CN106607460A - 森吉米尔20辊轧机边部板形控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种森吉米尔20辊轧机边部板形控制方法及装置，该方法包括以下步骤：步骤1，在每个控制周期获取带钢的板形实际值；步骤2，将板形实际值减去目标板形值，获得操作侧边部板形偏差以及驱动侧边部板形偏差；步骤3，根据带钢两侧边部板形偏差计算出对称边部板形偏差；步骤4，计算边部板形控制的增益系数；步骤5，将对称边部板形偏差乘以边部板形控制的增益系数，得到一中间辊对称窜动的调整量；步骤6，将调整量输出到轧机。本发明既保证了轧制过程的稳定性，同时又保证了边部板形控制效果，解决了非对称一中间辊窜动存在的问题。

Description

森吉米尔20辊轧机边部板形控制方法及装置

技术领域

本发明涉及板带冷轧方法，更具体地说，涉及一种森吉米尔20辊轧机边部板形控制方法及装置。

背景技术

板形是冷轧带钢的重要质量指标，冷轧带钢的板形直接影响到汽车、家电、仪表、食品包装等下游行业的生产率、成材率和成本的高低以及产品的外观。硬质带钢由于材料屈服强度大，因而造成其板形难以控制。森吉米尔辊轧机是冷轧生产中的重要设备，由于具有牌坊刚度大、工作辊辊径小的特点，最适合冷轧硬质带钢。森吉米尔20辊轧机主要通过ASU凸度调节、一中间辊窜辊及倾斜进行板形调节，对于轧制过程中出现的中浪、双边浪、边中复合浪、四分之一浪及单边浪均有一定的调节能力。

如图1所示，现有的森吉米尔20辊轧机6采用非对称中间辊窜动(上中间辊1、下中间辊2独立窜动，可以有不同的窜动量)分别控制边部板形，即分别控制驱动侧边部板形4以及操作侧边部板形5。在实际生产过程中，由于上、下中间辊的窜动量相差太大，会在一定程度上造成带钢3跑偏甚至断带。

现有森吉米尔辊轧机边部板形控制方法的具体计算流程如图2所示，包括以下步骤：

a1：每个控制周期获取带钢的板形实际值；

a2：将测量到的板形实际值减去板形目标值，得到操作侧边部板形偏差以及驱动侧边部板形偏差；

a3：设定边部板形控制的增益系数为常数；

a4：将操作侧边部板形偏差乘以上一中间辊窜动增益系数，该增益系数为常数，从而得到上一中间辊窜动的调整量；将驱动侧边部板形偏差乘以下一中间辊窜动增益系数，该增益系数为常数，得到下一中间辊窜动的调整量；

a5：将调整量输出到森吉米尔辊轧机的设备控制单元，改变带钢边部板形大小。

经查阅相关文献资料，并在中外专利数据库服务平台联机检索，找到如下现有技术：

1、边部板形的控制方法

申请号：CN201210412966.7

摘要：本发明提供了边部板形的控制方法，包含：使用板形仪检测带钢工作侧和驱动侧边部的板形值；对所述板形值进行修正得到带钢工作侧和驱动侧边部的综合板形值；以工作侧和驱动侧边部的所述综合板形值对工作辊窜辊值进行修正；根据所述经过修正后的窜辊值对末机架的上单锥度工作辊窜辊和下单锥度工作辊窜辊进行在线单独控制。本发明提供的边部板形的控制方法，解决了传统自动板形控制模型不能消除的带宽边部约70mm的碎边浪问题，提高了轧制稳定性和产品质量。

上述列举的方法所涉及的边部板形控制装置为工作辊窜辊，板形控制方法采用的非对称工作辊控制算法，即进行在线单独控制。

2、控制带钢边部板形的高次形轧辊

申请号：CN200610025194.6

摘要：本发明涉及一种控制带钢边部板形的高次形轧辊，该轧辊主要通过将轧辊中的工作辊辊端形状为补偿所轧制的板、带材边部减薄的圆弧形，辊形曲线由两段连接的光滑曲线，一段弧形曲线，另一段为直线，弧形曲线与直线交点处，弧形曲线的导数为零。一方面补偿了板、带钢边部轧辊弹性变形的明显变化，另一方面也减小了轧辊在带钢边部的磨损。本发明工作轧辊辊形曲线既克服了K-WRS轧机辊形曲线有拐点的负面影响，又能使辊形曲线成为一条光滑曲线，从而有效地控制了板、带钢板形边部的减薄，使用该工作轧辊轧制板、带钢材，对带边部轮廓有明显控制效果，可获得较小的边部减薄量。

上述列举的方法涉及到轧辊的辊形设计方法，只考虑在辊形特定的前提下，进行边部板形自动控制。

3、冷轧带钢边部板形控制方法

申请号：CN201110068689.8

摘要：本发明涉及一种冷轧带钢的轧制方法，特别涉及冷连轧机或双机架平整机轧制薄带钢边部板形的控制方法。本发明是在以末机架为重点的板形反馈控制系统中，在主要控制常规边浪和中浪的基本板形控制功能的基础上，基于末机架出口带钢边部与临近区域实测板形与目标板形的差值识别出带钢边部板形状态，根据边部板形状态调节末机架以及其余各机架相应的板形执行机构，实现对带钢边部板形如小边浪和小偏浪的有效控制，可以进一步提高冷轧或平整后带钢的板形质量。

上述列举的方法所涉及的主要是冷连轧机或双机架平整机带钢边部板形的控制，未涉及单机架可逆轧机。

发明内容

针对现有技术中存在的中间辊的窜动量相差大，会在一定程度上造成带钢跑偏甚至断带的问题，本发明的目的是提供一种森吉米尔20辊轧机边部板形控制方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种森吉米尔20辊轧机边部板形控制方法，包括以下步骤：步骤1，在每个控制周期获取带钢的板形实际值；步骤2，将板形实际值减去目标板形值，获得操作侧边部板形偏差以及驱动侧边部板形偏差；步骤3，根据带钢两侧边部板形偏差计算出对称边部板形偏差；步骤4，计算边部板形控制的增益系数；步骤5，将对称边部板形偏差乘以边部板形控制的增益系数，得到一中间对称窜动的调整量；步骤6，将调整量输出到轧机。

根据本发明的一实施例，步骤3的计算方法为：Δε_sys＝Δε_{edge_os}×w_os+Δε_{edge_ds}×w_ds，并且满足：w_os+w_ds＝1.0；0.0＜w_os＜1.0；0.0＜w_ds＜1.0。其中，w_os为操作侧边部板形偏差的加权系数，w_ds为驱动侧边部板形偏差的加权系数，Δε_sys为对称边部板形偏差，Δε_{edge_os}为操作侧边部板形偏差，Δε_{edge_ds}为驱动侧边部板形偏差。

根据本发明的一实施例，步骤4的计算方法为：且其中，k_s为对称中间辊窜动的增益系数，T为控制周期，τ为板形测量滞后时间，l为森吉米尔辊轧机到板形测量辊的水平距离，d为板形测量辊的直径，v为带钢的运动速度。

根据本发明的一实施例，步骤5的计算方法为：其中，k_T为对称一中间辊窜动的调控系数，k_s为对称一中间辊窜动的增益系数。

为实现上述目的，本发明还采用如下技术方案：

一种基于对称一中间辊窜动的辊轧机边部板形控制装置，包括森吉米尔20轧机、板形测量辊、板形测量计算机、板形控制单元、控制设备。森吉米尔20轧机的两侧分别设置板形测量辊，板形测量计算机在每个控制周期获取带钢的板形实际值，将板形实际值传输至板形控制单元。板形控制单元将板形实际值减去目标板形值，获得操作侧边部板形偏差以及驱动侧边部板形偏差，根据带钢两侧边部板形偏差计算出对称边部板形偏差，再计算边部板形控制的增益系数，最后将对称边部板形偏差乘以边部板形控制的增益系数，得到一中间对称窜动的调整量，并将调整量传输至控制设备。控制设备将调整量输出到轧机。

在上述技术方案中，本发明的森吉米尔20辊轧机边部板形控制方法既保证了轧制过程的稳定性，同时又保证了边部板形控制效果，解决了非对称一中间辊窜动存在的问题。

附图说明

图1是森吉米尔辊轧机的中间辊窜动控制边部板形的示意图；

图2是现有森吉米尔辊轧机边部板形控制方法的流程图；

图3是本发明基于对称中间辊窜动的辊轧机边部板形控制装置的结构示意图；

图4是本发明基于对称中间辊窜动的辊轧机边部板形控制方法的流程图；

图5是边部板形偏差的计算示意图。

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。

参照图3，本发明首先公开一种基于对称中间辊窜动的辊轧机边部板形控制装置，其包括机械设备(板形测量辊7、森吉米尔辊轧机6)和电气设备(板形测量计算机8、板形控制单元9、控制设备10)。

其中，轧机的两侧分别设置板形测量辊7，带钢板形的测量由板形测量辊7完成，板形测量辊7将转换后的电信号发送到板形测量计算机8。板形计算机将电信号转换为实际板形信号，在每个控制周期获取带钢的板形实际值，将板形实际值传输至板形控制单元9。

板形控制单元9将板形实际值减去目标板形值，获得操作侧边部板形偏差以及驱动侧边部板形偏差，根据带钢两侧边部板形偏差计算出对称边部板形偏差，再计算边部板形控制的增益系数，最后将对称边部板形偏差乘以边部板形控制的增益系数，得到一中间辊对称窜动的调整量，并将调整量传输至控制设备10。控制设备10将调整量输出到轧机6，带钢板形的调控由森吉米尔20辊轧机6完成，森吉米尔20辊轧机6的一中间辊窜辊调控边部板形偏差。

因此，参照图4，针对上述装置的控制流程，本发明进一步提出了一种森吉米尔20辊轧机边部板形控制方法，包括以下步骤：

S1，在每个控制周期获取带钢的板形实际值。

S2，将板形实际值C减去目标板形值D，获得操作侧A的边部板形偏差以及驱动侧B的边部板形偏差。具体来说，如图5所示，首先对实测的板形数据进行滑动平均处理，得到平滑的实测板形信号，然后用实测板形信号减去目标板形，得到边部板形偏差信号。

S3，根据带钢两侧边部板形偏差计算出对称边部板形偏差：

Δε_sys＝Δε_{edge_os}×w_os+Δε_{edge_ds}×w_ds (1)

w_os+w_ds＝1.0 (2)

0.0＜w_os＜1.0 (3)

0.0＜w_ds＜1.0 (4)

上式中，w_os为操作侧边部板形偏差的加权系数，w_ds为驱动侧边部板形偏差的加权系数，Δε_sys为对称边部板形偏差，Δε_{edge_os}为操作侧边部板形偏差，Δε_{edge_ds}为驱动侧边部板形偏差。

S4，计算边部板形控制的增益系数：

其中，

其中，k_s为对称一中间辊窜动的增益系数，T为控制周期，τ为板形测量滞后时间，l为森吉米尔20辊轧机到板形测量辊的水平距离，d为板形测量辊的直径，v为带钢的运动速度。

S5，将对称边部板形偏差乘以边部板形控制的增益系数，得到中间对称窜动的调整量：

其中，k_T为对称中间辊窜动的调控系数，即当对称一中间辊窜动由0变化到极限值(1.0)时，对称边部板形偏差的变化量的大小。k_s为对称一中间辊窜动的增益系数。

S6，将调整量输出到轧机。

下面通过一个实施例来进一步说明上述技术方案。

实施例

在某森吉米尔20辊轧机上应用了该边部板形控制技术。如图3所示，森吉米尔辊轧机与板形测量辊的水平距离为2.3m，板形测量辊的直径为0.4m，带钢的最大速度为800m/min。

在边部板形控制投入运行前，首先测试对称一中间辊窜动的边部板形调控能力，得到对称一中间辊窜动的调控系数：

k_T＝5.0

将目标板形、边部板形偏差加权系数以及对称一中间辊窜动的调控系数k_T存储于板形控制CPU中。

在上述基础上，边部板形控制程序按照控制周期(T＝0.2s)进行如下计算。

从板形测量计算机接收实际板形信号，对实测的板形信号进行滑动平均处理，得到平滑的实测板形数据，这时得到的实际板形数据为：

σ_p＝{2.1000,1.4834,0.9598,0.5294,0.1920,-0.0524,-0.2036,-0.2618,-0.2269,-0.0989,0.1222,0.4363,0.8435,1.3438,1.9371,2.6235,3.4030,4.2756,5.2413,6.3000}；

保存在板形控制器中的目标板形σ_s＝{0.0,0.0,0.0,0.0,0.0,0.0,0.0,0.0,0.0,0.0,0.0,0.0,0.0,0.0,0.0,0.0,0.0,0.0,0.0,0.0}；

用实测板形数据减去目标板形，得到板形偏差

Δσ_p＝{2.1000,1.4834,0.9598,0.5294,0.1920,-0.0524,-0.2036,-0.2618,-0.2269,-0.0989,0.1222,0.4363,0.8435,1.3438,1.9371,2.6235,3.4030,4.2756,5.2413,6.3000}；

从上面的板形偏差提取到操作侧边部板形偏差和驱动侧边部板形偏差，即：

Δε_{edge_os}＝2.1；Δε_{edge_ds}＝6.3

将操作侧边部板形偏差的加权系数w_os和驱动侧边部板形偏差的加权系数w_ds均设为0.5，此时的对称边部板形偏差为：

Δε_sys＝2.1×0.5+6.3×0.5＝4.2

计算增益系数，带钢的速度为300m/min，即5m/s，那么

按照公式计算出对称一中间辊窜动的调整量为0.12，即上、下一中间辊窜动的调整量均为12％。

将上、下一中间辊窜动的调整量输出到森吉米尔20辊轧机的设备控制单元进行执行。

下一个控制周期，重复上述过程。

本发明提出的方法能够确保整个钢卷长度方向上成品带钢板形的一致性，对提高带钢成材率以及保证轧制过程的稳定性和可靠性具有重要意义。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (5)

1.一种森吉米尔20辊轧机边部板形控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，在每个控制周期获取带钢的板形实际值；

步骤2，将板形实际值减去目标板形值，获得操作侧边部板形偏差以及驱动侧边部板形偏差；

步骤3，根据带钢两侧边部板形偏差计算出对称边部板形偏差；

步骤4，计算边部板形控制的增益系数；

步骤5，将对称边部板形偏差乘以边部板形控制的增益系数，得到一中间对称窜动的调整量；

步骤6，将调整量输出到轧机。

2.如权利要求1所述的森吉米尔20辊轧机边部板形控制方法，其特征在于，步骤3的计算方法为：

Δε_sys＝Δε_{edge_os}×w_os+Δε_{edge_ds}×w_ds，并且满足：

w_os+w_ds＝1.0；

0.0＜w_os＜1.0；

0.0＜w_ds＜1.0；

其中，w_os为操作侧边部板形偏差的加权系数，w_ds为驱动侧边部板形偏差的加权系数，Δε_sys为对称边部板形偏差，Δε_{edge_os}为操作侧边部板形偏差，Δε_{edge_ds}为驱动侧边部板形偏差。

3.如权利要求1所述的基于对称中间辊窜动的辊轧机边部板形控制方法，其特征在于，步骤4的计算方法为：

$k_s=\frac{0.5T}{\mathrm{\τ}},$ 且 $\mathrm{\τ}=\frac{l+\mathrm{\π}d}{v};$

其中，k_s为对称中间辊窜动的增益系数，T为控制周期，τ为板形测量滞后时间，l为森吉米尔20辊轧机到板形测量辊的水平距离，d为板形测量辊的直径，v为带钢的运动速度。

4.如权利要求1所述的森吉米尔20辊轧机边部板形控制方法，其特征在于，步骤5的计算方法为：

$\mathrm{\Δ}T=\frac{{\mathrm{\Δ\ϵ}}_{sys}\×k_s}{k_T};$

其中，k_T为对称一中间辊窜动的调控系数，k_s为对称一中间辊窜动的增益系数。

5.一种适用于权利要求1所述方法的基于对称一中间辊窜动的辊轧机边部板形控制装置，其特征在于，包括：

森吉米尔20轧机、板形测量辊、板形测量计算机、板形控制单元、控制设备；

所述森吉米尔20轧机的两侧分别设置所述板形测量辊；

所述板形测量计算机在每个控制周期获取带钢的板形实际值，将所述板形实际值传输至板形控制单元；

所述板形控制单元将板形实际值减去目标板形值，获得操作侧边部板形偏差以及驱动侧边部板形偏差，根据带钢两侧边部板形偏差计算出对称边部板形偏差，再计算边部板形控制的增益系数，最后将对称边部板形偏差乘以边部板形控制的增益系数，得到一中间对称窜动的调整量，并将所述调整量传输至所述控制设备；

所述控制设备将调整量输出到轧机。