CN110408767B - 一种防止带钢跑偏的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防止带钢跑偏的控制方法。根据机组设计的炉内带钢的最大厚度以及最薄厚度，得出带钢在冷却段跑偏的临界厚度，将此厚度作为控制的激活条件，从而启动沿着带钢运动方向的冷却风机，控制冷却风机的转速比例逐渐增大，随着冷却风机的转速比例逐渐增大，退火炉底部用于与带钢换热的冷却气体的流量高于退火炉顶部冷却气体的流量，通过提高底部风机的转速，增大底部冷却气体的换热量来实现底部急速冷却。通过底部急速冷却模式，在带钢与底部炉辊接触前降低带钢温度，减小了炉辊与带钢的温度差，避免了热的带钢与冷的炉辊接触在其宽度方向上产生横向温差应力而导致带钢跑偏现象发生。

Description

一种防止带钢跑偏的控制方法

技术领域

本发明涉及退火技术领域，尤其涉及一种防止带钢跑偏的控制方法。

背景技术

在带钢退火工艺中，带钢在立式退火炉通过炉辊依次经过退火炉的各个区域，从而完成整个退火工艺。然而，带钢在绕炉辊运行时，如果存在带钢板形不好、带钢温度不均、张力波动、辊子或轴承磨损或设备制造加工与安装误差过大等问题，均可能造成带钢跑偏，而且这些因素交织在一起，相互作用，使带钢在机组上的跑偏情况更加复杂。

对2016年1月至2017年4月份期间1700连退带钢在退火炉炉内跑偏的情况进行统计分析，共计发生跑偏654次，其中49次跑偏停机。按照跑偏对应的区域进行统计，其中在冷却段跑偏24次，停机2次。图1所示为首钢京唐1700连退2017年5月16日带钢在退火炉缓冷段出口的监控画面，其中缓冷段总共有4台冷却循环风机，共计3个道次，总长度为73.3m，有效冷却长度为25.9m。HMI画面如图2所示。

因此，需要一种方法来防止极薄料在退火炉冷却段跑偏。

发明内容

本发明通过提供一种防止带钢跑偏的控制方法，解决了现有技术中带钢会发生跑偏的技术问题，实现了防止带钢跑偏的技术效果。

本发明提供了一种防止带钢跑偏的控制方法，包括：

判断公式Th≤Th_min+(Th_max-Th_min)/k是否成立；其中，Th为炉内带钢的实际厚度；Th_min为机组退火炉带钢设计最薄厚度；Th_max为机组退火炉带钢设计最大厚度；k为带钢厚度分割区间，取2-10之间的整数；

若所述公式成立，启动沿着带钢运动方向的冷却风机，控制所述冷却风机的转速比例逐渐增大。

进一步地，在所述判断公式Th≤Th_min+(Th_max-Th_min)/k是否成立之前，还包括：

获取炉内带钢的实际厚度。

进一步地，在所述控制所述冷却风机的转速比例逐渐增大的过程中，分别对沿着带钢运动方向的4个冷却风机的输出功率进行控制，具体包括：

其中，P₁为第一个冷却风机的输出功率，p_strip为所述带钢冷却所需的总输出功率，P₄为第四个冷却风机的输出功率，f₁为第一个冷却风机的输出因子，f₂为第二个冷却风机的输出因子，f₃为第三个冷却风机的输出因子；i为冷却风机的总数；

其中，P₂为第二个冷却风机的输出功率；

其中，P₃为第三个冷却风机的输出功率；

其中，f₄为第四个冷却风机的输出因子。

进一步地，当0≤x₁＜30时，f₁:f₂:f₃:f₄＝1:1.5:2:2.5；

当30≤x₁＜60时，f₁:f₂:f₃:f₄＝0.5:1:2.5:3.5；

当60≤x₁＜x_max时，f₁:f₂:f₃:f₄＝0.1:0.5:3:4；

当x_max≤x₁且x₂≥χ时，f₁:f₂:f₃:f₄＝0.1:0.1:4:4；

其中，x₁为冷却段出口处纠偏辊的纠偏量；x_max为纠偏辊的最大纠偏量；x₂为带钢在冷却段的跑偏量；χ为纠偏辊的回滞区长度。

进一步地，若所述公式Th≤Th_min+(Th_max-Th_min)/k不成立，则判断公式Th_min+(Th_max-Th_min)/k＜Th≤α·Th_max是否成立；其中，α为厚度系数；

若所述公式Th_min+(Th_max-Th_min)/k＜Th≤α·Th_max成立，则控制所述冷却风机的转速比例一致。

进一步地，若所述公式Th≤Th_min+(Th_max-Th_min)/k不成立，则判断公式α·Th_max＜Th是否成立；其中，α为厚度系数；

若所述公式α·Th_max＜Th成立，则控制所述冷却风机的转速比例逐渐减小。

本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

根据机组设计的炉内带钢的最大厚度以及最薄厚度，得出带钢在冷却段跑偏的临界厚度，将此厚度作为控制的激活条件，从而启动沿着带钢运动方向的冷却风机，控制冷却风机的转速比例逐渐增大，随着冷却风机的转速比例逐渐增大，表示退火炉底部用于与带钢换热的冷却气体的流量高于退火炉顶部冷却气体的流量，通过提高底部风机的转速，增大底部冷却气体的换热量来实现底部急速冷却，因而实现了带钢在缓冷段底部的急速冷却。通过底部急速冷却模式，在带钢与底部炉辊接触前降低带钢温度，尽可能减小炉辊与带钢的温度差，避免了热的带钢与冷的炉辊接触在其宽度方向上产生横向温差应力而导致带钢跑偏现象发生，避免了由于带钢骤冷而导致带钢在冷却段跑偏问题的发生。

附图说明

图1为首钢京唐1700连退2017年5月16日带钢在退火炉缓冷段出口的监控画面；

图2为HMI画面；

图3为本发明实施例提供的防止带钢跑偏的控制方法的流程图；

图4为本发明实施例中4个冷却风机的位置分布图；

图5为本发明实施例在首钢京唐1700连退立式退火炉快冷段上应用时的记录曲线。

具体实施方式

本发明实施例通过提供一种防止带钢跑偏的控制方法，解决了现有技术中带钢会发生跑偏的技术问题，实现了防止带钢跑偏的技术效果。

本发明实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：

根据机组设计的炉内带钢的最大厚度以及最薄厚度，得出带钢在冷却段跑偏的临界厚度，将此厚度作为控制的激活条件，从而启动沿着带钢运动方向的冷却风机，控制冷却风机的转速比例逐渐增大，随着冷却风机的转速比例逐渐增大，表示退火炉底部用于与带钢换热的冷却气体的流量高于退火炉顶部冷却气体的流量，通过提高底部风机的转速，增大底部冷却气体的换热量来实现底部急速冷却，因而实现了带钢在缓冷段底部的急速冷却。通过底部急速冷却模式，在带钢与底部炉辊接触前降低带钢温度，尽可能减小炉辊与带钢的温度差，避免了热的带钢与冷的炉辊接触在其宽度方向上产生横向温差应力而导致带钢跑偏现象发生，避免了由于带钢骤冷而导致带钢在冷却段跑偏问题的发生。

为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

参见图3，本发明实施例提供的防止带钢跑偏的控制方法，包括：

步骤S310：判断公式Th≤Th_min+(Th_max-Th_min)/k是否成立；其中，Th为炉内带钢的实际厚度，单位为mm；Th_min为机组退火炉带钢设计最薄厚度，单位为mm；Th_max为机组退火炉带钢设计最大厚度，单位为mm；k为带钢厚度分割区间，取2-10之间的整数；

步骤S320：若公式Th≤Th_min+(Th_max-Th_min)/k成立，则说明带钢在炉内存在跑偏风险，启动沿着带钢运动方向的冷却风机，控制冷却风机的转速比例逐渐增大。

具体地，在判断公式Th≤Th_min+(Th_max-Th_min)/k是否成立之前，还包括：

获取炉内带钢的实际厚度。

在本实施例中，通过入口设备扫描带钢条形码，将获取的实际带钢厚度信息发送至炉内。

在控制冷却风机的转速比例逐渐增大的过程中，分别对沿着带钢运动方向的4个冷却风机的输出功率进行控制。这4个冷却风机的分布位置如图4所示。

具体的控制方法包括：

其中，P₁为第一个冷却风机(1#冷却风机)的输出功率，单位为％；p_strip为带钢冷却所需的总输出功率，P₄为第四个冷却风机(4#冷却风机)的输出功率，单位为％；f₁为第一个冷却风机的输出因子，无量纲，该数值越大，则说明第一个冷却风机在总风机输出的占比越高；f₂为第二个冷却风机(2#冷却风机)的输出因子，无量纲，该数值越大，则说明第二个冷却风机在总风机输出的占比越高；f₃为第三个冷却风机(3#冷却风机)的输出因子，无量纲，该数值越大，则说明第三个冷却风机在总风机输出的占比越高；i为冷却风机的总数。

其中，P₂为第二个冷却风机的输出功率，单位为％；

其中，P₃为第三个冷却风机的输出功率，单位为％；

其中，f₄为第四个冷却风机的输出因子，无量纲，该数值越大，则说明第四个冷却风机在总风机输出的占比越高。

具体地，当0≤x₁＜30时，说明带钢在冷却段无跑偏，f₁:f₂:f₃:f₄＝1:1.5:2:2.5；

当30≤x₁＜60时，说明带钢在冷却段有跑偏风险，f₁:f₂:f₃:f₄＝0.5:1:2.5:3.5；

当60≤x₁＜x_max时，说明带钢在冷却段即将发生跑偏，f₁:f₂:f₃:f₄＝0.1:0.5:3:4；

当x_max≤x₁且x₂≥χ时，说明带钢在冷却段跑偏，f₁:f₂:f₃:f₄＝0.1:0.1:4:4；

其中，x₁为冷却段出口处纠偏辊的纠偏量，单位为％；x_max为纠偏辊的最大纠偏量，单位为％；x₂为带钢在冷却段的跑偏量,单位为mm；χ为纠偏辊的回滞区长度，对于立式退火炉一般取3-8mm。

具体地，需要优先启用4#冷却风机，其特点为从1#冷却风机至4#冷却风机，风机转速比例逐渐加大，即不同风机输出因子比需要满足：

f₁＜f₂＜f₃＜f₄。

若公式Th≤Th_min+(Th_max-Th_min)/k不成立，则说明带钢在炉内无跑偏风险，判断公式Th_min+(Th_max-Th_min)/k＜Th≤α·Th_max是否成立；其中，α为厚度系数，表示冷却段风机的最大冷却能力的临界值。在带钢以最大设计速度运行时，缓冷段风机输出功率90％情况下的带钢厚度。

若公式Th_min+(Th_max-Th_min)/k＜Th≤α·Th_max成立，则激活均衡冷却模式，即控制冷却风机的转速比例一致，即带钢在冷却段顶部、中部以及底部区域的冷却速率相等，其特点为从1#冷却风机至4#冷却风机，输出因子比需要满足：

f₁＝f₂＝f₃＝f₄。

若公式Th≤Th_min+(Th_max-Th_min)/k不成立，还判断公式α·Th_max＜Th是否成立；其中，α为厚度系数，表示冷却段风机的最大冷却能力的临界值。在带钢以最大设计速度运行时，缓冷段风机输出功率90％情况下的带钢厚度。

若公式α·Th_max＜Th成立，则说明带钢所需的冷却气体流量接近设计极限，此时为保证正常的冷却能力，需激活“顶部急速冷却模式”，即控制冷却风机的转速比例逐渐减小，此时需要优先启用1#冷却风机，其特点为从1#冷却风机至4#冷却风机，风机转速比例逐渐降低，即不同风机输出因子比需要满足：

f₁＞f₂＞f₃＞f₄。

图5为本发明实施例提供的防止带钢跑偏的控制方法在首钢京唐1700连退退火炉上的应用，其中带钢规格为1.9*1035mm，缓冷段温度为648℃，1#、2#、3#、4#风机的转速依次为15.24％、22.10％、26.11％、33.75％，该模型投入口带钢在炉内未发生跑偏。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种防止带钢跑偏的控制方法，其特征在于，包括：

判断公式Th≤Th_min+(Th_max-Th_min)/k是否成立；其中，Th为炉内带钢的实际厚度；Th_min为机组退火炉带钢设计最薄厚度；Th_max为机组退火炉带钢设计最大厚度；k为带钢厚度分割区间，取2-10之间的整数；

若所述公式成立，启动沿着带钢运动方向的冷却风机，控制所述冷却风机的转速比例逐渐增大；

在所述控制所述冷却风机的转速比例逐渐增大的过程中，分别对沿着带钢运动方向的4个冷却风机的输出功率进行控制，具体包括：

其中，P₁为第一个冷却风机的输出功率，p_strip为所述带钢冷却所需的总输出功率，P₄为第四个冷却风机的输出功率，f₁为第一个冷却风机的输出因子，f₂为第二个冷却风机的输出因子，f₃为第三个冷却风机的输出因子；i为冷却风机的总数；

其中，P₂为第二个冷却风机的输出功率；

其中，P₃为第三个冷却风机的输出功率；

其中，f₄为第四个冷却风机的输出因子；

当0≤x₁＜30时，f₁:f₂:f₃:f₄＝1:1.5:2:2.5；

当30≤x₁＜60时，f₁:f₂:f₃:f₄＝0.5:1:2.5:3.5；

当60≤x₁＜x_max时，f₁:f₂:f₃:f₄＝0.1:0.5:3:4；

当x_max≤x₁且x₂≥χ时，f₁:f₂:f₃:f₄＝0.1:0.1:4:4；

其中，x₁为冷却段出口处纠偏辊的纠偏量；x_max为纠偏辊的最大纠偏量；x₂为带钢在冷却段的跑偏量；χ为纠偏辊的回滞区长度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述判断公式Th≤Th_min+(Th_max-Th_min)/k是否成立之前，还包括：

获取炉内带钢的实际厚度。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

若所述公式Th≤Th_min+(Th_max-Th_min)/k不成立，则判断公式Th_min+(Th_max-Th_min)/k＜Th≤α·Th_max是否成立；其中，α为厚度系数；

若所述公式Th_min+(Th_max-Th_min)/k＜Th≤α·Th_max成立，则控制所述冷却风机的转速比例一致。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

若所述公式Th≤Th_min+(Th_max-Th_min)/k不成立，则判断公式α·Th_max＜Th是否成立；其中，α为厚度系数；

若所述公式α·Th_max＜Th成立，则控制所述冷却风机的转速比例逐渐减小。

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