CN105436209B - 一种中厚板轧机单侧厚度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中厚板轧机单侧厚度控制方法，其包括分别单独调节带钢宽度方向上的两侧边部的辊缝值，以对带钢出口厚度进行控制。本发明所述的中厚板轧机单侧厚度控制方法能够同时实现带钢整体厚度和宽度方向上的单侧带钢厚度的控制，不仅提高了宽度方向上的两侧带钢厚度精度，还提高了带钢整体的厚度精度。

Description

一种中厚板轧机单侧厚度控制方法

技术领域

本发明涉及一种轧制控制方法，尤其涉及一种轧制过程中的厚度控制方法。

背景技术

在中厚钢板的轧制过程中，厚度控制系统通常是以AGC(Automatic GaugeControl，自动厚度控制)为核心技术，它是以轧出钢板厚度为目标量，并将轧制力、来料厚度及轧制速度等轧制参数作为限制量，将辊缝和钢板传输速度作为调节量。根据轧机弹跳方程，AGC技术通过辊缝实测值与轧机力实测值来计算钢板的出口厚度。当计算的出口厚度与设定的出口厚度不符合时，利用AGC技术通过HGC(Hydraulic Gap Control，液压辊缝控制)油缸来改变钢板两侧的轧制辊缝，保证轧制厚度与设定厚度相同。这种调节是实时在线进行的，需要根据实测轧制力与设定轧制力之间的偏差进行辊缝调节。

图1显示了现有的用于钢板轧制的厚度控制系统的结构。如图1所示，该厚度控制系统1包括四辊厚板轧机11，工作辊12，支承辊13，L1辊缝计算模块14，HGC辊缝设定模块15，EGC(Electric Gap Control，电动辊缝控制)辊缝设定模块16，L2厚度计算模块17和数据库存储系统18。在四辊厚板轧机11中具有位于钢板上表面和钢板下表面的工作辊12，其用于将中、厚钢板轧制成厚度较薄的钢板，支承辊13用来支撑两根工作辊12，在轧机11的传动侧和操作侧均设置有HGC辊缝设定模块15和EGC辊缝设定模块16，其中，EGC辊缝设定模块16接收来自于L1辊缝计算模块14的数据信息，并对于传动侧和操作侧的工作辊12的辊缝进行调节，而HGC辊缝设定模块15则将数据信息反馈给L1辊缝计算模块14。轧前钢板10的厚度大于轧后钢板19的厚度，L2厚度计算模块17存储轧后钢板厚度，并将轧制后的数据分别传输给L1辊缝计算模块14和数据库存储系统18。另外，该厚度控制系统还存在轧件短且轧机数量少的缺陷。

钢板出口厚度的模型设定为：其将钢板出口厚度的设定值h0分解为辊缝预设定值S₀和轧制力预设定值F₀。实时的AGC技术通常根据实际轧制力F和设计轧制力F₀偏差来直接调节辊缝，辊缝修正值ΔS为：同时，轧机两侧(传动侧和操作侧)的辊缝调节量是一致的，且该调节是一般是通过HGC油缸统一下发指令在同一时间内修正调节的。

图2显示了采用现有技术对于轧机两侧的辊缝进行调整后的状态示意图。如图2所示，原辊缝S₀为15.5mm，辊缝修正值ΔS为0.1mm，则经过HGC油缸动作后，两侧(传动侧和操作侧)的辊缝均会变为S1＝S2＝S₀+ΔS＝15.6mm。这样，对于钢板在宽度方向上的波动，尤其是在宽度方向上单侧的钢板厚度的波动并不能实现有效的调节和控制。现有的AGC技术能够控制钢板整体厚度的精度，也能够控制钢板在整个长度方向的厚度波动，也就是说，在现有的轧机厚度控制中，轧机两侧的辊缝控制由同一控制系统或模块实现的，并且辊缝修正值也完全相同。如此，当出现某一侧轧辊圆度不佳或轧机单侧间隙引起轧制振动等因素，从而致使轧件单侧厚度波动，则无法通过现有技术来消除宽度方向上的钢板于单侧的厚度波动。

此外，建立通过差值法获得的设定轧制力曲线，在实际轧制过程中，实测轧制力的每个采样周期为20ms，再加上信号传输的延迟，每次辊缝调节将会延迟100ms左右。如果厚度波动频率较高时，由于数据信号传输的延迟则无法及时地减少厚度波动频率以达到改善钢板厚度的效果。

公开号为CN101566538A，公开日为2009年10月28日，名称为“一种中厚板轧制过程中轧件塑性系数在线获取方法”的中国专利文献公开了一种中厚板轧制过程中轧件塑性系数在线获取方法，其属于轧制技术领域的控制方法，其包括如下步骤：1)确定轧件入口厚度；2)获取实际轧件出口厚度；3)求得塑性曲线上关键点；4)拟合塑性曲线；5)计算实际压下量点处的切线斜率，得到塑性系数；6)将求得的塑性系数在线应用于AGC控制模型中；7)下个周期触发，转入步骤1)根据采集数据重新获取塑性系数。该专利文献所公开的技术方案是根据轧制数据更新刚度和材料塑性曲线来提高厚度控制精度。

公开号为JP56036301A，公开日为1981年4月9日，名称为“一种减少钢板厚度波动的轧制方法”的日本专利文献公开了一种提高片材轧制厚度精度的轧制方法。该方法通过设置在精轧机的油膜轴承可以通过键槽以指定的距离从装配区的端部设置套筒和轧制辊件之间。该专利文献所记载的技术方案是通过优化轧制辊型或厚度检测装置来提高在线轧制钢板的精度。

除了上述两篇专利文献所公开的方法之外，还有通过优化力学计算方法来提高控制轧件的厚度精度。然而，这三种措施均是基于一个控制系统或控制模块，采取相同的辊缝修正值对钢板的整体厚度进行控制的，灵活性不高，不能对钢板的单侧厚度进行控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种中厚板轧机单侧厚度控制方法，该控制方法在控制带钢整体厚度精度的前提下，能够实现宽度方向上的单侧带钢厚度的控制，从而实现宽度方向上的两侧带钢厚度的动态控制，提高了带钢轧制的厚度精度，灵活性好，可靠性高。

为了实现上述目的，本发明提出了一种中厚板轧机单侧厚度控制方法，其包括分别单独调节带钢宽度方向上的两侧边部的辊缝值，以对带钢出口厚度进行控制。

在现有的轧机厚度控制技术中，通常轧机两侧的辊缝修正值ΔS是一致的，并且该辊缝修正值ΔS是由一个控制系统或控制模块在同一时刻发出的，这样，一旦需要对辊缝进行调整时，两侧的辊缝会同时调整为相同的辊缝值。较之于现有技术，本发明所述的中厚板轧机单侧厚度控制方法可以分别单独地调节带钢宽度方向上的两侧边部的辊缝值，由此，当带钢于单侧发生厚度波动时，即带钢在宽度方向上的一侧发生厚度波动时，本发明的技术方案就可以仅对发生厚度波动的一侧的辊缝进行调整，而对于未发生厚度波动的另一侧的辊缝不进行调整，这样，对于改善带钢单侧的厚度波动的效果更为明显。

在上述技术方案中，“分别单独”是指带钢宽度方向上的两侧边部的辊缝调节是分别进行调节的，两者之间相互分离，互不影响，并且带钢宽度方向上的两侧边部的辊缝值的修正值ΔS的取值也可以是不相同的，也就是说，带钢宽度方向上的两侧边部中的任意一侧边部的辊缝均可以根据轧制过程中的该侧的厚度波动情况分别予以控制调整。

进一步地，在本发明所述的中厚板轧机单侧厚度控制方法中，还包括：

获得原始辊缝调节值ΔS；

根据带钢宽度方向上的两侧的厚度波动对ΔS进行修正，带钢宽度方向上的两侧分别为传动侧和操作侧，厚度波动包括厚度波动的振幅和厚度波动的频率：若厚度波动的振幅和频率的至少其中之一超过阈值，则对该侧的原始辊缝调节值ΔS进行修正，获得经过修正的传动侧和/或操作侧的辊缝调节值ΔS₁和/或ΔS₂，然后下发；若厚度波动的频率和振幅均未超过阈值，则不对该侧的原始辊缝调节值进行修正，直接下发；

根据下发的两侧的辊缝调节值分别单独调整带钢宽度方向上两侧的辊缝值，以对带钢出口厚度进行控制。

需要说明的是，所谓厚度波动是指带钢厚度沿着带钢行进方向的变化，并且该厚度波动包括厚度波动的振幅和厚度波动的频率。

由于在实际轧制过程中，带钢宽度方向上的两侧的厚度波动可能是相同的，也可能是不同的，例如，带钢宽度方向上的其中一侧的厚度波动较之于另一侧的厚度波动更大，或者带钢宽度方向上的其中一侧发生厚度波动，而另一侧并未发生厚度波动，相应地，带钢宽度方向上的两侧(即传动侧和操作侧)的辊缝调节值也需要根据厚度波动的大小基于原始辊缝调节值ΔS分别进行修正，由此，获得经过修正的传动侧的辊缝调节值ΔS₁和操作侧的辊缝调节值ΔS₂，再分别下发至两套独立控制系统或控制模块，对于带钢宽度方向上两侧的辊缝值进行分别单独的调整，从而对带钢出口厚度进行控制，进而提高带钢出口厚度的精度。

更进一步地，在本发明所述的中厚板轧机单侧厚度控制方法中，对应厚度波动的振幅的阈值为轧制后带钢厚度的2％。

更进一步地，在本发明所述的中厚板轧机单侧厚度控制方法中，对应厚度波动的频率的阈值为：在一个工作辊周长内具有2个波动周期。

进一步地，在本发明所述的中厚板轧机单侧厚度控制方法中，对原始辊缝调节值ΔS进行修正的公式为：

ΔS₁＝ΔS*I1

ΔS₂＝ΔS*I2。

其中，ΔS₁为经过修正的传动侧辊缝调节值，I1为与其对应的修正系数，ΔS₂为经过修正的操作侧辊缝调节值，I2为与其对应的修正系数。

在某些实施方式中，上述I1在取值范围0.8-1.2内根据经验选取，上述I2也在取值范围0.8-1.2内根据经验选取，选取时还应当满足原则：在取值范围内，厚度波动的振幅越大，则修正系数的取值越小，厚度波动的频率越大，则修正系数的取值越大。

在另外一些实施方式中，首先按下述公式计算I1’和I2’：

其中，Wa1、Wa2分别为对应该侧的厚度波动幅度，Wl1、Wl2分别为对应该侧的厚度波动发生的长度，Wl1/(3.14×D)、Wl1/(3.14×d)、Wl2/(3.14×D)、Wl2/(3.14×d)均表征厚度波动的频率，h为轧制目标厚度，D为支撑辊直径，d为工作辊直径；F(w,h)为一个关于钢板属性的多项公式其中，F为实际轧制力，F₀为设定轧制力，w为钢板宽度，h为钢板厚度，ε为常数0.53；

然后，算得的I1’若在0.8-1.2的范围内，则令I1’为I1，算得的I1’若小于0.8，则令I1为0.8，算得的I1’若大于1.2，则令I1为1.2；算得的I2’若在0.8-1.2的范围内，则令I2’为I2，算得的I2’若小于0.8，则令I2为0.8，算得的I2’若大于1.2，则令I2为1.2。

在此需要说明的是，虽然并未对以上两个公式中的各变量设定单位参量，但是，这些变量的单位参量应该是保持一致的。

本发明所述的中厚板轧机单侧厚度控制方法能够同时实现带钢整体厚度和宽度方向上的单侧带钢厚度的控制，不仅提高了宽度方向上的两侧带钢厚度精度，还提高了带钢整体的厚度精度。

此外，本发明所述的中厚板轧机单侧厚度控制方法可以实现两侧带钢的动态调节，灵活性高且可靠性好。

附图说明

图1为现有的用于钢板轧制的厚度控制系统的结构示意图。

图2为采用现有技术对于轧机两侧的辊缝进行调整后的状态示意图。

图3为本发明所述的中厚板轧机单侧厚度控制方法在一种实施方式下的工作流程图。

图4为采用本发明所述的中厚板轧机单侧厚度控制方法对于轧机两侧的辊缝进行调整后的状态示意图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图和具体的实施例对本发明所述的中厚板轧机单侧厚度控制方法做进一步的解释和说明，但是该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。

图3显示了本发明所述的中厚板轧机单侧厚度控制方法在一种实施方式下的工作流程。

如图3所示，在上述实施方式下的中厚板轧机单侧厚度控制方法包括如下步骤：

1)获得原始辊缝调节值ΔS。

2)检测带钢宽度方向上的传动侧DS和操作侧OS的厚度波动。

3)分别判断传动侧DS和操作侧OS的厚度波动的振幅和厚度波动的频率的至少其中之一是否大于相应的阈值(与厚度波动的振幅对应的阈值为轧制后带钢厚度的2％，与厚度波动的频率对应的阈值为在一个工作辊周长内具有2个波动周期)，若该侧的厚度波动的振幅和厚度波动的频率的至少其中之一大于阈值，则进行步骤4)，若该侧的厚度波动的振幅和厚度波动的频率均不大于阈值，则进行步骤6)

4)根据下述公式对ΔS进行修正，获得经过修正的传动侧DS辊缝调节值ΔS₁和/或操作侧OS辊缝调节值ΔS₂：

ΔS₁＝ΔS*I1

ΔS₂＝ΔS*I2。

其中，ΔS₁为经过修正的传动侧辊缝调节值，I1为与其对应的修正

系数，ΔS₂为经过修正的操作侧辊缝调节值，I2为与其对应的修正

系数。其中，修正系数I1和I2根据下述方式获得：

(4a)按下述公式计算I1’和I2’：

其中，Wa1、Wa2分别为对应该侧的厚度波动幅度，Wl1、Wl2分别为对应该侧的厚度波动发生的长度，Wl1/(3.14×D)、Wl1/(3.14×d)、Wl2/(3.14×D)、Wl2/(3.14×d)均表征厚度波动的频率，h为轧制目标厚度，D为支撑辊直径，d为工作辊直径；F(w,h)为一个关于钢板属性的多项公式其中，F为实际轧制力，F₀为设定轧制力，w为钢板宽度，h为钢板厚度，ε为常数0.53；

(4b)算得的I1’若在0.8-1.2的范围内，则令I1’为I1，算得的I1’若小于0.8，则令I1为0.8，算得的I1’若大于1.2，则令I1为1.2；算得的I2’若在0.8-1.2的范围内，则令I2’为I2，算得的I2’若小于0.8，则令I2为0.8，算得的I2’若大于1.2，则令I2为1.2。

5)下发经过修正的传动侧DS辊缝调节值ΔS₁和/或操作侧OS辊缝调节值ΔS₂；

6)将原始辊缝调节值ΔS不经修正直接下发；

7)根据下发的两侧的辊缝调节值通过HGC油缸的动作设定模块分别单独调整带钢宽度方向上两侧的辊缝值，从而对带钢出口厚度进行控制。

在此说明的是，基于上述实施方式，倘若操作侧OS的厚度波动的振幅和频率的至少其中之一超过了阈值而传动侧DS的厚度波动的振幅和频率的至少其中之一未超过所设定的阈值，那么仅对操作侧OS的辊缝调节值ΔS进行修正，修正后的辊缝调节值为ΔS₁。倘若操作侧OS和传动侧DS的厚度波动的振幅和频率的至少其中之一均超过所设定的阈值但两者的厚度波动大小又不相同，那么需要对操作侧OS和传动侧DS的辊缝调节值ΔS都进行修正，修正后的辊缝调节值分别为ΔS₁和ΔS₂，ΔS₁与ΔS₂根据计算或根据选择的取值可能相同，也可能不同。

图4显示了采用本发明所述的中厚板轧机单侧厚度控制方法对于轧机两侧的辊缝进行调整后的状态。

如图4所示，经本发明的中厚板轧机单侧厚度控制方法的应用后，传动侧DS和操作侧OS的两侧边部的辊缝值并不相同，其中，操作侧OS的辊缝值S2大于传动侧DS的辊缝值S1。原传动侧DS的厚度波动的振幅超过0.2mm，采用了上述中厚板轧机单侧厚度控制方法后，传动侧DS的厚度波动的振幅缩小到了0.1mm，带钢宽度方向上的两侧厚度波动现象得到明显的改善。

需要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种中厚板轧机单侧厚度控制方法，其特征在于：分别单独调节带钢宽度方向上的两侧边部的辊缝值，以对带钢出口厚度进行控制，其包括步骤：

获得原始辊缝调节值ΔS；

根据带钢宽度方向上的两侧的厚度波动对ΔS进行修正，所述带钢宽度方向上的两侧分别为传动侧和操作侧，所述厚度波动包括厚度波动的振幅和厚度波动的频率：若厚度波动的振幅和频率的至少其中之一超过阈值，则对该侧的原始辊缝调节值ΔS进行修正，获得经过修正的传动侧和/或操作侧的辊缝调节值ΔS₁和/或ΔS₂，然后下发；若厚度波动的频率和振幅均未超过阈值，则不对该侧的原始辊缝调节值进行修正，直接下发；

根据下发的两侧的辊缝调节值分别单独调整带钢宽度方向上两侧的辊缝值，以对带钢出口厚度进行控制。

2.如权利要求1所述的中厚板轧机单侧厚度控制方法，其特征在于，对应厚度波动的振幅的阈值为轧制后带钢厚度的2％。

3.如权利要求1所述的中厚板轧机单侧厚度控制方法，其特征在于，对应厚度波动的频率的阈值为：在一个工作辊周长内具有2个波动周期。

4.如权利要求1所述的中厚板轧机单侧厚度控制方法，其特征在于，对原始辊缝调节值ΔS进行修正的公式为：

ΔS₁＝ΔS*I1

ΔS₂＝ΔS*I2，

其中，ΔS₁为经过修正的传动侧辊缝调节值，I1为与其对应的修正系数，ΔS₂为经过修正的操作侧辊缝调节值，I2为与其对应的修正系数。

5.如权利要求4所述的中厚板轧机单侧厚度控制方法，其特征在于：所述I1的取值范围为0.8-1.2，所述I2的取值范围为0.8-1.2；所述I1和I2的取值原则为：在上述取值范围内，厚度波动的振幅越大，则修正系数的取值越小，厚度波动的频率越大，则修正系数的取值越大。

6.如权利要求4所述的中厚板轧机单侧厚度控制方法，其特征在于，按下述公式分别计算I1’和I2’：

其中，Wa1、Wa2分别为对应该侧的厚度波动幅度，Wl1、Wl2分别为对应该侧的厚度波动发生的长度，Wl1/(3.14×D)、Wl1/(3.14×d)、Wl2/(3.14×D)、Wl2/(3.14×d)均表征厚度波动的频率，h为轧制目标厚度，D为支撑辊直径，d为工作辊直径；F(w,h)为一个关于钢板属性的多项公式，其中，F为实际轧制力，F₀为设定轧制力，w为钢板宽度，h为钢板厚度，ε为常数；

算得的I1’若在0.8-1.2的范围内，则令I1’为I1，算得的I1’若小于0.8，则令I1为0.8，算得的I1’若大于1.2，则令I1为1.2；算得的I2’若在0.8-1.2的范围内，则令I2’为I2，算得的I2’若小于0.8，则令I2为0.8，算得的I2’若大于1.2，则令I2为1.2。