CN108213089B - 热连轧机立辊辊缝控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种热连轧机立辊辊缝控制方法，所述方法包括如下步骤：步骤一，计算所述立辊的目标轧制力F_ref，计算所述立辊的当前稳定轧制力F_fbk，并根据所述目标轧制力F_ref和所述当前稳定轧制力F_fbk来计算轧制力偏差ΔF；步骤二，计算所述立辊的动态刚度M，根据所述轧制力偏差ΔF和所述动态刚度M来计算辊缝补偿值ΔS；步骤三，根据所述辊缝补偿值ΔS对所述立辊的辊缝进行调整。本发明能够改善因立辊轧制力异常而导致的带钢边部质量异常，从而提高热轧带钢的质量控制水平。

Description

热连轧机立辊辊缝控制方法

技术领域

本发明涉及热连轧机立辊的辊缝控制方法。

背景技术

热连轧机的立辊布置在精轧机的入口处，其主要功能是为了保证带钢沿轧制中心线准确的进入精轧机。立辊具备自动宽度控制功能，其通过对带钢的边部施加压力从而对带钢宽度进行控制，故侧压辊的辊缝控制的准确性对于带钢宽度的精度控制尤为重要。

此外，精轧机入口处的立辊对于带钢边部的质量也有直接关系。例如，带钢进入立辊后，由于其轧制力偏差，可引起带钢边部质量的波动，特别是在某些敏感钢种的生产过程中，立辊的轧制力直接关系到带钢的边部质量。

综上，立辊的辊缝控制关系到带钢的宽度和边部质量，因此，准确地进行辊缝控制非常重要。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种能够改善因立辊轧制力异常而导致的带钢边部质量异常，从而提高热轧带钢的质量控制水平。

本发明的热连轧机立辊辊缝控制方法，所述立辊布置在所述热连轧机的精轧机的入口处，所述方法包括如下步骤：

步骤一：根据如下公式计算轧制力偏差ΔF：ΔF＝F_fbk-F_ref，其中，F_fbk为所述立辊的当前稳定轧制力，F_ref为所述立辊的目标轧制力，所述当前稳定轧制力F_fbk根据如下方法计算：在当前检测周期内的任意时间点，检测所述立辊的实际轧制力F_act，并根据如下公式计算所述当前稳定轧制力F_fbk：其中，t为所述检测周期的时间长度，T为滤波时间参数，F_fbk-1为上一个所述检测周期内计算的当前稳定轧制力，所述目标轧制力F_ref根据如下方法计算：在所述立辊咬钢后延迟预定时间之后，在m个时间点分别采集实际的轧制力F_j，其中j＝1,2,...,m，m为预定的采集个数，并根据如下公式计算所述立辊的目标轧制力F_ref：其中，F_i为满足预定条件的所述轧制力F_j，n为满足所述预定条件的所述轧制力F_j的个数，所述预定条件为F_set-F_val＜F_i＜F_set+F_val，F_set为上位机设定的初始轧制力，F_val为预定裕量；

步骤二：根据所述轧制力偏差ΔF，按照如下公式计算辊缝补偿值ΔS：其中，α为刚度调整系数，M为所述立辊的动态刚度，Q为带钢的塑性系数，所述动态刚度M根据如下公式计算：其中，F₁和S₁分别为所述立辊咬钢后延迟第一时间采集的实际的轧制力和辊缝宽度，F₂和S₂分别为所述立辊咬钢后延迟第二时间采集的实际的轧制力和辊缝宽度；

步骤三：根据所述辊缝补偿值ΔS对所述立辊的辊缝进行调整，若ΔS＞0，则将所述立辊的辊缝值增大|ΔS|；若ΔS＜0，则将所述立辊的辊缝值减小|ΔS|；若ΔS＝0，则保持当前的所述立辊的辊缝值不变。

进一步地，在所述步骤二之后、所述步骤三之前，还包括对所述辊缝补偿值ΔS的限制步骤：根据公式ΔW＝|W_ref-W_fbk|来计算所述带钢的宽度偏差ΔW，W_ref为上位机设定的所述带钢的宽度，W_fbk为在当前的所述检测周期内的任意时间点采集的所述带钢的实际宽度；若ΔW∈A，则若ΔW∈B，则其中，A为预定的第一偏差范围，B为预定的第二偏差范围。

优选地，所述预定时间的取值范围为1～2s，所述预定裕量F_val的取值范围为所述初始轧制力F_set的8％～15％，所述滤波时间参数T的取值范围为0～0.1s，所述刚度调整系数α的取值范围为0.1～0.9，所述第一偏差范围A为3～10mm，所述第二偏差范围B为10～15mm。

本发明根据轧制力与立辊辊缝的关系，通过动态控制对立辊的辊缝进行补偿控制，能够有效改善现有的立辊侧压轧制力的异常。

附图说明

图1为本发明的热连轧机立辊辊缝控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的热连轧机立辊辊缝控制方法作进一步的详细描述，但不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明的热连轧机立辊辊缝控制方法包括：步骤一S1，计算所述立辊的目标轧制力F_ref，计算所述立辊的当前稳定轧制力F_fbk，并根据所述目标轧制力F_ref和所述当前稳定轧制力F_fbk来计算轧制力偏差ΔF；步骤二S2，计算所述立辊的动态刚度M，根据所述轧制力偏差ΔF和所述动态刚度M来计算辊缝补偿值ΔS；步骤三S3，根据所述辊缝补偿值ΔS对所述立辊的辊缝进行调整。

具体地，在步骤一中，根据如下公式计算轧制力偏差ΔF：

ΔF＝F_fbk-F_ref，其中，

当前稳定轧制力F_fbk根据如下方法计算：

在当前检测周期内的任意时间点(注意本发明中进行的所有检测均在立辊咬钢后一段时间，即经过带钢头部咬钢冲击力较大的阶段，进入稳定轧制之后，因此检测周期必定为进入稳定轧制之后的时间)，检测立辊的实际轧制力F_act，并根据如下公式计算当前稳定轧制力F_fbk：

其中，t为检测周期的时间长度，T为滤波时间参数(优选地，滤波时间参数T的取值范围为0～0.1s)，为上一个检测周期内计算的当前稳定轧制力。

滤波时间参数T的设置，使得在当前的轧制力发生异常波动时，计算出的当前稳定轧制力F_fbk的波动滞后于测到到的实际轧制力F_act，从而使得轧制力瞬间的变化不在当前稳定轧制力F_fbk中反映出来。

目标轧制力F_ref根据如下方法计算：

在立辊咬钢后延迟预定时间(优选地，预定时间的取值范围为1～2s)之后，在m个时间点分别采集实际的轧制力F_j，其中j＝1,2,...,m，m为预定的采集个数，并根据如下公式计算立辊的目标轧制力F_ref：

其中，F_i为满足预定条件的轧制力F_j，n为满足预定条件的轧制力F_j的个数，预定条件为F_set-F_val＜F_i＜F_set+F_val，F_set为上位机设定的初始轧制力，F_val为预定裕量(优选地，预定裕量F_val的取值范围为初始轧制力F_set的8％～15％)。

在步骤二中，根据轧制力偏差ΔF，按照如下公式计算辊缝补偿值ΔS：

其中，α为刚度调整系数(优选地，刚度调整系数α的取值范围为0.1～0.9)，M为立辊的动态刚度，Q为带钢的塑性系数(其属于带钢的特性，取值范围通常为10～50)，

动态刚度M根据如下公式计算：

其中，F₁和S₁分别为立辊咬钢后延迟第一时间采集的实际的轧制力和辊缝宽度，F₂和S₂分别为立辊咬钢后延迟第二时间采集的实际的轧制力和辊缝宽度。

在步骤三中，根据辊缝补偿值ΔS对立辊的辊缝进行调整具体包括：若ΔS＞0，则将立辊的辊缝值增大|ΔS|；若ΔS＜0，则将立辊的辊缝值减小|ΔS|；若ΔS＝0，则保持当前的立辊的辊缝值不变。

优选地，为了对辊缝的调整值进行限制以保证最后的带钢宽度不小于需求的宽度并且尽量接近需求的宽度，在步骤二之后、步骤三之前，还包括对辊缝补偿值ΔS的限制步骤：

根据公式ΔW＝|W_ref-W_fbk|来计算带钢的宽度偏差ΔW，W_ref为上位机设定的带钢的宽度，W_fbk为在当前的检测周期内的任意时间点采集的带钢的实际宽度，

若ΔW∈A，则

若ΔW∈B，则

其中，A为预定的第一偏差范围(优选地，第一偏差范围A为3～10mm)，B为预定的第二偏差范围(优选地，第二偏差范围B为10～15mm)。

可以看出，当计算出来的带钢的宽度偏差ΔW在第一偏差范围A的范围内时，即带钢的宽度偏差ΔW较小时，限制辊缝补偿值ΔS只能大于等于0，即此时只能将立辊的辊缝增大而不能减小；反之，当计算出来的带钢的宽度偏差ΔW在第二偏差范围B的范围内时，即带钢的宽度偏差ΔW较大时，限制辊缝补偿值ΔS只能小于等于0，即此时只能将立辊的辊缝减小而不能增大。

下面以两个实施例来说明上述计算方法。

实施例1

步骤一：

计算目标轧制力F_ref：

在立辊咬钢后延迟1.5s时间(预定时间)，在6(m)个时间点采集的实际轧制力(F_j)分别为：226KN、224KN、231KN、217KN、232KN和225KN。

上位机设定的初始轧制力F_set为245KN，预定裕量F_val取初始轧制力F_set的10％，则预定条件为220.5＜F_i＜269.5(F_set-F_val＜F_i＜F_set+F_val)，则可以看出，采集的6个实际轧制力中，有5(n)个满足预定条件，则使用采集的实际轧制力中这5个满足预定条件的实际轧制力F_i来计算目标轧制力F_ref：

计算当前稳定轧制力F_fbk：

在本实施例中，检测周期t的时间长度为0.03s，滤波时间参数T的数值取0.08s。

当前检测周期中的任意时间点检测到的立辊的实际轧制力F_act为420KN，上一个检测周期内计算出的当前稳定轧制力F_fbk-1为231KN。则使用下式计算当前稳定轧制力F_fbk：

然后，根据如下公式得到轧制力偏差ΔF：

ΔF＝F_fbk-F_ref＝282.54-227.6＝54.94KN。

步骤二：

计算立辊的动态刚度M：

在本实施例中，在立辊咬钢之后延迟0.6s(延迟第一时间)采集的实际的轧制力为289KN、辊缝宽度为1060.8mm，延迟1.4s(延迟第二时间)采集的实际的轧制力为226KN、辊缝宽度为1056.8mm，因此，立辊的动态刚度M为：

然后，根据该动态刚度M以及步骤一中计算出来的轧制力偏差ΔF来计算辊缝补偿值ΔS，下式中刚度调整系数α取0.25，带钢的塑性系数Q为20.5：

接下来，为了对辊缝的调整值进行限制以保证最后的带钢宽度不小于需求的宽度并且尽量接近需求的宽度，还进行对辊缝补偿值ΔS的限制步骤：

在本实施例中，上位机设定的带钢的宽度W_ref为1268mm，当前检测周期内采集的带钢的实际宽度W_fbk为1275mm，因此带钢的宽度偏差ΔW为：

ΔW＝|W_ref-W_fbk|＝1275-1268＝7mm，

可见，带钢的宽度偏差ΔW在第一偏差范围A内，即ΔW∈A，因此限定辊缝补偿值ΔS只能大于等于0，即最终的辊缝补偿值ΔS确定为仍是步骤二中计算的2.00mm。

步骤三：

由于辊缝补偿值ΔS＞0，则将立辊的辊缝值增大|ΔS|，即控制当前立辊，使其辊缝值增大2.00mm。

实施例2

步骤一：

计算目标轧制力F_ref：

在立辊咬钢后延迟1.5s时间(预定时间)，在5(m)个时间点采集的实际轧制力(F_j)分别为：416KN、424KN、431KN、446KN和429KN。

上位机设定的初始轧制力F_set为430KN，预定裕量F_val取初始轧制力F_set的10％，则预定条件为387＜F_i＜473(F_set-F_val＜F_i＜F_set+F_val)，则可以看出，采集的5个实际轧制力中，全部满足预定条件，即n＝5，则使用这5个实际轧制力F_i来计算目标轧制力F_ref：

计算当前稳定轧制力F_fbk：

在本实施例中，检测周期t的时间长度为0.03s，滤波时间参数T的数值取0.08s。

当前检测周期中的任意时间点检测到的立辊的实际轧制力F_act为250KN，上一个检测周期内计算出的当前稳定轧制力F_fbk-1为442KN。则使用下式计算当前稳定轧制力F_fbk：

然后，根据如下公式得到轧制力偏差ΔF：

ΔF＝F_fbk-F_ref＝389.62-429.2＝-39.58KN。

步骤二：

计算立辊的动态刚度M：

在本实施例中，在立辊咬钢之后延迟0.6s(延迟第一时间)采集的实际的轧制力为465KN、辊缝宽度为1054.7mm，延迟1.4s(延迟第二时间)采集的实际的轧制力为401KN、辊缝宽度为1053.8mm，因此，立辊的动态刚度M为：

然后，根据该动态刚度M以及步骤一中计算出来的轧制力偏差ΔF来计算辊缝补偿值ΔS，下式中刚度调整系数α取0.25，带钢的塑性系数Q为20.5：

接下来，为了对辊缝的调整值进行限制以保证最后的带钢宽度不小于需求的宽度并且尽量接近需求的宽度，还进行对辊缝补偿值ΔS的限制步骤：

在本实施例中，上位机设定的带钢的宽度W_ref为1268mm，当前检测周期内采集的带钢的实际宽度W_fbk为1275mm，因此带钢的宽度偏差ΔW为：

ΔW＝|W_ref-W_fbk|＝1275-1268＝7mm，

可见，带钢的宽度偏差ΔW在第一偏差范围A内，即ΔW∈A，因此限定辊缝补偿值ΔS只能大于等于0，而步骤二中计算出的辊缝补偿值ΔS为-1.44mm，因此将辊缝补偿值ΔS限定为0。

步骤三：

由于本检测周期中最终得到的辊缝补偿值ΔS＝0，则对立辊的辊缝宽度不作调整。

本发明的热连轧机立辊辊缝控制方法，根据当前立辊的轧制力的变化和动态刚度对立辊的辊缝进行动态控制，相比于现有技术中固定立辊辊缝的方法，更能适应带钢宽度的波动，从而提高带钢边部的质量；此外，在计算与目标轧制力F_ref的偏差时，采用的是当前稳定轧制力F_fbk(而不是一个时间点实测的轧制力)，从而能够避免因带钢宽度方向的波动而引起的轧制力的变化，即在立辊的轧制力出现异常波动的情况下仍保持轧制力的稳定，从而避免了不必要的对立辊辊缝的频繁、大幅地调整；最后，本发明根据当前带钢的实测宽度W_fbk与上位机设定的宽度W_ref的差异，对计算出的辊缝补偿值ΔS进行了限制步骤，以使得最终精轧过后的带钢的宽度尽量接近成品需求的宽度，且不小于成品需求的宽度。综上，本发明根据轧制力与立辊辊缝的关系，通过动态控制对立辊的辊缝进行补偿控制，能够有效改善现有的立辊侧压轧制力的异常。

以上具体实施方式仅为本发明的示例性实施方式，不能用于限定本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这些修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种热连轧机立辊辊缝控制方法，所述立辊布置在所述热连轧机的精轧机的入口处，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤一：根据如下公式计算轧制力偏差ΔF：

ΔF＝F_fbk-F_ref，

其中，F_fbk为所述立辊的当前稳定轧制力，F_ref为所述立辊的目标轧制力，

所述当前稳定轧制力F_fbk根据如下方法计算：以经过带钢头部咬钢冲击力较大的阶段并进入稳定轧制之后的时间作为检测周期，在当前检测周期内的任意时间点，检测所述立辊的实际轧制力F_act，并根据如下公式计算所述当前稳定轧制力F_fbk：

其中，t为所述检测周期的时间长度，T为滤波时间参数，F_fbk-1为上一个所述检测周期内计算的当前稳定轧制力，

所述目标轧制力F_ref根据如下方法计算：在所述立辊咬钢后延迟预定时间之后，在m个时间点分别采集实际的轧制力F_j，其中j＝1,2,...,m，m为预定的采集个数，并根据如下公式计算所述立辊的目标轧制力F_ref：

其中，F_i为满足预定条件的所述轧制力F_j，n为满足所述预定条件的所述轧制力F_j的个数，所述预定条件为F_set-F_val＜F_i＜F_set+F_val，F_set为上位机设定的初始轧制力，F_val为预定裕量；

步骤二：根据所述轧制力偏差ΔF，按照如下公式计算辊缝补偿值ΔS：

其中，α为刚度调整系数，M为所述立辊的动态刚度，Q为带钢的塑性系数，

所述动态刚度M根据如下公式计算：

其中，F₁和S₁分别为所述立辊咬钢后延迟第一时间采集的实际的轧制力和辊缝宽度，F₂和S₂分别为所述立辊咬钢后延迟第二时间采集的实际的轧制力和辊缝宽度；

步骤三：根据所述辊缝补偿值ΔS对所述立辊的辊缝进行调整，若ΔS＞0，则将所述立辊的辊缝值增大|ΔS|；若ΔS＜0，则将所述立辊的辊缝值减小|ΔS|；若ΔS＝0，则保持当前的所述立辊的辊缝值不变。

2.根据权利要求1所述的热连轧机立辊辊缝控制方法，其特征在于，在所述步骤二之后、所述步骤三之前，还包括对所述辊缝补偿值ΔS的限制步骤：

根据公式ΔW＝|W_ref-W_fbk|来计算所述带钢的宽度偏差ΔW，W_ref为上位机设定的所述带钢的宽度，W_fbk为在当前的所述检测周期内的任意时间点采集的所述带钢的实际宽度；

若ΔW∈A，则

若ΔW∈B，则

其中，A为预定的第一偏差范围，B为预定的第二偏差范围。

3.根据权利要求1所述的热连轧机立辊辊缝控制方法，其特征在于，所述预定时间的取值范围为1～2s，所述预定裕量F_val的取值范围为所述初始轧制力F_set的8％～15％，所述滤波时间参数T的取值范围为0～0.1s，所述刚度调整系数α的取值范围为0.1～0.9。

4.根据权利要求2所述的热连轧机立辊辊缝控制方法，其特征在于，所述第一偏差范围A为3mm≤ΔW≤10mm，所述第二偏差范围B为10mm＜ΔW≤15mm。