CN109692874B - Esp精轧机组逆流在线换辊与动态变规程同时进行的方法 - Google Patents
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- CN109692874B CN109692874B CN201811507662.2A CN201811507662A CN109692874B CN 109692874 B CN109692874 B CN 109692874B CN 201811507662 A CN201811507662 A CN 201811507662A CN 109692874 B CN109692874 B CN 109692874B
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Abstract
本发明提供一种ESP精轧机组逆流在线换辊与动态变规程同时进行的方法,根据输入轧制工艺及轧机参数,对换辊机架上游各机架进行调节,当变厚点到达换辊机架时,换辊机架轧辊抬升并调节,当换辊机架Fi撤出轧制后,对换辊机架下游各机架调节,当变厚点到达待命机架时,待命机架轧辊压下并调节,当换辊机架Fj撤出轧制后,对待命机架下游各机架调节,实现不停机在线换辊的同时完成轧制规程的切换。本发明通过调节换辊过程中各个阶段的轧辊转速和辊缝,通过产品的变规程,在保证轧机稳定轧制的前提下在线完成待命机架的加入过程,实现不停机在线换辊和轧制规程的切换,保证了ESP生产线的连续性。
Description
技术领域
本发明涉及冶金连铸连轧领域,尤其涉及一种ESP精轧机组逆流在线换辊与动态变规程同时进行的方法。
背景技术
热轧板带无头轧制技术(Endless Strip Production,ESP)是目前国内外短流程热轧带钢领域的前沿技术,能够充分利用钢水热能,在高效、紧凑的生产线上生产出能够替代冷轧产品的优质薄规格热轧带钢,因而可比传统热轧生产线节能40%,可极大降低生产成本节能减排,从而减小能源消耗和环境污染。
但是由于ESP生产线产品主要以薄规格板带材产品为主,轧制过程中精轧机组的轧辊磨损非常严重,换辊周期一般是常规轧制换辊周期的两倍,换辊频繁,否则无法生产出表面质量较高的薄规格板带。但为了保证整体生产线的连续性,采用了牺牲产品质量的方法来维护生产线的连续性。为了既保证产品质量又不破坏连续性,公开号106269888的中国专利申请并授权了一种实现ESP精轧机组在线换辊的逆流换辊方法,是在五机架连轧下增加一台备用机架来实现完全不停机的在线换辊过程的方法。
同时,由于目前钢铁行业大规模、小批量、定制化生产越来越多,为了满足用户对多种产品规格的需求,生产线需要进行不断的动态变规程来实现产品规格的改变。然而每次ESP精轧机组变规程都会产生5米甚至更长的变厚区,从而产生钢材损耗,造成资源浪费。而在线换辊过程虽可通过合理的换辊策略可完全消除成品带钢变厚度区的存在,但仅理论上可能实现,由于液压系统、传动系统的控制精度及响应速度的限制,依旧会在成品带钢中产生变厚度区。
一种实现ESP精轧机组逆流在线换辊与动态变规程同时进行的方法对成品带钢产生尺寸影响的两种动态调整过程进行结合,使其通过一种调整方式便可实现两种功能。减少了非稳态轧制时间,降低了带钢切除量,同时也保证了轧制的连续性。
发明内容
针对上述行业发展技术背景,本发明旨在提供一种实现ESP精轧机组逆流在线换辊与动态变规程同时进行的方法,逆流换辊是指待命机架在换辊机架的后面,即正常轧制生产时,任意五机架投入运用,当换辊机架Fi需要换辊时,在保证轧机稳定轧制的前提下,用待命机架Fj替换换辊机架Fi,其中j>i,并同时完成动态变规程。
本发明目的通过下述技术方案实现:
一种实现ESP精轧机组逆流在线换辊与动态变规程同时进行的方法,用于六机架布置的ESP无头轧制精轧机组在线换辊设备,正常轧制生产时,任意五机架投入运用,一机架为待命机架,所述方法采用逆流换辊策略分别调节换辊机架Fi上游各机架、换辊机架Fi、各个过渡机架、待命机架Fj、待命机架Fj下游各机架的轧辊转速和辊缝,其中过渡机架为处在换辊机架Fi下游和待命机架Fj上游间的各个机架,包括以下步骤:
(1)收集并输入在线换辊与动态变规程前后的工艺、板带、轧机参数,其中Fn代表精轧机组轧机的架次,下脚标n值为轧机架次值,且1≤n≤6并为整数;
(2)换辊机架Fi上游各机架调节阶段:
2a1)轧机架次n为变量,设置其初值为n=1;
2a2)判断机架Fn是否为换辊机架Fi,即n=i,当机架Fn为换辊机架Fi时直接执行步骤(3),当机架Fn不为换辊机架时则执行步骤2b1);
2b1)机架Fn调节辊缝并调辊速:
机架Fn辊缝调节并调速过程中,通过辊缝控制模型二和轧辊速度控制模型一,改变机架Fn的辊缝及辊速值使其达到预先设定值,即使其厚度值为新规程下机架Fn的厚度值,后张力值保持不变,并使其动作时对上游生产无影响,与此同时也产生了变厚度区,将变厚度区控制在两个机架内,设变厚度区从产生到达到机架Fn+1的入口所需的时间为TMAX,则整个动作过程的时间T应小于TMAX:
其中L为相邻机架间距离,Vf,n为机架Fn轧辊线速度;
2b2)机架Fn+1辊速、辊缝调节:
通过辊缝控制模型一调节机架Fn+1辊缝使其达到预先设定值,保证机架Fn+1在其后张力变化时保持其出口厚度不变。通过张力变换及轧辊速度控制模型调节其轧辊转速使其后张力值达到新规程的预先设定值,
当n=4时,直接执行步骤2b4),如n≠4则继续执行步骤2b3);
2b3)机架Fn+1下游各机架调节辊速:
机架Fn+1下游各机架通过张力控制模型和轧辊速度控制模型二来调速,保证下游各机架后张力不变;
2b4)计算变厚区离开机架Fn距离:
通过距离模型不断累积计算变厚区离开机架Fn的距离Ln,当不满足Ln-L≥0时循环执行步骤2b1)、2b2)、2b3),当满足Ln-L≥0时,令n=n+1,执行步骤2a2);
(3)换辊机架Fi调节辊缝并调辊速阶段:
3a1)换辊机架Fi轧辊抬升并调辊速:
通过轧辊速度控制模型一进行计算和调整,在换辊机架Fi改变辊缝的同时,改变换辊机架Fi的辊速值使其达到预先设定值,保证其后张力值保持不变,调节过程直至撤出换辊机架Fi撤出轧制为止,且此时变厚区恰好完全通过换辊机架Fi,当i为5时,直接执行步骤3a5)后便开始执行步骤(5),如不为5,则继续执行步骤3a2);
3a2)判断j是否等于i+1,当j不等于i+1时,则执行步骤3a3),当j等于i+1时,则直接执行步骤3b1);
3a3)机架Fi+1辊速、辊缝调节:
通过辊缝控制模型一调节机架Fi+1辊缝使其达到预先设定值,保证机架Fi+1在其后张力变化时保持其出口厚度不变。通过张力变换及轧辊速度控制模型调节其轧辊转速使其达到预先设定值,使机架Fi+1后张力达到预先设定值,预先设定值与原换辊机架Fi的后张力值相同,此过程在换辊机架Fi撤出前完成;
3a4)机架Fi+1下游各机架辊速调节:
机架Fi+1下游各机架通过张力控制模型和轧辊速度控制模型二调节其各自轧辊转速,保证下游各机架后张力不变;
3a5)计算变厚区离开换辊机架Fi距离:
通过距离模型不断累积计算变厚区离开换辊机架Fi的距离Li,当不满足Li-L≥0时循环执行步骤3a1)、3a2)、3a3)、3a4),当换辊机架Fi撤出轧制时则循环执行步骤3a2)、3a3)、3a4),当Li-L≥0满足时,再判断i是否为5,当i不为5时,直接执行步骤(4),机架Fi+1开始调节,当i为5时,直接执行步骤(5);
3b1)机架Fi+2辊速、辊缝调节:
通过辊缝控制模型一调节机架Fi+2辊缝使其达到预先设定值,保证机架Fi+2在其后张力变化时保持其出口厚度不变。通过张力变换及轧辊速度控制模型调节其轧辊转速使其达到预先设定值,使机架Fi+2后张力达到预先设定值,预先设定值与原换辊机架Fi的后张力值相同,此过程在换辊机架Fi撤出前完成;
3b2)判断n是否为4,当n为4时,直接执行步骤3b4),当n不为4时,继续执行步骤3b3);
3b3)机架Fi+2下游各机架辊速调节:
机架Fi+2下游各机架通过张力控制模型和轧辊速度控制模型二调节其各自轧辊转速,保证下游各机架后张力不变;
3b4)计算变厚区离开换辊机架Fi距离:
通过距离模型不断累积计算变厚区离开换辊机架Fi的距离Li,当不满足Li-L≥0时循环执行步骤3a1)、3b1)、3b2)、3b3),当换辊机架Fi撤出轧制时则循环执行步骤3b1)、3b2)、3b3),当Li-L≥0满足时,直接执行步骤(5),机架Fj开始调节;
(4)换辊机架Fi下游各个过渡机架调节阶段:
4a1)轧机架次变量值n此时为:n=i+1;
4a2)判断机架Fn是否为待命机架Fj,即判断j是否等于n,当机架Fn为待命机架时直接执行步骤(5),当机架Fn不为待命机架时则开始执行步骤4b1);
4b1)机架Fn辊缝调节并调辊速:
通过辊缝控制模型二和轧辊速度控制模型一进行计算和调整,改变机架Fn的辊缝及辊速值使其达到预先设定值,在变厚区完全通过后使其出口厚度值变为新规程下机架Fn的厚度值,并保证随其后张力值保持不变;
4b2)定义变量k,当j=n+1时,k=1,当j≠n+1时,k=0;
4b3)机架Fn+k+1辊速、辊缝调节:
通过辊缝控制模型一调节机架Fn+k+1辊缝使其达到预先设定值,保证机架Fn+k+1在其后张力变化时保持其出口厚度不变。通过张力变换及轧辊速度控制模型调节其轧辊转速使其达到预先设定值,使机架Fn+k+1后张力达到预先设定值,与新规程下机架Fn+k+1的后张力值相同,
判断n是否为4,当n为4时直接执行步骤4b5),当n不为4时,继续执行步骤4b4);
4b4)机架Fn+1下游各机架辊速调节:
机架Fn下游各机架通过张力控制模型和轧辊速度控制模型二调节其各自轧辊转速,保证下游各机架后张力不变;
4b5)计算变厚区离开机架Fn距离:
通过距离模型不断累积计算变厚区离开机架Fn的距离Ln,,当不满足Ln-L≥0时循环执行步骤4b1)、4b2)、4b3)、4b4),当变厚区完全通过机架Fn后则循环执行步骤4b2)、4b3)、4b4),当满足Ln-L≥0时,令n=n+1,重复执行步骤4a2);
(5)待命机架Fj调节辊缝并调辊速阶段:
5a1)待命机架Fj辊缝调节并调辊速:
待命机架Fj加入轧制过程时,通过辊缝控制模型二和轧辊速度控制模型一进行计算和调整,改变待命机架Fj的辊缝及辊速值使其达到预先设定值,当变厚区恰好完全通过待命机架Fj后其出口厚度值变为新规程下机架Fj的厚度值,并使其后张力值变为新规程下机架Fj的后张力值随后保持不变;
5a2)判断待命机架Fj是否为末机架,即判断j是否为6,当其为末机架时则结束换辊并变规程过程,当其不为末机架时,执行5a3)步骤;
5a3)机架Fj+1辊速、辊缝调节:
通过辊缝控制模型一调节机架Fj+1辊缝使其达到预先设定值,保证机架Fj+1在机架Fj后张力变化时保持其出口厚度不变。通过张力变换及轧辊速度控制模型调节其轧辊转速使其达到预先设定值,使机架Fj+1在调节辊缝时后张力值变为新规程下机架Fj+1的后张力值;
5a4)判断j是否为5,当其为5时直接执行步骤5a6),当其不为5,则继续执行5a5)步骤;
5a5)机架Fj+1下游各机架辊速调节:
机架Fj+1下游各机架通过张力控制模型和轧辊速度控制模型二调节其各自轧辊转速,保证下游各机架后张力不变;
5a6)计算变厚区离开待命机架Fj距离:
通过距离模型不断累积计算变厚区离开待命机架Fj的距离Lj,当不满足Lj-L≥0时循环执行步骤5a1)、5a2)、5a3)、5a4)、5a5),当变厚区恰好完全通过待命机架Fj后则循环执行步骤5a2)、5a3)、5a4)、5a5),当满足Lj-L≥0时,执行步骤(6),机架Fj+1调节开始;
(6)待命机架Fj下游机架调节辊缝并调辊速阶段:
6a1)轧机架次变量值n此时为:n=j+1;
6a2)判断n是否为6,当n为6时,则仅执行完步骤6b1)且变厚区完全通过机架Fn后便结束整个换辊过程,当n不为6时,则继续执行6b1)之后的步骤;
6b1)机架Fn辊缝调节并调辊速:
通过辊缝控制模型二和轧辊速度控制模型一进行计算和调整,改变机架Fn的辊缝及辊速值使其达到预先设定值,在变厚区完全通过后机架Fn使其出口厚度值变为新规程下机架Fn的厚度值,并保证其后张力值保持不变;
6b2)机架Fn+1辊速、辊缝调节:
通过辊缝控制模型一调节机架Fn+1辊缝使其达到预先设定值,保证机架Fn+1在机架Fn后张力变化时保持其出口厚度不变。通过张力变换及轧辊速度控制模型调节其轧辊转速使其达到预先设定值,并使其后张力值变为新规程下机架Fn+1的后张力值随后保持不变;
6b3)判断n是否为5,当n为5时,则结束整个换辊过程,当n不为5时,则继续执行步骤6b4);
6b4)机架Fn+1下游各机架辊速调节:
机架Fn+1下游各机架通过张力控制模型和轧辊速度控制模型二调节其各自轧辊转速,保证下游各机架后张力不变;
6b5)计算变厚区离开换辊机架Fn距离:
通过距离模型不断累积计算变厚区离开换辊机架Fn的距离Ln,当不满足Ln-L≥0时循环执行步骤6b1)、6b2)、6b3)、6b4),当变厚区恰好完全通过机架Fn后则循环执行步骤6b2)、6b3)、6b4),当满足Ln-L≥0时,令n=n+1,重复执行步骤6a2);
优选地,本发明步骤(1)中,所述的工艺、板带、轧机参数包括:工作辊直径D,轧机刚度Km,相邻机架间距离L,六架机架F1~F6,入口厚度H1~H6,出口厚度h1~h6,单位前张力tf,1~tf,6,单位后张力σb,1~σb,6,钢板宽度b,首机架入口速度Vb,1。
优选地,本发明步骤2b4)、3a5)、3b4)、4b5)、5a6)、6b5)中,所述的距离模型如下:
Ln=∑VR,n(1+Sf,n)Δt
其中Ln为变厚区离开机架Fn的距离,VR,n为机架Fn轧辊转速,Sf,n为机架Fn轧件的前滑系数,Δt为时间步长。
优选地,本发明步骤2b3)、3a4)、3b3)、4b4)、5a5)、6b4)中,所述的张力控制模型如下:
其中n为下脚标表示当前时刻正处于调节状态轧机的机架号即表示机架Fn为轧辊正在压下或抬升的机架,σb,n为机架Fn的单位后张力,Hn为机架Fn的入口厚度,为τ时刻Fn机架单位后张力,为τ时刻机架Fn的入口厚度。
优选地,本发明步骤2b1)、3a1)、4b1)、5a1)、6b1)中,所述的轧辊速度控制模型一如下:
Vb,n=VR,n(1-Sb,n)
其中Vb,n为机架Fn轧件入口速度,VR,n为机架Fn轧辊转速,Sb,n为机架Fn轧件的后滑系数,ΔSb,n为机架Fn轧件的前滑系数改变量,ΔVR,n为机架Fn轧辊转速改变量。
优选地,本发明步骤2b2)、3a3)、3b1)、4b3)、5a3)、6b2)中,所述的辊缝控制模型一如下:
其中ΔSn为Fn机架辊缝改变量即新辊缝值与原辊缝值的差值,ΔPn为Fn机架轧制力改变量,Kn为轧机刚度。
优选地,本发明步骤2b1)、4b1)、5a1)、6b1)中,所述的辊缝控制模型二如下:
其中ΔSn为Fn机架辊缝改变量,Δhn为Fn机架轧件出口厚度改变量,ΔPn为Fn机架轧制力改变量,Kn为轧机刚度。
优选地,本发明步骤2b2)、3a3)、3b1)、4b3)、5a3)、6b2)中,所述的张力变换及轧辊速度控制模型如下:
其中Vf,n为机架Fn轧件出口速度,Vb,n+1为机架Fn+1轧件入口速度,L为机架间距离,E为轧件的弹性模量,Δt为时间步长,σf,target为机架Fn+1后张力的目标值,σf,now为机架Fn+1后张力的当前值,ΔVR,n为机架F n轧辊转速改变量,Sf,n为机架Fn轧件的前滑系数,Sb,n+1为机架Fn+1轧件的后滑系数,ΔSf,n为机架Fn轧件的前滑系数改变量,ΔVR,n+1为机架F n+1轧辊转速改变量。
优选地,本发明步骤2b3)、3b3)、4b4)、5a5)、6b4)中,所述的轧辊速度控制模型二如下:
其中ΔVR,n+1为机架Fn+1轧辊转速改变量,VR,n+1为机架Fn+1轧辊转速,Sb,n+1为机架Fn+1轧件的后滑系数,ΔVR,n为机架Fn轧辊转速改变量,ΔSf,n为机架Fn轧件的前滑系数改变量,VR,n为机架Fn轧辊转速,Sf,n为机架Fn轧件的前滑系数,ΔVR,m为机架Fm轧辊转速改变量,Sb,m为机架Fm轧件的后滑系数,ΔVR,m-1为机架Fm-1轧辊转速改变量,Sf,m-1为机架Fm-1轧件的前滑系数。
与现有技术相比,本发明在大量理论研究的基础上,结合一种六机架布置的ESP无头轧制精轧机组,充分考虑各机架间张力和轧件的厚度控制,提出一种实现ESP精轧机组逆流在线换辊与动态变规程同时进行的方法,通过建立实现在线换辊且动态变规程的策略并结合相应的数学模型,按策略调节动态过程中各个阶段的轧辊转速和辊缝,在保证稳定轧制的前提下,通过一种调整方式便可实现两种功能,同时实现在线换辊和动态变规程过程,保证了ESP生产线的连续性,减少了因停机造成的能源损失,也减少了非稳态轧制时间,降低了带钢切除量。具有较高的应用价值。
附图说明
图1为本发明总体流程图;
图2为换辊机架Fi上游各机架调节阶段流程图;
图3为换辊机架Fi调节辊缝并调辊速阶段流程图;
图4为换辊机架Fi下游各个过渡机架调节阶段流程图;
图5为待命机架Fj调节辊缝并调辊速阶段流程图;
图6为待命机架Fj下游机架调节辊缝并调辊速阶段流程图;以及
图7为换辊前后示意图。
具体实施方法
下面结合附图和实施例对本发明做详细说明。在本发明中逆流在线换辊是指待命机架在换辊机架的后面,即待命机架Fj替换换辊机架Fi时,必需j>i。
以机架F3作为换辊机架,以机架F5作为待命机架例,来进行在线换辊与动态变规程同时进行的方法阐述,规格变化及规程表见表1。
表1规程表
如表1所示,以待命机架F5替换换辊机架F3为例,同时轧机的规格由0.9mm变为1mm,而轧制规程由规程一切换为规程二。在机架F5替换机架F3的过程中也实现了动态变规程。
参照图1~3,本发明实施例的一种实现ESP精轧机组逆流在线换辊与动态变规程同时进行的方法具体的包括以下步骤:
(1)收集并输入在线换辊与动态变规程前后的工艺、板带、轧机参数,其中Fn代表精轧机组轧机的架次,下脚标n值为轧机架次值,且1≤n≤6并为整数;
(2)换辊机架F3上游各机架调节阶段:
2a1)轧机架次n为变量,其初值为n=1;
2a2)判断机架Fn是即机架F1不是换辊机架F3,则执行步骤2b1);
2b1)机架F1调节辊缝并调辊速:
机架F1辊缝调节并调速过程中,通过辊缝控制模型二和轧辊速度控制模型一,改变机架F1的辊缝及辊速值使其达到预先设定值,使其厚度值为新规程下机架F1的厚度值,并使其后张力值保持不变,使其动作时对上游生产无影响,与此同时也产生了变厚度区,将变厚度区控制在两个机架内,设变厚度区从产生到达到机架F2的入口所需的时间为TMAX,
其中L为机架间距离,Vf,1为机架F1轧辊线速度,则整个辊缝调节过程的时间T应小于TMAX;
辊缝控制模型二为:
其中Δh1为F1机架轧件的出口厚度变化量,ΔP1为F1机架的轧制力变化量,K1为轧机刚度,ΔS1为F1机架辊缝改变量。
轧辊速度控制模型一如下:
Vb,1=VR,1(1-Sb,1)
其中Vb,1为机架F1轧件入口速度,Sb,1为机架F1轧件的后滑系数,VR,1为机架F1轧辊转速,ΔVR,1为机架F1轧辊转速改变量,ΔSb,1为机架F1轧件的前滑系数改变量;
2b2)机架F2辊速、辊缝调节:
通过辊缝控制模型一调节机架F2辊缝使其达到预先设定值,保证机架F2在其后张力变化时保持其出口厚度不变。通过张力变换及轧辊速度控制模型调节其轧辊转速使其后张力值达到新规程的预先设定值,
辊缝控制模型一为:
其中ΔP2为F2机架的轧制力变化量,K2为轧机刚度,ΔS2为F2机架辊缝改变量。
张力变换及轧辊速度控制模型为:
其中Vb,2为机架F2轧件入口速度,Vf,1为机架F1轧件出口速度,L为相邻机架间距离,E为轧件的弹性模量,Δt为时间步长,σf,target为机架F2后张力的目标值,σf,now为机架F2后张力的当前值,ΔVR,1为机架F1轧辊转速改变量,Sf,1为机架F1轧件的前滑系数,Sb,2为机架F2轧件的后滑系数,ΔSf,1为机架F1轧件的前滑系数改变量,ΔVR,2为机架F2轧辊转速改变量,
可知此时n=1,则继续执行步骤2b3);
2b3)机架F2下游各机架调节辊速:
机架F2下游各机架通过轧辊速度控制模型二来调速,保证下游各机架后张力不变;
轧辊速度控制模型二如下:
其中ΔVR,2为机架F2轧辊转速改变量,ΔVR,3为机架F3轧辊转速改变量,ΔVR,4为机架F4轧辊转速改变量,ΔVR,6为机架F6轧辊转速改变量,VR,2为机架F2轧辊转速,VR,3为机架F3轧辊转速,Sb,3为机架F3轧件的后滑系数,Sb,4为机架F4轧件的后滑系数,Sb,6为机架F6轧件的后滑系数,ΔSf,2为机架F2轧件的前滑系数改变量,Sf,2为机架F2轧件的前滑系数,Sf,3为机架F3轧件的前滑系数,Sf,4为机架F4轧件的前滑系数。
2b4)计算变厚区离开机架F1距离:
通过距离模型不断累积计算变厚区离开机架F1的距离L1,
距离模型如下:
L1=∑VR,1(1+Sf,1)Δt
当不满足L1-L≥0时循环执行步骤2b1)、2b2)、2b3),当满足L1-L≥0时,令n=n+1,判断当前机架Fn是否为换辊机架。因为按照实施例通过计算确定F3为换辊机架,所以当n=2时当前机架Fn不为撤辊机架,所以需要依次重复执行步骤2b1)、2b2)、2b3)、2b4),直至n=3变厚度区到达撤辊机架F3前,开始执行步骤(3);
(3)换辊机架F3调节辊缝并调辊速阶段:
3a1)换辊机架F3轧辊抬升并调辊速:
通过轧辊速度控制模型一进行计算和调整,在换辊机架F3改变辊缝的同时,改变换辊机架F3的辊速值使其达到预先设定值,保证其后张力值保持不变,调节过程直至撤出换辊机架F3撤出轧制为止,且此时变厚区恰好完全通过换辊机架F3,
轧辊速度控制模型一如下:
Vb,3=VR,3(1-Sb,3)
其中Vb,3为机架F3轧件入口速度,Sb,3为机架F3轧件的后滑系数,VR,3为机架F3轧辊转速,ΔVR,3为机架F3轧辊转速改变量,ΔSb,3为机架F3轧件的前滑系数改变量,
此时i=3,继续执行步骤3a2);
3a2)此时j为5,执行步骤3a3);
3a3)机架F4辊速、辊缝调节:
通过辊缝控制模型一调节机架F4辊缝使其达到预先设定值,保证机架F4在其后张力变化时保持其出口厚度不变。通过张力变换及轧辊速度控制模型调节其轧辊转速使其达到预先设定值,使机架F4后张力达到预先设定值,与换辊机架F3的后张力值相同,此过程在换辊机架F3撤出前完成;
辊缝控制模型一为:
其中ΔP4为F4机架的轧制力变化量,K4为轧机刚度,ΔS4为F4机架辊缝改变量,
张力变换及轧辊速度控制模型为:
其中Vb,4为机架F4轧件入口速度,Vf,3为机架F3轧件出口速度,L为相邻机架间距离,E为轧件的弹性模量,Δt为时间步长,σf,target为机架F4后张力的目标值,σf,now为机架F4后张力的当前值,ΔVR,3为机架F3轧辊转速改变量,Sf,3为机架F3轧件的前滑系数,Sb,4为机架F4轧件的后滑系数,ΔSf,3为机架F3轧件的前滑系数改变量,ΔVR,4为机架F4轧辊转速改变量;
3a4)机架F4下游各机架辊速调节:
机架F4下游各机架通过张力控制模型和轧辊速度控制模型二调节其各自轧辊转速,保证下游各机架后张力不变;
轧辊速度控制模型二如下:
其中ΔVR,4为机架F4轧辊转速改变量,ΔVR,6为机架F6轧辊转速改变量,VR,4为机架F4轧辊转速,VR,6为机架F6轧辊转速,Sb,6为机架F6轧件的后滑系数,ΔSf,4为机架F4轧件的前滑系数改变量,Sf,4为机架F4轧件的前滑系数;
3a5)计算变厚区离开换辊机架F3距离:
通过距离模型不断累积计算变厚区离开换辊机架F3的距离L3,
距离模型如下:
L3=∑VR,3(1+Sf,3)Δt
当不满足L3-L≥0时循环执行步骤3a1)、3a2)、3a3)、3a4),当换辊机架F3撤出轧制时则循环执行步骤3a2)、3a3)、3a4),当满足L3-L≥0时,开始执行步骤(4);
(4)换辊机架F3下游各个过渡机架调节阶段:
4a1)轧机架次变量值n此时为:n=3+1;
4a2)判断机架F4不为待命机架F5,开始执行步骤4b1);
4b1)机架F4辊缝调节并调辊速:
通过辊缝控制模型二和轧辊速度控制模型一进行计算和调整,改变机架F4的辊缝及辊速值使其达到预先设定值,在变厚区完全通过后使其厚度值变为新规程下机架F4的厚度值,并保证随其后张力值保持不变;
辊缝控制模型二为:
其中Δh4为F4机架轧件的出口厚度变化量,ΔP4为F4机架的轧制力变化量,K4为轧机刚度,ΔS4为F4机架辊缝改变量,
轧辊速度控制模型一如下:
Vb,4=VR,4(1-Sb,4)
其中Vb,4为机架F4轧件入口速度,Sb,4为机架F4轧件的后滑系数,VR,4为机架F4轧辊转速,ΔVR,4为机架F4轧辊转速改变量,ΔSb,4为机架F4轧件的前滑系数改变量;
4b2)由于此时j=n+1,则k=1;
4b3)机架F6辊速、辊缝调节:
通过辊缝控制模型一调节机架F6辊缝使其达到预先设定值,保证机架F6在其后张力变化时保持其出口厚度不变。通过张力变换及轧辊速度控制模型调节其轧辊转速使其达到预先设定值,使机架F6后张力达到预先设定值,与新规程下机架F6的后张力值相同,
辊缝控制模型一为:
其中ΔP6为F6机架的轧制力变化量,K6为轧机刚度,ΔS6为F6机架辊缝改变量,
张力变换及轧辊速度控制模型为:
其中Vb,6为机架F6轧件入口速度,Vf,4为机架F4轧件出口速度,L为相邻机架间距离,E为轧件的弹性模量,Δt为时间步长,σb,target为机架F6后张力的目标值,σb,now为机架F6后张力的当前值,ΔVR,4为机架F4轧辊转速改变量,Sf,4为机架F4轧件的前滑系数,Sb,6为机架F6轧件的后滑系数,ΔSf,4为机架F4轧件的前滑系数改变量,ΔVR,6为机架F6轧辊转速改变量;
判断此时的n=4,直接执行步骤4b5);
4b5)计算变厚区离开换架F4距离:
通过距离模型不断累积计算变厚区离开机架F4的距离L4,
距离模型如下:
L4=∑VR,4(1+Sf,4)Δt
当不满足L4-L≥0时循环执行步骤4b1)、4b2)、4b3),当变厚区完全通过机架F4后则循环执行步骤4b2)、4b3),当满足L4-L≥0时,令n=n+1,可判断当前机架F5为待命机架,开始执行步骤(5);
(5)待命机架F5调节辊缝并调辊速阶段:
5a1)待命机架F5辊缝调节并调辊速:
待命机架F5加入轧制过程时,通过辊缝控制模型二和轧辊速度控制模型一进行计算和调整,改变机架F5的辊缝及辊速值使其达到预先设定值,当变厚区恰好完全通过待命机架F5后其出口厚度值变为新规程下机架F5的厚度值,并使其后张力值变为新规程下机架F5的后张力值随后保持不变;
辊缝控制模型二为:
其中Δh5为F5机架轧件的出口厚度变化量,ΔP5为F5机架的轧制力变化量,K5为轧机刚度,ΔS5为F5机架辊缝改变量,
轧辊速度控制模型一如下:
Vb,5=VR,5(1-Sb,5)
其中Vb,5为机架F5轧件入口速度,Sb,5为机架F5轧件的后滑系数,VR,5为机架F5轧辊转速,ΔVR,5为机架F5轧辊转速改变量,ΔSb,5为机架F5轧件的前滑系数改变量;
5a2)判断此时待命机架F5不为末机架F6,执行5a3)步骤;
5a3)机架F6辊速、辊缝调节:
通过辊缝控制模型一调节机架F6辊缝使其达到预先设定值,保证机架F6在待命机架F5后张力变化时保持其出口厚度不变。通过张力变换及轧辊速度控制模型调节其轧辊转速使其达到预先设定值,使机架F6在调节辊缝时后张力值变为新规程下机架F6的后张力值;
辊缝控制模型一为:
其中ΔP6为F6机架的轧制力变化量,K6为轧机刚度,ΔS6为F6机架辊缝改变量,
张力变换及轧辊速度控制模型为:
其中Vb,6为机架F6轧件入口速度,Vf,5为机架F5轧件出口速度,L为相邻机架间距离,E为轧件的弹性模量,Δt为时间步长,σb,target为机架F6后张力的目标值,σb,now为机架F6后张力的当前值,ΔVR,5为机架F5轧辊转速改变量,Sf,5为机架F5轧件的前滑系数,Sb,6为机架F6轧件的后滑系数,ΔSf,5为机架F5轧件的前滑系数改变量,ΔVR,6为机架F6轧辊转速改变量;
5a4)此时j为5,直接执行步骤5a6);
5a6)计算变厚区离开换辊机架F5距离:
通过距离模型不断累积计算变厚区离开换辊机架F5的距离L5,
距离模型如下:
L5=∑VR,5(1+Sf,5)Δt
当不满足L6-L≥0时循环执行步骤5a1)、5a2)、5a3)、5a4),当变厚区恰好完全通过待命机架F5后则循环执行步骤5a2)、5a3)、5a4),当满足L6-L≥0时,机架F6开始调节,执行步骤(6);
(6)待命机架F5下游机架调节辊缝并调辊速阶段:
6a1)轧机架次变量值n此时为:n=5+1;
6a2)此时n为6,则仅执行完步骤6b1)且变厚区完全通过机架Fn后便结束整个换辊过程;
6b1)机架Fn辊缝调节并调辊速:
通过辊缝控制模型二和轧辊速度控制模型一进行计算和调整,改变机架F6的辊缝及辊速值使其达到预先设定值,在变厚区完全通过后使其出口厚度值变为新规程下机架F6的厚度值,保证其后张力值保持不变,
辊缝控制模型二为:
其中Δh6为F6机架轧件的出口厚度变化量,ΔP6为F6机架的轧制力变化量,K6为轧机刚度,ΔS6为F6机架辊缝改变量,
轧辊速度控制模型一如下:
Vb,6=VR,6(1-Sb,6)
其中Vb,6为机架F6轧件入口速度,Sb,6为机架F6轧件的后滑系数,VR,6为机架F6轧辊转速,ΔVR,6为机架F6轧辊转速改变量,ΔSb,6为机架F6轧件的前滑系数改变量;
最后应说明的是:以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换;而这些修改或替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种ESP精轧机组逆流在线换辊与动态变规程同时进行的方法,其特征在于:用于六机架布置的ESP无头轧制精轧机组在线换辊设备,正常轧制生产时,任意五机架投入运用,一机架为待命机架,所述方法采用逆流换辊策略分别调节换辊机架Fi上游各机架、换辊机架Fi、各个过渡机架、待命机架Fj、待命机架Fj下游各机架的轧辊转速和辊缝,其中j>i,包括以下步骤:
(1)收集并输入在线换辊与动态变规程前后的工艺、板带、轧机参数,其中Fn代表精轧机组轧机的架次,下脚标n值为轧机架次值,且1≤n≤6并为整数;
(2)换辊机架Fi上游各机架调节阶段:
2a1)轧机架次n为变量,设置其初值为n=1;
2a2)判断机架Fn是否为换辊机架Fi,即n=i,当机架Fn为换辊机架Fi时直接执行步骤(3),当机架Fn不为换辊机架时则执行步骤2b1);
2b1)机架Fn调节辊缝并调辊速:
机架Fn辊缝调节并调速过程中,通过辊缝控制模型二和轧辊速度控制模型一,改变机架Fn的辊缝及辊速值使其达到预先设定值,即使其厚度值为新规程下机架Fn的厚度值,后张力值保持不变,并使其动作时对上游生产无影响,与此同时也产生了变厚度区,将变厚度区控制在两个机架内,设变厚度区从产生到达到机架Fn+1的入口所需的时间为TMAX,则整个动作过程的时间T应小于TMAX:
其中L为相邻机架间距离,Vf,n为机架Fn轧辊线速度;
2b2)机架Fn+1辊速、辊缝调节:
通过辊缝控制模型一调节机架Fn+1辊缝使其达到预先设定值,保证机架Fn+1在其后张力变化时保持其出口厚度不变,通过张力变换及轧辊速度控制模型调节其轧辊转速使其后张力值达到新规程的预先设定值,
当n=4时,直接执行步骤2b4),如n≠4则继续执行步骤2b3);
2b3)机架Fn+1下游各机架调节辊速:
机架Fn+1下游各机架通过张力控制模型和轧辊速度控制模型二来调速,保证下游各机架后张力不变;
2b4)计算变厚度区离开机架Fn距离:
通过距离模型不断累积计算变厚度区离开机架Fn的距离Ln,当不满足Ln-L≥0时循环执行步骤2b1)、2b2)、2b3),当满足Ln-L≥0时,令n=n+1,执行步骤2a2);
(3)换辊机架Fi调节辊缝并调辊速阶段:
3a1)换辊机架Fi轧辊抬升并调辊速:
通过轧辊速度控制模型一进行计算和调整,在换辊机架Fi改变辊缝的同时,改变换辊机架Fi的辊速值使其达到预先设定值,保证其后张力值保持不变,调节过程直至撤出换辊机架Fi撤出轧制为止,且此时变厚度区恰好完全通过换辊机架Fi;当i为5时,直接执行步骤3a5)后便开始执行步骤(5),如不为5,则继续执行步骤3a2);
3a2)判断j是否等于i+1,当j不等于i+1时,则执行步骤3a3),当j等于i+1时,则直接执行步骤3b1);
3a3)机架Fi+1辊速、辊缝调节:
通过辊缝控制模型一调节机架Fi+1辊缝使其达到预先设定值,保证机架Fi+1在其后张力变化时保持其出口厚度不变,通过张力变换及轧辊速度控制模型调节其轧辊转速使其达到预先设定值,使机架Fi+1后张力达到预先设定值,与换辊机架Fi的后张力值相同,此过程在换辊机架Fi撤出前完成;
3a4)机架Fi+1下游各机架辊速调节:
机架Fi+1下游各机架通过张力控制模型和轧辊速度控制模型二调节其各自轧辊转速,保证下游各机架后张力不变;
3a5)计算变厚度区离开换辊机架Fi距离:
通过距离模型不断累积计算变厚度区离开换辊机架Fi的距离Li,当不满足Li-L≥0时循环执行步骤3a1)、3a2)、3a3)、3a4),当换辊机架Fi撤出轧制时则循环执行步骤3a2)、3a3)、3a4),当Li-L≥0满足时,再判断i是否为5,当i不为5时,直接执行步骤(4),机架Fi+1开始调节,当i为5时,直接执行步骤(5);
3b1)机架Fi+2辊速、辊缝调节:
通过辊缝控制模型一调节机架Fi+2辊缝使其达到预先设定值,保证机架Fi+2在其后张力变化时保持其出口厚度不变,通过张力变换及轧辊速度控制模型调节其轧辊转速使其达到预先设定值,使机架Fi+2后张力达到预先设定值,与换辊机架Fi的后张力值相同,此过程在换辊机架Fi撤出前完成;
3b2)判断n是否为4,当n为4时,直接执行步骤3b4),当n不为4时,继续执行步骤3b3);
3b3)机架Fi+2下游各机架辊速调节:
机架Fi+2下游各机架通过张力控制模型和轧辊速度控制模型二调节其各自轧辊转速,保证下游各机架后张力不变;
3b4)计算变厚度区离开换辊机架Fi距离:
通过距离模型不断累积计算变厚度区离开换辊机架Fi的距离Li,当不满足Li-L≥0时循环执行步骤3a1)、3b1)、3b2)、3b3),当换辊机架Fi撤出轧制时则循环执行步骤3b1)、3b2)、3b3),当Li-L≥0满足时,直接执行步骤(5),机架Fj开始调节;
(4)换辊机架Fi下游各个过渡机架调节阶段:
4a1)轧机架次变量值n此时为:n=i+1;
4a2)判断机架Fn是否为待命机架Fj,即判断j是否等于n,当机架Fn为待命机架时直接执行步骤(5),当机架Fn不为待命机架时则开始执行步骤4b1);
4b1)机架Fn辊缝调节并调辊速:
通过辊缝控制模型二和轧辊速度控制模型一进行计算和调整,改变机架Fn的辊缝及辊速值使其达到预先设定值,在变厚度区完全通过后使其出口厚度值变为新规程下机架Fn的厚度值,并保证随其后张力值保持不变;
4b2)定义变量k,当j=n+1时,k=1,当j≠n+1时,k=0;
4b3)机架Fn+k+1辊速、辊缝调节:
通过辊缝控制模型一调节机架Fn+k+1辊缝使其达到预先设定值,保证机架Fn+k+1在其后张力变化时保持其出口厚度不变,通过张力变换及轧辊速度控制模型调节其轧辊转速使其达到预先设定值,使机架Fn+k+1后张力达到预先设定值,与新规程下机架Fn+k+1的后张力值相同,
判断n是否为4,当n为4时直接执行步骤4b5),当n不为4时,继续执行步骤4b4);
4b4)机架Fn+1下游各机架辊速调节:
机架Fn下游各机架通过张力控制模型和轧辊速度控制模型二调节其各自轧辊转速,保证下游各机架后张力不变;
4b5)计算变厚度区离开机架Fn距离:
通过距离模型不断累积计算变厚度区离开机架Fn的距离Ln,当不满足Ln-L≥0时循环执行步骤4b1)、4b2)、4b3)、4b4),当变厚度区完全通过机架Fn后则循环执行步骤4b2)、4b3)、4b4),当满足Ln-L≥0时,令n=n+1,重复执行步骤4a2);
(5)待命机架Fj调节辊缝并调辊速阶段:
5a1)待命机架Fj辊缝调节并调辊速:
待命机架Fj加入轧制过程时,通过辊缝控制模型二和轧辊速度控制模型一进行计算和调整,改变待命机架Fj的辊缝及辊速值使其达到预先设定值,当变厚度区恰好完全通过待命机架Fj后其出口厚度值变为新规程下机架Fj的厚度值,并使其后张力值变为新规程下机架Fj的后张力值随后保持不变;
5a2)判断待命机架Fj是否为末机架,即判断j是否为6,当其为末机架时则结束换辊并变规程过程,当其不为末机架时,执行5a3)步骤;
5a3)机架Fj+1辊速、辊缝调节:
通过辊缝控制模型一调节机架Fj+1辊缝使其达到预先设定值,保证机架Fj+1在机架Fj后张力变化时保持其出口厚度不变,通过张力变换及轧辊速度控制模型调节其轧辊转速使其达到预先设定值,使机架Fj+1在调节辊缝时后张力值变为新规程下机架Fj+1的后张力值;
5a4)判断j是否为5,当其为5时直接执行步骤5a6),当其不为5,则继续执行5a5)步骤;
5a5)机架Fj+1下游各机架辊速调节:
机架Fj+1下游各机架通过张力控制模型和轧辊速度控制模型二调节其各自轧辊转速,保证下游各机架后张力不变;
5a6)计算变厚度区离开待命机架Fj距离:
通过距离模型不断累积计算变厚度区离开待命机架Fj的距离Lj,当不满足Lj-L≥0时循环执行步骤5a1)、5a2)、5a3)、5a4)、5a5),当变厚度区恰好完全通过待命机架Fj后则循环执行步骤5a2)、5a3)、5a4)、5a5),当满足Lj-L≥0时,执行步骤(6),机架Fj+1调节开始;
(6)待命机架Fj下游机架调节辊缝并调辊速阶段:
6a1)轧机架次变量值n此时为:n=j+1;
6a2)判断n是否为6,当n为6时,则仅执行完步骤6b1)且变厚度区完全通过机架Fn后便结束整个换辊过程,当n不为6时,则继续执行6b1)之后的步骤;
6b1)机架Fn辊缝调节并调辊速:
通过辊缝控制模型二和轧辊速度控制模型一进行计算和调整,改变机架Fn的辊缝及辊速值使其达到预先设定值,在变厚度区完全通过后使其出口厚度值变为新规程下机架Fn的厚度值,并保证其后张力值保持不变;
6b2)机架Fn+1辊速、辊缝调节:
通过辊缝控制模型一调节机架Fn+1辊缝使其达到预先设定值,保证机架Fn+1在机架Fn后张力变化时保持其出口厚度不变,通过张力变换及轧辊速度控制模型调节其轧辊转速使其达到预先设定值,并使其后张力值变为新规程下机架Fn+1的后张力值随后保持不变;
6b3)判断n是否为5,当n为5时,则结束整个换辊过程,当n不为5时,则继续执行步骤6b4);
6b4)机架Fn+1下游各机架辊速调节:
机架Fn+1下游各机架通过张力控制模型和轧辊速度控制模型二调节其各自轧辊转速,保证下游各机架后张力不变;
6b5)计算变厚度区离开换辊机架Fn距离:
通过距离模型不断累积计算变厚度区离开换辊机架Fn的距离Ln,当不满足Ln-L≥0时循环执行步骤6b1)、6b2)、6b3)、6b4),当变厚度区恰好完全通过机架Fn后则循环执行步骤6b2)、6b3)、6b4),当满足Ln-L≥0时,令n=n+1,重复执行步骤6a2)。
2.根据权利要求1所述的一种ESP精轧机组逆流在线换辊与动态变规程同时进行的方法,其特征在于:
所述步骤(1)中,所述的工艺、板带、轧机参数包括:工作辊直径D,轧机刚度Km,相邻机架间距离L,六架机架F1~F6,入口厚度H1~H6,出口厚度h1~h6,单位前张力tf,1~tf,6,单位后张力σb,1~σb,6,钢板宽度b,首机架入口速度Vb,1。
3.根据权利要求1所述的一种ESP精轧机组逆流在线换辊与动态变规程同时进行的方法,其特征在于:
所述步骤2b4)、3a5)、3b4)、4b5)、5a6)、6b5)中,所述的距离模型如下:
Ln=∑VR,n(1+Sf,n)Δt
其中Ln为变厚度区离开机架Fn的距离,VR,n为机架Fn轧辊转速,Sf,n为机架Fn轧件的前滑系数,Δt为时间步长。
7.根据权利要求1所述的一种ESP精轧机组逆流在线换辊与动态变规程同时进行的方法,其特征在于:
所述步骤2b1)、4b1)、5a1)、6b1)中,所述的辊缝控制模型二如下:
其中ΔSn为Fn机架辊缝改变量,Δhn为Fn机架轧件出口厚度改变量,ΔPn为Fn机架轧制力改变量,Kn为轧机刚度。
8.根据权利要求1所述的一种ESP精轧机组逆流在线换辊与动态变规程同时进行的方法,其特征在于:
所述步骤2b2)、3a3)、3b1)、4b3)、5a3)、6b2)中,所述的张力变换及轧辊速度控制模型如下:
其中Vf,n为机架Fn轧件出口速度,Vb,n+1为机架Fn+1轧件入口速度,L为相邻机架间距离,E为轧件的弹性模量,Δt为时间步长,σf,target为机架Fn+1后张力的目标值,σf,now为机架Fn+1后张力的当前值,VR,n为机架Fn轧辊转速,ΔVR,n为机架Fn轧辊转速改变量,Sf,n为机架Fn轧件的前滑系数,Sb,n+1为机架Fn+1轧件的后滑系数,ΔSf,n为机架Fn轧件的前滑系数改变量,VR,n+1为机架Fn+1轧辊转速,ΔVR,n+1为机架Fn+1轧辊转速改变量。
9.根据权利要求1所述的一种ESP精轧机组逆流在线换辊与动态变规程同时进行的方法,其特征在于:
所述步骤2b3)、3b3)、4b4)、5a5)、6b4)中,所述的轧辊速度控制模型二如下:
其中ΔVR,n+1为机架Fn+1轧辊转速改变量,VR,n+1为机架Fn+1轧辊转速,Sb,n+1为机架Fn+1轧件的后滑系数,ΔVR,n为机架Fn轧辊转速改变量,ΔSf,n为机架Fn轧件的前滑系数改变量,VR,n为机架Fn轧辊转速,Sf,n为机架Fn轧件的前滑系数,ΔVR,m为机架Fm轧辊转速改变量,Sb,m为机架Fm轧件的后滑系数,ΔVR,m-1为机架Fm-1轧辊转速改变量,Sf,m-1为机架Fm-1轧件的前滑系数。
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