CN110404978B - 一种高精度控制热轧带钢微中浪轧制的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度控制热轧带钢微中浪轧制的方法，在考虑卷取张力和冷却速率变化因素的情况下，根据带钢所处的不同轧制过程状态，结合实时的速度和温度，对带钢全长的平直度目标值进行实时动态补偿控制，提高全长带钢微中浪控制精度，实现高精度控制带钢微中浪轧制。本方法建立的精轧板形控制模型，在考虑卷取张力和冷却速率变化因素的情况下，根据带钢所处的不同轧制过程状态，结合实时的速度和温度，对带钢全长的目标平直度进行动态补偿修正，对带钢全长的板形进行动态控制，大大的提升了带钢全长的板形精度，实现高精度控制带钢微中浪轧制。本方法高精度、无成本，适用于各种规格品种的带钢轧制控制。

Description

一种高精度控制热轧带钢微中浪轧制的方法

技术领域

本发明属于轧制过程自动控制技术领域，特别涉及一种高精度控制热轧带钢微中浪轧制的方法，适用于热轧带钢产品板形质量的过程控制。

背景技术

微中浪轧制是一种通过用微中浪轧制控制补偿带钢平直度，抵消轧后带钢因冷却不均导致板形不良的控制方法。板形是热轧带钢产品的重要质量指标。板形不良指的是在生产过程中，带钢由于其内部残余应力的分布不均匀而导致的波浪或瓢曲。造成板形不良的原因包括沿带钢宽度、长度或厚度方向不均匀的塑性变形、相变或温度分布等。即，不均匀的温度、应力及相变变化，都会对带钢板形质量产生较大的影响。带钢轧制后，会经历层冷和空冷两个冷却阶段，在此过程中，带钢板形发生的变化，使得带钢轧制时的板形并不一定等同于交付给用户使用时的板形。即，轧后板形良好的带钢，在经历冷却阶段后，很可能产生浪形缺陷。带钢的板形缺陷既影响下游用户的加工使用，又影响热轧生产，即容易造成轧制不稳定、废钢等。

因而，板形控制目标的确定需要参考两方面的要求，一是满足下游工序的要求，二是机架间穿带稳定性的要求。不论是冷轧材，还是商品材，均对热轧材的凸度、楔形等板形质量有要求。其中，对热轧材的浪形，即平直度、不对称度等板形质量的要求则更高。热轧带钢板形问题由于影响因素众多、涉及关系复杂，一直是热轧带钢板形过程控制的重点和难点。随着用户对热轧带钢板形质量要求的不断提高，轧后冷却、卷取及热处理等工序带来的浪形问题显得日益突出，成为许多热轧厂生产控制的难点和焦点问题。

对于解决带钢在轧后环节的边浪化问题，一般有层冷区增加边部遮蔽、调整层冷区域的冷却速率或冷却模式、精轧入口配备边部加热器、精轧板形微中浪控制补偿等几种方式。而在轧制过程中，实施微中浪补偿轧制，无需额外增加设备装置，结合带钢性能和生产成本等因素综合考虑，对比其他几种方式，微中浪轧制具有明显的低成本、高收效等优势。

精轧板形微中浪控制补偿是指，通过控制精轧带钢平直度，对带钢内部分布不均匀的残余应力进行微中浪补偿，以抵消带钢精轧后工序中因冷却不均所产生的双边浪，提高板形质量。目前，现有的微中浪轧制方法是，在过程控制程序中设置一个固定的平直度目标值，保证带钢在通板时，带钢头部能实现微中浪。当带钢通板后，再用板形仪实时反馈的平直度实测值与平直度目标值不断地做比较，如有偏差，则通过反馈过程控制模型，调整弯辊力，使带钢全长的平直度都能保持在平直度目标值附近，进行中浪轧制。

但是这样的轧制方法忽略了以下两种影响带钢浪形的因素：

1)冷速变化也是影响冷后浪形的重要因素。冷速变化由温度变化量和速度变化量共同决定。带钢从出精轧出口到卷取完成，其目标温度差值达200-300℃。带钢头部出精轧后，由于FTC精轧控制速度会呈现逐渐上升的趋势。整个过程中温度和速度都呈现不均匀的变化，其冷速也相应的变化。

2)在卷取咬钢后，从平直度仪实际检测出来的平直度值可看出，在卷取张力的作用下，微中浪形成的带钢浪形明显减小，致使实测平直度与目标平直度之间的差值明显增加，导致精轧板形反馈控制中的弯辊力会明显增加。最终致使，在卷取咬钢后，带钢的中间浪效果明显大于卷取咬钢前的中间浪效果。

在精轧板形过程控制中，如果微中浪轧制控制不考虑以上两点因素，只使用固定的平直度目标值，带钢冷后板形会出现前后不均匀的情况，大大降低了微中浪轧制效果。

简而言之，在轧制时，卷取张力的因素和冷却速率的变化都会对带钢的内应力产生影响，使带钢内应力随着轧制时间、轧制速度和轧制温度的变化而不断的变化。现有的这种固定平直度目标值的微中浪轧制控制方法，会使得轧制后带钢头部和尾部的浪形存在很大差异，并不能很好地发挥微中浪的补偿作用。

因而，需要在考虑卷取张力和冷却速率变化因素的情况下，根据带钢所处的不同轧制过程状态，结合实时的速度和温度，对带钢全长的目标平直度进行动态补偿修正，即，对目标值进行动态补偿，实时改变平直度目标值。

在本方法之前，专利申请号为02133073.5的中国发明专利公开了一种热轧带钢中浪板形控制法，对带钢头部采用中浪PCSU控制，即PC设定控制，对其后带钢部分采用动态自动板形中浪控制，即动态ASC控制，确定带钢目标中浪平坦度控制量，计算精轧带钢凸度，轧辊等效热凸度，带钢延伸率差和平坦度，根据所轧钢种、规格等，具体确定各种计算公式中的各个系数、各个常数项和比例系数，对精轧出口带钢平坦度进行中浪控制，有效地消除了精轧后的带钢在层流冷却过程中所产生的双边浪，提高了带钢质量，显著降低板形封锁量，本发明的方法有效、简单、实用，适用于各类热轧带钢生产线。专利申请号为201110005582.9的中国发明专利公开了一种热轧带钢平直度微中浪控制方法，首先对经过冷却、卷取及退火后的带钢进行实测，取得其实测翘曲度，然后将实测翘曲度给予一个修正系数后作为附加翘曲度，最后根据附加翘曲度修正精轧板形控制的目标翘曲度和弯辊力的自学习修正量，实现微中浪控制。热轧带钢平直度微中浪控制方法通过附加翘曲度修正精轧板形控制的目标翘曲度和弯辊力的自学习修正量，以补偿后续过程对平直度的不良影响，使得下游工序操作和用户使用时无需进行平整或矫直，减小了最终用户的生产成本，提高了生产效率。专利申请号为201310450244.5的中国发明专利公开了一种热轧带钢微中浪板形控制方法，包括下述步骤：首先，选择板形反馈控制机架：采用上游机架调整方式，即通过F2～F4机架的弯辊力调节，实现精轧出口目标微中浪；其次，进行弯辊力控制调整：根据板形仪实时检测到的带钢平直度，并与目标值比较，如有偏差则调节F2～F4机架的弯辊力。本发明可用于克服热轧后由于冷却和热处理等环节带来的板形问题，极大改善马氏体不锈钢带钢板形质量和后续酸洗连退生产表面板形划伤问题。专利申请号为201711467013.X的中国发明专利公开了一种实现热轧带钢微中浪轧制的方法，通过读写txt文本文件的方法记录热轧过程中用于板形设定的有关参数，包括带钢化学成分，宽度，厚度，钢种名称等，并通过插值的方法确定实现微中浪轧制下带钢各个宽度条件下目标平直度值的增量ΔIU，并将ΔIU转化为末机架弯辊力的增量ΔFb，最后通过弯辊力的增加来达到微中浪轧制的目的。本发明方法在大多板形调试环境下均能方便的实现，且不需要成本上的投入，可以大幅度提高轧制过程中板形控制的精度并提高轧制产品的板形质量和合格率，可以广泛推广到热轧带钢生产中。专利申请号为201810367105.9的中国发明专利公开了一种基于西门子弯窜辊模型优化的微中浪轧制方法，通过对西门子二级模型的弯窜模型进行优化，使精轧CVC轧辊在轧制过程中，总体上呈现均匀窜动，有效解决了在目标板形控制较好时，西门子二级模型计算中出现CVC轧辊不窜动或窜动量过小而引起后续换宽度规格时出现的板形失稳现象，以及CVC轧辊局部磨损过大导致的轧辊消耗过高问题。同时能实现特定钢种如汽车大梁钢的微中浪轧制，可减少该钢种热轧后平整工序投入率，有利于热轧后的冷却及下游用户的裁条使用，不仅节约成本，更提升产品形象及产品的市场占有率。专利申请号为201210176422.5的中国发明专利公开了一种表面铁皮均匀的免酸洗钢卷及其制造方法。钢卷的板坯的化学成份按重量百分数计为：C＝0.02～0.2、Si＝0.02～0.50、Mn＝0.2～2.0、P≤0.02、S≤0.01、Cr＝0～0.50、Al＝0.01～0.07、Nb≤0.15、Ti≤0.15，其余为Fe和不可避免的杂质。该制造方法包括加热板坯至1200～1250℃，再粗轧加工，结束温度为1040～1100℃，再采用微中浪轧制和润滑轧制进行精轧加工，开轧和终轧温度分别为990～1020℃和850～870℃，再层流冷却和卷取冷却的钢板，卷取温度为550～580℃，最后进行强制冷却。该方法制造出的钢卷的表面氧化铁皮分布均匀且厚度薄。专利申请号为201110193750.1的中国发明专利公开了一种改善冷轧带钢起筋缺陷的方法，采用微中浪板形模式控制冷连轧板形。所述所述微中浪板形模式由a、b、X0、gain四个参数控制；所述X0＝B/2－A5Dw－A6SU－A7h，其中：B—带钢宽度，Dw—工作辊直径，SU—中间辊窜辊位置，h—带钢出口厚度，A5、A6、A7—常数；所述a、b、gain的取值如下：a＝-1、b＝0，gain＝13～18；所述冷轧带钢的宽度为1000mm、1200mm、1250mm,厚度为0.35-0.5mm，其宽度和厚度波动范围小。本发明采用微中浪板形模式，用微中浪来覆盖窄浪，缓解带钢压应力在带钢中部过于集中的分布，解决了在卷取过程中冷轧带钢出现的起筋板形缺陷，取得了较好效果。专利申请号为200910046535.1的中国发明专利公开了一种高强度冷轧带钢的轧制控制方法，在所述轧制过程中使用具有组合辊形曲线的支持辊，该组合辊形曲线包括：一中部曲线，其设于所述组合辊形曲线的中部；两直线倒角，其对称分设于所述中部曲线的两侧，且该两直线倒角的宽度均为50～100mm，其高度均为0.5～1.5mm。本轧制控制方法操作简单，支持辊加工方便且成本低，使用本方法能够提高承载辊缝的横向刚度，增强普通冷轧机的板形控制能力以获得良好的高强钢板形，为轧后工序稳定通板提供基础。同时，它还可以有效地减少轧辊辊耗，提高轧辊的服役周期，从而显著降低生产成本，故推广及应用前景良好。专利申请号为200810079592.5的中国发明专利公开了一种热轧带钢板形多元化交叉控制方法，适用于热轧带钢生产线中进行板形控制；目的是改善热轧带钢潜在板形，提高产品质量；本发明针对具有7台连轧机(F1-F7)组成的精轧机组的热轧带钢生产线，先调整轧制负荷与弯辊力动态控制；修改热态目标平直度控制值，采用微中浪轧制；平直度目标基准值为0I-unit，取目标平直度-5I-unit-10I-unit；层冷CTC采用后冷方式，降低带钢在输出辊道ROT产生的热应力；修改卷取目标温度CT为600℃-650℃；使用精轧机组第6台轧机(F6)工作辊窜辊补偿；优化轧机间冷却水的使用。专利申请号为201310710191.6的中国发明专利公开了一种极薄彩涂基料冷轧板形控制方法，涉及一种极薄彩涂基料冷轧板形控制方法，包括如下步骤：极薄彩涂基料热卷原料的选择：凸度要求为40±20μm，或，45±20μm，或，50±20μm，和，楔度要求≤20μm；评价带钢横截面局部高/凹点；采用微中浪模式控制增加带钢中部延伸；评价冷轧彩涂基料板形：沿宽度方向将带钢分为A、B两个测量区域，分别对A区及B区内任意相邻三点的浪高差值进行评价。本发明能大幅提高冷轧工序带钢板形控制能力，有效控制带钢中部起筋、中部窄条浪缺陷。专利申请号为201110247952.X的中国发明专利公开了一种针对高强度薄规格钢板的轧机板型控制方法，属于宽厚板轧制技术领域。在精轧中控制如下技术参数：终轧压下量控制在1～1.5mm，最大扭矩范围在500～3000kNm，根据钢板厚度规格，设置最少载荷道次为6～10道次，为了防止道次突变，在道次锁定框下输入需锁定的道次数5～10来锁定道次，实现理想的轧制道次；根据轧辊状况和钢板宽度配备相应的弯辊力，保证轧机的输出板形为微中浪；调整弯辊力，弯辊力调整范围为1800～4000KN；凸度值控制在0.1～0.2mm。优点在于，高强度薄规格钢板板型合格率目标达到90％以上，冷矫率控制在10％以下。专利申请号为201510396674.2的中国发明专利公开了一种制备钢板厚度在8～20mm的低应力热轧高强钢的方法，该方法技术方案是：：连铸坯加热→粗轧→精轧→轧后冷却→卷取→空冷至室温→重新开卷→粗矫→横切→精矫→钢板堆垛；其热轧过程采用微中浪方法轧制；钢板采用加密型层流冷却方式；粗矫阶段使钢板两端的翘曲值在100～300mm；精矫阶段使钢板两端的翘曲值在0～2mm，过载系数的取值范围在3～10，并控制钢板的厚度方向塑性变形比例不低于80％。本发明在保证钢板力学性能的前提下，使钢板横向任意两点之间的残余应力之差的绝对值不超过75MPa，钢板形状平直稳定，完全能满足更高端客户的要求。专利申请号为201410033933.0的中国发明专利公开了一种兼顾板形的镀锌全硬板冷轧边裂控制方法，该方法各工序控制的工艺参数为：热轧成品宽度尺寸偏差控制在0～15mm之间；热轧终轧温度控制在870～890℃之间；控制热轧带钢边部温降，两侧除距边部15mm以内区域外，边部无混晶及变形组织；热轧成品凸度控制为20～40μm；冷轧酸洗总切边量为15～30mm，碎边量控制在0～1mm之间；可逆式单机架冷轧前几道次板形目标曲线采用微双边浪控制模式或弱微中浪控制模式，末道次采用后工序所需板形目标控制模式。本发明的有益效果是：有效地解决了镀锌全硬板冷轧边裂问题，同时冷轧后板形满足半退火镀锌工序的要求，经多道工序间协调控制降低了各子工序的生产难度。

上述13项专利均提出了用微中浪控制解决带钢因轧后冷却不均导致的板形不良问题，但其采用的现有的固定平直度目标值的微中浪轧制控制方法，均未将轧制时，冷却速率和卷取张力因素对带钢内应力的影响考虑进去。使得轧制后带钢头部和尾部的浪形存在很大差异，并不能很好地发挥微中浪的补偿作用。

发明内容

精轧板形微中浪控制补偿是指，通过控制精轧带钢平直度，对带钢内部分布不均匀的残余应力进行微中浪补偿，以抵消带钢精轧后工序中因冷却不均所产生的双边浪，提高板形质量。

目前，现有的微中浪轧制方法是，在过程控制程序中设置一个固定的平直度目标值，保证带钢在通板时，带钢头部能实现微中浪。当带钢通板后，再用板形仪实时反馈的平直度实测值与平直度目标值不断地做比较，如有偏差，则通过反馈过程控制模型，调整弯辊力，使带钢全长的平直度都能保持在平直度目标值附近，进行中浪轧制。

但在轧制时，卷取张力的因素和冷却速率的变化都会对带钢的内应力产生影响，使带钢内应力随着轧制时间、轧制速度和轧制温度的变化而不断的变化。现有的这种固定平直度目标值的微中浪轧制控制方法，会使得轧制后带钢头部和尾部的浪形存在很大差异，并不能很好地发挥微中浪的补偿作用。

本发明提出了一种高精度控制热轧带钢微中浪轧制的方法，用于解决现有技术中存在的问题，从而能够有效消除卷取张力的因素和冷却速率的变化对带钢的内应力产生的影响。

本发明提供的高精度控制热轧带钢微中浪轧制的方法，全长带钢平直度目标进行动态补偿，提高全长带钢微中浪控制精度。运用本方法建立的精轧板形控制模型FSU，在考虑卷取张力和冷却速率变化因素的情况下，根据带钢所处的不同轧制过程状态，结合实时的速度和温度，对带钢全长的目标平直度进行动态补偿修正，即，对目标值进行动态补偿，实时改变平直度目标值。全程采用分阶段实时动态调整平直度目标值的高精度控制方式，对带钢全长的板形进行动态控制，大大的提升了带钢全长的板形精度，实现带钢高精度微中浪控制轧制。本方法高精度、无成本，适用于各种规格品种的带钢轧制控制，使得下游用户使用时无需进行平整或矫直工序，降低了最终用户的生产成本，提高了生产效率。

本发明具体是这样实现的：

本发明提供一种高精度控制热轧带钢微中浪轧制的方法，其特征是在考虑卷取张力和冷却速率变化因素的情况下，根据带钢所处的不同轧制过程状态，结合实时的速度和温度，对带钢全长的平直度目标值进行实时动态补偿控制，提高全长带钢微中浪控制精度，实现高精度控制带钢微中浪轧制。

进一步的，本发明高精度微中浪设定控制流程如图1所示，在带钢头部出精轧后，二级计算机过程控制程序中的精轧板形控制模型FSU开始实时记录精轧区域速度传感器反馈的速度实测值、精轧出口高温计测得的带钢头部温度、精轧机出口平直度仪测得的精轧出口带钢头部实际平直度，以及卷取入口高温计测得的实际卷取温度数据。之后，过程控制程序根据带钢所处的三个不同轧制过程状态，利用轧线仪表实时反馈的速度、温度和平直度实测值，结合精轧板形过程控制中设定的速度、温度和平直度目标值，对该轧制状态带钢的目标平直度进行动态补偿修正。这三个轧制状态分别为带钢头部到达精轧出口、带钢头部到达卷取入口，以及带钢头部进入卷取机，即卷取机咬钢时。最后，当带钢尾部离开精轧出口时，高精度微中浪轧制控制结束。

下面对本发明的具体的技术方案做更详细的说明：

该方法所述的平直度目标值动态补偿控制流程是：

1)带钢头部出精轧后，二级计算机过程控制程序中的精轧板形控制模型FSU开始实时记录精轧区域速度传感器反馈的速度实测值、精轧出口高温计测得的带钢头部温度、精轧机出口平直度仪测得的精轧出口带钢头部实际平直度，以及卷取入口高温计测得的实际卷取温度数据；

当精轧末位轧机速度传感器接通后，开始记录测量轧机速度数据V_i，当精轧出口高温计接通后，开始记录测量温度数据FT_i，当平直度仪接通后开始记录平直度测量数据M_i，当卷取入口高温计接通后开始记录卷取温度测量数据CT_i；上述数据记录的频率为10HZ；

2)精轧板形控制模型FSU结合1)中各仪表反馈的实测值，计算一个反馈控制周期内，相应的轧机速度、精轧出口温度、带钢平直度，以及卷取温度的均值；

精轧板形控制模型的反馈控制周期为1s，则，每1s计算一次精轧出口实际温度均值

精轧末位轧机实际速度均值

带钢平直度实测值均值

卷取入口实际温度均值

n为一个反馈周期测量的次数；

3)根据带钢所处的不同轧制过程状态，结合实时的速度和温度，分阶段对带钢全长的目标平直度进行动态补偿修正；

4)当带钢尾部离开精轧出口时，控制结束。

更进一步的方案是：

步骤3)中，当带钢头部到达精轧出口时，利用速度和温度的修正系数补偿平直度目标值；

当精轧出口高温计信号、平直度仪信号均接通时，在反馈周期内，根据这个反馈周期里的精轧出口实际速度均值和穿带速度设定值，计算得到速度修正系数β；

速度修正系数β的计算公式为：

式中V_i为精轧末位轧机实测速度，

n为一个反馈周期测量的次数，

V为穿带速度设定值；

根据精轧出口实际温度均值、精轧出口温度设定目标值、卷取温度目标设定值，计算得到温度修正系数α；

温度修正系数α的计算公式为：

式中FT_i为精轧出口实测温度，

n为一个反馈周期测量的次数，

T_ct为卷取温度设定目标值，

T_ft为精轧出口温度设定目标值；

根据速度修正系数、温度修正系数、平直度目标设定值，计算得到修正平直度目标值A₁；

修正平直度目标值A₁的计算公式为：

A₁＝αβA

式中α为温度修正系数，

β为速度修正系数，

A为平直度目标设定值。

更进一步的方案是：

步骤3)中，当带钢头部到达卷取入口高温计时，利用速度和温度的修正系数补偿平直度目标值；

当带钢头部到达卷取入口高温计时，对温度修正系数进行优化，用实际卷取温度均值替代卷取温度目标设定值进行计算，利用速度和温度修正系数补偿平直度目标值；

当精轧出口高温计信号、平直度仪信号、卷取入口高温计信号均接通时，根据精轧出口实际温度均值、卷取入口实际温度均值、精轧出口目标温度、卷取温度目标设定值，计算得到温度修正系数α₁；

温度修正系数α₁的计算公式为：

式中FT_i为精轧出口实测温度，

CT_i为卷取入口实测温度，

n为一个反馈周期测量的次数，

T_ct为卷取温度设定目标值，

T_ft为精轧出口温度设定目标值；

根据温度修正系数、4)中的速度修正系数、平直度目标设定值，计算得到修正平直度目标值A₂；

修正平直度目标值A₂的计算公式为：

A₂＝α₁βA

式中α₁为温度修正系数，

β为速度修正系数，

A为平直度目标设定值。

更进一步的方案是：

步骤3)中，当带钢头部进入卷取机时，利用速度，温度和平直度补偿修正系数补偿平直度目标值；

当精轧出口高温计、平直度仪信号、卷取入口高温计信号、卷取咬钢信号均接通时，根据平直度仪实际测量数据N_i，计算得到卷取咬钢后一个反馈周期1s内平直度均值N_avg；平直度仪测量频率为10HZ；

卷取咬钢后一个反馈周期1s内平直度均值N_avg的计算公式为：

式中n为一个反馈周期测量的次数，

N_i为卷取咬钢时平直度仪实测值；

根据卷取咬钢前平直度仪实际测量数据(频率为10HZ)M_i，计算得到卷取咬钢前平直度仪实测均值M_avg；

卷取咬钢前平直度仪实测均值M_avg的计算公式为：

式中m为带钢头部出精轧到头部进卷取期间测量的次数，

M_i为卷取咬钢前平直度仪实测值；

根据卷取咬钢前平直度仪实测均值、卷取咬钢后一个反馈周期1s内平直度均值，计算平直度修正系数Ac；

平直度修正系数Ac的计算公式为：

根据平直度修正系数、4)中的速度修正系数、5)中的温度修正系数，计算得到修正平直度目标值A₃；

修正平直度目标值A₃的计算公式为：

A₃＝α₁β(A-A_c)

式中α₁为温度修正系数，

β为速度修正系数，

A为平直度目标设定值。

本发明针对现有微中浪轧制控制方法，造成轧制后带钢头部和尾部的浪形存在很大差异，不能很好地发挥微中浪补偿作用的现状，提供一种高精度控制热轧带钢微中浪轧制的方法。运用本方法建立的精轧板形控制模型，在考虑卷取张力和冷却速率变化因素的情况下，根据带钢所处的不同轧制过程状态，结合实时的速度和温度，对带钢全长的目标平直度进行动态补偿修正，即，对目标值进行动态补偿，实时改变平直度目标值。全程采用分阶段实时动态调整平直度目标值的高精度控制方式，对带钢全长的板形进行动态控制，大大的提升了带钢全长的板形精度，实现高精度控制带钢微中浪轧制。本方法高精度、无成本，适用于各种规格品种的带钢轧制控制，使得下游用户使用时无需进行平整或矫直工序，降低了最终用户的生产成本，提高了生产效率。

附图说明

图1为高精度微中浪设定控制流程图；

图2为优良成品带钢板形控制过程框图；

图3为高精度实时动态微中浪控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

如图2所示，在由板坯加热——粗轧——精轧——层流冷却——卷取——成品的热轧带钢生产线中，在精轧机组部分实施高精度控制热轧带钢微中浪轧制环节，其目的是结合实时的速度和温度，根据带钢所处的不同轧制过程状态，通过全程采用分阶段实时动态调整目标平直度值的高精度控制方式，补偿卷取张力和冷却速率变化因素对带钢微中浪控制造成的影响。从而，对带钢全长的板形进行动态控制，提升带钢全长的板形精度。

如图3所示，本发明是一种高精度控制热轧带钢微中浪轧制的方法，其特征是在考虑卷取张力和冷却速率变化因素的情况下，根据带钢所处的不同轧制过程状态，结合实时的速度和温度，对带钢全长的平直度目标值进行实时动态补偿控制，提高全长带钢微中浪控制精度，实现高精度控制带钢微中浪轧制。

该方法所述的平直度目标值动态补偿控制流程是：

1)带钢头部出精轧后，二级计算机过程控制程序中的精轧板形控制模型FSU开始实时记录精轧区域速度传感器反馈的速度实测值、精轧出口高温计测得的带钢头部温度、精轧机出口平直度仪测得的精轧出口带钢头部实际平直度，以及卷取入口高温计测得的实际卷取温度数据。

当精轧末位轧机速度传感器接通后，开始记录测量轧机速度数据(频率为10HZ)V_i，当精轧出口高温计接通后，开始记录测量温度数据(频率为10HZ)FT_i，当平直度仪接通后开始记录平直度测量数据(频率为10HZ)M_i，当卷取入口高温计接通后开始记录卷取温度测量数据(频率为10HZ)CT_i。

2)精轧板形控制模型FSU结合1)中各仪表反馈的实测值，计算一个反馈控制周期内，相应的轧机速度、精轧出口温度、带钢平直度，以及卷取温度的均值。

精轧板形控制模型的反馈控制周期为1s，则，每1s计算一次精轧出口实际温度均值

精轧末位轧机实际速度均值

带钢平直度实测值均值

卷取入口实际温度均值

n为一个反馈周期测量的次数。

3)根据带钢所处的不同轧制过程状态，结合实时的速度和温度，分阶段对带钢全长的目标平直度进行动态补偿修正。

4)当带钢头部到达精轧出口时，利用速度和温度的修正系数补偿平直度目标值。

当精轧出口高温计信号、平直度仪信号均接通时，在反馈周期内，根据这个反馈周期里的精轧出口实际速度均值和穿带速度设定值，计算得到速度修正系数β。

按照本发明的高精度控制热轧带钢微中浪轧制的方法，所述的速度修正系数β的计算公式为：

式中V_i为精轧末位轧机实测速度，

n为一个反馈周期测量的次数，

V为穿带速度设定值。

根据精轧出口实际温度均值、精轧出口温度设定目标值、卷取温度目标设定值，计算得到温度修正系数α。

按照本发明的高精度控制热轧带钢微中浪轧制的方法，所述的温度修正系数α的计算公式为：

式中FT_i为精轧出口实测温度，

n为一个反馈周期测量的次数，

T_ct为卷取温度设定目标值，

T_ft为精轧出口温度设定目标值。

根据速度修正系数、温度修正系数、平直度目标设定值，计算得到修正平直度目标值A₁。

按照本发明的高精度控制热轧带钢微中浪轧制的方法，所述的修正平直度目标值A₁的计算公式为：

A₁＝αβA

式中α为温度修正系数，

β为速度修正系数，

A为平直度目标设定值。

5)当带钢头部到达卷取入口高温计时，利用速度和温度的修正系数补偿平直度目标值。

当带钢头部到达卷取入口高温计时，对温度修正系数进行优化，用实际卷取温度均值替代卷取温度目标设定值进行计算，利用速度和温度修正系数补偿平直度目标值。

当精轧出口高温计信号、平直度仪信号、卷取入口高温计信号均接通时，根据精轧出口实际温度均值、卷取入口实际温度均值、精轧出口目标温度、卷取温度目标设定值，计算得到温度修正系数α₁。

按照本发明的高精度控制热轧带钢微中浪轧制的方法，所述的温度修正系数α₁的计算公式为：

式中FT_i为精轧出口实测温度，

CT_i为卷取入口实测温度，

n为一个反馈周期测量的次数，

T_ct为卷取温度设定目标值，

T_ft为精轧出口温度设定目标值。

根据温度修正系数、4)中的速度修正系数、平直度目标设定值，计算得到修正平直度目标值A₂。

按照本发明的高精度控制热轧带钢微中浪轧制的方法，所述的修正平直度目标值A₂的计算公式为：

A₂＝α₁βA

式中α₁为温度修正系数，

β为速度修正系数，

A为平直度目标设定值。

6)当带钢头部进入卷取机时，利用速度，温度和平直度补偿修正系数补偿平直度目标值。

当精轧出口高温计、平直度仪信号、卷取入口高温计信号、卷取咬钢信号均接通时，根据平直度仪实际测量数据(频率为10HZ)N_i，计算得到卷取咬钢后一个反馈周期1s内平直度均值N_avg。

按照本发明的高精度控制热轧带钢微中浪轧制的方法，所述的卷取咬钢后一个反馈周期1s内平直度均值N_avg的计算公式为：

式中n为一个反馈周期测量的次数，

N_i为卷取咬钢时平直度仪实测值。

根据卷取咬钢前平直度仪实际测量数据(频率为10HZ)M_i，计算得到卷取咬钢前平直度仪实测均值M_avg。

按照本发明的高精度控制热轧带钢微中浪轧制的方法，所述的卷取咬钢前平直度仪实测均值M_avg的计算公式为：

式中m为带钢头部出精轧到头部进卷取期间测量的次数，

M_i为卷取咬钢前平直度仪实测值。

根据卷取咬钢前平直度仪实测均值、卷取咬钢后一个反馈周期1s内平直度均值，计算平直度修正系数Ac。

按照本发明的高精度控制热轧带钢微中浪轧制的方法，所述的平直度修正系数Ac的计算公式为：

根据平直度修正系数、4)中的速度修正系数、5)中的温度修正系数，计算得到修正平直度目标值A₃。

按照本发明的高精度控制热轧带钢微中浪轧制的方法，所述的修正平直度目标值A₃的计算公式为：

A₃＝α₁β(A-A_c)

式中A为平直度目标设定值。

7)当带钢尾部离开精轧出口时，控制结束。

下面以一个更具体的例子来对本发明作进一步的说明。

将本发明运用在某热轧厂，常用冷轧材4.0*1273mm带钢上，相关的目标值和补偿系数具体取值范围如下：精轧出口温度目标值：T_ft＝870，卷取入口目标温度：T_ct＝600，平直度目标值：A＝20i，穿带设定速度V＝8.7m/s

精轧出口速度实测均值范围：V_avg＝8.8～12.4m/s，精轧出口温度实测均值范围：FT_avg＝852～884，卷取温度实测均值范围：CT_avg＝571～618，卷取咬钢前平直度均值为M_avg＝24i，卷取咬钢后平直度均值范围N_avg＝18～26i，温度修正系数范围：

速度修正系数范围：

平直度修正范围：

采用上述控制工艺方法之后，带钢成品板形精度明显提升，对应用本发明方法前后各136块相同钢种和规格的带钢成品板形数据对比结果如下：

应用前：双边浪轧制冷后板形精度：71.7％

应用后：双边浪轧制冷后板形精度：90.4％。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (4)

1.一种高精度控制热轧带钢微中浪轧制的方法，其特征在于：在考虑卷取张力和冷却速率变化因素的情况下，根据带钢所处的不同轧制过程状态，结合实时的速度和温度，对带钢全长的平直度目标值进行实时动态补偿控制，提高全长带钢微中浪控制精度，实现高精度控制带钢微中浪轧制；

在带钢头部出精轧后，二级计算机过程控制程序中的精轧板形控制模型FSU开始实时记录精轧区域速度传感器反馈的速度实测值、精轧出口高温计测得的带钢头部温度、精轧机出口平直度仪测得的精轧出口带钢头部实际平直度，以及卷取入口高温计测得的实际卷取温度数据；之后，过程控制程序根据带钢所处的三个不同轧制过程状态，利用轧线仪表实时反馈的速度、温度和平直度实测值，结合精轧板形过程控制中设定的速度、温度和平直度目标值，对该轧制状态带钢的目标平直度进行动态补偿修正；这三个轧制状态分别为带钢头部到达精轧出口、带钢头部到达卷取入口，以及带钢头部进入卷取机，即卷取机咬钢时；最后，当带钢尾部离开精轧出口时，高精度微中浪轧制控制结束；

1)带钢头部出精轧后，二级计算机过程控制程序中的精轧板形控制模型FSU开始实时记录精轧区域速度传感器反馈的速度实测值、精轧出口高温计测得的带钢头部温度、精轧机出口平直度仪测得的精轧出口带钢头部实际平直度，以及卷取入口高温计测得的实际卷取温度数据；

当精轧末位轧机速度传感器接通后，开始记录测量轧机速度数据V_i，当精轧出口高温计接通后，开始记录测量温度数据FT_i，当平直度仪接通后开始记录平直度测量数据M_i，当卷取入口高温计接通后开始记录卷取温度测量数据CT_i；上述数据记录的频率为10HZ；

2)精轧板形控制模型FSU结合1)中各仪表反馈的实测值，计算一个反馈控制周期内，相应的轧机速度、精轧出口温度、带钢平直度，以及卷取温度的均值；

精轧板形控制模型的反馈控制周期为1s，则，每1s计算一次精轧出口实际温度均值

精轧末位轧机实际速度均值

带钢平直度实测值均值

卷取入口实际温度均值

n为一个反馈周期测量的次数；

3)根据带钢所处的不同轧制过程状态，结合实时的速度和温度，分阶段对带钢全长的目标平直度进行动态补偿修正；

4)当带钢尾部离开精轧出口时，控制结束。

2.根据权利要求1所述高精度控制热轧带钢微中浪轧制的方法，其特征在于：

步骤3)中，当带钢头部到达精轧出口时，利用速度和温度的修正系数补偿平直度目标值；

当精轧出口高温计信号、平直度仪信号均接通时，在反馈周期内，根据这个反馈周期里的精轧出口实际速度均值和穿带速度设定值，计算得到速度修正系数β；

速度修正系数β的计算公式为：

式中V_i为精轧末位轧机实测速度，

n为一个反馈周期测量的次数，

V为穿带速度设定值；

根据精轧出口实际温度均值、精轧出口温度设定目标值、卷取温度目标设定值，计算得到温度修正系数α；

温度修正系数α的计算公式为：

式中FT_i为精轧出口实测温度，

n为一个反馈周期测量的次数，

T_ct为卷取温度设定目标值，

T_ft为精轧出口温度设定目标值；

根据速度修正系数、温度修正系数、平直度目标设定值，计算得到修正平直度目标值A₁；

修正平直度目标值A₁的计算公式为：

A₁＝αβA

式中α为温度修正系数，

β为速度修正系数，

A为平直度目标设定值。

3.根据权利要求2所述高精度控制热轧带钢微中浪轧制的方法，其特征在于：

步骤3)中，当带钢头部到达卷取入口高温计时，利用速度和温度的修正系数补偿平直度目标值；

当带钢头部到达卷取入口高温计时，对温度修正系数进行优化，用实际卷取温度均值替代卷取温度目标设定值进行计算，利用速度和温度修正系数补偿平直度目标值；

当精轧出口高温计信号、平直度仪信号、卷取入口高温计信号均接通时，根据精轧出口实际温度均值、卷取入口实际温度均值、精轧出口目标温度、卷取温度目标设定值，计算得到温度修正系数α₁；

温度修正系数α₁的计算公式为：

式中FT_i为精轧出口实测温度，

CT_i为卷取入口实测温度，

n为一个反馈周期测量的次数，

T_ct为卷取温度设定目标值，

T_ft为精轧出口温度设定目标值；

根据温度修正系数α₁、速度修正系数β、平直度目标设定值A，计算得到修正平直度目标值A₂；

修正平直度目标值A₂的计算公式为：

A₂＝α₁βA

式中α₁为温度修正系数，

β为速度修正系数，

A为平直度目标设定值。

4.根据权利要求3所述高精度控制热轧带钢微中浪轧制的方法，其特征在于：

步骤3)中，当带钢头部进入卷取机时，利用速度，温度和平直度补偿修正系数补偿平直度目标值；

当精轧出口高温计、平直度仪信号、卷取入口高温计信号、卷取咬钢信号均接通时，根据平直度仪实际测量数据N_i，计算得到卷取咬钢后一个反馈周期1s内平直度均值N_avg；平直度仪测量频率为10HZ；

卷取咬钢后一个反馈周期1s内平直度均值N_avg的计算公式为：

式中n为一个反馈周期测量的次数，

N_i为卷取咬钢时平直度仪实测值；

根据卷取咬钢前平直度仪频率为10HZ的实际测量数据M_i，计算得到卷取咬钢前平直度仪实测均值M_avg；

卷取咬钢前平直度仪实测均值M_avg的计算公式为：

式中m为带钢头部出精轧到头部进卷取期间测量的次数，

M_i为卷取咬钢前平直度仪实测值；

根据卷取咬钢前平直度仪实测均值、卷取咬钢后一个反馈周期1s内平直度均值，计算平直度修正系数Ac；

平直度修正系数Ac的计算公式为：

根据平直度修正系数Ac、速度修正系数β、温度修正系数α₁，计算得到修正平直度目标值A₃；

修正平直度目标值A₃的计算公式为：

A₃＝α₁β(A-A_c)

式中α₁为温度修正系数，

β为速度修正系数，

A为平直度目标设定值。

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