CN110639961A - 一种冷连轧带钢轧制中心线跑偏的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冷连轧带钢轧制中心线跑偏的控制方法，所述的控制方法在轧机出口处安装两个位置感应装置，用于检测轧制中心的跑偏数据，本发明通过对轧机出口中心线跑偏数据的自动分析，可在第一时间发现相应异常情况，并通过对轧制工艺参数设定值的补偿调整，确保轧制工艺参数设定的准确性。解决目前对中心线偏移的检测方式不够准确、无法实现跑偏后轧制工艺参数动态调整的问题。

Description

一种冷连轧带钢轧制中心线跑偏的控制方法

技术领域

本发明涉及冷轧技术领域，具体涉及一种冷连轧带钢轧制中心线跑偏的控制方法。

背景技术

冷连轧过程中，通过工作辊的窜动来实现边部厚度及板形的自动控制。在该过程中，所有工艺参数的设定基础都是建立在轧制过程中心线不发生任何偏移的情况下。若轧制中心线发生偏移，而实际工艺参数的设定又按照理想状态发送，则最终效果会发生较大偏差，故冷轧过程对于机组轧制中心线准确性的要求是极其高的。现有冷轧技术对轧机中心线的控制上，主要是通过轧机出口各类装置进行中心线的测量，然后通过不定时调整轧机入口纠偏装置来进行中心线的调整。

现有技术存在的问题：

1、目前的轧制过程实物中心线偏移检测手段在轧机出口较为单一，数据的准确性难以保证。

2、即使轧机出口中心线的检测数据是准确的，考虑冷轧过程的连续性及高产量需求，是不可能通过不断停机来调整的，那么在偏移值处于一定范围未达到停机调整阈值的这段时间内，轧制工艺及对应控制结果由于中心线的偏移实际是存在异常的。

申请号CN200910032303.0，公开了一种基于机器视觉检测对中控制装置的设计方法，行扫描传感器感应宽幅长带状表面，结果输出给图像采集模块；LED线形光源产生汇聚线形光辐射到被检测物体，将表面状况送给行扫描传感器；图像采集模块对行扫描传感器的输入信号进行底层处理转换；PCIe总线图像传输模块为图像采集模块的两路数据提供点对点独立带宽总线通道；机器视觉边部自动定位软件对带料边部进行定位跟踪，计算带材中心偏差量；数字控制器根据接口模块传入的信号确定数字控制器的参数，控制量信号输出给接口模块；接口模块输入机列系统的信号给数字控制器，将结果输出给液压伺服系统；液压伺服系统，根据接口模块输出的控制信号调节负载运动速度；液压泵站，提供压力源。

申请号CN200920282144.5公开了一种确定钢管轧制中心线的装置，它包括基座，其特点是基座至少为2个，每个基座上表面刻有对中线，基座上方槽中放置线槽台(3)，线槽台(3)可以在基座槽中移动，线槽台(3)的上表面加工N道V型槽， N≥1，N为正整数，以基座的线槽台(3)的其中一道V型槽底部线定义为零位线，其他V型槽底部线以1mm为单位递增及递减；利用该装置将虚拟的轧制中心线显性的表现出来，有益于轧管设备的测量、调整，有利于轧管过程的稳定。

申请号CN200910032303.0所涉及的主要是基于机器视觉检测对中控制装置的设计方法，是中心线检测设备的一种设计方法，申请号CN200920282144.5所涉及的主要是一种确定钢管轧制中心线的装置，是中心线的一种检测装置，都不能实现检测到中心线跑偏情况后，对轧制工艺参数的动态调整。

发明内容

本发明的目的是提供一种冷连轧带钢轧制中心线跑偏的控制方法，本发明可以对冷连轧过程轧制中心线进行准确检测，且轧制工艺参数可以根据中心线偏差情况进行动态补偿，实现稳定轧制，以及轧制产品的高质量控制。用以解决目前对中心线偏移的检测方式不够准确、无法实现跑偏后轧制工艺参数动态调整的问题。

为实现上述目的，本发明的方案是：一种冷连轧带钢轧制中心线跑偏的控制方法，所述的控制方法在轧机出口处安装两个位置感应装置，具体步骤如下：

(1)两个位置感应装置同时对带钢轧制中心线的实际跑偏量及跑偏方向进行实时检测；

(2)当两个位置感应装置检测到带钢轧制中心线发生跑偏时，若两个位置感应装置检测到的带钢轧制中心线跑偏方向不一致，则判定检测过程存在波动，不进行带钢轧制中心线的调整，返回步骤(1)；否则进入步骤(3)

(3)取两个位置感应装置检测到的较大的一个跑偏量与设定的阈值进行比较，若所述跑偏量小于设定的阈值，则不进行带钢轧制中心线的调整，返回步骤(1)；

若所述跑偏量大于等于设定的阈值，则将该跑偏量作为轧制工艺参数的修正量，进入步骤(4)；

(4)根据步骤(3)所述轧制工艺参数的修正量，对轧机工作辊的窜动设定值进行补偿，调整带钢轧制中心线，同时对轧机出口两侧张力偏差值进行检测，并在设定时间内，通过多次测量，计算张力偏差值的平均值δ；

(5)对带钢轧制中心线调整设定周期后，再次对轧机出口两侧张力偏差值进行检测，并通过多次测量，计算张力偏差值的平均值ε；

(6)若ε＜δ*50％，则此次调整完成，返回步骤(1)；若ε≥δ*50％，则将所述轧制工艺参数的修正量的一半作为新的轧制工艺参数的修正量，再次调整带钢轧制中心线，并按照步骤(5)计算新的张力偏差值的平均值β；

(7)若β＜δ*50％，则此次调整完成，返回步骤(1)；若β≥δ*50％，则判定轧机中心线存在明显异常，并发送停机信号，由人工检查调整。

进一步地，所述步骤(3)中，两个位置感应装置检测到带钢轧制中心线的跑偏包括：(1)一个位置感应装置检测到带钢轧制中心线偏向操作侧或者传动侧，另一个位置感应装置检测到带钢轧制中心线与机组中心线重合；(2)光电位置感应装置及压力位置感应装置所探测到的中心线跑偏方向均偏向同一侧。

进一步地，所述的两个位置感应装置，其中一个为光电位置感应装置，另一个为压力位置感应装置。

进一步地，所述光感应位置测量装置包括设置于带钢一侧的条状光源，设置于带钢另一侧的光感应接收器，光源与光感应接收器之间有一定间距，在带钢挡住光时，光感应接收器无法接收到光的部分和可以接收到光的部分有明确的交界，通过这个明确带钢的位置；

所述压力位置感应装置包括内部分布有密集测压头的圆柱状辊子，设置于带钢两侧的压力传感器，带钢压在辊子上时由于有压力，故对应部分测压头会测量到压力，压力传感器会进一步转化为电信号，计算出压力大小及有压力的边界位置，无带钢压着的地方则没有压力分布，通过边界位置的界定确认带钢实际位置。

进一步地，步骤(4)中，轧机工作辊窜动设定值的补偿方法为：当检测到带钢轧制中心线偏向工作侧时，则工作侧的窜动设定值修改为：原工作侧的窜动设定值- 轧制工艺参数的修正量，传动侧的窜动设定值修改为：原传动侧的窜动设定值+轧制工艺参数的修正量；

当检测到带钢轧制中心线偏向传动侧时，则工作侧的窜动设定值修改为：原工作侧的窜动设定值+轧制工艺参数的修正量，传动侧的窜动设定值修改为：原传动侧的窜动设定值-轧制工艺参数的修正量。

进一步地，步骤(3)中，所述设定的阈值为A，0≤A≤20mm。

进一步地，步骤(4)中，所述设定时间为X个周期，1≤X≤100。

进一步地，步骤(5)中，所述设定周期为Y，1≤Y≤1000。

本发明达到的有益效果：本发明通过对轧机出口中心线跑偏数据的自动分析，可在第一时间发现相应异常情况，并通过对轧制工艺参数设定值的补偿调整，确保轧制工艺参数设定的准确性。针对不同冷连轧机组来料特性，可对相应参数进行针对性的设置，故其可广泛用于冷轧机组。

附图说明

图1是理想状态下带钢轧制中心线的位置；

图2是发生跑偏的情况下，带钢轧制中心线的位置；

图3是本发明的控制流程图。

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。

如图1，理想情况下，带钢轧制中心线与机组中心线重合，发生跑偏的情况下 (如图2)，带钢轧制中心线与机组中心线会有一定的偏差。

以常见的5机架冷连轧机进行方案分析，在轧机出口5机架安装光电位置感应装置及压力位置感应装置各一套，相应最小精度要求均为0.1mm级别。

光感应位置测量装置原理：光感应位置测量装置包括设置于带钢一侧的条状光源，设置于带钢另一侧的光感应接收器，光源与光感应接收器之间有一定间距，在带钢挡住光时，光感应接收器无法接收到光的部分和可以接收到光的部分有明确的交界，通过这个明确带钢的位置；

压力位置感应装置原理：压力位置感应装置包括内部分布有密集测压头的圆柱状辊子，设置于带钢两侧的压力传感器，带钢压在辊子上时由于有压力，故对应部分测压头会测量到压力，压力传感器会进一步转化为电信号，计算出压力大小及有压力的边界位置，无带钢压着的地方则没有压力分布，通过边界位置的界定确认带钢实际位置。

光电位置感应装置和压力位置感应装置通过检测带钢的实际位置，并与带钢理论中心线的对比，来明确带钢实际跑偏量及跑偏方向。

如图2和图3，本发明的具体控制过程如下：

(1)光电位置感应装置和压力位置感应装置实时检测带钢轧制中心线的跑偏方向和跑偏量，并发送信号给过程机。

(2)光电位置感应装置和压力位置感应装置检测到带钢轧制中心线跑偏方向不一致时，即：一个检测出带钢轧制中心线偏操作侧，另一个检测出带钢轧制中心线偏传动侧，则过程机根据接收到的信号，判定检测过程存在波动，不进行带钢轧制中心线的调整，光电位置感应装置和压力位置感应装置继续检测。

(3)光电位置感应装置和压力位置感应装置检测到带钢轧制中心线跑偏方向与机组中心线存在偏差，即一个位置感应装置检测出带钢轧制中心线跑偏方向为偏向操作侧或者传动侧，此情况下的跑偏量为a；另一个位置感应装置检测出带钢轧制中心线与机组中心线重合，此情况下的跑偏量为0:

若偏差值a小于设定阈值A(0≤A≤20mm)，则过程机不进行带钢轧制中心线的调整，光电位置感应装置和压力位置感应装置继续检测过程；

若偏差值a大于等于设定阈值A(0≤A≤20mm)，则过程机根据接收到的信号判定带钢中心线发生跑偏，对机组工艺参数设定值进行修正，工艺参数的修正量为 a。

(4)光电位置感应装置及压力位置感应装置所探测到的中心线跑偏方向均偏向同一侧时，则对两个位置感应装置检测到的跑偏量进行对比，其中跑偏量较大的记为d；

若d小于设定阈值A(0≤A≤20mm)，则不进行带钢轧制中心线的调整，继续检测过程；

若d大于等于A(0≤A≤20mm)，则判定带钢中心线发生跑偏，对机组工艺参数进行修正，相应工艺参数的修正量为d。

(5)在轧制工艺参数的修正量确定后，先对轧机出口两侧张力偏差值进行检测，检测周期为X个周期(1≤X≤100)，对每个周期内所测量的两侧张力偏差值进行累计后计算平均值，得到平均值δ并进行记录。

(6)轧制工艺参数的修正量a或者d投入使用，根据轧制工艺参数的修正量，对轧机工作辊的窜动设定值进行补偿，调整带钢轧制中心线的位置。

(7)对带钢轧制中心线调整Y个测量周期(1≤Y≤1000)后，为明确调整的工艺参数的有效性，再次对轧机出口两侧张力偏差值进行检测，检测周期为X个周期(1≤X≤100)，对每个周期内所测量的两侧张力偏差值进行累计后计算平均值，得到平均值ε并进行记录。

(8)对比δ与ε，若ε＜δ*50％，则认为调整效果明显，系统不再输出，回到正常检测周期流程。

(9)对比δ与ε，若ε≥δ*50％，则认为调整效果不明显，此时再次输出调整值a/2或者d/2，并在调整后Y个测量周期(1≤Y≤1000)，再次对轧机出口两侧张力偏差值进行检测，检测周期为X个周期(1≤X≤100)，对每个周期内所测量的两侧张力偏差值进行累计后计算平均值，得到平均值β并进行记录。

(10)对比δ与β，若β＜δ*50％，则认为调整效果明显，系统不再输出，回到正常检测周期流程。

对比δ与β，若β≥δ*50％，则认为调整效果不明显，轧机中心线存在明显异常，轧机发停机信号人工检查调整。

本发明对轧机工作辊窜动设定值的补偿方法为：当检测到带钢轧制中心线偏向工作侧时，则工作侧的窜动设定值修改为：原工作侧的窜动设定值-轧制工艺参数的修正量，传动侧的窜动设定值修改为：原传动侧的窜动设定值+轧制工艺参数的修正量；当检测到带钢轧制中心线偏向传动侧时，则工作侧的窜动设定值修改为：原工作侧的窜动设定值+轧制工艺参数的修正量，传动侧的窜动设定值修改为：原传动侧的窜动设定值-轧制工艺参数的修正量。以实际生产过程中带钢轧制中心线偏工作侧5mm为例进行说明：

在生产过程中，轧机通过工作辊的窜动来实现板形及边部厚度的控制(窜动位置为图中红色及黑色虚线之间的部位)。由于轧制模型中均是假定机组中心线和带钢中心线完全重合，故假设机组工作侧及传动侧的窜动量理论值均为60mm，但由于带钢中心线朝着工作侧偏移了5mm，故工作侧实际的工作辊窜动效果等同于 60mm+5mm(带钢中心线朝工作侧偏移量)即为65mm的窜动效果。而传动侧实际的工作辊窜动效果等同于60mm-5mm(中心线朝工作侧偏移量)即为55mm的窜动效果。通过轧机出口位置感应装置的测量，发现带钢中心线朝着工作侧偏移了5mm，则这时候会对原窜动设定值进行补偿，对于工作侧的窜动设置是原 60mm-5mm＝55mm，实际效果等同于60mm(因为朝着工作侧偏移了5mm)。对于传动侧的窜动是原60mm+5mm＝65mm，实际效果等同于60mm(因为朝着工作侧偏移了5mm)。在调整后，对比前后轧机出口张力偏差均值，并根据系统运算逻辑进行反馈。

实施例一：

某5机架冷连轧机，轧机出口配备光电位置感应装置及压力位置感应装置，理想情况下带钢中心线与机组中心线重合。经过一段时间轧制，带钢整体朝着传动侧偏移，实际偏移量为0.2mm，此时系统中设置的中心线偏差判断阈值A为5mm。光电位置感应装置及压力位置感应装置所设置的中心线偏差对比周期T为300S。在实际测量过程中，由于测量系统存在一定的偏差，光电位置感应装置测量到带钢中心线朝着传动侧偏差为0.3mm，压力位置感应装置测量到带钢中心线朝着操作侧偏差为0.2mm，光电位置感应装置及压力位置感应装置所探测到的中心线跑偏方向不一致时(一个测量出为带钢中心线偏操作侧另一个测量出为带钢中心线偏传动侧)，则认为测量过程存在波动，不输出信号，继续测量。

实施例二：

某5机架冷连轧机，轧机出口配备光电位置感应装置及压力位置感应装置，理想情况下带钢中心线与机组中心线重合。经过一段时间轧制，带钢整体朝着传动侧偏移，实际偏移量为5.1mm，此时系统中设置的中心线偏差判断阈值A为5mm。光电位置感应装置及压力位置感应装置所设置的中心线偏差对比周期T为300S。在实际测量过程中，由于测量系统存在一定的偏差，光电位置感应装置测量到带钢中心线朝着传动侧偏差5.1mm(值b)，压力位置感应装置测量到带钢中心线朝着传动侧偏差为4.8mm(值c)，因为朝着同一侧偏移，故对比b和c，得到其中的较大值 5.1mm标识为d，将d(5.1mm)与中心线偏差判断阈值A(5mm)进行对比，d大于A，故过程机发出信号，进行工艺参数修正，相应工艺参数的修正量为d(5.1mm)。在轧制工艺参数的修正量确定后，先对轧机出口两侧张力偏差值进行检测，检测周期为3个周期(1≤X≤100)，对每个周期内所测量的两侧张力偏差值进行累计后计算平均值，得到平均值δ(0.5t)并进行记录。在出口张力偏差平均值δ(0.5t)计算并记录后，轧制工艺参数的修正量d(5.1mm)投入使用。

调整后20个测量周期(1≤Y≤1000)，为明确调整的工艺参数的有效性，再次对轧机出口两侧张力偏差值进行检测，检测周期为3个周期(1≤X≤100)，对每个周期内所测量的两侧张力偏差值进行累计后计算平均值，得到平均值ε(0.3t)并进行记录。

对比δ与ε，得到ε(0.3t)≥δ(0.5t)*50％，认为调整效果不明显，此时再次输出调整值d/2(2.55mm)，并在调整后20个测量周期(1≤Y≤1000)，再次对轧机出口两侧张力偏差值进行检测，检测周期为3个周期(1≤X≤100)，对每个周期内所测量的两侧张力偏差值进行累计后计算平均值，得到平均值β(0.1t)并进行记录。对比δ(0.1t)与β(0.5t)，β＜δ*50％，认为调整效果明显，系统不再输出，回到正常检测周期流程。

本发明通过对轧机出口中心线跑偏数据的自动分析，可在第一时间发现相应异常情况，并通过对轧制工艺参数设定值的补偿调整，确保轧制工艺参数设定的准确性。针对不同冷连轧机组来料特性，可对相应参数进行针对性的设置，故其可广泛用于冷轧机组。

Claims (8)

1.一种冷连轧带钢轧制中心线跑偏的控制方法，所述的控制方法在轧机出口处安装两个位置感应装置，具体步骤如下：

(1)两个位置感应装置同时对带钢轧制中心线的实际跑偏量及跑偏方向进行实时检测；

(2)当两个位置感应装置检测到带钢轧制中心线发生跑偏时，若两个位置感应装置检测到的带钢轧制中心线跑偏方向不一致，则判定检测过程存在波动，不进行带钢轧制中心线的调整，返回步骤(1)；否则，进入步骤(3)

(3)取两个位置感应装置检测到的较大的一个跑偏量与设定的阈值进行比较，若所述跑偏量小于设定的阈值，则不进行带钢轧制中心线的调整，返回步骤(1)；

若所述跑偏量大于等于设定的阈值，则将该跑偏量作为轧制工艺参数的修正量，进入步骤(4)；

(4)根据步骤(3)所述轧制工艺参数的修正量，对轧机工作辊的窜动设定值进行补偿，调整带钢轧制中心线，同时对轧机出口两侧张力偏差值进行检测，并在设定时间内，通过多次测量，计算张力偏差值的平均值δ；

(5)对带钢轧制中心线调整设定周期后，再次对轧机出口两侧张力偏差值进行检测，并通过多次测量，计算张力偏差值的平均值ε；

(6)若ε＜δ*50％，则此次调整完成，返回步骤(1)；若ε≥δ*50％，则将所述轧制工艺参数的修正量的一半作为新的轧制工艺参数的修正量，再次调整带钢轧制中心线，并按照步骤(5)计算新的张力偏差值的平均值β；

(7)若β＜δ*50％，则此次调整完成，返回步骤(1)；若β≥δ*50％，则判定轧机中心线存在明显异常，并发送停机信号，由人工检查调整。

2.根据权利要求1所述的冷连轧带钢轧制中心线跑偏的控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中，两个位置感应装置检测到带钢轧制中心线的跑偏包括：(1)一个位置感应装置检测到带钢轧制中心线偏向操作侧或者传动侧，另一个位置感应装置检测到带钢轧制中心线与机组中心线重合；(2)光电位置感应装置及压力位置感应装置所探测到的中心线跑偏方向均偏向同一侧。

3.根据权利要求1所述的冷连轧带钢轧制中心线跑偏的控制方法，其特征在于，所述的两个位置感应装置，其中一个为光电位置感应装置，另一个为压力位置感应装置。

4.根据权利要求3所述的冷连轧带钢轧制中心线跑偏的控制方法，其特征在于，所述光感应位置测量装置包括设置于带钢一侧的条状光源，设置于带钢另一侧的光感应接收器，光源与光感应接收器之间有一定间距，在带钢挡住光时，光感应接收器无法接收到光的部分和可以接收到光的部分有明确的交界，通过这个明确带钢的位置；

所述压力位置感应装置包括内部分布有密集测压头的圆柱状辊子，设置于带钢两侧的压力传感器，带钢压在辊子上时由于有压力，故对应部分测压头会测量到压力，压力传感器会进一步转化为电信号，计算出压力大小及有压力的边界位置，无带钢压着的地方则没有压力分布，通过边界位置的界定确认带钢实际位置。

5.根据权利要求1所述的冷连轧带钢轧制中心线跑偏的控制方法，其特征在于，步骤(4)中，轧机工作辊窜动设定值的补偿方法为：当检测到带钢轧制中心线偏向工作侧时，则工作侧的窜动设定值修改为：原工作侧的窜动设定值-轧制工艺参数的修正量，传动侧的窜动设定值修改为：原传动侧的窜动设定值+轧制工艺参数的修正量；

当检测到带钢轧制中心线偏向传动侧时，则工作侧的窜动设定值修改为：原工作侧的窜动设定值+轧制工艺参数的修正量，传动侧的窜动设定值修改为：原传动侧的窜动设定值-轧制工艺参数的修正量。

6.根据权利要求1所述的冷连轧带钢轧制中心线跑偏的控制方法，其特征在于，步骤(3)中，所述设定的阈值为A，0≤A≤20mm。

7.根据权利要求1所述的冷连轧带钢轧制中心线跑偏的控制方法，其特征在于，步骤(4)中，所述设定时间为X个周期，1≤X≤100。

8.根据权利要求1所述的冷连轧带钢轧制中心线跑偏的控制方法，其特征在于，步骤(5)中，所述设定周期为Y，1≤Y≤1000。

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