CN107790505A - 一种稳定轧制的冷连轧张力动态设定方法 - Google Patents

一种稳定轧制的冷连轧张力动态设定方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种稳定轧制的冷连轧张力动态设定方法。本发明的方法包括：(1)按照50mpm的穿带速度到低速附加张力补偿的最大速度将轧制速度平均分为5个区间，计算不同速度区间的速度值；(2)根据压下率eps计算单位张力中间变量Dft；(3)将单位张力中间变量乘以相应轧制速度区间下的衰减比率得到附加单位张力初值；(4)进行附加单位张力值的系数修正；(5)把各机架间的附加单位张力与前机架的轧制速度作参数匹配，绘制散点图；(6)对于每个速度区间中的任意速度点，采用线性插值法求出任意速度点下的附加单位张力值。本发明通过动态设定不同速度区间的张力，保证轧制力在不同速度区间的平稳过渡。

Description

一种稳定轧制的冷连轧张力动态设定方法
技术领域：
本发明涉及一种稳定轧制的冷连轧张力动态设定方法，属于冷连轧机过程控制技术领域。
背景技术：
冷轧生产过程中，轧辊与轧件之间的摩擦力会随轧制速度的变化而改变，当某机架的前后张力不变时，摩擦力和轧制力将随着轧制速度的递增而递减。在轧制极薄规格硬质料时，低速段的轧制力往往比高速稳态要高出2-3倍，这种状态无法保证低速段的厚度和板形，带来的厚度超差和板形异常会使轧制稳定性受到影响，容易发生断带事故，影响轧机生产节奏和产量。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在的问题提供一种稳定轧制的冷连轧张力动态设定方法，通过动态设定不同速度区间的张力，保证轧制力在不同速度区间的平稳过渡，降低低速状态下因轧制力过度升高带来的断带风险，确保轧机稳定生产。
上述的目的通过以下技术方案实现：
一种稳定轧制的冷连轧张力动态设定方法，该方法包括如下步骤：
(1)按照50mpm的穿带速度到低速附加张力补偿的最大速度将轧制速度平均分为5个区间，计算不同速度区间的速度值；
(2)已知机架入出口高速稳态单位张力值，根据压下率eps计算单位张力中间变量Dft：
Dft＝G×[ft0+eps×(ft1-ft0)]
式中：ft1为机架出口高速稳态单位张力；ft0为机架入口高速稳态单位张力；eps为压下率；G为张力增益系数，范围0-1之间；Dft为单位张力中间变量；
(3)将单位张力中间变量乘以相应轧制速度区间下的衰减比率得到附加单位张力初值；
fta1[sn][1]＝Dft[sn]×ft_mod[sn][1]
fta1[sn][vn]＝Dft[sn]×ft_mod[sn][1]×ft_mod[sn][2]×...ft_mod[sn][vn]
式中：Vn为从最低速到最高速的速度区间号，值为1-5；sn为机架号；ft_mod[sn][vn]为各机架不同速度区间的衰减比率，其取值范围在0-1之间，表示某个机架随着带钢速度的提高，其附加单位张力下降的程度；
(4)进行附加单位张力值的系数修正，系数修正考虑了不同钢种及宽度、宽度的影响；
fta1[sn]＝fta1[sn]×ft_corr
ft_corr＝ft_corr1×ft_corr2×ft_corr3
式中：ft_corr为修正系数；ft_corr1为钢种相关的修正系数；ft_corr2为厚度相关的修正系数；ft_corr3为宽度相关的修正系数；
(5)把各机架间的附加单位张力与前机架的轧制速度作参数匹配，绘制散点图；
(6)对于每个速度区间中的任意速度点，采用线性插值法求出任意速度点下的附加单位张力值。
所述的稳定轧制的冷连轧张力动态设定方法，步骤(1)中所述的计算不同速度区间的速度值的计算方法如下：
Vn＝50+SLn×(Vmax-50)
上述公式中，n为1-5，表示某机架1-5个速度段；SLn分别为0,0.25,0.5,0.75,1，表示某机架1-5个速度段的速度等级系数；VMAX为低速附加张力补偿的最大速度。
有益效果：
本发明中张力动态设定的依据是轧制速度，机架前后的高速稳态张力保持不变，从模型参数表中读取数据。当轧制速度超过低速附加张力补偿的速度范围时，机架前后的张力等于高速稳态张力，低速附加张力为零。当轧制速度在低速附加张力补偿的速度范围内时，机架前后的张力等于高速稳态张力加上低速附加张力，低速附加张力与轧制速度成反比，即轧制速度越低，低速附加张力值越大。因轧制速度属于电气控制的高频数据，每个速度点计算的低速附加张力值均不相同，从而完成机架间张力的动态设定。通过动态补偿低速段张力的方法，保证低速段轧制力的平稳或者微小变化，提高低速轧制的稳定性。采用本发明，在冷连轧生产过程中，通过动态设定不同速度区间的张力值，极薄规格硬质料在低速状态下，轧制力从原来的1600吨以上降到目前的900吨左右，低速状态下的轧机断带次数从19次/月降为2次/月，提高了冷连轧机轧机极薄规格硬质料的稳定性。
附图说明
图1为本发明的控制流程图。
图2为实施例中附加单位张力和轧制速度的散点图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明中张力动态设定的依据是轧制速度，机架前后的高速稳态张力保持不变，从模型参数表中读取数据。当轧制速度超过低速附加张力补偿的速度范围时，机架前后的张力等于高速稳态张力，低速附加张力为零。当轧制速度在低速附加张力补偿的速度范围内时，机架前后的张力等于高速稳态张力加上低速附加张力，低速附加张力与轧制速度成反比，即轧制速度越低，低速附加张力值越大。因轧制速度属于电气控制的高频数据，每个速度点计算的低速附加张力值均不相同，从而完成机架间张力的动态设定。
因机架间张力值等于单位张力乘以带钢截面积，因此只需计算低速附加单位张力即可，计算步骤如下：
步骤1、按照穿带速度(50mpm)到低速附加张力补偿的最大速度将轧制速度平均分为5个区间，计算不同速度区间的速度值。
低速附加张力补偿的最大速度可定义为模型计算的最大速度乘以一个比例系数。比例系数的制定要综合考虑轧机所能轧制的料况。
速度区间是按照穿带速度(50mpm)至张力补偿的最大速度平均分为5段，这样对应每个速度段的点均有相应的单位附加张力设定值，其计算方法如下：
Vn＝50+SLn×(Vmax-50)
上述公式中，n为1-5，表示某机架1-5个速度段；SLn分别为0,0.25,0.5,0.75,1，表示某机架1-5个速度段的速度等级系数；VMAX为低速附加张力补偿的最大速度。
步骤2、已知机架入出口高速稳态单位张力值，根据压下率eps计算单位张力中间变量Dft。
Dft＝G×[ft0+eps×(ft1-ft0)]
式中：ft1为机架出口高速稳态单位张力；ft0为机架入口高速稳态单位张力；eps为压下率；G为张力增益系数，范围0-1之间；Dft为单位张力中间变量。因最后机架出口无需单位张力补偿，故最后机架的单位张力中间变量设为零。
步骤3、将单位张力中间变量乘以相应轧制速度区间下的衰减比率得到附加单位张力初值；
fta1[sn][1]＝Dft[sn]×ft_mod[sn][1]
fta1[sn][vn]＝Dft[sn]×ft_mod[sn][1]×ft_mod[sn][2]×...ft_mod[sn][vn]
式中：Vn为从最低速到最高速的速度区间号，值为1-5；sn为机架号；ft_mod[sn][vn]为各机架不同速度区间的衰减比率，其取值范围在0-1之间，表示某个机架随着带钢速度的提高，其附加单位张力下降的程度。其数值填入模型常数表中。
步骤4、进行附加单位张力值的系数修正，系数修正考虑了不同钢种及宽度、宽度的影响。
fta1[sn]＝fta1[sn]×ft_corr
ft_corr＝ft_corr1×ft_corr2×ft_corr3
式中：ft_corr为修正系数；ft_corr1为钢种相关的修正系数；ft_corr2为厚度相关的修正系数；ft_corr3为宽度相关的修正系数。
步骤5、把各机架间的附加单位张力与前机架的轧制速度作参数匹配，绘制散点图。
步骤6、对于每个速度区间中的任意速度点，采用线性插值法求出任意速度点下的附加单位张力值。
在冷连轧生产过程中，通过动态设定不同速度区间的张力值，极薄规格硬质料在低速状态下，轧制力从原来的1600吨以上降到目前的900吨左右，低速状态下的轧机断带次数从19次/月降为2次/月，提高了冷连轧机轧机极薄规格硬质料的稳定性。
本发明在某1420mm五机架六辊冷连轧机自动控制中得到了应用，轧机设备参数如下：
表1轧机设备参数
实施例：钢种：镀锡板硬质T5料，规格：入口厚度2.0mm，出口宽度896mm，出口厚度0.2mm。该卷高速稳态的轧制规程如下：
步骤1、低速附加张力补偿的最大速度定义为模型计算的最大速度1700mpm乘以0.75的系数。将轧制速度平均分为5个区间，各机架各速度区间的速度值如下：
步骤2、已知机架入出口高速稳态单位张力值，根据压下率eps计算单位张力中间变量Dft。
步骤3、将单位张力中间变量乘以相应轧制速度区间下的衰减比率得到附加单位张力初值；
衰减比率/机架间 速度1段 速度2段 速度3段 速度4段 速度5段
1-2 1 0.6 0.6 0.3 0
2-3 0.75 0.6 0.4 0.3 0
3-4 0.9 0.55 0.5 0.3 0
4-5 0.9 0.5 0.6 0.4 0
表2附加单位张力初值计算结果
机架间 速度1段 速度2段 速度3段 速度4段 速度5段
1-2 7.026 4.216 2.539 0.759 0
2-3 7.582 4.549 1.820 0.546 0
3-4 9.846 5.415 2.708 0.812 0
4-5 10.199 5.100 3.060 1.224 0
步骤4、进行附加单位张力值的系数修正，该钢种为硬质T5极薄规格，材料在4机架后的加工硬化严重，为降低后两个机架的轧制力，还要对3/4机架间、4/5机架间的附加单位张力值作修正。3/4机架间乘以修正系数1.1，4/5机架间乘以修正系数1.1和1.3。
表3附加单位张力值计算最终结果
机架间 速度1段 速度2段 速度3段 速度4段 速度5段
1-2 7.026 4.216 2.539 0.759 0
2-3 7.582 4.549 1.820 0.546 0
3-4 10.831 5.957 2.978 0.894 0
4-5 14.585 7.292 4.375 1.750 0
步骤5、把各机架间的附加单位张力与前机架的轧制速度作参数匹配，绘制散点图，如图2。
步骤6、对于每个速度区间中的任意速度点，采用线性插值法求出任意速度点下的附加单位张力值。如5机架轧制速度值为900mpm，落在(662.5，968.75)的速度区间，对应的附加单位张力值为(4.375，1.75)。则该速度点的4/5机架间附加单位张力值为:
1.75+(4.375-1.75)/(968.75-662.5)*(968.75-900)＝2.339kg/mm2。
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的技术方案，而并非用作为对本发明的限定，任何基于本发明的实质精神对以上所述实施例所作的变化、变型，都将落在本发明的权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种稳定轧制的冷连轧张力动态设定方法，其特征是：该方法包括如下步骤：
(1)按照50mpm的穿带速度到低速附加张力补偿的最大速度将轧制速度平均分为5个区间，计算不同速度区间的速度值；
(2)已知机架入出口高速稳态单位张力值，根据压下率eps计算单位张力中间变量Dft：
Dft＝G×[ft0+eps×(ft1-ft0)]
式中：ft1为机架出口高速稳态单位张力；ft0为机架入口高速稳态单位张力；eps为压下率；G为张力增益系数，范围0-1之间；Dft为单位张力中间变量；
(3)将单位张力中间变量乘以相应轧制速度区间下的衰减比率得到附加单位张力初值；
fta1[sn][1]＝Dft[sn]×ft_mod[sn][1]
fta1[sn][vn]＝Dft[sn]×ft_mod[sn][1]×ft_mod[sn][2]×...ft_mod[sn][vn]
式中：Vn为从最低速到最高速的速度区间号，值为1-5；sn为机架号；ft_mod[sn][vn]为各机架不同速度区间的衰减比率，其取值范围在0-1之间，表示某个机架随着带钢速度的提高，其附加单位张力下降的程度；
(4)进行附加单位张力值的系数修正，系数修正考虑了不同钢种及宽度、宽度的影响；
fta1[sn]＝fta1[sn]×ft_corr
ft_corr＝ft_corr1×ft_corr2×ft_corr3
式中：ft_corr为修正系数；ft_corr1为钢种相关的修正系数；ft_corr2为厚度相关的修正系数；ft_corr3为宽度相关的修正系数；
(5)把各机架间的附加单位张力与前机架的轧制速度作参数匹配，绘制散点图；
(6)对于每个速度区间中的任意速度点，采用线性插值法求出任意速度点下的附加单位张力值。
2.根据权利要求1所述的稳定轧制的冷连轧张力动态设定方法，其特征是：步骤(1)中所述的计算不同速度区间的速度值的计算方法如下：
Vn＝50+SLn×(Vmax-50)
上述公式中，n为1-5，表示某机架1-5个速度段；SLn分别为0,0.25,0.5,0.75,1，表示某机架1-5个速度段的速度等级系数；VMAX为低速附加张力补偿的最大速度。
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