CN109420683A - 一种热连轧精轧带钢边沿降的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热连轧精轧带钢边沿降的控制方法，所述的控制方法利用精轧7机架中间空余的1～3个机架，进行边沿降反馈控制，通过将实测边沿降值与目标值进行比较，调节精轧中间多个机架的弯辊力，从而控制相关机架两侧辊缝形状，降低带钢边沿降，达到兼顾出口带钢凸度、平直度和边沿降的目的，解决现有控制方式对边沿降控制效果差的问题。

Description

一种热连轧精轧带钢边沿降的控制方法

技术领域

本发明涉及热连轧带钢，特别涉及热连轧带钢的边沿降控制，具体为一种热连轧精轧带钢边沿降的控制方法。

背景技术

带钢边沿降是一些热轧产品重要的断面质量指标，它直接影响下游行业的成材率和成本高低。但在热连轧生产过程中，由于初始辊型、轧辊弯曲变形、热凸度、磨损等原因，必然会产生较大的带钢整体凸度，尤其是边沿降显著。针对这种情况，目前主要通过弯窜辊、轧辊交叉等手段，实现二次凸度控制，但对边沿降却无能为力。如何在带钢全宽范围内实现有效的断面轮廓控制，实现边沿降与凸度、平直度的协调控制，是目前困扰热连轧技术研究领域的一个关键问题。

目前，解决带钢边沿降的问题，所采用的方案主要集中在轧辊辊缝形状设计方面。专利CN106077098A提供一种双锥度工作辊及其辊形设计方法，边降控制段采用特殊的辊形曲线，实现对边降的有效控制；专利CN101214501B，由三组方程确定工作辊的凸度控制段、边降和磨损控制段和结构工艺段的辊形，采用工作辊配合使用的方法，减小带钢边降量；专利JP2009214115A通过轴向移动上下工作辊，达到控制凸度和边沿降的目的；专利KR657564B1根据工作辊的磨损量，通过控制锥形辊的窜动量，达到控制边沿降的目的；专利JP2000233213A首先将带钢分为头中尾三个部分，通过控制PC辊的交叉角度，控制边沿降；专利US6220068B1通过控制辊缝模型的方式，控制边沿降；文献“电工钢边缘降控制研究”通过辊型优化曲线，控制带钢边沿降。另外专利CN105032944B通过设置感应加热器的开启和关闭以及对应中间坯头部、中部及尾部的开口度Gap值，对硅钢热轧板的边部温度进行优化，降低了硅钢热轧板的边降。专利KR971982B1通过对带钢凸度数据进行优化分类，达到控制凸度和边沿降的目的。

以上专利和文献主要是通过辊型设计、工作辊窜动、交叉角控制，或者是通过控制来料温度、凸度优化策略等来控制带钢边沿降，现有的这些控制方式都无法实现边沿降与凸度、平直度的协调控制，边沿降控制效果差。

发明内容

本发明的目的是提供一种热连轧精轧带钢边沿降的控制方法，本发明通过将实测边沿降值与目标值进行比较，调节精轧中间多个机架的弯辊力，从而控制相关机架两侧辊缝形状，降低带钢边沿降，达到兼顾出口带钢凸度、平直度和边沿降的目的，用以解决现有控制方式对边沿降控制效果差的问题。

为实现上述目的，本发明的方案是：一种热连轧精轧带钢边沿降的控制方法，所述的控制方法利用精轧7机架中间空余的1～3个机架，进行边沿降反馈控制，具体过程如下：

(1)若精轧F7机架投用，则选择F7机架之前的1～3个机架作为边沿降控制机架；若F7机架不投用，F6机架投用，则选择F6机架之前的1～2个机架作为边沿降控制机架；

(2)当凸度仪检测到带钢后，采集凸度数据并进行边沿降的计算，得到边沿降实测值；

(3)对边沿降实测值进行平滑滤波；

(4)确定平滑滤波后的边沿降实测值与目标值的偏差值，并对所述偏差值进行死区处理，如果经过平滑滤波后的边沿降实测值小于等于目标值，则将所述的偏差值直接置零；

如果经过平滑滤波后的边沿降实测值大于目标值，则将死区处理后的偏差值在所述的边沿降控制机架进行分配，得到各边沿降控制机架的弯辊力调节值，调节弯辊力；

(5)判定对所述边沿降控制机架的弯辊力是否进行了人工干预，若未进行人工干预，则进入步骤(6)，若进行了干预，则进入步骤(7)；

(6)判断紧邻所述边沿降控制机架的上游机架是否抛钢，若未抛钢，则进入步骤(2)，若抛钢，则进入步骤(7)；

(7)保持所述边沿降控制机架的弯辊力调节值，直到对应的边沿降控制机架抛钢后，所述弯辊力调节值清零，边沿降控制结束。

进一步地，根据本发明所述的热连轧精轧带钢边沿降的控制方法，所述步骤(2)中，边沿降实测值的计算方法为：

E_drop＝C₂₅-C₄₀

其中，E_drop：带钢边沿降实测值；

H₀：带钢中心点厚度；

H_25L：带钢距离左侧边沿25mm处的厚度；

H_25R：带钢距离右侧边沿25mm处的厚度；

H_40L：带钢距离左侧边沿40mm处的厚度；

H_40R：带钢距离右侧边沿40mm处的厚度；

C₂₅：带钢距离边沿25mm处的凸度；

C₄₀：带钢距离边沿40mm处的凸度。

进一步地，根据本发明所述的热连轧精轧带钢边沿降的控制方法，所述步骤(4)中，对所述偏差值进行死区处理的方法为：

其中，ΔE_dead为死区值，ΔE_ini为平滑滤波后的边沿降实测值与目标值的偏差值，ΔE为经过死区处理后的偏差值。

进一步地，根据本发明所述的热连轧精轧带钢边沿降的控制方法，所述步骤(4)中，机架的弯辊力调节值如下：

式中，K_{total_i}为i机架的边沿降控制增益；ΔW_{RBS_i}为i机架的弯辊力调节值；K_{P_i}为比例系数；K_{I_i}为积分系数；弯辊力调节值在送给机架的弯辊系统之前要经过限幅处理，限幅取值范围为0～200kN。

进一步地，根据本发明所述的热连轧精轧带钢边沿降的控制方法，所述边沿降控制增益由四部分组成，即：机架延迟增益，一边沿降到弯辊力的转换系数，分段增益和可调节增益。

进一步地，根据本发明所述的热连轧精轧带钢边沿降的控制方法，所述边沿降控制增益的具体计算方法如下：

K_{total_i}＝K_{dealy_i}·K_{conv_i}·K_{gain_i}·K_{tune_i}

式中，T_xi为带钢从机架i到凸度仪的运行时间，L_i为机架i到凸度仪之间的距离，V_i为机架i出口的带钢速度，K_{conv_i}为边沿降到弯辊力的转换系数，由过程机模型计算得到；K_{tune_i}为可调节增益，根据实际轧制情况进行调节，初始增益为1；K_{gain_i}为分段增益；K_{delay_i}为机架延迟增益。

进一步地，根据本发明所述的热连轧精轧带钢边沿降的控制方法，所述分段增益K_{gain_i}通过分段增益表插值得到，是根据ΔE/ΔE_block的取值定，ΔE_block的取值为：

ΔE_block＝E_{drop_block}-E_{drop_act}

式中，E_{drop_block}为过程机下发的边沿降封锁值；

E_{drop_act}为平滑滤波后的边沿降；

K_{gain_i}取值范围为1～3。

本发明达到的有益效果：本发明通过将实测边沿降值与目标值进行比较，调节精轧中间多个机架的弯辊力，从而控制相关机架两侧辊缝形状，降低带钢边沿降，达到兼顾出口带钢凸度、平直度和边沿降的目的，可以满足一些特殊钢种对带钢边沿降的要求，采用本发明的边沿降控制方法后，带钢边沿降得到明显改善。

附图说明

图1是精轧区域及边沿降控制示意图；

图2是本发明的边沿降控制流程图；

图3是本发明边沿降计算示意图；

图4是本发明边沿降反馈控制原理图；

图5是本发明实施例中，边沿降控制功能投入前边沿降实测值；

图6是本发明实施例中，边沿降控制功能投入后边沿降实测值。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步详细的说明。

本发明的边沿降控制方法是将实测边沿降值与目标值进行比较，调节精轧中间多个机架的弯辊力，从而控制相关机架两侧辊缝形状，降低带钢边沿降，达到兼顾出口带钢凸度、平直度和边沿降的目的，可以满足一些特殊钢种对带钢边沿降的要求。

如图1所示，传统热连轧精轧区域由七个机架1-7组成，精轧区域的板形控制主要包含凸度控制、平直度控制、边沿降控制等。穿带前，过程机9综合考虑实际轧制情况和各个板形指标，在精轧各个机架设定PC交叉角、弯辊窜动量以及弯辊力。穿带后，在前面多个机架进行凸度反馈控制，在最后一个实际投用机架进行平直度反馈控制，图中，10-15为凸度仪，8为平直度检测仪。

本方案利用中间空余的1～3个机架，进行边沿降反馈控制。本发明控制方法的实施步骤如图2所示，具体如下：

1，若F7机架投用，选择F7机架前面的1～3个机架作为边沿降控制机架；若F7机架不投用，F6机架投用，则选择F6机架前面的1～2个机架作为边沿降控制机架。

2，当凸度仪检测到带钢后，采集凸度数据，并进行边沿降E_drop的计算，如图3所示，图中，S为带钢宽度，计算方法如下：

E_drop＝C₂₅-C₄₀

式中：

H₀：带钢中心点厚度；

H_25L：带钢距离左侧边沿25mm处的厚度；

H_25R：带钢距离右侧边沿25mm处的厚度；

H_40L：带钢距离左侧边沿40mm处的厚度；

H_40R：带钢距离右侧边沿40mm处的厚度；

C₂₅：带钢距离边沿25mm处的凸度；

C₄₀：带钢距离边沿40mm处的凸度。

以下步骤为边沿降反馈控制，如图4所示：

3，对边沿降实测值进行平滑滤波。由于检测仪表的检测数据不可避免的受到外界环境干扰，边沿降实测值需要经过的平滑滤波。

由于当带钢出精轧末机架后，带钢头部处于非稳定状态，边沿降控制投入需要延迟一段时间T_delay。

4，将经过平滑滤波后的边沿降实测值E_{drop_act}与过程机根据钢种下发的边沿降目标值E_{drop_aim}比较，得到偏差值ΔE_ini，即ΔE_ini＝E_{drop_act}-E_{drop_aim}。

对ΔE_ini进行死区处理，死区值为ΔE_dead，处理方式如下：

将经过死区处理之后的偏差值ΔE在边沿降机架上进行分配，得到各边沿降控制机架的弯辊力调节值，对各边沿降控制机架进行弯辊力调节，控制两侧辊缝形状，降低带钢边沿降。

机架i的弯辊力调节值ΔW_{RBS_i}计算如下：

式中，K_{total_i}为i机架的边沿降控制增益；K_{P_i}为比例系数，K_{I_i}为积分系数。ΔW_{RBS_i}在送给机架i的弯辊系统之前要经过限幅处理，限幅Lim_i取值范围0～200kN。

5.判定步骤1中所选择机架的弯辊力是否进行了人工干预：

如果未干预，则返回步骤4。

如果人工干预了所选机架的弯辊力，则弯辊力边沿降调节值保持，直至本机架抛钢，调节值清零，边沿降控制结束。在实际轧制过程中，由于需要综合考虑凸度、平直度、边沿降等多个指标，操作人员有时要对弯辊力进行干预调节。在人工干预打开后，边沿降控制输出保持。

本发明步骤4中，边沿降控制增益K_{total_i}由四部分组成：机架延迟增益K_{delay_i}，边沿降到弯辊力的转换系数K_{conv_i}，分段增益K_{gain_i}和可调节增益K_{tune_i}，具体计算公式如下：

K_{total_i}＝K_{dealy_i}·K_{conv_i}·K_{gain_i}·K_{tune_i}

式中，T_xi为带钢从机架i到凸度仪的运行时间，L_i为机架i到凸度仪之间的距离，V_i为机架i出口的带钢速度，K_{conv_i}由过程机模型计算得到；K_{tune_i}根据实际轧制情况进行调节，初始增益为1；K_{gain_i}通过分段增益表插值得到，由ΔE/ΔE_block的取值决定，ΔE_block的取值为：

ΔE_block＝E_{drop_block}-E_{drop_act}

式中，E_{drop_block}为过程机下发的边沿降封锁值。

K_{gain_i}取值范围为1～3，分段增益表形式如下表所示：

表1K_{gain_i}分段增益表

ΔE/ΔE<sub>block</sub>	K<sub>gain_i</sub>
		0	1
0.5	1.5
		0.7	2
1	2.5
		1.5	3
2	3
		2.5	3

实施例：

下面以在某热连轧产线基础自动化中的边沿降控制的实施例来进一步说明本发明的控制方法。

(1)F7机架投用，选择前面2个机架即F5、F6机架实施边沿降控制；

(2)凸度仪检测到带钢后，根据C25、C40的凸度数据，得到边沿降实测值；

(3)边沿降实测值需要经过的平滑滤波，这里T取值为100ms。然后将滤波后的边沿降实测值E_{drop_act}与边沿降目标值E_{drop_aim}(过程机下发值为8um)比较，得到偏差值ΔE_ini；

凸度仪检测到带钢边沿降数据后，边沿降控制投入需要延迟一段时间T_delay(取值1s)，然后将ΔE_ini进行死区处理，死区值为ΔE_dead(取值为1um)。这样当ΔE_ini≤ΔE_dead时，输出值均为0，即控制输出为0或保持。

F5机架的边沿降控制增益K_{total_5}的四个部分分别为：机架延迟增益边沿降到弯辊力的转换系数K_{conv_5}取值为4.3kN/um，分段增益K_{gain_5}取值如表1所示，其中边沿降封锁值为12um，可调节增益K_{tune_5}取值为1；

F6机架的边沿降控制增益K_{total_6}的四个部分分别为：机架延迟增益边沿降到弯辊力的转换系数K_{conv_6}取值为5.2kN/um，分段增益K_{gain_6}取值如表1所示，可调节增益K_{tune_6}取值为1；

选择同一批次的带钢，图5为边沿降控制功能投入前带钢边沿降实测值，从图中可以看出，带钢全长边沿降波动幅值较大，特别前半段超过了封锁值12um，后半段在人工干预的情况下，降低了边沿降值。

图6为边沿降控制功能投入后带钢边沿降实测值，从图中可以看出，在带钢头部，边沿降实测值达到11um，接近封锁值；控制功能投入后，带钢边沿降得到明显改善，全长基本维持在8um左右，达到了预期控制效果。

本发明通过将实测边沿降值与目标值进行比较，调节精轧中间多个机架的弯辊力，从而控制相关机架两侧辊缝形状，降低带钢边沿降，达到兼顾出口带钢凸度、平直度和边沿降的目的，可以满足一些特殊钢种对带钢边沿降的要求，采用本发明的边沿降控制方法后，带钢边沿降得到明显改善。

Claims (7)

1.一种热连轧精轧带钢边沿降的控制方法，其特征在于：所述的控制方法利用精轧7机架中间空余的1～3个机架，进行边沿降反馈控制，具体过程如下：

(1)若精轧F7机架投用，则选择F7机架之前的1～3个机架作为边沿降控制机架；若F7机架不投用，F6机架投用，则选择F6机架之前的1～2个机架作为边沿降控制机架；

(2)当凸度仪检测到带钢后，采集凸度数据并进行边沿降的计算，得到边沿降实测值；

(3)对边沿降实测值进行平滑滤波；

(4)确定平滑滤波后的边沿降实测值与目标值的偏差值，并对所述偏差值进行死区处理，如果经过平滑滤波后的边沿降实测值小于等于目标值，则将所述的偏差值直接置零；

如果经过平滑滤波后的边沿降实测值大于目标值，则将死区处理后的偏差值在所述的边沿降控制机架进行分配，得到各边沿降控制机架的弯辊力调节值，调节弯辊力；

(5)判定对所述边沿降控制机架的弯辊力是否进行了人工干预，若未进行人工干预，则进入步骤(6)，若进行了干预，则进入步骤(7)；

(6)判断紧邻所述边沿降控制机架的上游机架是否抛钢，若未抛钢，则进入步骤(2)，若抛钢，则进入步骤(7)；

(7)保持所述边沿降控制机架的弯辊力调节值，直到对应的边沿降控制机架抛钢后，所述弯辊力调节值清零，边沿降控制结束。

2.根据权利要求1所述的热连轧精轧带钢边沿降的控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中，边沿降实测值的计算方法为：

E_drop＝C₂₅-C₄₀

其中，E_drop：带钢边沿降实测值；

H₀：带钢中心点厚度；

H_25L：带钢距离左侧边沿25mm处的厚度；

H_25R：带钢距离右侧边沿25mm处的厚度；

H_40L：带钢距离左侧边沿40mm处的厚度；

H_40R：带钢距离右侧边沿40mm处的厚度；

C₂₅：带钢距离边沿25mm处的凸度；

C₄₀：带钢距离边沿40mm处的凸度。

3.根据权利要求1所述的热连轧精轧带钢边沿降的控制方法，其特征在于，所述步骤(4)中，对所述偏差值进行死区处理的方法为：

其中，ΔE_dead为死区值，ΔE_ini为平滑滤波后的边沿降实测值与目标值的偏差值，ΔE为经过死区处理后的偏差值。

4.根据权利要求3所述的热连轧精轧带钢边沿降的控制方法，其特征在于，所述步骤(4)中，机架的弯辊力调节值如下：

式中，K_{total_i}为i机架的边沿降控制增益；ΔW_{RBS_i}为i机架的弯辊力调节值；K_{P_i}为比例系数；K_{I_i}为积分系数；弯辊力调节值在送给机架的弯辊系统之前要经过限幅处理，限幅取值范围为0～200kN。

5.根据权利要求4所述的热连轧精轧带钢边沿降的控制方法，其特征在于，所述边沿降控制增益由四部分组成，即：机架延迟增益，一边沿降到弯辊力的转换系数，分段增益和可调节增益。

6.根据权利要求5所述的热连轧精轧带钢边沿降的控制方法，其特征在于，所述边沿降控制增益的具体计算方法如下：

K_{total_i}＝K_{dealy_i}·K_{conv_i}·K_{gain_i}·K_{tune_i}

式中，T_xi为带钢从机架i到凸度仪的运行时间，L_i为机架i到凸度仪之间的距离，V_i为机架i出口的带钢速度，K_{conv_i}为边沿降到弯辊力的转换系数，由过程机模型计算得到；K_{tune_i}为可调节增益，根据实际轧制情况进行调节，初始增益为1；K_{gain_i}为分段增益；K_{delay_i}为机架延迟增益。

7.根据权利要求6所述的热连轧精轧带钢边沿降的控制方法，其特征在于，所述分段增益K_{gain_i}通过分段增益表插值得到，是根据ΔE/ΔE_block的取值定，ΔE_block的取值为：

ΔE_block＝E_{drop_block}-E_{drop_act}

式中，E_{drop_block}为过程机下发的边沿降封锁值；

E_{drop_act}为平滑滤波后的边沿降；

K_{gain_i}取值范围为1～3。