带钢速度与平整机出口带钢速度，获得带钢的实际延伸率；根据所述带钢的实际延伸率和带钢的延伸率设定值，获得延伸率第一偏差值；所述延伸率第一偏差值通过延伸率比例积分控制器，获得轧制力修正量；根据所述轧制力修正量获得延伸率第二偏差值。本发明能提高低速与加减速阶段延伸率控制精度，同时保证高速阶段延伸率控制精度，减少带钢头尾延伸率超差段长度。

Description

一种平整机延伸率波动的控制方法

技术领域

本发明涉及冷轧带钢的一种轧制方法，特别是涉及一种延伸率控制方法。

背景技术

冷轧带钢经过再结晶退火，消除了加工硬化组织，但力学性能和加工性能变坏，这时带钢的应力变曲线具有明显的上屈服极限，并且在下屈服极限出现屈服平台。消除屈服平台的方法有平整轧制、拉伸变形以及矫直等，大量生产实践证明平整轧制是一种最有效的加工方法，被广泛用于大规模的生产中。

与常规冷轧不同，平整实质上是一种小变形(0.5％～5％)轧制，是冷轧工艺中具有重要意义的一种生产工序。延伸率是平整中最基本的工艺参数，平整道次压下量很小，只有微米级，一般采用带钢延伸率作为其厚度变化的等效值。延伸率调节是控制工艺质量的重要内容。延伸率受多种因素的影响，其中包括退火带卷、压下量、摩擦系数、轧制速度等。

延伸率是平整轧制中控制带钢力学性能的唯一变形指标，其数值是根据钢种组织结构和最终用途按要求给定的，它的大小和均匀程度直接影响带钢的平整质量和深加工性能。在平整工艺上,每一种材质都对应着一定的延伸率，而对同一材质的带钢进行平整时，要求其延伸率保持恒定，即在误差范围内波动，这样才能使带钢的纵向性能质量得到保证，有利于带钢的进一步深加工。因此，控制延伸率的大小和均匀性是平整轧制中至关重要的问题。

现有的技术中，连退平整机在过焊缝、加减速以及低速等状态下带钢平整延伸率存在较大波动，带钢头尾延伸率超差段长度较长，使用常发生冲压开裂、橘皮的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种平整机延伸率波动的控制方法，该控制方法能提高低速与加减速阶段延伸率控制精度，同时保证高速阶段延伸率控制精度，减少带钢头尾延伸率超差段长度。

本申请实施例提供了一种平整机延伸率波动的控制方法,获得平整机入口带钢速度与平整机出口带钢速度，获得带钢的实际延伸率；

其中，所述带钢的实际延伸率为：

式中，ε_act为带钢的实际延伸率；v₀为平整机入口带钢速度，单位为m/s；v₁为平整机出口带钢速度，单位为m/s；

根据所述带钢的实际延伸率和带钢的延伸率设定值，获得延伸率第一偏差值；

其中，所述延伸率第一偏差值为：

Δε＝ε_act-ε_set

式中，Δε为延伸率第一偏差值；ε_act为带钢的实际延伸率；ε_set为带钢的延伸率设定值，延伸率设定值由二级计算机根据带钢种类给定；

所述延伸率第一偏差值通过延伸率比例积分控制器，获得轧制力修正量；

其中，所述轧制力修正量为：

式中，ΔF为轧制力修正量，单位为kN；K_p为延伸率控制系统增益系数；Δε为延伸率第一偏差值；T为积分时间常量，单位为ms；t为程序的采样周期，单位为ms；

根据所述轧制力修正量获得延伸率第二偏差值，其中所述延伸率第二偏差值不同于所述延伸率第一偏差值。

优选的，所述延伸率控制系统增益系数K_p的设定方法如下：

平整机处于加减速阶段时加速度a不等于0，平整机处于稳速阶段时加速度a等于0；

式中，a为平整机加速度，单位为m/s²；K_p为延伸率控制系统增益系数；K_p1为平整机处于加减速阶段时延伸率控制系统增益系数；K_p2为平整机处于稳速阶段时延伸率控制系统增益系数。

优选的，所述K_p1的取值为[0.9,1.1]，K_p2的取值为[1.8,2.2]。

优选的，根据连退机组的不同运行状态，将平整机出口速度分为四个阶段，分别为：(1)高速阶段，平整机出口带钢速度v₁>2m/s；(2)中速阶段，平整机出口带钢速度为1m/s<v₁≤2m/s；(3)低速阶段，平整机出口带钢速度为0.5m/s<v₁≤1m/s；(4)爬行阶段，平整机出口带钢速度为v₁≤0.5m/s；

针对上述四个阶段，积分时间常量的设定方法如下：

式中，v₁为平整机出口带钢速度，单位为m/s；T为积分时间常量，单位为ms；M₁为高速阶段积分之间常量计算系数；M₂为中速阶段积分之间常量计算系数；M₃为低速阶段积分之间常量计算系数；M₄为爬行阶段积分之间常量计算系数。

优选的，所述M₁的取值为[900,1100]，M₂的取值为[450,550]，M₃的取值为[80,120]，M₄的取值为[60,80]。

优选的，所述平整机入口带钢速度v₀与平整机出口带钢速度v₁通过平整机前后张力辊组传动电机上的码盘进行测量。

优选的，所述平整机入口带钢速度v₀与平整机出口带钢速度v₁的取值范围为0m/s至15m/s。

优选的，所述程序采样周期t为常量，取值为1.6ms。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、在本申请实施例中，获得延伸率的偏差值并计算确定平整机轧制力修正量，解决了低速和加减速过程中延伸率的控制精度和稳定性问题，达到了减少带钢头尾延伸率超差段长度，提高带钢的成材使用率的效果。

2、在本申请实施例中，根据平整机处于加减速阶段或稳速阶段，设定不同的延伸率控制系统增益系数，调整轧制力修正量，进而保证了延伸率控制精度。

3、在本申请实施例中，根据连退机组的不同运行状态，将平整机出口速度分为不同的阶段，并针对不同的阶段设定积分时间常量，调整轧制力修正量，使得平整机延伸率在不同运行状态中延伸控制精度更高，达到减小延伸率控制误差的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种平整机延伸率波动的控制方法流程示意图。

图2为一种平整机延伸率波动的控制方法示意图。

图3为本技术方案应用前平整机延伸率控制精度。

图4为本技术方案应用后平整机延伸率控制精度。

具体实施方式

本发明提供一种平整机延伸率波动的控制方法，该控制方法能提高低速与加减速阶段延伸率控制精度，同时保证高速阶段延伸率控制精度，减少带钢头尾延伸率超差段长度。

本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

一种平整机延伸率波动的控制方法，获得平整机入口带钢速度与平整机出口带钢速度，获得带钢的实际延伸率；根据所述带钢的实际延伸率和带钢的延伸率设定值，获得延伸率第一偏差值；所述延伸率第一偏差值通过延伸率比例积分控制器，获得轧制力修正量；根据所述轧制力修正量获得延伸率第二偏差值。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

如图1和图2所示，本申请实施例提供了一种平整机延伸率波动的控制方法,所示方法包括：

步骤10：获得平整机入口带钢速度与平整机出口带钢速度，获得带钢的实际延伸率；

其中，所述带钢的实际延伸率为：

式中，ε_act为带钢的实际延伸率；v₀为平整机入口带钢速度，单位为m/s；v₁为平整机出口带钢速度，单位为m/s；

具体的，平整机入口带钢速度v₀与平整机出口带钢速度v₁通过平整机前后张力辊组传动电机上的码盘进行测量；

平整机入口带钢速度v₀与平整机出口带钢速度v₁的取值范围为0m/s至15m/s。

步骤20：根据所述带钢的实际延伸率和带钢的延伸率设定值，获得延伸率第一偏差值；

其中，所述延伸率第一偏差值为：

Δε＝ε_act-ε_set

式中，Δε为延伸率第一偏差值；ε_act为带钢的实际延伸率；ε_set为带钢的延伸率设定值，延伸率设定值由二级计算机根据带钢种类给定；

步骤30：所述延伸率第一偏差值通过延伸率比例积分控制器，获得轧制力修正量；

其中，所述轧制力修正量为：

式中，ΔF为轧制力修正量，单位为kN；K_p为延伸率控制系统增益系数；Δε为延伸率第一偏差值；T为积分时间常量，单位为ms；t为程序的采样周期，单位为ms；

具体的，所述延伸率控制系统增益系数K_p的设定方法如下：

平整机处于加减速阶段时加速度a不等于0，平整机处于稳速阶段时加速度a等于0；

式中，a为平整机加速度，单位为m/s²；K_p为延伸率控制系统增益系数；K_p1为平整机处于加减速阶段时延伸率控制系统增益系数；K_p2为平整机处于稳速阶段时延伸率控制系统增益系数。

所述K_p1的取值为[0.9,1.1]，K_p2的取值为[1.8,2.2]。

根据连退机组的不同运行状态，将平整机出口速度分为四个阶段，分别为：(1)高速阶段，平整机出口带钢速度v₁>2m/s；(2)中速阶段，平整机出口带钢速度为1m/s<v₁≤2m/s；(3)低速阶段，平整机出口带钢速度为0.5m/s<v₁≤1m/s；(4)爬行阶段，平整机出口带钢速度为v₁≤0.5m/s；

针对上述四个阶段，积分时间常量的设定方法如下：

式中，v₁为平整机出口带钢速度，单位为m/s；T为积分时间常量，单位为ms；M₁为高速阶段积分之间常量计算系数；M₂为中速阶段积分之间常量计算系数；M₃为低速阶段积分之间常量计算系数；M₄为爬行阶段积分之间常量计算系数。

所述M₁的取值为[900,1100]，M₂的取值为[450,550]，M₃的取值为[80,120]，M₄的取值为[60,80]。

所述程序采样周期t为常量，取值为1.6ms。

步骤40：根据所述轧制力修正量获得延伸率第二偏差值，其中所述延伸率第二偏差值不同于所述延伸率第一偏差值。

下面结合原理对本发明作详细说明。

一、平整机延伸率计算方法

平整轧制是确保带钢成品质量的最后一道关键工序，它对于提高产品质量、使带钢具有合适的力学性能和表面状态起着重要的作用。在冷轧平整机中延伸率是重要的工艺指标，为获得恒定延伸率，可通过调节轧制力来达到延伸率稳定控制的目的。

带钢的实际延伸率计算公式为：

式中，ε_act为带钢的实际延伸率；v₀为平整机入口带钢速度，单位为m/s；v₁为平整机出口带钢速度，单位为m/s。

二、平整机延伸率控制原理

通过轧制力的修正达到对延伸率控制。实际控制原理是：将带钢的实际延伸率和带钢的延伸率设定值进行比较，获得延伸率第一偏差值，该差值被送到延伸率比例积分控制器，获得轧制力修正量，调节轧制力进而对延伸率偏差进行控制。

三、不同状态下获得恒定延伸率方法

在加减速状态下，平整机组的速度，轧制力，延伸率等都处于不稳定状态，因此出现延伸率波动过大，使得加减速平整段带钢不符合工艺要求。因此在平整机处于加减速阶段时，将延伸率控制系统增益系数K_p设定为K_p1，且K_p1的取值为[0.9,1.1]。在平整机处于加减速阶段时对伸率控制系统增益系数进行特殊设置，使得平整机延伸率在上述过程中延伸控制精度更高，达到减小延伸率控制误差的目的。

在稳速阶段，平整机组的速度，轧制力，延伸率等都与加减速状态不同。因此在平整机处于稳速阶段时，将延伸率控制系统增益系数K_p设定为K_p2，且K_p2的取值为[1.8,2.2]。在平整机处于稳速阶段时对伸率控制系统增益系数进行特殊设置，使得平整机延伸率在上述过程中延伸控制精度更高，达到减小延伸率控制误差的目的。

平整机运行速度的大小，对延伸率控制精度影响较大。根据连退机组的不同运行状态，将平整机出口速度分为四个阶段，分别为：(1)高速阶段，平整机出口带钢速度v₁>2m/s，此时平整机处于高速稳定运行阶段，延伸率波动较小；(2)中速阶段，连退机组出口分卷时，平整机需降速，此时平整机出口带钢速度为1m/s<v₁≤2m/s，此时存在升降速阶段以及速度低速稳定运行阶段，会出现延伸率小幅波动；(3)低速阶段，当连退机组出口需更换卷取机芯轴套筒或平整机过焊缝时，需要平整机以相对较低的速度运行，此时平整机出口带钢速度为0.5m/s<v₁≤1m/s，延伸率波动问题较为严重；(4)爬行阶段，当连退机组出现其他问题，但又无法停产，需要平整机以极低的速度维持生产，此时平整机出口带钢速度为v₁≤0.5m/s，延伸率波动最为严重。针对上述四个阶段，设定不同的积分时间常量，使得平整机延伸率在上述不同运行状态中延伸控制精度更高，达到减小延伸率控制误差的目的。

四、实际验证及结果分析

本发明应用于某厂2230连退机组平整机，提高了2230平整机低速、爬行以及加减速阶段延伸率控制精度，减少了带钢头尾延伸率超差段长度。图3为本技术方案应用前平整机延伸率控制精度，图4为本技术方案应用后平整机延伸率控制精度，通过对比可以看出，采用本技术方案后平整机延伸率波动幅值与波动距离明显减小。每卷带钢延伸率偏差大于0.2％的平均长度由166m降低到15m以内。这说明控制方案设计是非常有效而且成功的。

本申请实施例中提供的一种平整机延伸率波动的控制方法，至少具有如下技术效果或优点：

获得延伸率的偏差值，调整轧制力修正量，针对平整机处于加减速或稳速阶段对伸率控制系统增益系数进行特殊设置，同时针对连退机组的不同运行状态设定不同的积分时间常量，使得平整机延伸率在上述不同阶段和状态中延伸控制精度更高，达到减小延伸率控制误差的目的。实现了提高低速与加减速阶段延伸率控制精度，同时保证高速阶段延伸率控制精度，减少带钢头尾延伸率超差段长度，提高带钢的成材使用率。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种平整机延伸率波动的控制方法,其特征在于:

获得平整机入口带钢速度与平整机出口带钢速度，获得带钢的实际延伸率；

其中，所述带钢的实际延伸率为：

${\mathrm{\&epsiv;}}_{act}=\frac{v_1-v_0}{v_0}\&CenterDot;100\%$

式中，ε_act为带钢的实际延伸率；v₀为平整机入口带钢速度，单位为m/s；v₁为平整机出口带钢速度，单位为m/s；

根据所述带钢的实际延伸率和带钢的延伸率设定值，获得延伸率第一偏差值；

其中，所述延伸率第一偏差值为：

Δε＝ε_act-ε_set

式中，Δε为延伸率第一偏差值；ε_act为带钢的实际延伸率；ε_set为带钢的延伸率设定值，延伸率设定值由二级计算机根据带钢种类给定；

所述延伸率第一偏差值通过延伸率比例积分控制器，获得轧制力修正量；

其中，所述轧制力修正量为：

$\mathrm{\&Delta;}F=K_p\&CenterDot;\mathrm{\&Delta;}\mathrm{\&epsiv;}+\frac{1}{T}\&CenterDot;{\&Integral;}_0^t{K}_p\&CenterDot;\mathrm{\&Delta;}\mathrm{\&epsiv;}\&CenterDot;dt$

式中，ΔF为轧制力修正量，单位为kN；K_p为延伸率控制系统增益系数；Δε为延伸率第一偏差值；T为积分时间常量，单位为ms；t为程序的采样周期，单位为ms；

根据所述轧制力修正量获得延伸率第二偏差值，其中所述延伸率第二偏差值不同于所述延伸率第一偏差值；

延伸率控制系统增益系数K_p的设定方法如下：

平整机处于加减速阶段时加速度a不等于0，平整机处于稳速阶段时加速度a等于0；

式中，a为平整机加速度，单位为m/s²；K_p为延伸率控制系统增益系数；K_p1为平整机处于加减速阶段时延伸率控制系统增益系数；K_p2为平整机处于稳速阶段时延伸率控制系统增益系数。

2.如权利要求1所述的平整机延伸率波动的控制方法，其特征在于：K_p1的取值为[0.9,1.1]，K_p2的取值为[1.8,2.2]。

3.如权利要求1所述的平整机延伸率波动的控制方法，其特征在于：根据连退机组的不同运行状态，将平整机出口速度分为四个阶段，分别为：(1)高速阶段，平整机出口带钢速度v₁>2m/s；(2)中速阶段，平整机出口带钢速度为1m/s<v₁≤2m/s；(3)低速阶段，平整机出口带钢速度为0.5m/s<v₁≤1m/s；(4)爬行阶段，平整机出口带钢速度为v₁≤0.5m/s；

针对上述四个阶段，积分时间常量的设定方法如下：

$T=\left\{\begin{array}{cc}\frac{M_1}{v_1}& v_1>2m/s\\ \frac{M_2}{v_1}& 1m/s<v_1\&le;2m/s\\ \frac{M_3}{v_1}& 0.5m/s<v_1\&le;1m/s\\ \frac{M_4}{v_1}& v_1\&le;0.5m/s\end{array}\right.$

式中，v₁为平整机出口带钢速度，单位为m/s；T为积分时间常量，单位为ms；M₁为高速阶段积分之间常量计算系数；M₂为中速阶段积分之间常量计算系数；M₃为低速阶段积分之间常量计算系数；M₄为爬行阶段积分之间常量计算系数。

4.如权利要求3所述的平整机延伸率波动的控制方法，其特征在于：M₁的取值为[900,1100]，M₂的取值为[450,550]，M₃的取值为[80,120]，M₄的取值为[60,80]。

5.如权利要求1所述的平整机延伸率波动的控制方法，其特征在于：平整机入口带钢速度v₀与平整机出口带钢速度v₁通过平整机前后张力辊组传动电机上的码盘进行测量。

6.如权利要求1所述的平整机延伸率波动的控制方法，其特征在于：平整机入口带钢速度v₀与平整机出口带钢速度v₁的取值范围为0m/s至15m/s。

7.如权利要求1所述的平整机延伸率波动的控制方法，其特征在于：程序的采样周期t为常量，取值为1.6ms。