CN109013712B - 冷连轧动态变规格时的压下率补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种冷连轧动态变规格时的压下率补偿方法,其特征在于,所述方法如下:1)判断当前带钢和下卷带钢是否是动态变规格FGC模式;2)在当前系统设定的压下率分配条件下,计算当前带钢和下卷带钢的轧制力设定值;3)计算第1机架前后带钢的辊缝调整量ΔS1;4)判断第1机架辊缝调整量ΔS1,并对第1机架下卷带钢的压下率数值做补偿处理,5)重新计算下卷带钢第1机架压下率补偿后的轧制力、出口厚度设定值,得出前后带钢新的辊缝调整量ΔS1′,用于下卷带钢的FGC控制。该方案解决动态变规格时厚差调节时间过长、张力波动剧烈导致断带的问题,提高了轧制稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种补偿方法,具体涉及一种冷连轧动态变规格时的压下率补偿方法,属于冷连轧轧制技术领域。
背景技术
冷连轧动态变规格FGC(Flying Gauge Change)是实现酸轧机组全连续式轧制的关键技术,也是全连续冷连轧区别常规冷连轧最明显的特征。动态变规格是在机组不停机的条件下,通过对辊缝、速度、张力等参数的动态调整,实现相邻两卷带钢的钢种、厚度、宽度等规格的变换。动态变规格的过程比较快,它要在极短的时间内由前一卷带钢的轧制规程切换到下一卷带钢的轧制规程,并且在这极短的时间内要对辊缝和辊速进行多次调整,各机架间的张力、轧制力等参数发生变化,各机架的出口厚度也会出现明显波动。
动态变规格的辊缝计算是整个FGC控制的最关键部分,因为FGC控制是在厚度自动控制AGC系统切断的情况下进行的,这个过程中带钢的厚度控制完全取决于FGC的辊缝计算。在FGC辊缝计算时则要考虑前后两根带钢的规格(特别是厚度)、轧制力的变化和轧机弹性模量发生的变化,FGC辊缝计算的基本方法如下:
ΔSi=SCi-SAi
式中:ΔSi为前后带钢辊缝调整量,SCi为当前带钢的辊缝,SAi为前一卷带钢的辊缝。
辊缝调整量设定得过大,则在恒定的辊缝调整速率下,辊缝调整到下一卷目标辊缝的时间就延长,机架出口厚度波动的时间也就变长,随之影响张力、轧制力的波动。那么减小辊缝调整量则对于减少动态变规格辊缝的调整时间就显得尤为重要。上述公式表明,辊缝调整量与前后带钢各机架出口厚度与轧制力相关,轧制力又与前后带钢的变形抗力、单位张力、摩擦系数、轧辊直径、带钢宽度、压下率等诸多因素相关。在给定料况和当前工况条件、张力制度下,唯一可变因素是压下率。因此,改变前后卷的压下率分配,对于改变动态变规格时的辊缝调整量尤为显著。
理论表明,对于低碳钢和中碳钢具有中等塑性的金属,在总压下率达30-50%之前,变形抗力随压下率的增加而增大得较快。因此,改变第1机架的压下率分配相比其他机架,具有更明显的辊缝调整效果。
发明内容
本发明正是针对现有技术中存在的技术问题,提供一种冷连轧动态变规格时的压下率补偿方法,该方案解决动态变规格时厚差调节时间过长、张力波动剧烈导致断带的问题,提高了轧制稳定性。
为了实现上述目的,本发明的技术方案如下,一种冷连轧动态变规格时的压下率补偿方法,其特征在于,所述方法如下:
1)判断当前带钢和下卷带钢是否是动态变规格FGC模式;2)在当前系统设定的压下率分配条件下,计算当前带钢和下卷带钢的轧制力设定值;3)计算第1机架前后带钢的辊缝调整量ΔS1;4)判断第1机架辊缝调整量ΔS1,并对第1机架下卷带钢的压下率数值做补偿处理,5)重新计算下卷带钢第1机架压下率补偿后的轧制力、出口厚度设定值,得出前后带钢新的辊缝调整量ΔS1′,用于下卷带钢的FGC控制。
作为本发明的一种改进,所述步骤1)判断当前带钢和下卷带钢是否是动态变规格FGC模式具体如下,动态变规格FGC模式的判断条件有前后带钢的辊缝差、出口厚度变化量、单位张力变化量、出口厚度变化率、第5机架出口带钢速度变化率,如果任何一个机架5个条件中的任何一个超过设定的极限值,就判断是动态变规格FGC模式,否则是AGC模式。FGC模式的判断条件极限值一般设定为前后带钢的辊缝差±0.1mm以内、出口厚度变化量±0.1mm以内、单位张力变化量±0.1kg/mm2以内、出口厚度变化率±5%、第5机架出口带钢速度变化率±10%以内。
作为本发明的一种改进,所述步骤2)在当前系统设定的压下率分配条件下,计算当前带钢和下卷带钢的轧制力设定值,具体如下,
kp=ks×(1000×ε)α
A3=1.08-1.02×r
P=b×(A4+A6)×ZP
式中:b为带钢宽度,kp为动态变形抗力,ks为静态变形抗力,ε为变形速度,H为入口厚度,h为出口厚度,ZP为轧制力自适应系数,k为张应力影响系数,r为压下率,μ为摩擦系数,tb为后单位张力,tf为前单位张力,vr为轧辊线速度,CH为Hitckcock常数,R为轧辊半径,α为受变形速度影响的灵敏度指数,P为轧制力,A1-A6为中间变量。
作为本发明的一种改进,所述步骤3)计算第1机架前后带钢的辊缝调整量ΔS1,具体如下,
辊缝调整量ΔS1由以下公式给出:
式中:PA1为当前带钢的轧制力设定值,PC1为下卷带钢的轧制力设定值,hC1为下卷带钢的厚度设定值,hA1为当前带钢的厚度设定值,K1为下卷带钢的轧机弹性模量。
作为本发明的一种改进,所述步骤4)判断第1机架辊缝调整量ΔS1,并对第1机架下卷带钢的压下率数值做补偿处理,补偿规则如下:
若ΔS1>0,表明下卷带钢的辊缝值大于当前带钢,FGC时抬起辊缝,自动增大第1机架下卷带钢的压下率分配比系数r1=r1+α,达到减小ΔS1的目的;
若ΔS1<0,表明下卷带钢的辊缝值小于当前带钢,FGC时下压辊缝,自动减小第1机架下卷带钢的压下率分配比系数r1=r1-α,达到减小ΔS1的目的。
作为本发明的一种改进,所述步骤5)重新计算下卷带钢第1机架压下率补偿后的轧制力、出口厚度设定值,得出前后带钢新的辊缝调整量ΔS1′,用于下卷带钢的FGC控制,具体如下,
式中:PA1为当前带钢的轧制力设定值,P'C1为压下率修正后下卷带钢的轧制力设定值,h'C1为压下率修正后下卷带钢的厚度设定值,hA1为当前带钢的厚度设定值,K1为下卷带钢的轧机弹性模量。
相对于现有技术,本发明具有如下优点,该技术方案通过改变下卷带钢第1机架的压下率,对钢种强度、规格变化带来的辊缝调整量做出反方向的补偿量,减小第1机架的辊缝调整量,缩短辊缝调整时间,降低头部超差长度,提高FGC时的轧制稳定性。
附图说明
图1为动态变规格时的压下率补偿计算流程图。
具体实施方式:
为了加深对本发明的理解,下面结合附图对本实施例做详细的说明。
实施例1:参见图1,一种冷连轧动态变规格时的压下率补偿方法,所述方法如下:
1)判断当前带钢和下卷带钢是否是动态变规格FGC模式;2)在当前系统设定的压下率分配条件下,计算当前带钢和下卷带钢的轧制力设定值;3)计算第1机架前后带钢的辊缝调整量ΔS1;4)判断第1机架辊缝调整量ΔS1,并对第1机架下卷带钢的压下率数值做补偿处理,5)重新计算下卷带钢第1机架压下率补偿后的轧制力、出口厚度设定值,得出前后带钢新的辊缝调整量ΔS1′,用于下卷带钢的FGC控制。
所述步骤1)判断当前带钢和下卷带钢是否是动态变规格FGC模式具体如下,动态变规格FGC模式的判断条件有前后带钢的辊缝差、出口厚度变化量、单位张力变化量、出口厚度变化率、第5机架出口带钢速度变化率,如果任何一个机架5个条件中的任何一个超过设定的极限值,就判断是动态变规格FGC模式,否则是AGC模式。FGC模式的判断条件极限值一般设定为前后带钢的辊缝差±0.1mm以内、出口厚度变化量±0.1mm以内、单位张力变化量±0.1kg/mm2以内、出口厚度变化率±5%、第5机架出口带钢速度变化率±10%以内。
所述步骤2)在当前系统设定的压下率分配条件下,计算当前带钢和下卷带钢的轧制力设定值,具体如下,
kp=ks×(1000×ε)α
A3=1.08-1.02×r
P=b×(A4+A6)×ZP
式中:b为带钢宽度,kp为动态变形抗力,ks为静态变形抗力,ε为变形速度,H为入口厚度,h为出口厚度,ZP为轧制力自适应系数,k为张应力影响系数,r为压下率,μ为摩擦系数,tb为后单位张力,tf为前单位张力,vr为轧辊线速度,CH为Hitckcock常数,R为轧辊半径,α为受变形速度影响的灵敏度指数,P为轧制力,A1-A6为中间变量。
所述步骤3)计算第1机架前后带钢的辊缝调整量ΔS1,具体如下,
辊缝调整量ΔS1由以下公式给出:
式中:PA1为当前带钢的轧制力设定值,PC1为下卷带钢的轧制力设定值,hC1为下卷带钢的厚度设定值,hA1为当前带钢的厚度设定值,K1为下卷带钢的轧机弹性模量。
所述步骤4)判断第1机架辊缝调整量ΔS1,并对第1机架下卷带钢的压下率数值做补偿处理,补偿规则如下:
若ΔS1>0,表明下卷带钢的辊缝值大于当前带钢,FGC时抬起辊缝,自动增大第1机架下卷带钢的压下率分配比系数r1=r1+α,达到减小ΔS1的目的;
若ΔS1<0,表明下卷带钢的辊缝值小于当前带钢,FGC时下压辊缝,自动减小第1机架下卷带钢的压下率分配比系数r1=r1-α,达到减小ΔS1的目的。
所述步骤5)重新计算下卷带钢第1机架压下率补偿后的轧制力、出口厚度设定值,得出前后带钢新的辊缝调整量ΔS1′,用于下卷带钢的FGC控制,具体如下,
式中:PA1为当前带钢的轧制力设定值,P'C1为压下率修正后下卷带钢的轧制力设定值,h'C1为压下率修正后下卷带钢的厚度设定值,hA1为当前带钢的厚度设定值,K1为下卷带钢的轧机弹性模量。
应用实施例:
本发明在某1420mm五机架六辊冷连轧机自动控制中进行了试用,轧机设备参数如下:
表1轧机设备参数
序号 | 设备名称 | 参数 |
1 | 工作辊尺寸mm | φ435/φ385X1480 |
2 | 中间辊尺寸mm | φ490/φ440X1490 |
3 | 支撑辊尺寸mm | φ1300/φ1150×1420 |
4 | 电机功率kw | 4600 |
5 | 电机转速rpm | 400/1200 |
6 | 中间辊窜辊量mm | 0/380 |
7 | 工作辊弯辊KN | -180/400 |
8 | 中间辊弯辊KN | 10/500 |
该实例六辊冷连轧机配备了先进的检测仪表,保证了过程控制数据来源的可靠性。每个机架前都配置一台激光测速仪,用于测量带钢速度;1机架前后、5机架前各配置一台测厚仪,5机架后配置两台测厚仪,用于测量带钢中部厚度;每个机架配置了压力传感器(1、5机架还配置测压头LOAD CELL)用于测量实际轧制力;机架间配置有张力计用于测量机架间带钢张力。过程控制系统采用日立可靠性高的RS90/220服务器。
当前带钢钢种:镀锡板T5料,出钢记号DQ4151K2,入口厚度2.0mm,出口宽度836mm,出口厚度0.172mm。
下卷带钢钢种:镀锡板T4料,出钢记号DP1451K1,入口厚度2.0mm,出口宽度835mm,出口厚度0.185mm。
计算步骤如下:
1)判断当前带钢和下卷带钢是否是动态变规格FGC模式。前后带钢的压下规程如下:
表1当前卷的压下规程设定
机架号 | 入口 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
出口厚度mm | 2 | 1.138 | 0.626 | 0.394 | 0.257 | 0.172 |
压下率% | 43.1 | 45 | 37.1 | 34.7 | 33.1 | |
压下率分配比 | 27.3 | 28.5 | 23.5 | 22 | 21 | |
单位张力kg/mm2 | 6.5 | 13.5 | 14.5 | 15.5 | 16.5 | 5 |
辊缝mm | -0.48 | -0.428 | -1.532 | -1.437 | -1.465 | |
带钢速度mpm | 146.2 | 256.9 | 466.8 | 742 | 1136.6 | 1700 |
表2下卷的压下规程设定
机架号 | 入口 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
出口厚度mm | 2 | 1.173 | 0.661 | 0.421 | 0.277 | 0.185 |
压下率% | 41.3 | 43.7 | 36.4 | 34.1 | 33.3 | |
压下率分配比 | 26.7 | 28.2 | 23.5 | 22 | 21.5 | |
单位张力kg/mm2 | 6.5 | 12 | 13 | 13.5 | 14.8 | 5.0 |
辊缝mm | -0.162 | -0.122 | -1.178 | -1.129 | -1.126 | |
带钢速度mpm | 157.2 | 268.1 | 475.8 | 747.9 | 1134.1 | 1700 |
FGC模式判断过程如表3所示,21个条件有13个均超过FGC模式判断极限值,可以判断该过程为FGC模式。
表3 FGC模式判断过程
2)在当前系统设定的压下率分配条件下,计算当前带钢和下卷带钢的轧制力设定值。
表4当前带钢和下卷带钢的轧制力设定值(单位:吨)
机架号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
当前带钢 | 858 | 771 | 795 | 714 | 679 |
下卷带钢 | 759 | 665 | 650 | 597 | 571 |
3)计算第1机架前后带钢的辊缝调整量ΔS1
由当前卷已知的第1机架弹性模量数据391202kg/mm,计算第1机架前后带钢的辊缝调整量ΔS1为0.288mm。
4)判断第1机架辊缝调整量ΔS1,并对第1机架下卷带钢的压下率数值做补偿处理,已知ΔS1>0,表明下卷带钢的辊缝值大于当前带钢,FGC时抬起辊缝,自动增大第1机架下卷带钢的压下率分配比系数r1=r1+α,达到减小ΔS1的目的。α是压下率分配比的补偿系数,为保证较好的补偿效果可取1-2之间的某个数值。原先设定的下卷第1机架压下率分配比系数为26.7,增大1.4个数值至28.1,从而系统自动计算的第1机架压下率为44.1%。
5)重新计算下卷带钢第1机架压下率补偿后的轧制力、出口厚度设定值,得出前后带钢新的辊缝调整量ΔS1′,用于下卷带钢的FGC控制。
已知下卷带钢第1机架压下率由41.3%补偿至43%,重新计算下卷带钢的压下规程,得出新的轧制力、机架出口厚度等设定值。计算新的辊缝调整量ΔS1′为0.217mm,减少0.071mm,降幅为25%。
表5第1机架压下率补偿后的下卷压下规程设定
机架号 | 入口 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
出口厚度mm | 2 | 1.14 | 0.649 | 0.415 | 0.276 | 0.185 |
压下率% | 43 | 43.1 | 35.9 | 33.6 | 32.9 | |
压下率分配比 | 28.1 | 28.2 | 23.5 | 22 | 21.5 | |
辊缝mm | 0.137 | 0.439 | 0.655 | 0.331 | 0.378 | |
轧制力吨 | 774 | 661 | 649 | 597 | 571 |
通过对第1机架压下率补偿前后的第5机架厚差调整持续时间、第1机架辊缝位置调整距离、3-4机架间张力抖动幅度做了对比分析,如下表:
表6压下率补偿前后的电气曲线参数对比
通过对第1机架压下率补偿前后的下卷带钢头部超差长度进行对比分析,具有明显的改善效果,头部0.5%超差长度降低73m,头部1%超差长度降低50m。
表7压下率补偿前后的头部超差长度对比
项目 | 头部0.5%超差长度(m) | 头部1%超差长度(m) |
补偿前 | 171 | 82 |
补偿后 | 98 | 32 |
从表6和表7可以看出,动态变规格是第1机架压下率补偿后可以减小第1机架辊缝位置的调整距离,使各机架调整厚差段的时间缩短,机架间张力抖动幅度减小,下卷带钢头部超差长度减少,从而使动态变规格时的参数控制更加稳定。
需要说明的是上述实施例,并非用来限定本发明的保护范围,在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。
Claims (4)
1.一种冷连轧动态变规格时的压下率补偿方法,其特征在于,所述方法如下:
1)判断当前带钢和下卷带钢是否是动态变规格FGC模式;2)在当前系统设定的压下率分配条件下,计算当前带钢和下卷带钢的轧制力设定值;3)计算第1机架前后带钢的辊缝调整量ΔS1;4)判断第1机架辊缝调整量ΔS1,并对第1机架下卷带钢的压下率数值做补偿处理,5)重新计算下卷带钢第1机架压下率补偿后的轧制力、出口厚度设定值,得出前后带钢新的辊缝调整量ΔS1′,用于下卷带钢的FGC控制,
步骤1)判断当前带钢和下卷带钢是否是动态变规格FGC模式具体如下,动态变规格FGC模式的判断条件有前后带钢的辊缝差、出口厚度变化量、单位张力变化量、出口厚度变化率、第5机架出口带钢速度变化率,如果任何一个机架5个条件中的任何一个超过设定的极限值,就判断是动态变规格FGC模式,否则是AGC模式;
步骤2)在当前系统设定的压下率分配条件下,计算当前带钢和下卷带钢的轧制力设定值,具体如下,
kp=ks×(1000×ε)α
A3=1.08-1.02×r
P=b×(A4+A6)×ZP
式中:b为带钢宽度,kp为动态变形抗力,ks为静态变形抗力,ε为变形速度,H为入口厚度,h为出口厚度,ZP为轧制力自适应系数,k为张应力影响系数,r为压下率,μ为摩擦系数,tb为后单位张力,tf为前单位张力,CH为Hitckcock常数,R为轧辊半径,α为受变形速度影响的灵敏度指数,P为轧制力,A1-A6为中间变量。
3.根据权利要求2所述的冷连轧动态变规格时的压下率补偿方法,其特征在于,所述步骤4)判断第1机架辊缝调整量ΔS1,并对第1机架下卷带钢的压下率数值做补偿处理,补偿规则如下:
若ΔS1>0,表明下卷带钢的辊缝值大于当前带钢,FGC时抬起辊缝,自动增大第1机架下卷带钢的压下率分配比系数r1=r1+α,达到减小ΔS1的目的;
若ΔS1<0,表明下卷带钢的辊缝值小于当前带钢,FGC时下压辊缝,自动减小第1机架下卷带钢的压下率分配比系数r1=r1-α,达到减小ΔS1的目的。
4.根据权利要求3所述的冷连轧动态变规格时的压下率补偿方法,其特征在于,所述步骤5)重新计算下卷带钢第1机架压下率补偿后的轧制力、出口厚度设定值,得出前后带钢新的辊缝调整量ΔS1′,用于下卷带钢的FGC控制,具体如下,
式中:PA1为当前带钢的轧制力设定值,P'C1为压下率修正后下卷带钢的轧制力设定值,h'C1为压下率修正后下卷带钢的厚度设定值,hA1为当前带钢的厚度设定值,K1为下卷带钢的轧机弹性模量。
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