CN107900144A

CN107900144A - 一种酸洗在线平整机的延伸率复合控制方法

Info

Publication number: CN107900144A
Application number: CN201711157306.8A
Authority: CN
Inventors: 赵云涛; 叶立刚; 李维刚
Original assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Current assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority date: 2017-11-20
Filing date: 2017-11-20
Publication date: 2018-04-13
Anticipated expiration: 2037-11-20
Also published as: CN107900144B

Abstract

本发明提供酸洗在线平整机的延伸率复合控制方法，包括以下步骤：步骤一：在线平整机工艺段张力分布设置，步骤二：平整机压下系统轧制力修正量计算，步骤三：平整机入口张力修正量计算，步骤四：在线平整机主传动和压下系统复合控制延伸率的闭环控制。本发明提出了一种酸洗在线平整机延伸率的复合控制方法，结合酸洗在线平整机张力分布特点，根据延伸率变化、速度变化、张力变化等，计算得到入口张力修正量和轧制力修正量，对平整机主传动速度和压下系统伺服阀开度进行调整，最终实现机组稳定运行和恒定延伸率控制。

Description

一种酸洗在线平整机的延伸率复合控制方法

技术领域

本发明涉及一种酸洗在线平整机的延伸率复合控制方法，属于冶金生产线的控制领域。

背景技术

酸洗热轧平整板卷是以优质热轧板卷为原料，在酸洗机组上，去掉带钢表面的氧化铁皮、经平整工序处理后得到的热轧酸洗板卷。酸洗热轧平整板卷是板带材生产发展的一类新兴产品，具有优良的冷成型性和表面平整度、光洁度，它是介于热轧板和冷轧板之间的中间产品，是国家经济建设各行业需要的，直接应用的板带产品。具有与冷轧产品接近的表面平整度及光洁度，价格低于冷轧产品，是部分热轧板和冷轧板理想的、经济的首选替代产品。

酸洗热轧平整板卷的关键生产工艺是在线平整延伸率控制，平整中一般采用0.3％～3％的小压下量，通过对钢板全宽施加延伸率来改善平直度，使带钢表面具有一定的光洁度，并消除带钢明显的屈服极限，清除由此产生的滑移线倾向，用来提高热轧带钢的机械性能和表面质量。但酸洗在线平整机由于其平整对象是酸洗后的热轧板，板面粗糙度大及表面组织疏松，具有“薄且软”特性，因此极易出现延伸率波动过大或者无法达到延伸率控制目标的现象，目前实现酸洗在线平整机稳定准确的延伸率控制，相关的研究尚少。

文献检索查到相关专利：2016年3月23日公开的CN105414201 A发明专利《一种提高光整机加减速时延伸率控制精度的方法》，提出了计算与速度有关的变形抗力、轧制力补偿系数，将上述结果作为前馈直接补偿给轧制力控制器。提高光整机加减速时的稳定性，减少故障时间，提高板带延伸率精度。

2012年4月11日申请公布号为CN 102407240 A的发明专利《一种利用秒流量控制带钢光整延伸率的方法》，利用光整机入、出口速度测量编码器和张力计分别进行速度实际值与张力实际值测量，在光整机可编程序控制器即PLC中增加秒流量闭环控制系统模块，在人机界面上增加秒流量功能选项按钮，对光整机主电机及前后张力辊采用速度控制模式，将出口张力偏差匹配系数引入到轧制力控制器，将该系统功能按照投入时段进行增益处理。

本发明的内容与上述专利均不相同，本发明针对酸洗在线平整机对象“薄且软”特性，极易出现延伸率波动过大或者无法达到延伸率控制目标的现象。提出了一种酸洗在线平整机延伸率的复合控制方法，结合在线平整机张力分布特点，根据延伸率变化、速度变化、张力变化等，计算得到入口张力修正量T0_corr和轧制力修正量F_corr，对平整机主传动速度和压下系统伺服阀开度进行调整，最终实现机组稳定运行和恒定延伸率控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种酸洗在线平整机的延伸率复合控制方法，以及解决上述问题。

本发明采用了如下技术方案：

一种酸洗在线平整机的延伸率复合控制方法，包括以下步骤：

步骤一：在线平整机工艺段张力分布设置，平整机前张力辊主辊线速度作为在线平整机工艺段速度基准，平整机入口段张力由平整机主传动建立，出口张力辊建立平整机出口段张力，

步骤二：平整机压下系统轧制力修正量计算，

机组在运行速度大于等于穿带速度时，计算得到压下系统轧制力修正量：

F_corr＝(F_{Speed_corr}+F_{T0_corr})*ΔELC*100

F_corr为实现机组稳定运行和延伸率控制，压下系统轧制力修正量计算值，其经斜坡发生器得到最终的输出值，

其中，

1)ΔELC为延伸率设定值ELC_set与延伸率实际值ELC之差；

2)F_{Speed_corr}为速度对轧制力影响修正量

DIF为微分量，

V_{Line_Speed}为平整机工艺段运行线速度，m/s；

V_{Thread_Speed}为平整机工艺段穿带速度，m/s；

V_{Max_Speed}为平整机工艺段机组最大速度，m/s；

3)F_{T0_corr}为入口张力对轧制力影响修正量F_{T0_corr}＝ΔT0*factor_corr

修正因子

其中：

ΔT0＝T0_set-T0；其中ΔT0为入口张力偏差值KN；T0_set为入口张力设定值KN；T0为入口张力实测值KN，

Width_strip为带钢实际宽度,m；

Width_max为机组带钢最大宽度,m；

factor为带钢厚度有关的补偿因子；

步骤三：平整机入口张力修正量计算，

酸洗在线平整机采用单电机传动,带钢经平整机轧制，带钢因压下量非常小，

1)得到入口张力预调节量T0_{set_corr}，

T0_{set_corr}＝Elasticity*Area_strip*0.001-T0

其中：

Area_strip为带钢截面积，Area_strip＝Width_strip*Thk_strip，m²；

Elasticity为弹性模量,

2)延伸率对张力的修正因子为：

3)最终平整机入口张力修正量T0_corr＝ΔELC*100*factor_{ELC_corr}*T0_{set_corr}

T0_corr为实现机组稳定运行和延伸率控制，平整机入口张力修正量计算值，其经斜坡发生器得到最终的输出值；

步骤四：在线平整机主传动和压下系统复合控制延伸率的闭环系统，

计算得到的入口张力修正量T0_corr附加到平整机主传动的入口张力闭环系统中，入口张力设定值T0_set、入口张力实际值T0以及张力修正量T0_corr共同作用于速度控制器后向平整机主传动下发速度修正指令。计算得到的轧制力修正量F_corr附加到平整机压下系统的轧制力闭环系统中，轧制力设定值F_set、轧制力实际值F、轧制力修正量F_corr经轧制力控制器后得到压下系统伺服阀开度修正指令。最终实现机组稳定运行和恒定延伸率控制。

进一步，本发明的酸洗在线平整机的延伸率复合控制方法，还可以具有这样的特征：

延伸率采用在线平整机前后激光测速仪测量速度并计算得到，其计算公式为：

其中：

ELC为酸洗热轧平整机实际延伸率；

L0_speed入口激光测速仪测得的入口带钢速度，m/s；

L1_speed出口激光测速仪测得的出口带钢速度，m/s。

其中，通过HMI人机界面输入待平整带钢的宽度、厚度、塑性系数、轧制力预设值、延伸率预设值以及入出口张力预设值，热轧带钢经酸洗工艺段、平整机工艺段穿带完成后，平整机入口张力和出口张力建立运行张力完毕，机组起车运行。

发明的有益效果

本发明的方法与现有技术相比，优势在于：本发明针对酸洗在线平整机对象“薄且软”特性，极易出现延伸率波动过大或者无法达到延伸率控制目标的现象。提出了一种酸洗在线平整机延伸率的复合控制方法，结合在线平整机张力分布特点，根据延伸率变化、速度变化、张力变化等，计算得到入口张力修正量和轧制力修正量，对平整机主传动速度和压下系统伺服阀开度进行调整，最终实现机组稳定运行和恒定延伸率控制。

附图说明

图1是在线平整机张力分布图；

图2是带钢厚度补偿因子曲线图；

图3是在线平整机主传动和压下系统复合控制延伸率的闭环系统；

图4是酸洗在线平整机延伸率复合控制方案图；

图5是在实施例中酸洗在线平整机的延伸率复合控制方法的现场实际效果。

具体实施方式

以下结合附图来说明本发明的具体实施方式。

如图1、图3和图4所示，酸洗在线平整机的延伸率复合控制方法包括如下步骤：

步骤一：在线平整工艺段张力分布设计

酸洗后的热轧板卷经热轧酸洗生产线酸洗、拉矫后，进入到在线平整机工艺段。设计了平整机工艺段张力分布，平整机前张力辊主辊线速度作为在线平整机工艺段速度基准，平整机入口段张力由平整机主传动建立，出口张力辊建立平整机出口段张力。

步骤二：实现机组稳定运行和延伸率控制，平整机压下系统轧制力修正量计算

通过HMI人机界面输入待平整带钢的宽度、厚度、塑性系数、轧制力预设值、延伸率预设值、入出口张力预设值等。热轧带钢经酸洗工艺段、平整机工艺段穿带完成后，平整机入口张力和出口张力建立运行张力完毕，机组起车运行。在运行速度大于等于穿带速度时。计算得到压下系统轧制力修正量：

F_corr＝(F_{Speed_corr}+F_{T0_corr})*ΔELC*100

F_corr为实现机组稳定运行和延伸率控制，平整机压下系统轧制力修正量计算值，其经斜坡发生器得到最终的输出值，KN。

为实现上述结果，定义如下：

1)ΔELC为延伸率设定值ELC_set与延伸率实际值ELC之差，％；

2)F_{Speed_corr}为速度对轧制力影响修正量

(单位是KN)

DIF()为微分量，

V_{Line_Speed}为平整机工艺段运行线速度，m/s，

V_{Thread_Speed}为平整机工艺段穿带速度，m/s，

V_{Max_Speed}为平整机工艺段机组最大速度，m/s，

3)F_{T0_corr}为入口张力对轧制力影响修正量F_{T0_corr}＝ΔT0*factor_corr(KN)

修正因子

其中：

ΔT0＝T0_set-T0；其中ΔT0为入口张力偏差值KN；T0_set为入口张力设定值KN；T0为入口张力实测值KN；

Width_strip为带钢实际宽度,m；

Width_max为机组带钢最大宽度,m；

factor为带钢厚度有关的补偿因子。

图2中显示了带钢厚度补偿因子的曲线图。

步骤三：实现机组稳定运行和延伸率控制，平整机入口张力修正量计算

酸洗在线平整机采用单电机传动,带钢经平整机轧制，弹性模量Elasticity(N/m²)的带钢因压下量非常小。

1)得到入口张力预调节量T0_{set_corr}，KN:

T0_{set_corr}＝Elasticity*Area_strip*0.001-T0

其中：

Area_strip为带钢截面积，m²。Area_strip＝Width_strip*Thk_strip。

2)延伸率对张力的修正因子为：

3)最终平整机入口张力修正量T0_corr＝ΔELC*100*factor_{ELC_corr}*T0_{set_corr} (KN)

T0_corr为实现机组稳定运行和延伸率控制，平整机入口张力修正量计算值，其经斜坡发生器得到最终的输出值，KN。

步骤四：在线平整机主传动和压下系统复合控制延伸率的闭环系统

计算得到的入口张力修正量T0_corr附加到平整机主传动的入口张力闭环系统中。入口张力设定值T0_set、入口张力实际值T0、张力修正量T0_corr等共同作用于速度控制器后向平整机主传动下发速度修正指令。计算得到的轧制力修正量F_corr附加到平整机压下系统的轧制力闭环系统中，轧制力设定值F_set、轧制力实际值F、轧制力修正量F_corr经轧制力控制器后得到压下系统伺服阀开度修正指令。最终实现了机组稳定运行和恒定延伸率控制。

其中：

ELC为酸洗热轧平整机实际延伸率，％；

L0_speed入口激光测速仪测得的入口带钢速度，m/s；

L1_speed出口激光测速仪测得的出口带钢速度，m/s；

延伸率大小与带钢的来料厚度、宽度、硬度、粗糙度，和控制的轧制力、张力及带钢速度有关系。在来料厚度、宽度、硬度、粗糙度等物理特性一定的情况下，延伸率大小与轧制力、张力及带钢速度等控制参数有直接关系。

实施例一：酸洗在线平整机延伸率复合控制实施

(1)设定酸洗在线平整机工艺段张力分布，平整机前张力辊主辊转速作为在线平整机工艺段速度基准，平整机主传动建立平整机入口段张力，出口张力辊建立平整机出口段张力。

(2)因热轧板经酸洗后表面疏松，板面粗糙度大。采用传统的轧制力控制延伸率方式，无法解决“薄且软”带钢稳定的延伸率控制，为此结合在线平整机工艺设备形式，设计了通过压下系统和平整机主传动电机联合控制在线平整机的延伸率方式，实现延伸率的控制目标，保证生产过程稳定运行。

(3)通过HMI人机界面输入待平整带钢的宽度、厚度、塑性系数、轧制力预设值、延伸率预设值、入口张力预设值等。热轧带钢经酸洗工艺段、平整机工艺段穿带完成后，平整机入口张力和出口张力建立运行张力完毕，机组起车运行。在运行速度大于等于穿带速度时。计算平整机压下系统轧制力修正量，单位为KN：F_corr＝(F_{Speed_corr}+F_{T0_corr})*ΔELC*100，其经斜坡发生器得到最终的输出值。

(4)计算平整机入口张力修正量，KN。

T0_corr＝ΔELC*100*factor_{ELC_corr}*T0_{set_corr}，其经斜坡发生器得到最终的输出值。

(5)在FM458中通过控制程序，计算得到的入口张力修正量T0_corr附加到平整机主传动的入口张力闭环系统中，经速度控制器后向平整机主传动下发速度修正指令。计算得到的轧制力修正量F_corr附加到平整机压下系统的轧制力闭环系统中，经轧制力控制器后得到压下系统伺服阀开度修正指令。最终实现了机组稳定运行和恒定延伸率控制。

实施例2：实际验证及结果分析

某钢铁公司酸洗在线平整机延伸率恒速状态下的合同保证值为±0.15％，加减速状态下的合同保证值为±0.2％。通过本发明的延伸率复合控制方法进行了实际测试。

从图5中的数据曲线和表1中的数据中可以看出，采用本发明的复合延伸率控制方法，具有较高的控制精度，这说明复合延伸率控制方法是非常有效且成功的。在延伸率目标值为0.6％时，通过延伸率复合控制，使得实际延伸率恒速阶段在-0.04％～+0.04％之间波动，加速阶段在-0.14％～+0.112％之间波动，达到了保证值要求。表1中的X1和X2分别代表取样开始和结束时的两个点，min表示最小，max表示最大。

表1:采用延伸率复合控制方法现场实际效果

实施方式的作用与效果：

酸洗热轧平整板卷具有与冷轧产品接近的表面平整度及光洁度，是替代冷轧产品降低成本的首选材料。通过本发明内容，可实现酸洗在线平整机稳定准确的延伸率控制，具有较广泛的推广价值。

Claims

1.一种酸洗在线平整机的延伸率复合控制方法，包括以下步骤：

步骤一：在线平整机工艺段张力分布设置，

平整机前张力辊主辊线速度作为在线平整机工艺段速度基准，平整机入口段张力由平整机主传动建立，出口张力辊建立平整机出口段张力，

步骤二：平整机压下系统轧制力修正量计算，

F_corr＝(F_{Speed_corr}+F_{T0_corr})*ΔELC*100

其中，

1)ΔELC为延伸率设定值ELC_set与延伸率实际值ELC之差；

2)F_{Speed_corr}为速度对轧制力影响修正量

DIF为微分量，

V_{Line_Speed}为平整机工艺段运行线速度，

V_{Thread_Speed}为平整机工艺段穿带速度，

V_{Max_Speed}为平整机工艺段机组最大速度，

修正因子

其中：

Width_strip为带钢实际宽度,

Width_max为机组带钢最大宽度,

factor为带钢厚度有关的补偿因子；

步骤三：平整机入口张力修正量计算，

1)得到入口张力预调节量T0_{set_corr}，

T0_{set_corr}＝Elasticity*Area_strip*0.001-T0

其中：

Area_strip为带钢截面积，Area_strip＝Width_strip*Thk_strip，

Elasticity为弹性模量,

2)延伸率对张力的修正因子为：

<mrow> <msub> <mi>factor</mi> <mrow> <mi>E</mi> <mi>L</mi> <mi>C</mi> <mo>_</mo> <mi>c</mi> <mi>o</mi> <mi>r</mi> <mi>r</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <mn>2</mn> <mi>E</mi> <mi>L</mi> <mi>C</mi> <mo>*</mo> <mn>100</mn> </mrow> </mfrac> <mo>*</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <msub> <mi>factor</mi> <mrow> <mi>c</mi> <mi>o</mi> <mi>r</mi> <mi>r</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

步骤四：在线平整机主传动和压下系统复合控制延伸率的闭环控制，

计算得到的入口张力修正量T0_corr附加到平整机主传动的入口张力闭环系统中，入口张力设定值T0_set、入口张力实际值T0以及张力修正量T0_corr共同作用于速度控制器后向平整机主传动下发速度修正指令，计算得到的轧制力修正量F_corr附加到平整机压下系统的轧制力闭环系统中，轧制力设定值F_set、轧制力实际值F、轧制力修正量F_corr经轧制力控制器后得到压下系统伺服阀开度修正指令，实现机组稳定运行和恒定延伸率控制。

2.如权利要求1所述的酸洗在线平整机的延伸率复合控制方法，其特征在于，其中：

其中：

ELC为酸洗热轧平整机实际延伸率；

L0_speed入口激光测速仪测得的入口带钢速度；

L1_speed出口激光测速仪测得的出口带钢速度。

3.如权利要求1所述的酸洗在线平整机的延伸率复合控制方法，其特征在于：

步骤二中，在机组起车前，先通过HMI人机界面输入待平整带钢的宽度、厚度、塑性系数、轧制力预设值、延伸率预设值以及入出口张力预设值，热轧带钢经酸洗工艺段、平整机工艺段穿带完成后，平整机入口张力和出口张力建立运行张力完毕，机组起车运行。