CN105363796A - 可减轻加热炉步进梁水印对成品厚度影响的轧制控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种可减轻加热炉步进梁水印对成品厚度影响的轧制控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，检测加热炉中步进梁的数量和加热炉的尺寸；步骤2，根据步进梁的数量和加热炉的尺寸计算水印点的数量和每一个水印点的位置；步骤3，计算每一个水印点对于轧制力的水印影响系数；步骤4，根据水印影响系数计算水印点的实际轧制力。采用了本发明的技术方案，能够减轻加热炉步进梁水印对中厚板成品厚度的影响，特别是可以在加热炉在炉时间较短情况下，仍能有效地减少水印造成的厚度波动，能够确保厚板小时产量和成品厚度精度，减少质量损失。

Description

可减轻加热炉步进梁水印对成品厚度影响的轧制控制方法

技术领域

本发明涉及厚板轧机的厚度控制方法，更具体地说，涉及一种可减轻加热炉步进梁水印对成品厚度影响的轧制控制方法。

背景技术

影响中厚板热轧钢板厚度的因素有若干项，其中包括了来料板坯温度不均匀造成的钢板厚度变化。造成来料板坯温度不均匀的原因之一是水印的影响。水印，又称为炉底黑印或加热炉黑印，即钢板长度方向上的局部冷硬区，这是板坯在加热炉中与加热炉底部托起支撑物接触而产生的，严重时肉眼可见板坯该区域颜色较暗。板坯沿长度方向的温度不均匀能造成钢板沿长度方向的厚度波动，具体可见《高精度板带材轧制理论与实践》(V.B.金兹伯格，冶金工业出版社，2002)的8.3小节-热轧带钢的厚度变化。水印的定义见《热轧生产自动化技术》(刘玠，冶金工业出版社，2006)的4.4.1.2小节-水印温度。

步进式连续加热炉是当前中厚板轧机产线的主流加热炉配置，它的底部托起支撑物是安装在内部通水或蒸汽冷却的步进梁和固定梁上的垫块，虽比老式的推钢式连续加热炉造成的水印程度轻面积小，但仍会在加热后的板坯上产生一定程度的水印，特别是在板坯的在炉时间较短的情况下，水印较严重，对中厚板成品厚度精度的影响不可忽视。

水印点及水印温差：板坯接触水冷梁的部位称为水印点，一般受热温度较非接触部位低，和非接触部位的温度差称谓水印温差。由于梁中通水循环冷却，在冷却水梁的同时也对梁上垫块实施了冷却，在垫块和板坯之间因温度传导的作用使接触点的温度低而产生水印温差。水印温差因水梁的功能可分为步进梁水印温差和固定梁水印温差。步进梁托起板坯时的接触点称步进梁水印点；步进梁下降后，板坯放在固定梁上的接触点，称之为固定粱水印点。本技术方案中，由于主要技术实施要点在中厚板可逆轧机的控制系统中，所以不区分步进梁水印和固定梁水印，统称水印点，而水印温差简称为水印。

现有的减轻、消除水印带来的成品厚度波动的技术，主要集中在加热炉设备的设计及步进梁动作控制技术方面。比如合理设计步进梁和固定梁垫块的形状(KR20030008119A)，研发制备采用新材料的垫块(JP62290821A)，完善步进梁运动的控制策略(200720068986)等。加热炉方面的技术方案都体现了尽量降低水印产生的可能性及影响程度。

另一方面，若在加热炉水印的产生不可避免的情况下，从轧机厚度控制角度，如何降低水印对成品钢板厚度的影响，目前中厚板轧机主要依靠厚度自动控制(AutomaticGaugeControl，AGC)功能。AGC功能能够在一定程度上减轻各种因素对厚度波动的影响，也包括水印的影响。中厚板轧机的轧制钢板长度比热连轧机短得多，而且靠近轧机的区域水汽弥漫，振动严重，测量环境十分恶劣，所以通常不能采用热连轧机的测厚仪反馈式自动厚度控制方式和监控式厚度自动控制方式，通常采用轧制力AGC控制模式，没有特定消除水印厚度影响的针对性技术方案。

与中厚板轧机不同，热连轧轧机除了AGC功能有多种控制模式，而且还出现了直接消除水印影响的几种技术方案：(1)在粗轧机和精轧机之间安装加热装置，对中间坯水印点位置直接补热(JP62207510A)；(2)在精轧机架间安装加热装置，对带钢水印点位置直接补热(JP6269835A、JP9271821A)；(3)增加温度测量装置，进行厚度反馈控制(JP61009917A)。以上几种技术方案，除常规的轧制力AGC功能以外，都需要额外增加装置，需要设备投资。

下面具体叙述上述几种典型的减轻水印对成品厚度影响的技术方案的不足之处。

现有加热炉方面的技术方案中，一旦中厚板产线已投入生产，设备设计的方案，除非投资进行加热炉设备改造，否则几乎没有改进空间。加热炉步进梁动作策略的优化，主要针对的是生产线异常停顿情况下的补救措施，而对于正常生产过程来说，步进梁动作必须满足生产节奏的要求，申请号为200720077367.9的中国专利的技术方案实质上是在平衡固定梁和步进梁造成的水印，使步进梁垫块和固定梁垫块接触板坯的时间较均衡。但如果板坯在炉时间较短，由于板坯加热过程本身是个缓慢变化过程，板坯温度均匀性较差，即使步进梁垫块和固定梁垫块接触板坯的时间较均衡，但水印点由于与垫块接触，温度散失多，升温尤其慢，水印点的温度根本还没加热到位，就已出炉了，所以在这种条件下，不论如何调整步进梁动作，水印依然会很明显。

在轧机方面的技术方案中，热连轧的直接消除水印影响的方案，是在热连轧机组中增加直接的水印点补温装置，需要设备投资，而且需要考虑设备空间布置限制，真正实施的难度很大。

中厚板轧机通常采用轧制力AGC(P-AGC)控制系统。轧制力AGC系统具有应对阶跃响应慢的固有缺陷，水印影响恰恰是一种较典型的阶跃干扰。

(关于水印点的影响，摘录自《热轧生产自动化技术》4.4.1.2小节，刘玠，冶金工业出版社，2006)

由于水印处温度变化率大，导致轧制力、轧机弹跳和轧件厚度的变化都很“陡”。对于这一类高幅值的快变扰动，采用反馈控制方式，厚差消除效果通常不理想，如可采用前馈控制方式，也可明显改善水印抑制效果。

由于轧制力AGC系统固有的反馈收敛较慢的特性，在应对变化“陡峭”的水印影响时，就显得力不从心。这可以从改进AGC反馈响应性能着手或设计合理的前馈控制。本设计方案就是提出了一种新的针对中厚板轧机的基于在炉时间预测水印影响的前馈控制方法。

而文献中已有的前馈方案都是为热连轧机组设计的，比如：兼顾板形的硬度前馈自动厚度控制在热连轧上的应用(李伯群等，冶金自动化，2012年1月)。而且热连轧机组的前馈是从前机架，设法提取材料硬度、温度变化的信息，而不是本技术方案中的从水印产生的源头--加热炉机组获取有效信息，给出合理的中厚板轧机的前馈动作。

以下关于轧制力AGC原理的描述，摘自《中国中厚板轧制技术与装备》6.4.3节，王国栋，冶金工业出版社，2009。

轧制力AutomaticGaugeControl，AGC是利用轧机机架的弹跳方程直接计算得到板厚的方法，它相当于将机架作为厚度计(gaugemeter)，无滞后时间测得厚度，所以又称它为厚度计法，其厚度控制系统被称为厚度计法厚度控制系统，简称为GM-AGC(gaugemeter-automaticgaugecontrol)。由西姆斯最早提出的弹跳方程：

h＝S₀+P/K_m(1)

其中h：计算出的钢板厚度，S₀：辊缝，P：实测轧制力，K_m：轧机刚度系数。

得到了厚度计法的控制模型公式：

ΔS＝(P-P₀)/K_m(2)

其中，ΔS是需要调整的辊缝变化量，P₀是设定轧制力。

如图1所示，现有的带钢轧制方法可以概括为以下5个步骤：

S11：钢板进钢之前的设定；

S12：计算下一道次的多点设定的设定特征点的设定轧制力P0；

S13：轧制力AGC控制模块接收、保存设定轧制力P0目标曲线；

S14：钢板进入轧机开始轧制；

S15：轧制力AGC控制模块接收实时测量轧制力P，采用厚度计法，实时调整轧机辊缝。

实践表明，当有阶跃扰动时，经过此控制系统多次调解之后，最后是可以收敛到厚度偏差，但是这种轧制力AGC其收敛的速度很慢，系统的动态响应不理想。

现有的厚板轧机通常采用轧制力AGC(P-AGC)控制系统，轧制力AGC系统具有应对阶跃响应慢的固有缺陷。目前，还没有专门针对水印影响的厚度控制措施，而是把水印作为一种较典型的阶跃干扰因素，在厚度反馈系统中予以调整。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种可减轻加热炉步进梁水印对成品厚度影响的轧制控制方法，来改善现有技术钢板轧制过程中的水印影响。

根据本发明，提供一种可减轻加热炉步进梁水印对成品厚度影响的轧制控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，检测加热炉中步进梁的数量和加热炉的尺寸；步骤2，根据步进梁的数量和加热炉的尺寸计算水印点的数量和每一个水印点的位置；步骤3，计算每一个水印点对于轧制力的水印影响系数；步骤4，根据水印影响系数计算水印点的实际轧制力。

根据本发明的一实施例，还包括步骤5，绘制轧制力目标曲线，目标曲线包括水印点的实际轧制力和非水印点的轧制力；步骤6，根据目标曲线，在实时轧制过程中结合厚度计法，实时调整轧机辊缝。

根据本发明的一实施例，加热炉中步进梁的数量N为2～5，步进梁以炉列宽度方向的中心对称布置。

根据本发明的一实施例，还包括N＝2～5时各个水印点的计算公式。

根据本发明的一实施例，水印影响系数的计算公式为：

$\mathrm{Fac}=\begin{array}{cc}0.0& t>\mathrm{tb}\\ a_0+a_1\×t+a_2\×t^2+a_3\×t^3& t\≤\mathrm{tb}\end{array},$ 其中，Fac是水印影响系数，数值范围：0～0.5；t是板坯在加热炉的在炉时间(单位：小时，范围：0.1～4小时)，tb是在炉时间临界值(单位：小时)，是生产经验值，根据具体加热炉炉型、尺寸的不同而有所不同，数值在2.0～4.0之间；a₀、a₁、a₂、a₃是模型参数，根据板坯厚度和钢种，采取不同的具体系数，a₀的范围：-0.5～1.0，a₁的范围：-1.5～1.5，a₂的范围：-1.5～1.5，a₃的范围：-0.5～0.5。

根据本发明的一实施例，水印点的实际轧制力为：P_s0＝P_m0×(1+Fac)，其中，Fac是水印影响系数，数值范围：0～0.5；P_m0是轧机过程自动化系统原有的设定轧制力模型的计算值，单位：N，范围：6×106～10×107N，P_s0是考虑水印影响的位于水印点位置的设定轧制力，单位：N，范围：6×106～10×107N。

根据本发明的一实施例，厚度计法的计算方法为：ΔS＝(P-P_s0)/K_m，其中，ΔS是需要调整的辊缝变化量，单位：m，范围：-0.005～0.005m，P_s0是考虑水印影响的设定轧制力，单位：N，范围：6×106～10×107N；K_m是轧机刚度，与轧机装备的机械特性相关，单位：N/m，范围：0.5×1010～1.5×1010N/m。

采用了本发明的技术方案，能够减轻加热炉步进梁水印对中厚板成品厚度的影响，特别是可以在加热炉在炉时间较短情况下，仍能有效地减少水印造成的厚度波动，从而确保厚板厂在当下市场萎靡，工厂产线低负荷运行，加热炉开炉率不足的情况下，能够确保厚板小时产量和成品厚度精度，减少质量损失。

附图说明

在本发明中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1是现有的轧钢流程图；

图2是本发明方法的流程图；

图3是在N＝2时的水印点的位置示意图；

图4是在N＝3时的水印点的位置示意图；

图5是在N＝4时的水印点的位置示意图；

图6是在N＝5时的水印点的位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

在基于模型过程控制的多点设定和轧制力AGC的自动化系统中，本发明根据板坯的加热炉在炉时间、尺寸、钢种等信息，建立水印影响估计模型中，预先计算出水印点相对位置及对轧制力的影响估计值，给予AGC更合理的预设定轧制力目标和初始辊缝，从而减少AGC系统的调整量，从而达到减少水印影响的厚度波动的目的。

因此，本发明提供一种减轻加热炉步进梁水印对成品厚度影响的中厚板轧机的自动化的轧制厚度控制方法。

本技术方案适用于具备自动化控制系统的现代化的步进式加热炉、中厚板轧机生产线，自动化控制系统应当包括加热炉过程控制系统、轧机过程自动化系统、轧机基础自动化系统。其中的加热炉过程控制系统具备累计板坯在炉加热的时间功能，其中的轧机过程自动化系统具备道次的多点设定功能和设定轧制力模型，其中的轧机基础自动化系统具备实时控制厚度的轧制力AGC控制功能。

如图2所示，本发明在通用的轧制力AGC控制方法的基础之上，增加了基于在炉时间预测水印影响对轧制力影响的前馈环节，采用水印点作为多点设定的特征点，提高了水印点位置的设定轧制力计算精度，从而减小了原有轧制力AGC控制系统在水印点的反馈幅度，进而提高了AGC反馈响应性能。本发明由6个主要步骤构成，分别是：

步骤1，检测加热炉中步进梁的数量和加热炉的尺寸。

步骤2，根据步进梁的数量和加热炉的尺寸计算水印点的数量和每一个水印点的位置。

步骤3，计算每一个水印点对于轧制力的水印影响系数。

步骤4，根据水印影响系数计算水印点的实际轧制力。

步骤5，绘制轧制力目标曲线，目标曲线包括水印点的实际轧制力和非水印点的轧制力。

步骤6，根据目标曲线，在实时轧制过程中结合厚度计法，实时调整轧机辊缝。

下面来进一步详细说明上述各个步骤。

步骤1：在板坯装入加热炉时，装钢操作的具体要求：对于两列式设计的步进式加热炉，规定推钢入炉时的板坯中心定位在某列的中心。对于一列式设计的步进式加热炉，规定推钢入炉时的板坯中心定位在加热炉的中心。

步骤2：在钢板进入轧机之前，调整轧机过程自动化系统的多点设定功能的设定特征点相对位置，使得钢板上的水印点位置为多点设定功能的设定特征点。

钢板上的水印点位置的计算方法如下：

步进式加热炉的一个炉列的梁的数量N，N：2～5，炉列内步进梁以炉列宽度方向的中心对称布置。

如图3所示，当N＝2时，

${\mathrm{sr}}_1=(\frac{1}{2}L-\frac{1}{2}{d}_{12})/L$

公式(3)

${\mathrm{sr}}_2=(\frac{1}{2}L+\frac{1}{2}{d}_{12})/L$

公式中，sr₁是从板坯左侧端部起的第1个水印点的相对位置，以板坯左侧端部为起点位置0，单位：％，范围：0～50％；sr₂是从板坯左侧端部起的第2个水印点的相对位置，单位：％，范围：50～100％；L：板坯长度，单位：m，范围：2～8m；d₁₂：是第1和第2个梁之间的距离，单位：m，范围：1.6～6m。

如图4所示，当N＝3时，3个梁以第2个梁为中心对称布置，第2、3个梁间的距离与第1、2个梁间的距离相同；

${\mathrm{sr}}_1=(\frac{1}{2}L-d_{12})/L$

${\mathrm{sr}}_2=\frac{1}{2}$ 公式（4）

${\mathrm{sr}}_3=(\frac{1}{2}L+d_{12})/L$

公式中，sr₁是从板坯左侧端部起的第1个水印点的相对位置，以板坯左侧端部为起点位置0，单位：％，范围：0～50％；sr₂是从板坯左侧端部起的第2个水印点的相对位置，单位：％，数值：50％；sr₃是从板坯左侧端部起的第3个水印点的相对位置，单位：％，范围：50～100％；L：板坯长度，单位：m，范围：2～8m；d₁₂：是第1和第2个梁之间的距离，单位：m，范围：0.8～3m。

如图5所示，当N＝4时，4个梁以第2、3个梁之间距离的中点为中心对称分布，第1、2个梁间的距离与第3、4个梁间的距离相同；

${\mathrm{sr}}_1=(\frac{1}{2}L-d_{12}-\frac{1}{2}{d}_{23})/L$

${\mathrm{sr}}_2=(\frac{1}{2}L-\frac{1}{2}{d}_{23})/L$

公式(5)

${\mathrm{sr}}_3=(\frac{1}{2}L+\frac{1}{2}{d}_{23})/L$

${\mathrm{sr}}_4=(\frac{1}{2}L+d_{12}+\frac{1}{2}{d}_{23})/L$

公式中，sr₁是从板坯左侧端部起的第1个水印点的相对位置，以板坯左侧端部为起点位置0，单位：％，范围：0～40％；sr₂是从板坯左侧端部起的第2个水印点的相对位置，单位：％，范围：10～50％；sr₃是从板坯左侧端部起的第3个水印点的相对位置，单位：％，范围：50～90％；sr4是从板坯左侧端部起的第4个水印点的相对位置，单位：％，范围：60～100％；L：板坯长度，单位：m，范围：2～8m；d₁₂：是第1和第2个梁之间的距离，单位：m，范围：0.8～2.4m；d₂₃：是第2和第3个梁之间的距离，单位：m，范围：1.2～4.4m。

如图6所示，当N＝5时，5个梁以第3个梁为中心对称布置，第1、2个梁间的距离与第4、5个梁间的距离相同，第2、3个梁间的距离与第3、4个梁间的距离相同；

${\mathrm{sr}}_1=(\frac{1}{2}L-d_{12}-d_{23})/L$

${\mathrm{sr}}_2=(\frac{1}{2}L-d_{23})/L$

${\mathrm{sr}}_3=\frac{1}{2}$ 公式(6)

${\mathrm{sr}}_4=(\frac{1}{2}L+d_{23})/L$

${\mathrm{sr}}_5=(\frac{1}{2}L+d_{12}+d_{23})/L$

公式中，sr₁是从板坯左侧端部起的第1个水印点的相对位置，以板坯左侧端部为起点位置0，单位：％，范围：0～40％；sr₂是从板坯左侧端部起的第2个水印点的相对位置，单位：％，范围：10～50％；sr₃是从板坯左侧端部起的第3个水印点的相对位置，单位：％，数值：50％；sr₄是从板坯左侧端部起的第4个水印点的相对位置，单位：％，范围：50～90％；sr₅是从板坯左侧端部起的第5个水印点的相对位置，单位：％，范围：60～100％；L：板坯长度，单位：m，范围：2～8m；d₁₂：是第1和第2个梁之间的距离，单位：m，范围：0.8～2.4m；d₂₃：是第2和第3个梁之间的距离，单位：m，范围：0.6～2.2m。

步骤3：对于位于水印点相对位置的多点设定功能的设定特征点，计算水印对轧制力的影响系数，简称水印影响系数，

$\mathrm{Fac}=\begin{array}{cc}0.0& t>\mathrm{tb}\\ a_0+a_1\×t+a_2\×t^2+a_3\×t^3& t\≤\mathrm{tb}\end{array},$ 公式(7)

其中，Fac是水印影响系数，数值范围：0～0.5；t是板坯在加热炉的在炉时间(单位：小时，范围：0.1～4小时)，tb是在炉时间临界值(单位：小时)，是生产经验值，根据具体加热炉炉型、尺寸的不同而有所不同，数值在2.0～4.0之间；a₀、a₁、a₂、a₃是模型参数，根据板坯厚度和钢种，采取不同的具体系数，a₀的范围：-0.5～1.0，a₁的范围：-1.5～1.5，a₂的范围：-1.5～1.5，a₃的范围：-0.5～0.5。

步骤4：对于位于水印点相对位置的多点设定功能的设定特征点，计算考虑水印影响的设定轧制力，

P_s0＝P_m0×(1+Fac)公式(8)

其中，Fac是水印影响系数，数值范围：0～0.5；P_m0是轧机过程自动化系统原有的设定轧制力模型的计算值，单位：N，范围：6×106～10×107N，P_s0是考虑水印影响的位于水印点位置的设定轧制力，单位：N，范围：6×106～10×107N。

步骤5：在开始轧制之前，轧机过程自动化系统把包括考虑水印影响的多点设定的轧制力发送给基础自动化系统的轧制力AGC控制模块，轧制力AGC控制模块接收保存设定轧制力，作为其控制的目标曲线。

步骤6：当钢板进入轧机开始轧制以后，轧制力AGC控制模块接收实时测量轧制，采用已有的厚度计法，实时调整轧机辊缝，保证钢板厚度精度。厚度计法的基本公式如下：

ΔS＝(P-P_s0)/K_m公式(9)

其中，ΔS是需要调整的辊缝变化量，单位：m，范围：-0.005～0.005m，P_s0是考虑水印影响的设定轧制力，即轧制力AGC模块的控制目标，单位：N，范围：6×106～10×107N；K_m是轧机刚度，与轧机装备的机械特性相关，单位：N/m，范围：0.5×1010～1.5×1010N/m。

此外，本发明加热炉装钢过程的规范操作的具体要求为：

根据步进梁加热炉中步进梁和固定梁的布局方式，规范板坯装钢操作，明确规定好板坯在炉宽方向的定位位置。步进式加热炉通常采用一列式或两列式设计，炉列内步进梁和固定梁以炉列宽度方向的中心对称布置。装钢操作的具体要求：对于两列式设计的步进炉，规定推钢入炉时的板坯中心定位在某列的中心。对于一列式设计的步进炉，规定推钢入炉时的板坯中心定位在加热炉的中心。这样做的目的是为后续的计算水印点在钢板上的位置，有据可依。加热炉装钢规范操作是整个厚度前馈技术方案的前提。

轧机的厚度自动控制

轧制开始以前，本发明改进了设定轧制力P_s0的计算模型，新增加了水印影响估计模块，计算出水印点相对位置及对轧制力的影响估计值，把水印点位置调整为多点设定的设定特征点，并在水印点位置对应的设定特征点的轧制力设定计算中考虑水印影响估计量，从而把水印影响估计模块整合到了轧制力设定模型中。

多点设定的解释：多点压下设定功能的基本思路是，为了更好地确保最终钢板成品的厚度、宽度等尺寸合格，把板坯沿长度方向划分为若干个段，在多道次轧制过程中，分别计算每个段的压下量、轧制力、温度等必要的工艺参数，最终根据计算出的各段的工艺参数得到相应段的轧辊辊缝设定值，并把各设定值连接成折线，这就是轧机辊缝自动控制系统的目标曲线。

把水印点位置调整为多点设定的特征点的目的是，在最终的轧制力设定曲线中，包含进水印点的影响因素。

水印影响系数Fac的具体计算方法是本发明的关键点之一，通过研究水印的形成机理可以发现，水印是由于在加热炉加热过程中，板坯与托起它的加热炉底部梁的垫块直接接触，导热较多，造成了局部温度偏低，这与几个因素有关系。一是在炉时间，前面已述；二是板坯的材料热物理属性，特别是导热率、热容等参数，这决定了板坯向垫块导出热量的快慢(导热率)和温度降低的热量变化程度(热容)；三是板坯的厚度，显而易见，板坯越厚，板坯单位宽度的体积内能就越多，与垫块接触导热的影响就越小，即水印较不明显。

为建立水印影响估计模型，至少需要上述三个因素，其中板坯厚度规格和钢种是离散量，通常板坯厚度规格较少，以宝钢5米厚板为例，仅有220mm、250mm和300mm三个厚度规格，热物性参数差异比较大的钢种也不超过10个。所以可以针对每个厚度规格和钢种，分别建立水印影响系数公式。tb是在炉时间临界值(单位：小时)，是生产经验值，根据具体加热炉炉型、尺寸的不同而有所不同，数值在2.0～4.0之间，如果超过这个时间，可以不考虑水印的影响；a₀-a₃是模型参数，根据已生产的钢板数据回归分析得到。另外，加热炉在炉时间信息由加热炉过程控制系统在板坯出炉时自动传输给轧机过程控制系统。

本发明实质是新增加了专门针对水印影响的厚度控制前馈环节。具体体现为轧制开始以前，改进了设定轧制力的计算模型，新增加了水印影响估计模块，计算出水印点相对位置及对轧制力的影响估计值，把水印点位置调整为多点设定的设定特征点，并在水印点位置对应的设定特征点的轧制力设定计算中考虑水印影响估计量，从而把水印影响估计模块整合到了轧制力设定模型中。

在开始轧制之前，轧机过程自动化系统把包括考虑水印影响的多点设定的轧制力发送给基础自动化系统的轧制力AGC控制模块，轧制力AGC控制模块接收保存设定轧制力，作为其控制的目标曲线。

轧机采用轧制力AGC控制模式，进行轧制过程的厚度控制。此时的输入参数设定轧制力就不仅仅是原有模型的计算结果，而且对设定曲线上的水印点而言，也包含了水印对轧制力的影响因素，体现出针对水印的厚度控制前馈环节的影响。

有益效果

本发明的目的在为减轻加热炉步进梁水印对中厚板成品厚度的影响，特别是可以在加热炉在炉时间较短情况下，通过增加针对水印点位置辊缝和AGC轧制力设定值的前馈环节，根据板坯在加热炉中的在炉时间以及钢种、规格等信息，合理给出轧制力影响参数，能够有效地减少水印造成的厚度波动。从而确保厚板产线在加热炉开炉率不足的情况下，仍能够确保厚板小时产量和成品厚度精度，减少质量损失。

本技术方案已在5米厚板产线实施。通过实施本技术方案，使得5米厚板产线在单炉生产(满负荷生产时为双炉生产)时，不为加热炉在炉时间瓶颈所困，在保证成品厚度精度的前提下，提高了小时产量，达到了高质量低耗能稳定生产的目的。

下面通过一个实施例来说明本发明方法的优点。

设板坯长度L3.54米，厚度300mm，钢种为API2W。

对应水印影响系数的计算参数为：在炉时间临界值tb：2.0小时，a₀～a₃如下：

a0	1
		a1	0.55

a2	-0.95
		a3	0.2

以加热炉炉列的梁的数量N分别为2、3、4，给出下面的算例。

当N＝2时，第1、2个梁间的距离d₁₂为2m；

当N＝3时，第1、2个梁间的距离d₁₂为1m；

当N＝4时，第1、2个梁间的距离d₁₂为0.8m，第2、3个梁间的距离d₂₃为1.2m。

轧机刚度K_m＝1.0×1010N/m，原先模型设定轧制力P_m0＝4×107N。

梁的数量N	2	3	4
				水印点1相对位置(％)	21.75	21.75	10.45
水印点2相对位置(％)	78.25	50	33.05
				水印点3相对位置(％)	--	78.25	66.95
水印点4相对位置(％)	--	--	89.55
				在炉时间(小时)	1	1.5	3
水印影响系数	0.25	0.09	0
				设定轧制力(N)	5.00×107	4.35×107	4.00×107
厚度/精度	达标	达标	达标

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的说明书仅是本发明众多实施例中的一种或几种实施方式，而并非用对本发明的限定。任何对于以上所述实施例的均等变化、变型以及等同替代等技术方案，只要符合本发明的实质精神范围，都将落在本发明的权利要求书所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种可减轻加热炉步进梁水印对成品厚度影响的轧制控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，检测加热炉中步进梁的数量和加热炉的尺寸；

步骤2，根据所述步进梁的数量和加热炉的尺寸计算水印点的数量和每一个水印点的位置；

步骤3，计算每一个水印点对于轧制力的水印影响系数；

步骤4，根据所述水印影响系数计算水印点的实际轧制力。

2.如权利要求1所述的可减轻加热炉步进梁水印对成品厚度影响的轧制控制方法，其特征在于，还包括：

步骤5，绘制轧制力目标曲线，所述目标曲线包括所述水印点的实际轧制力和非水印点的轧制力；

步骤6，根据所述目标曲线，在实时轧制过程中结合厚度计法，实时调整轧机辊缝。

3.如权利要求2所述的可减轻加热炉步进梁水印对成品厚度影响的轧制控制方法，其特征在于，所述加热炉中步进梁的数量N为2～5，所述步进梁以炉列宽度方向的中心对称布置。

4.如权利要求3所述的可减轻加热炉步进梁水印对成品厚度影响的轧制控制方法，其特征在于，当N＝2时，

${\mathrm{sr}}_1=(\frac{1}{2}L-\frac{1}{2}{d}_{12})/L$

，其中，

${\mathrm{sr}}_2=(\frac{1}{2}L+\frac{1}{2}{d}_{12})/L$

sr₁是从板坯左侧端部起的第1个水印点的相对位置，以板坯左侧端部为起点位置0，单位：％，范围：0～50％；

sr₂是从板坯左侧端部起的第2个水印点的相对位置，单位：％，范围：50～100％；

L：板坯长度，单位：m，范围：2～8m；

d₁₂：第1和第2个梁之间的距离，单位：m，范围：1.6～6m。

5.如权利要求3所述的可减轻加热炉步进梁水印对成品厚度影响的轧制控制方法，其特征在于，当N＝3时，3个梁以第2个梁为中心对称布置，第2、3个梁间的距离与第1、2个梁间的距离相同，并且有：

${\mathrm{sr}}_1=(\frac{1}{2}L-d_{12})/L$

${\mathrm{sr}}_2=\frac{1}{2},$ 其中，

${\mathrm{sr}}_3=(\frac{1}{2}L+\frac{1}{2}{d}_{12})/L$

sr₁是从板坯左侧端部起的第1个水印点的相对位置，以板坯左侧端部为起点位置0，单位：％，范围：0～50％；

sr₂是从板坯左侧端部起的第2个水印点的相对位置，单位：％，数值：50％；

sr₃是从板坯左侧端部起的第3个水印点的相对位置，单位：％，范围：50～100％；

L：板坯长度，单位：m，范围：2～8m；

d₁₂：是第1和第2个梁之间的距离，单位：m，范围：0.8～3m。

6.如权利要求3所述的可减轻加热炉步进梁水印对成品厚度影响的轧制控制方法，其特征在于，当N＝4时，4个梁以第2、3个梁之间距离的中点为中心对称分布，第1、2个梁间的距离与第3、4个梁间的距离相同，并且有：

${\mathrm{sr}}_1=(\frac{1}{2}L-d_{12}-\frac{1}{2}{d}_{23})/L$

${\mathrm{sr}}_2=(\frac{1}{2}L-\frac{1}{2}{d}_{23})/L$

，其中，

${\mathrm{sr}}_3=(\frac{1}{2}L+\frac{1}{2}{d}_{23})/L$

${\mathrm{sr}}_4=(\frac{1}{2}L+d_{12}+\frac{1}{2}{d}_{23})/L$

sr₁是从板坯左侧端部起的第1个水印点的相对位置，以板坯左侧端部为起点位置0，单位：％，范围：0～40％；

sr₂是从板坯左侧端部起的第2个水印点的相对位置，单位：％，范围：10～50％；

sr₃是从板坯左侧端部起的第3个水印点的相对位置，单位：％，范围：50～90％；

sr₄是从板坯左侧端部起的第4个水印点的相对位置，单位：％，范围：60～100％；

L：板坯长度，单位：m，范围：2～8m；

d₁₂：是第1和第2个梁之间的距离，单位：m，范围：0.8～2.4m；

d₂₃：是第2和第3个梁之间的距离，单位：m，范围：1.2～4.4m。

7.如权利要求3所述的可减轻加热炉步进梁水印对成品厚度影响的轧制控制方法，其特征在于，当N＝5时，5个梁以第3个梁为中心对称布置，第1、2个梁间的距离与第4、5个梁间的距离相同，第2、3个梁间的距离与第3、4个梁间的距离相同，并且有：

${\mathrm{sr}}_1=(\frac{1}{2}L-d_{12}-d_{23})/L$

${\mathrm{sr}}_2=(\frac{1}{2}L-d_{23})/L$

${\mathrm{sr}}_3=\frac{1}{2},$ 其中，

${\mathrm{sr}}_4=(\frac{1}{2}L+d_{23})/L$

${\mathrm{sr}}_5=(\frac{1}{2}L+d_{12}+d_{23})/L$

sr₁是从板坯左侧端部起的第1个水印点的相对位置，以板坯左侧端部为起点位置0，单位：％，范围：0～40％；

sr₂是从板坯左侧端部起的第2个水印点的相对位置，单位：％，范围：10～50％；

sr₃是从板坯左侧端部起的第3个水印点的相对位置，单位：％，数值：50％；

sr₄是从板坯左侧端部起的第4个水印点的相对位置，单位：％，范围：50～90％；

sr₅是从板坯左侧端部起的第5个水印点的相对位置，单位：％，范围：60～100％；

L：板坯长度，单位：m，范围：2～8m；

d₁₂：是第1和第2个梁之间的距离，单位：m，范围：0.8～2.4m；

d₂₃：是第2和第3个梁之间的距离，单位：m，范围：0.6～2.2m。

8.如权利要求1所述的可减轻加热炉步进梁水印对成品厚度影响的轧制控制方法，其特征在于，所述水印影响系数的计算公式为：

$\mathrm{Fac}=\begin{array}{cc}0.0& t>\mathrm{tb}\\ a_0+a_1\×t+a_2\×t^2+a_3\×t^3& t\≤\mathrm{tb}\end{array},$ 其中，

Fac是水印影响系数，数值范围：0～0.5；

t是板坯在加热炉的在炉时间(单位：小时，范围：0.1～4小时)，tb是在炉时间临界值(单位：小时)，是生产经验值，根据具体加热炉炉型、尺寸的不同而有所不同，数值在2.0～4.0之间；

a₀、a₁、a₂、a₃是模型参数，根据板坯厚度和钢种，采取不同的具体系数，a₀的范围：-0.5～1.0，a₁的范围：-1.5～1.5，a₂的范围：-1.5～1.5，a₃的范围：-0.5～0.5。

9.如权利要求1所述的可减轻加热炉步进梁水印对成品厚度影响的轧制控制方法，其特征在于，所述水印点的实际轧制力为：

P_s0＝P_m0×(1+Fac)，其中，

Fac是水印影响系数，数值范围：0～0.5；

P_m0是轧机过程自动化系统原有的设定轧制力模型的计算值，单位：N，范围：6×106～10×107N，

P_s0是考虑水印影响的位于水印点位置的设定轧制力，单位：N，范围：6×106～10×107N。

10.如权利要求1所述的可减轻加热炉步进梁水印对成品厚度影响的轧制控制方法，其特征在于，所述厚度计法的计算方法为：

ΔS＝(P-P_s0)/K_m，其中，

ΔS是需要调整的辊缝变化量，单位：m，范围：-0.005～0.005m，

P_s0是考虑水印影响的设定轧制力，单位：N，范围：6×106～10×107N；

K_m是轧机刚度，与轧机装备的机械特性相关，单位：N/m，范围：0.5×1010～1.5×1010N/m。