CN106269909B - 一种热连轧机动态偏差控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热连轧机动态偏差控制方法，所述的控制方法是当热连轧机在进行支承辊更换后，其机架轧制力偏差波动较大时，对其机架两侧的偏差轧制力进行动态偏差调整，使机架在进行零位调整过程中，对涉及的二侧机架零点进行自动调整，最大限度的满足换辊后轧制的要求，所述的控制方法当热连轧机在更换支承辊后，出现较大偏差时，进行动态偏差调整，解决目前的轧制力偏差数据不够准确，在调整二侧轧制力偏差过程中需要大量的时间，影响轧机工作效率的问题。

Description

一种热连轧机动态偏差控制方法

技术领域

本发明涉及热轧带钢生产控制领域，特别是热连轧机在支承辊更换后的零位调整，具体是一种热连轧机动态偏差控制方法。

背景技术

板带轧机在每次更换轧辊(包括工作辊和支撑辊)后确定零辊缝位置的过程，称之为压下零位调整。零位调整过程中轧制力达到规定的值时，两侧(传动侧和操作侧)的压靠力差称之为零位调整调平偏差。零辊缝位置是压下设定的基础，而压下设定的准确性直接决定了热轧带钢的厚度精度；零位调整调平偏差直接影响轧制过程的稳定性。所有板带轧机换辊后(包括工作辊和支撑辊)都要进行零位调整与零位调整调平。

零位调整现有的基本步骤：

第1步：机架二侧油缸同步压下至合力300-500吨。自动调平轧制力偏差(通过轧制力偏差换算成油柱偏差，通过自动定位方式实施一次性的油柱动作调节)。

第2步：轧机转车，之后机架二侧油缸同步压下至合力1000-1500吨

第3步：完成辊缝基准值的保存，同时上传基准值到上位机

第4步：辊缝打开4-10毫米，同时调整机架二侧辊缝(即调平量)

第5步：零位调整结束，精轧等待进钢。

存在的问题：

1、由于在机架二侧油缸同步压下至合力300-500吨情况时，由于其涉及了不同的工况(工作辊及支承辊是否发生变化)而在机架状态变化较大时(工作辊及支承辊均发生变化的情况下，即支承辊更换后)其辊缝下压过程的轧制力偏差数据不够准确。通过实验得知，单次压下与多次压下的轧制力偏差是不同的，对数据分析后我们发现原因在于轧辊在压下过程发生细微移动，只有经过多次压下后，轧辊才会移动到相对固定的位置，此时的轧制力偏差才相对准确。

2、由于设备状况发生了较大的变化，其机架的轧制力偏差相对加大，但目前对于其轧制力的调整过程中，其轧制力偏差调整精度受到设备状态影响，其准确性无法满足现场要求，导致在调整二侧轧制力偏差过程中需要大量的时间，影响了轧机的工作效率。

在对涉及的热连轧机零位调整控制相关专利检索后，得到相关的专利情况如下：在专利申请号为89102649.5《板带轧制厚度基点预控-监控方法》中主要涉及板带轧机液压压下系统厚度基点预控一监控方法。其关键是用公式推算出各点应予控的辊缝值，并将予控的辊缝值存于计算机内,实现较高频率控制，板带厚度控制精度高，有利于提高产品质量。

在专利申请号为90109230.4《轧钢机轧辊压下超高压微调装置》该发明涉及一种轧钢机轧辊间隙调节器，特别适用于在有预压力和负荷的情况下对轧辊辊缝进行微调。该装置安装在轧机压下丝杠与上轧辊轴承座之间。可快速、稳定地对轧辊间隙进行微调，适用于高精度轧制。

在专利申请号为201110005583.3《具有轧制力保护的热连轧机零位调整方法》该发明涉及热轧带钢生产控制领域，尤其涉及一种热连轧机零位调整方法。一种具有轧制力保护的热连轧机零位调整方法，包括以下步骤：首先启动零位调整，窜辊回复零位位置，然后进入位置控制，其次压下系统进行一、二阶段调整；再通过对油注偏差的检测决定后续步骤，接着轧机转车时的轧制力偏差检查，最后由操作人员确认完成，控制系统确认辊缝与油注的关系，以零位调整轧制力检测油注目前位置，压下系统复位，零位调整完成；当操作人员确定放弃时，压下系统复位，系统进行报警，零位调整程序中断。。

上述的三项专利技术，均涉及了机架的基准零点的问题，其中第一项涉及了板带轧制厚度基点预控,其要点是用公式推算出各点应予控的辊缝值，并将予控的辊缝值存于计算机内,实现较高频率控制。而第二项涉及了一种轧钢机轧辊间隙调节器，第三项涉及了热连轧机在零位调整过程中的一种安全的控制技术，即采用了在位置控制时的压力控制保护。

均与本技术方案要求的存在本质差异,故综合以上分析均未涉及本技术方案要求解决的热连轧机在进行支承辊更换后出现较大偏差时的调整问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种热连轧机动态偏差控制方法，所述的控制方法当热连轧机在更换支承辊后，出现较大偏差时，进行动态偏差调整，用以解决目前的轧制力偏差数据不够准确，在调整二侧轧制力偏差过程中需要大量的时间，影响轧机工作效率的问题。

为实现上述目的，本发明的方案是：一种热连轧机动态偏差控制方法，所述的控制方法是当热连轧机在进行支承辊更换后，其机架轧制力偏差波动较大时，对其机架两侧的偏差轧制力进行动态偏差调整，使机架在进行零位调整过程中，对涉及的二侧机架零点进行自动调整，最大限度的满足换辊后轧制的要求，所述的控制方法具体包括如下步骤：

(1)轧机换辊开始后，如果更换的是工作辊，则执行工作辊压下零位调整，如果更换的是支承辊，则执行支承辊压下零位调整，且在机架压下的过程中，根据机架两侧油缸的位置不同，采用不同的压下速度；

(2)计算轧机的目标轧制力对应的压下辊缝，并对所述的压下辊缝进行限幅处理，将限幅处理后的压下辊缝作为机架两侧油缸压下时的油柱给定值；

(3)机架两侧的油缸按照油柱给定值压下至目标轧制力后，判断轧机两侧的轧制力偏差大小，如果所述的轧制力偏差大于设定的目标偏差，则对轧制力偏差进行动态调整，直到两侧轧制力偏差小于设定的目标偏差；否则进入步骤(4)；

(4)给定轧机运转轧制力，到此轧机运行。

根据本发明所述的热连轧机动态偏差控制方法，所述的步骤(1)中，每次更换支撑辊时，都将支撑辊的辊径数据记录在系统里，每次换辊都判断支撑辊辊径数据是否变化，如果变化即为更换支撑辊，不变化即更换工作辊。

根据本发明所述的热连轧机动态偏差控制方法，所述的步骤(1)中，对机架采用辊缝安全位置控制，如果在辊缝压下的过程中，热连轧机的轧制力超出最大轧制力要求，或者油柱位置超出最大油柱给定值，或者轧辊的位置在达到接触位置前产生轧制力，则自动停止机架压下。

根据本发明所述的热连轧机动态偏差控制方法，所述的步骤(1)中，如果上下工作辊接触时，机架两侧油缸的油柱伸出长度小于设定的长度，则机架快速压下，如果机架两侧油缸的油柱伸出长度大于设定的长度，则机架慢速压下。

根据本发明所述的热连轧机动态偏差控制方法，上下工作辊接触点时油柱伸出长度为：

L＝H-[(D_TW+D_TB/2+T_step+T_tst)+(D_BW+D_BB/2+T_passline+T_bst)]

其中，L为上下工作辊接触时，油柱伸出长度，单位mm；

H为机架牌坊中间开度，单位mm；

D_TW为上工作辊的直径，单位mm；

D_TB为上支撑辊的直径，单位mm；

T_step为上阶梯垫板的高度，单位mm；

T_tst为上部垫块的高度，单位mm；

D_BW为下工作辊的直径，单位mm；

D_BB为下支撑辊的直径，单位mm；

T_passline为下阶梯垫板的高度，单位mm；

T_bst为下部垫板的高度，单位mm。

根据本发明所述的热连轧机动态偏差控制方法，所述的步骤(2)中，目标轧制力对应的压下辊缝为：

S_{gap_t}＝(F_fbk-F_tar)/M

其中，S_{gap_t}为目标轧制力应的压下辊缝，单位mm；

F_fbk为轧机的轧制力反馈，单位KN；

F_tar为轧机的目标轧制力,单位KN；

M为对应机架的轧机刚度，单位KN/mm。

根据本发明所述的热连轧机动态偏差控制方法，所述的步骤(2)中，油柱给定为：

S_{cyl_i}＝∑{limit[(S_{gap_t}-S_{cyl_i-1}),spd]}

其中，S_{cyl_i}：当前扫描周期油缸的油柱给定，单位mm；

S_{cyl_i-1}：前一扫描周期油缸的油柱给定，单位mm；

S_{gap_t}：目标轧制力对应的压下辊缝，单位mm

spd：一个扫描周期下油缸的油柱给定限幅值，单位mm。

根据本发明所述的热连轧机动态偏差控制方法，所述的步骤(3)中，对轧制力偏差进行动态调整的方法为：首先，根据轧机两侧的轧制力偏差，以及轧制力与辊缝的转换系数，计算需要调整的目标辊缝值，得到机架两侧按照目标辊缝值调整后的油柱给定值，根据调整后的油柱给定值，重新判断机架两侧轧制力偏差，当两侧轧制力偏差小于设定的目标偏差后，停止调整。

根据本发明所述的热连轧机动态偏差控制方法，所述的需要调整的目标辊缝值为：

S_dif＝(F_ws-F_ds)/C

其中，S_dif：对应轧制力偏差应调节的两侧辊缝值，单位mm；

F_ws：轧机工作侧的轧制力反馈，单位KN；

F_ds：轧机传动侧的轧制力反馈，单位KN；

C：轧制力与辊缝的转换系数，单位KN/mm。

根据本发明所述的热连轧机动态偏差控制方法，工作侧的油柱给定值为：

S_{cyl_os}＝S_cyl+S_dif

传动侧的油柱给定值为：

S_{cyl_ds}＝S_cyl-S_dif

其中，S_{cyl_os}：工作侧调整后的油柱给定值，单位mm；

S_{cyl_ds}：传动侧调整后的油柱给定值，单位mm；

S_cyl：调整前工作侧和传动侧的油柱给定值，单位mm；

S_dif：两侧轧制力偏差应调整的辊缝值，单位mm。

本发明达到的有益效果：本发明结合热连轧机零位调整过程中存在的轧制力偏差波动问题，当热连轧机在进行支承辊更换后，其机架轧制力偏差波动较大时，对其机架两侧的偏差轧制力进行动态偏差调整，使机架在进行零位调整过程中，对涉及的二侧机架零点进行自动调整，最大限度的满足换辊后轧制的要求，为提升热连轧机控制精度及作业效率均有积极地作用，可保证热轧生产的稳定，提高轧机工作效率。

本技术方案结合了热连轧机在偏差波动较大情况，在全部零调安全前提下采用了辊缝安全位置控制方式起到快速调整的目的，同时结合机架特性，根据轧制力与辊缝的转换系数对其两侧轧制力偏差调整辊缝值进行动态控制，以实现机架在轧制力控制过程中的动态偏差控制，满足机架零调的要求。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2是本发明的设备设置图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步详细的说明。

本发明的控制方法主要通过对涉及热连轧机在进行支承辊更换后，其机架轧制力偏差波动较大时，对于其机架二侧偏差轧制力进行动态偏差调整，以满足热连轧机在零位调整时二侧轧制力偏差控制的要求，使机架在进行零位调整过程中对涉及的二侧机架零点进行自动调整,已最大限度的满足换辊后轧制的要求。

本发明控制方法的具体过程如下：

1，判断机架换辊方式

每次更换支撑辊时，将支撑辊的辊径数据记录在系统里，每次换辊都判断支撑辊辊径数据是否变化。如果换辊后，支承辊辊径变化，即此次为支撑辊更换，执行支承辊压下零位调整，如果换辊后，支承辊辊径没变化，即此次为工作辊更换，执行工作辊压下零位调整。

BUR_DIA_OLD：系统记录的前一次支撑辊的辊径数据，单位mm；

BUR_DIA_NEW：更换支撑辊后的支撑辊的辊径数据，单位mm。

2，辊缝压下位置控制

在零位调整时，对辊缝位置进行控制，根据轧制力来判断油缸的位置，根据不同的位置来采用不同的压下速度。大辊缝下的位置采用高速定位控制，通过采用不同的油缸动作速度(阀开度)以减少辊缝变化的时间；

L＝H-[(D_TW+D_TB/2+T_step+T_tst)+(D_BW+D_BB/2+T_passline+T_bst)]

其中，L：上下工作辊接触时油柱伸出长度，单位mm；

H：机架牌坊中间开度，单位mm；

D_TW：上工作辊的直径，单位mm；

D_TB：上支撑辊的直径，单位mm；

T_step：上阶梯垫板的高度，单位mm；

T_tst：上部垫块的高度，单位mm；

D_BW：下工作辊的直径，单位mm；

D_BB：下支撑辊的直径，单位mm；

T_passline：下阶梯垫板的高度，单位mm；

T_bst：下部垫板的高度，单位mm。

在执行零位调整时，使用三种保护：

(1)最大轧制力保护

压下过程中始终检测轧制，如果超出系统最大轧制力(5100T)自动停止。

(2)油柱位置保护

压下过程中始终检测油柱位置，如果超出系统最大油柱值(140mm)自动停止

(3)判断轧辊位置保护

根据机架间上下阶梯垫板、各种其它电缆、上下支撑辊、上下工作辊来计算上下辊之间的位置，在达到接触位置前，如果产生轧制力则自动停止。

3，辊缝压下位置压力控制

(1)计算目标轧制力对应的压下辊缝

S_{gap_t}＝(F_fbk-F_tar)/M

S_{gap_t}：目标轧制力对应的压下辊缝，单位mm；

F_fbk：轧机的轧制力反馈，单位KN；

F_tar：轧机的目标轧制力，单位KN；

M：对应机架的轧机刚度，单位KN/mm。

(2)计算输出到液压控制的辊缝目标值

控制油缸压下时，不是将计算到的轧制力应压下辊缝直接作为油柱给定，而是需要经过限幅输出以确保安全。

S_{cyl_i＝}∑{limit[(S_{gap_t}-S_{cyl_i-1}),spd]}

其中，S_{cyl_i}：当前扫描周期油缸的油柱给定，单位mm；

S_{cyl_i-1}：前一扫描周期油缸的油柱给定，单位mm；

S_{gap_t}：目标轧制力对应的压下辊缝，单位mm

spd：一个扫描周期下油缸的油柱给定限幅值，单位mm。

(3)液压缸的油柱给定限幅值的计算

给定限幅根据轧机的轧制力反馈得到，以TA吨为界限。

spd：一个扫描周期下的AGC液压缸的油柱给定限幅值，单位mm。

F_fbk：轧机轧制力反馈，单位KN。

a：小于轧制力限幅值的压下速度，单位mm./s；

b：大于轧制力限幅值的压下速度，单位mm./s；

T_A：用于保护的轧制力限幅值，单位KN。

4，轧制力偏差设定

即在一定轧制力下(200-300吨)对涉及的二侧轧制力偏差进行动态预调，之后在400吨、500吨分别进行判断，根据轧机两侧轧制力偏差情况判断是否启动第5步。

5，偏差轧制力动态调整

结合轧制力步长(设定一定轧制力(30-50吨)的幅度，对二侧轧制力进行动态调整)

(1)计算两侧轧制力偏差应调整的辊缝值

S_dif＝(F_ws-F_ds)/C

公式中

S_dif：对应轧制力偏差应调节的两侧辊缝值，单位mm；

F_ws：轧机工作侧的轧制力反馈，单位KN；

F_ds：轧机传动侧的轧制力反馈，单位KN；

C：轧制力与辊缝的转换系数，单位KN/mm。

(2)将计算出的两侧轧制力偏差调整辊缝值，输出到控制辊缝上

工作侧的油柱给定

S_{cyl_os}＝S_cyl+S_dif

传动侧的油柱给定

S_{cyl_ds}＝S_cyl-S_dif

上述公式中

S_{cyl_os}：工作侧调整后的油柱给定值，单位mm；

S_{cyl_ds}：传动侧调整后的油柱给定值，单位mm；

S_cyl：工作侧和传动侧调整前的油柱给定值，单位mm；

S_dif：两侧轧制力偏差调整辊缝值，单位mm。

(4)计算输出到液压控制的辊缝目标值

控制油缸压下时，不是将计算到的轧制力应压下辊缝直接作为油柱给定，而是需要经过限幅输出以确保安全。

S_{cyl_i}＝∑{limit[(S_{gap_t}-S_{cyl_i-1}),spd]}

公式中

S_{cyl_i}：当前扫描周期油缸的油柱给定，单位mm；

S_{cyl_i-1}：前一扫描周期油缸的油柱给定，单位mm；

S_{gap_t}：目标轧制力对应的压下辊缝，单位mm

spd：一个扫描周期下油缸的油柱给定限幅值，固定为0.1mm/s，单位mm。

6，给定轧机运转轧制力，到此轧机运行

实施例：

1、判断机架换辊方式

换辊开始后，当前支撑辊直径是1577.6，程序内记录的支撑辊直径是1577.6，两者一致，因此不是更换支撑辊，执行工作辊零调程序。

2、辊缝安全位置控制

使用三种保护：(1)最大轧制力，实际轧制力20吨，小于5100吨，保护不启动；(2)油柱位置从0开始变化，始终小于140mm，保护不启动；(3)计算轧辊接触位置，即：

L＝H-[(D_TW+D_TB/2+T_step+T_tst)+(D_BW+D_BB/2+T_passline+T_bst)]

＝7180-[(792.98+1577.57/2+100+2030)+(792.95+1572.27/2+

173+1640)]＝76.15

油柱动作位置在达到该位置过程中，实际轧制力没有大于50吨，保护不启动。

3、辊缝压下位置压力控制

计算压下辊缝，如果没有接触力，计算轧制力偏差400吨时的辊缝为(0-400)/600＝-0.67mm，即应在0接触辊缝的基础上，下压0.67mm。

4、轧制力偏差控制设定

在400吨时，两侧轧制偏差80吨，超出目标值50吨，启动调平控制。

5、偏差轧制力动态调整

计算调平目标值，(80-50)/100＝0.3mm，即应该调平0.3mm。

两侧油柱分别加减0.3mm，工作侧油柱为77.12mm，传动侧的油柱为76.52mm，此时两侧轧制力偏差为40吨，小于目标值，执行后续步骤。

6、给定轧机运转轧制力，到此轧机运行。

本发明在相对机架偏差较大情况下(支承辊更换后)采用辊缝安全位置控制方式，同时结合机架压力控制方式过程中的轧制力偏差动态预调控制，结合本技术方案特有的轧制力步长控制，实现一种动态偏差调整，以满足轧制力偏差有较大波动状况下的快速偏差调整方法。本技术方案的核心在于结合了热连轧机在偏差波动较大情况，在全部零调安全前提下采用了辊缝安全位置控制方式起到快速调整的目的，同时结合机架特性，根据轧制力与辊缝的转换系数对其两侧轧制力偏差调整辊缝值进行动态控制，以实现机架在轧制力控制过程中的动态偏差控制，满足机架零调的要求。

Claims (8)

1.一种热连轧机动态偏差控制方法，所述的控制方法是当热连轧机在进行支撑辊更换后，其机架轧制力偏差波动较大时，对其机架两侧的偏差轧制力进行动态偏差调整，使机架在进行零位调整过程中，对涉及的二侧机架零点进行自动调整，最大限度的满足换辊后轧制的要求，其特征在于：

所述的控制方法具体包括如下步骤：

(1)轧机换辊开始后，如果更换的是工作辊，则执行工作辊压下零位调整，如果更换的是支撑辊，则执行支撑辊压下零位调整，且在机架压下的过程中，根据机架两侧油缸的位置不同，采用不同的压下速度；并且对机架采用辊缝安全位置控制，如果在辊缝压下的过程中，热连轧机的轧制力超出最大轧制力要求，或者油柱位置超出最大油柱给定值，或者轧辊的位置在达到接触位置前产生轧制力，则自动停止机架压下；

(2)计算轧机的目标轧制力对应的压下辊缝，并对所述的压下辊缝进行限幅处理，将限幅处理后的压下辊缝作为机架两侧油缸压下时的油柱给定值；

(3)机架两侧的油缸按照油柱给定值压下至目标轧制力后，判断轧机两侧的轧制力偏差大小，如果所述的轧制力偏差大于设定的目标偏差，则对轧制力偏差进行动态调整，即：根据轧机两侧的轧制力偏差，以及轧制力与辊缝的转换系数，计算需要调整的目标辊缝值，得到机架两侧按照目标辊缝值调整后的油柱给定值，根据调整后的油柱给定值，重新判断机架两侧轧制力偏差，当两侧轧制力偏差小于设定的目标偏差后，停止调整；如果所述的轧制力偏差小于等于设定的目标偏差，则进入步骤(4)；

(4)给定轧机运转轧制力，轧机运行。

2.根据权利要求1所述的热连轧机动态偏差控制方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，每次更换支撑辊时，都将支撑辊的辊径数据记录在系统里，每次换辊都判断支撑辊辊径数据是否变化，如果变化即为更换支撑辊，不变化即更换工作辊。

3.根据权利要求1所述的热连轧机动态偏差控制方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，如果上下工作辊接触时，机架两侧油缸的油柱伸出长度小于设定的长度，则机架快速压下，如果机架两侧油缸的油柱伸出长度大于设定的长度，则机架慢速压下。

4.根据权利要求3所述的热连轧机动态偏差控制方法，其特征在于，上下工作辊接触时油柱伸出长度为：

L＝H-[(D_TW+D_TB/2+T_step+T_tst)+(D_BW+D_BB/2+T_passline+T_bst)]

其中，L为上下工作辊接触时，油柱伸出长度，单位mm；

H为机架牌坊中间开度，单位mm；

D_TW为上工作辊的直径，单位mm；

D_TB为上支撑辊的直径，单位mm；

T_step为上阶梯垫板的高度，单位mm；

T_tst为上部垫块的高度，单位mm；

D_BW为下工作辊的直径，单位mm；

D_BB为下支撑辊的直径，单位mm；

T_passline为下阶梯垫板的高度，单位mm；

T_bst为下部垫板的高度，单位mm。

5.根据权利要求1所述的热连轧机动态偏差控制方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，目标轧制力对应的压下辊缝为：

S_{gap_t}＝(F_fbk-F_tar)/M

其中，S_{gap_t}为目标轧制力对应的压下辊缝，单位mm；

F_fbk为轧机的轧制力反馈，单位KN；

F_tar为轧机的目标轧制力，单位KN；

M为对应机架的轧机刚度，单位KN/mm。

6.根据权利要求1所述的热连轧机动态偏差控制方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，油柱给定值为：

S_{cyl_i}＝∑{limit[(S_{gap_t}-S_{cyl_i-1}),spd]}

其中，S_{cyl_i}：当前扫描周期油缸的油柱给定值，单位mm；

S_{cyl_i-1}：前一扫描周期油缸的油柱给定值，单位mm；

S_{gap_t}：目标轧制力对应的压下辊缝，单位mm；

spd：一个扫描周期下油缸的油柱给定限幅值，单位mm。

7.根据权利要求1所述的热连轧机动态偏差控制方法，其特征在于，所述的需要调整的目标辊缝值为：

S_dif＝(F_ws-F_ds)/C

其中，S_dif：需要调整的目标辊缝值，单位mm；

F_ws：轧机工作侧的轧制力反馈，单位KN；

F_ds：轧机传动侧的轧制力反馈，单位KN；

C：轧制力与辊缝的转换系数，单位KN/mm。

8.根据权利要求1所述的热连轧机动态偏差控制方法，其特征在于，工作侧调整后的油柱给定值为：S_{cyl_os}＝S_cyl+S_dif；传动侧调整后的油柱给定值为：S_{cyl_ds}＝S_cyl-S_dif；

其中，S_{cyl_os}：工作侧调整后的油柱给定值，单位mm；

S_{cyl_ds}：传动侧调整后的油柱给定值，单位mm；

S_cyl：调整前工作侧和传动侧的油柱给定值，单位mm；

S_dif：需要调整的目标辊缝值，单位mm。