CN105436208B - 轧制过程中的边缘降控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带钢冷轧领域，尤其涉及一种边缘降控制方法。一种轧制过程中的边缘降控制方法，通过弯辊控制和窜辊控制结合对边缘降指标进行控制，首先设定控制参数，参数包括窜辊控制中的窜动量上限、窜动量优化阈值，弯辊控制中的弯辊力上限、弯辊力优化阈值；然后根据窜辊量和弯辊量进行控制，边缘降不达标时优先增加窜辊量，边缘降达标时优先减小弯辊量。本发明通过对边缘降控制过程的系统分析，实现在轧制过程中与工作辊窜动相匹配的工作辊弯辊控制模式，以充分发挥工作辊弯辊在控制边缘降上的能力，在控制边缘降时采用优先窜辊控制的策略，用弯辊控制进行补充，提高了板形的质量。

Description

轧制过程中的边缘降控制方法

技术领域

本发明涉及带钢冷轧领域，尤其涉及一种边缘降控制方法。

背景技术

电工钢板的边缘降Edge Drop，简称为边降，也称为边部减薄，是电工钢板尺寸的重要参数。因电工钢板需要冲片后叠层使用，如果钢板边降过大，冲出的硅钢片将会有规律地一边厚一边薄，叠片后的定子和转子将会发生很大的尺寸偏差，影响线圈的缠绕和电动机的效能。因此边缘降是电工钢板的一个重要尺寸指标，用户对电工钢板的边降指标都有严格的要求。

现有的边缘降大多采用边降精度给予定义，如图1所示边降精度为距离边部100mm位置的厚度tA减去距离边部15mm位置的厚度tB的差值，边降精度△H_ED=tA-tB；

但随着目前用户对产品质量要求的不断提高，传统的边缘降定义已经难以满足要求，时常发生当传统边降精度△H_ED的控制水平完全达到机组控制要求时，仍然无法满足用户对断面形状要求的情况。因此目前在生产边缘降要求最高的电工钢产品的冷轧机组均采用同板差来定义边缘降，即带钢中心点厚度H_C减去距离边部15mm位置的厚度H₁₅的差值:

同板差△H_AW=H_C-H₁₅

以此计算得到的参数指标能够真正体现全板宽范围内的厚度差异，是表征机组精度控制能力的优良指标。

当今世界上先进的UCMW型或UCM型轧机在边缘降的控制上均采用反馈控制系统进行，其主要控制思路为使用带倒角或特殊弧形的工作辊或中间辊通过反馈控制系统对边部减薄区域进行补偿以降低边缘降值。相应系统的具体实施方法为根据轧机出口边缘降仪的测量数据与设定阈值的对比来调整轧辊的窜动水平。即当检测到当前同板差值小于系统设定阈值时，相应系统不输出窜动值而是继续循环对比同板差值与系统设定阈值。当检测到的当前同板差值大于系统设定阈值时，由反馈控制系统输出轧辊窜动命令，在执行机构接收到相应窜动命令后进行轧辊的窜动。而在轧辊窜动过程中，由于执行机构在执行相应任务，故无法继续接收新的窜动命令。待执行机构完成相应窜动动作后，再重新开始接收系统所输出指令。

而在实际操作过程中，控制同板差的方法除了轧辊窜动外，工作辊弯辊也是一个重要的补充手段。原因为弯辊能瞬时改变轧辊的有效凸度，从而改变辊缝形状，使轧机出口带钢的延伸沿横向均匀分布。但由于目前所使用的弯辊控制主要依靠人工调节，所以应用效果不佳。

冷轧产品，特别是用于电机行业的冷轧硅钢产品，对边缘降要求极高，目前常用的轧辊窜动方式虽然可在一定程度上控制边缘降，但与用户要求还有较大差距。

现有技术，中国专利CN101648215A中公开了一种连轧机的带钢边缘降控制方法步骤为：a.在连轧机前安装边缘降仪；b.在带钢经过边缘降仪时，PLC控制器根据边缘降仪在整卷带钢长度中的位置确定一个采样长度并边缘降仪采集该采样长度中两侧边部的带钢边缘降数据，计算出连轧机的窜动工作辊在该采样长度内的窜动位置预设定值并存储该值；如此，PLC控制器完成确定一个采样长度并计算、存储该采样长度内的窜动位置预设定值后按序完成确定下一个采样长度并计算、存储下一采样长度内的窜动位置预设定值；c.当每个采样长度经过连轧机的窜动工作辊时，PLC控制器根据该采样长度内的窜动位置预设定值控制窜动工作辊在该采样长度内的带钢上窜动。该方法实现了对带钢边缘降的高精度控制。

上述列举的方法所涉及的主要是带钢边缘降的控制原理，此方法主要作用是使用轧辊窜动方式降低边缘降值，并未涉及弯辊的使用，未充分利用产线设备对边缘降控制的能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种轧制过程中的边缘降控制方法，通过对边缘降控制过程的系统分析，实现在轧制过程中与工作辊窜动相匹配的工作辊弯辊控制模式，以充分发挥工作辊弯辊在控制边缘降上的能力，提高了板形的质量。

本发明是这样实现的：一种轧制过程中的边缘降控制方法，通过弯辊控制和窜辊控制结合对边缘降指标进行控制，并设定了窜动量优化阈值和弯辊力优化阈值；当边缘降指标不达标时优先增加工作辊的窜动量来满足边缘降的要求，直到工作辊的窜动量达到上限后边缘降指标仍不达标再增加工作辊的弯辊力；当边缘降指标达标并同时满足工作辊窜动量小于窜动量优化阈值和工作辊弯辊力大于等于弯辊力优化阈值时，减小弯辊力。

该控制方法具体为，首先设定控制参数，参数包括窜辊控制中的窜动量上限、窜动量优化阈值，弯辊控制中的弯辊力上限、弯辊力优化阈值；然后根据以下情况作出选择进行控制：

1)当边缘降指标达标时，

A.机架的工作辊窜动量大于等于窜动量优化阈值，或者机架工作辊窜动量小于窜动量优化阈值并且弯辊力小于弯辊力优化上阈值时，本次边缘降控制周期完成；

B.机架的工作辊窜动量小于窜动量优化阈值，弯辊力大于等于弯辊力优化阈值时，本次边缘降控制周期完成；

2)当边缘降指标不达标时，

C.机架的工作辊窜动量未达到窜动量上限，则增加工作辊窜动量，本次边缘降控制周期完成；

D.机架的工作辊窜动量达到窜动量上限：

此时如果弯辊力同样达到弯辊力上限，则控制方式不变动，本次边缘降控制周期完成；

此时如果弯辊力为达到弯辊力上限，则增加弯辊力。

所述边缘降指标选自边降精度或同板差。

所述弯辊控制和窜辊控制在连轧机架的第一机架进行，其他机架采用常规的窜辊弯辊控制。

所述弯辊控制区域为从带钢焊缝头部直到距离带钢焊缝尾部5~15米处。

所述弯辊控制时，弯辊力上限为机架轧制力设定值的1.3%。

所述弯辊控制时，手动控制弯辊的优先级高于自动程序控制。

每个所述的控制周期中工作辊的窜动量增加值为3mm。

每个所述的控制周期中弯辊力的变动值为该机架轧制力设定值的0.1%。

当上下工作辊窜动量不一致时，任意一工作辊窜动量大于等于阈值即视为该机架的工作辊窜动量大于等于窜动量优化阈值。

本发明轧制过程中的边缘降控制方法通过对边缘降控制过程的系统分析，实现在轧制过程中与工作辊窜动相匹配的工作辊弯辊控制模式，以充分发挥工作辊弯辊在控制边缘降上的能力，在控制边缘降时采用优先窜辊控制的策略，用弯辊控制进行补充，提高了板形的质量，可用于指导轧机设计阶段的边缘降控制模型，具有广泛的推广应用价值。

附图说明

图1为现有的边降精度定义示意图；

图2为本发明轧制过程中的边缘降控制方法的流程框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，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。

实施例

如图2所示，一种轧制过程中的边缘降控制方法，通过弯辊控制和窜辊控制结合对边缘降指标进行控制，并设定了窜动量优化阈值和弯辊力优化阈值；当边缘降指标不达标时优先增加工作辊的窜动量来满足边缘降的要求，直到工作辊的窜动量达到上限后边缘降指标仍不达标再增加工作辊的弯辊力；当边缘降指标达标并同时满足工作辊窜动量小于窜动量优化阈值和工作辊弯辊力大于等于弯辊力优化阈值时，减小弯辊力；

在本发明中，具体的控制方式如下：

所述边缘降指标选自边降精度或同板差，在本实施例中，采用同板差进行控制；首先设定控制参数，参数包括窜辊控制中的窜动量上限、窜动量优化阈值，弯辊控制中的弯辊力上限、弯辊力优化阈值；然后根据以下情况作出选择进行控制：

1)当边缘降指标达标时，

A.机架的工作辊窜动量大于等于窜动量优化阈值，或者机架工作辊窜动量小于窜动量优化阈值并且弯辊力小于弯辊力优化上阈值时，本次边缘降控制周期完成，在本发明中，当上下工作辊窜动量不一致时，任意一工作辊窜动量大于等于阈值即视为该机架的工作辊窜动量大于等于窜动量优化阈值；

B.机架的工作辊窜动量小于窜动量优化阈值，弯辊力大于等于弯辊力优化阈值时，减小弯辊力，在本实施例中弯辊力减小值为机架轧制力设定值的0.1%，本次边缘降控制周期完成；

2)当边缘降指标不达标时，

C.机架的工作辊窜动量未达到窜动量上限，则增加工作辊窜动量，本次边缘降控制周期完成，在本实施例中，窜动量增加值为3mm；

D.机架的工作辊窜动量达到窜动量上限：

此时如果弯辊力同样达到弯辊力上限，则控制方式不变动，本次边缘降控制周期完成；

此时如果弯辊力为达到弯辊力上限，则增加弯辊力，在本实施例中弯辊力增加值为机架轧制力设定值的0.1%。

在本实施例中，由于连轧机架中通常第一机架材料未经过加工硬化过程，可塑性明显高于后续机架，因此所述弯辊控制和窜辊控制在连轧机架的第一机架进行，其他机架的控制策略不进行调整，采用常规的轧制控制方式，这样的方式既可以确保边缘降有效控制，又确保了正常实施和轧制稳定性。

本发明中，弯辊控制的区域范围根据来料的生产稳定性确定，对于高轧制难度产品，在距离动作机架较远时即切断弯辊控制；对于低轧制难度产品，可在距离动作机架较近时再切断弯辊控制，在本实施例中，所述弯辊控制区域为从带钢焊缝头部直到距离带钢焊缝尾部5~15米处。

由于工作辊弯辊除了可改善边缘降外，其作用还包括调节浪形、维持轧制稳定性等，故工作辊弯辊自动调节过程中需对弯辊值设定上下限水平，以确保工作辊弯辊其他功能正常作用；在本发明中，针对每卷带钢的弯辊力上限为机架轧制力设定值的1.3%，弯辊力下限为机架轧制力设定值的0.2%。

另外在本发明中，所述弯辊控制时，手动控制弯辊的优先级高于自动程序控制，以确保程序运行过程中的安全性。

针对本实施例中的机架，所述窜动量上限为105mm，窜动量优化阈值为窜动量上限的90%，弯辊力优化阈值为弯辊力上限的80%。

实施例1

电工钢的5机架冷连轧机，通过机架的反馈程序进行同板差的控制，其中第一机架工作辊窜动量上限为105mm，在生产A系列带钢时，第一机架设定轧制力为1000吨，为提高该轧机在同板差控制过程中相应控制效果，投入了一种轧制过程中的边缘降控制方法如下：

（1）A系列带钢为高轧制难度产品，考虑到生产稳定性因素，相应工作辊弯辊自动控制方法的实施时间点为焊缝过第一机架后至下一根焊缝进第一机架前15m；

（2）本发明方法中的窜辊控制和弯辊控制只在第一机架投入，其他机架保持现有的自动控制程序控制；

（3）弯辊力上限为13吨；

（4）A系列带钢同板差要求值为5μm以内，窜动量上限为105mm，生产过程中，系统检测到两侧同板差均为7μm水平，未达到目标要求，此时第一机架上工作辊的窜动量为90mm，第一机架下工作辊的窜动量为93mm，均小于窜动量上限，故此，第一机架上工作辊及下工作辊均加大窜动量，多个控制周期后直到，第一机架上下工作辊窜动量均达到105mm时，操作侧同板差为6μm，传动侧同板差为5μm，仍然不满足同板差要求；

（5）此时，弯辊力上限为第一机架轧制力设定值的1.3%，即1000*1.3%=13吨，通过对第一机架工作辊弯辊力的检测，发现弯辊力只达到7.2吨，未达到弯辊力上限的13吨，故控制系统按照每个控制周期1000 *0.1%=1吨的幅度增加弯辊力，在增加至10.2吨时，检测到同板差达到目标值时，弯辊力不再增加，实现稳定的控制。

实施例2

电工钢的5机架冷连轧机，通过机架的反馈程序进行同板差的控制，其中第一机架工作辊窜动量上限为105mm，在生产B系列带钢时，第一机架设定轧制力为1000吨，为提高该轧机在同板差控制过程中相应控制效果，投入了一种轧制过程中的边缘降控制方法如下：

（1）B系列带钢为低轧制难度产品，考虑到生产稳定性因素，相应工作辊弯辊自动控制方法的实施时间点为焊缝过第一机架后至下一根焊缝进第一机架前5m；

（2）本发明方法中的窜辊控制和弯辊控制只在第一机架投入，其他机架保持现有的自动控制程序控制；

（3）弯辊力上限为13吨；

（4）B系列带钢同板差要求值为5μm以内，窜动量优化阈值为窜动量上限的90%，即105*0.9=94.5mm，弯辊力上限为第一机架轧制力设定值的1.3%，即1000*1.3%=13吨，即有弯辊力优化阈值为13*80%=10.4吨；生产过程中，系统检测到两侧同板差均为4μm水平，达到目标要求，此时第一机架上工作辊的窜动量为80mm，第一机架下工作辊的窜动量为83mm，均小于窜动量优化阈值，通过对第一机架工作辊弯辊力的检测，发现弯辊力为12.3吨，大于弯辊力优化阈值。

故此，第一机架上工作辊及下工作辊均加大窜动量，多个控制周期后直到，第一机架上下工作辊窜动量均达到105mm时，操作侧同板差为6μm，传动侧同板差为5μm，仍然不满足同板差要求；故控制系统按照每个控制周期1000 *0.1%=1吨的幅度减小弯辊力；在弯辊力减小过程中，系统检测到同板差在增大，故发出指令加大工作辊窜动量，当上工作辊窜动量增大至98mm，下工作辊窜动量增大至102mm时，工作辊弯辊减少至10.3吨，此时检测到同板差为4μm，达到目标值要求。

Claims (10)

1.一种轧制过程中的边缘降控制方法，通过弯辊控制和窜辊控制结合对边缘降指标进行控制，并设定了窜动量优化阈值和弯辊力优化阈值；当边缘降指标不达标时优先增加工作辊的窜动量来满足边缘降的要求，直到工作辊的窜动量达到上限后边缘降指标仍不达标再增加工作辊的弯辊力；当边缘降指标达标并同时满足工作辊窜动量小于窜动量优化阈值和工作辊弯辊力大于等于弯辊力优化阈值时，减小弯辊力。

2.如权利要求1所述的轧制过程中的边缘降控制方法，其特征是：该控制方法具体为，首先设定控制参数，参数包括窜辊控制中的窜动量上限、窜动量优化阈值，弯辊控制中的弯辊力上限、弯辊力优化阈值；然后根据以下情况作出选择进行控制：

当边缘降指标达标时，

机架的工作辊窜动量大于等于窜动量优化阈值，或者机架工作辊窜动量小于窜动量优化阈值并且弯辊力小于弯辊力优化上阈值时，本次边缘降控制周期完成；

机架的工作辊窜动量小于窜动量优化阈值，弯辊力大于等于弯辊力优化阈值时，减小弯辊力，本次边缘降控制周期完成；

当边缘降指标不达标时，

机架的工作辊窜动量未达到窜动量上限，则增加工作辊窜动量，本次边缘降控制周期完成；

机架的工作辊窜动量达到窜动量上限：

此时如果弯辊力同样达到弯辊力上限，则控制方式不变动，本次边缘降控制周期完成；

此时如果弯辊力未达到弯辊力上限，则增加弯辊力。

3.如权利要求2所述的轧制过程中的边缘降控制方法，其特征是：所述边缘降指标选自边降精度或同板差。

4.如权利要求2所述的轧制过程中的边缘降控制方法，其特征是：所述弯辊控制和窜辊控制在连轧机架的第一机架进行，其他机架采用常规的窜辊弯辊控制。

5.如权利要求2所述的轧制过程中的边缘降控制方法，其特征是：所述弯辊控制区域为从带钢头部的焊缝开始直到距离带钢尾部的焊缝5~15米处。

6.如权利要求2所述的轧制过程中的边缘降控制方法，其特征是：所述弯辊控制时，弯辊力上限为机架轧制力设定值的1.3%。

7.如权利要求2所述的轧制过程中的边缘降控制方法，其特征是：所述弯辊控制时，手动控制弯辊的优先级高于自动程序控制。

8.如权利要求2~7中任意一权利要求所述的轧制过程中的边缘降控制方法，其特征是：每个所述的控制周期中工作辊的窜动量增加值为3mm。

9.如权利要求2~7中任意一权利要求所述的轧制过程中的边缘降控制方法，其特征是：每个所述的控制周期中弯辊力的变动值为该机架轧制力设定值的0.1%。

10.如权利要求2~7中任意一权利要求所述的轧制过程中的边缘降控制方法，其特征是：当上下工作辊窜动量不一致时，任意一工作辊窜动量大于等于阈值即视为该机架的工作辊窜动量大于等于窜动量优化阈值。