CN111495982B

CN111495982B - 冷连轧机可变厚度自动轧制控制方法

Info

Publication number: CN111495982B
Application number: CN201910093235.2A
Authority: CN
Inventors: 羌菊兴; 王欣; 凌鹰鹤
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2019-01-30
Filing date: 2019-01-30
Publication date: 2022-06-24
Anticipated expiration: 2039-01-30
Also published as: CN111495982A

Abstract

一种冷连轧机可变厚度自动轧制控制方法，属控制领域。其通过建立热轧原料变厚轧制的数据管理模式。对热轧原料变厚卷轧制模型的计算点进行计算，建立热轧原料轧制设定值的发送机制，确定热轧原料变厚位置通过轧机时的轧制控制方式和对热轧原料执行自动变厚轧制控制流程，针对热轧原料要求相同，但厚度以及卷重要求不同的用户，在连轧机上将一个热轧母卷连续自动轧制几个不同厚度成品卷，在连轧机生产后直接满足用户的需求，以降低生产成本，缩短轧制产品的发货周期。其在提高轧机的利用率的同时，可以减少生产的流程，降低生产成本，缩短生产周期。可广泛用于连轧机自动轧制的控制领域。

Description

冷连轧机可变厚度自动轧制控制方法

技术领域

本发明属于控制领域，尤其涉及一种用于冷连轧机连续轧制带钢厚度的自动控制方法。

背景技术

冷连轧机轧制的材料一般将一个热轧母卷轧制一个或几个产品卷，但这些成品卷的厚度是一样的。

在连续轧制过程中不同热轧卷之间通过焊缝进行跟踪处理，每一个热轧卷都有一套由过程计算机模型计算的设定值参数。

由于不同的用户对厚度以及卷的重量要求不同，在需要子卷的时候，需要将轧机的产品卷到重卷机组根据用户卷重的要求进行重卷分剪。这样就增加了企业的生产成本以及供货的周期。

在现有技术中，专利CN200910012399.4(周期性变厚度带材轧制过程中厚度的控制方法及控制系统)所公开的技术方案，在单机架上开发了周期变厚度带材的厚区、薄区和过渡区厚度控制系统；专利CN201010217977.0(周期变厚度带材轧制速度的控制方法)所公开的技术方案，在单机架上开发了周期变厚度带材轧制速度的控制方法；专利CN200910012395.6(周期变厚度带材轧制过程中轧件的微跟踪方法及系统)所公开的技术方案，在轧制过程中轧制长度进行微跟踪，并对周期变厚度轧件进行跟踪修正；专利CN201120577040.4(一种纵向连续变厚度板材辊弯成形装置)所公开的技术方案，公开了纵向生产连续变厚轧制的装置；专利CN201120379464.X(一种横向连续变厚度板的辊轧成形装置)所公开的技术方案，公开了纵向生产连续变厚轧制的装置；专利CN200910012396.0(周期性变厚度带材轧制过程中张力的控制方法及控制系统)所公开的技术方案，在单机架上开发了周期性变厚度带材轧制过程中张力的控制方法及控制系统；专利CN200610046457.1(变厚度钢板的连续轧制方法)所公开的技术方案，公开了变厚过程中轧制长度的控制方法；专利CN201310315225.1(一种变厚度轧制时的长度控制方法)所公开的技术方案，公开了变厚点位置的控制方法；专利CN201510126035.4(一种连续变厚度板的成型方法)所公开的技术方案，公开了一种变厚板成型的方法；专利CN201520313015.3(连续差厚板变厚度仿形轧制装置)中，公开了一种连续差厚板变厚度仿形轧制装置；专利JP2001092717(THICKNESS CONTROL DEVICE FOR ROLLING MILL)中，公开了一种轧机轧辊的偏心控制技术；专利JP2010025433(METHOD OF CONTROLLING PLATE THICKNESS ANDROLLING APPARATUS)中，公开了一套厚度控制的装置；专利CN201611100172.1(一种单面周期性变厚度板带材的轧制方法)中公开了在单机架上轧制单面变厚的控制方法；专利CN201510641092.6(连续变厚度带材的热镀锌层厚度控制系统及方法)中，公开了变厚板热镀锌的方法；专利CN201410828752.7(冷轧变厚度板轧制方法)中，公开了在单机架上对于多道次轧制时对变厚板变化位置的精准定位方法；专利JP2003017526(METHOD FORCONTROLLING THICKNESS AT INTERMEDIATE STAND WHEN CHANGING THICKNESS INRUNNING IN TANDEM ROLLING)中，公开了在连轧机上目标厚度变化时提高精度的方法；专利CN201410828790.2(变厚度板成卷轧制时张力稳定方法)中，公开了变厚板轧制时张力控制方法；其它检索到的专利都和在连轧机上轧制变厚材料没有关联。

可见，在现有技术中，针对需要变厚轧制的热轧母卷，如何在连轧机上将一个热轧母材通过模型的控制连续轧制出不同厚度的商品子卷，在提高轧机的利用率的同时，减少生产的流程，降低生产成本，缩短生产周期方面，尚无切实可行的解决方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种冷连轧机可变厚度自动轧制控制方法。其针对需要变厚轧制的热轧母卷，根据需要变厚的数量，在成品数据信息管理、变厚区在重要设备区域的控制、不同厚度轧制参数计算的点以及设定值发送的数量进行管理和控制，最终形成一套在酸洗轧机联合机组上实现自动变厚轧制的技术，以减少后续机组的生产，在降低生产成本的基础上，提高资源利用率。

本发明的技术方案是：提供一种冷连轧机可变厚度自动轧制控制方法，包括对热轧原料或待轧带钢材料进行轧制，其特征是：

1)建立热轧原料变厚轧制的数据管理模式；

2)对热轧原料变厚卷轧制模型的计算点进行计算；

3)建立热轧原料轧制设定值的发送机制：

4)确定热轧原料变厚位置通过轧机时的轧制控制方式；

5)对热轧原料执行自动变厚轧制控制流程；

所述的冷连轧机可变厚度自动轧制控制方法，针对热轧原料要求相同，但厚度以及卷重要求不同的用户，在连轧机上提供了将一个热轧母卷连续自动轧制几个不同厚度成品卷的生产工艺及控制方法，在连轧机生产后直接满足用户的需求，以降低生产成本，缩短轧制产品的发货周期。

具体的，所述的建立变厚轧制的数据管理模式，是指热轧原料卷的重量要大于产品子卷重量的总和；即：

上式中W_H是热轧原料卷的重量；W_Ci是第i个成品子卷的重量；N表示这个热轧原料卷需要轧制的子卷数量。

进一步的，是所述的建立变厚轧制的数据管理模式，还包括下列内容：

针对用户需求，按照按比例减薄轧制或按比例增厚轧制的顺序，针对不同子卷的厚度，依次对不同厚度子卷的目标数据进行分别进行存放；

根据需要子卷的厚度以及数量和子卷的重量，由控制计算机根据热轧原料卷的重量进行分卷的数量N的计算：

其中，W_H是热轧原料卷的重量；W_Ci是第i个成品子卷的重量；N表示这个热轧原料卷需要轧制的子卷数量，MaxW_Ci是子卷最大重量，MinW_Ci是子卷最小重量；

藉此来实现控制过程的最优化，即几个分卷之间的厚度变化最小。

具体的，所述的对变厚卷轧制模型的计算点进行设定，包括下列步骤：

假设不切边的话，轧制后带钢材料的宽度为B，如果要切边，假设对热轧原料卷切边的量为α，则轧制后带钢材料的宽度B为：

B＝B_H-2α(公式3)

其中，B_H为热轧原料卷的宽度；

对于每一个轧后子卷的长度Li，按照下列公式进行计算：

其中，h_i为目标厚度，γ是铁的比重＝7.85g/cm³。

进一步的，若热轧原料卷A要轧两个厚度卷A1和卷A2，A1卷的长度为L1，A2卷的长度为L2，则在对所述热轧原料变厚卷轧制模型的计算点进行计算时，至少需要包括如下步骤：

计算点一：当A2卷的位置离轧机160米时，轧机就要降速到剪切的速度，这时，模型就计算A2部分卷的设定值；

计算点二：当热轧卷A和热轧卷B在焊接完成后，计算热轧卷B的设定值；如果热轧卷B也是变厚轧制的卷，则需要计算B1卷和B2卷的设定值；如果不是变厚卷就计算热轧卷B的设定值；而当A1卷和A2卷的位置在焊机时，由于没有焊缝，因此没有惩罚条件，模型将不计算A2卷的设定值；

计算点三：当A1卷和A2卷分切位置到达轧机出口剪刀时，计算热轧卷B的设定值。

其所述的轧制设定值发送机制包括：

除了当前轧机里面的卷外，在任何的模型计算触发点，将下一个要进入轧制的卷设定值进行下发，否则，所述的自动轧制控制方法只计算结果但不下发设定值。

具体的，所述确定热轧原料变厚位置通过轧机时的轧制控制方式，如果材料、宽度和厚度有变化，则动态变规格时以动态厚度控制FGC的模式进行过渡段的控制；如果前后母卷的材料以及规格一致或基本不变，则以自动厚度控制AGC的模式进行过渡段的控制。

进一步的，若假设X、A和B是3个热轧母卷，其中A是有2个厚度的变厚轧制卷，生产顺序依次为X、A1、A2和B，则所述的自动变厚轧制控制流程至少包括下列步骤：

a)接收热轧母卷数据信息；

b)判断是否是变厚卷？如不是，则不执行自动变厚轧制的控制模式；如是，则顺序执行下一步骤；

c)确定各个子卷的重量；

d)计算各个子卷的长度；

e)等待上线生产；

f)对X卷和A卷进行焊接，计算A1卷和A2卷的设定值；如果X卷头部已经进入轧机生产，则将A1卷的设定值发送到生产过程控制计算机L1；否则不发送，等X卷头部到出口剪刀时再发送A1卷的设定值；

g)A1卷到出口剪刀或A2卷离轧机入口160米时，计算发送A2卷的设定值到生产过程控制计算机L1；

h)若X卷和A1卷之间有焊缝，过轧机时根据材料和规格确定过渡方式；

i)若A1卷和A2卷之间无焊缝，过轧机时以“FGC”模式过渡；

j)在A1卷和A2卷切换时，计算B卷的设定值，并发送到生产过程控制计算机L1。

所述的冷连轧机可变厚度自动轧制控制方法，根据热轧原料及产品子卷的相关信息，自动计算每一个子卷厚度的设定值控制数据，给出变厚位置动态厚度控制FGC的模式，并且在生产操作画面上给予操作人员提示，实时监控生产过程的信息。

与现有技术比较，本发明的优点是：

1.本技术方案所述的冷连轧机可变厚度自动轧制控制方法，针对需要变厚轧制的热轧母卷，通过自动轧制控制方法的控制，在连轧机上将一个热轧母材连续自动轧制成不同厚度的成品子卷，在提高轧机利用率的同时，减少了生产工艺流程，降低了生产成本，缩短了生产周期；

2.本技术方案通过过程控制软件方法实现，对机组设备以及其它控制系统没有直接的影响，当需要轧制连续变厚卷时，只要信息和跟踪位置准确，本技术方案就可以发出控制的指令，是一种简单实用且高效的控制技术；

3.本技术方案在提高轧机的利用率的同时，还可以减少生产的流程步骤，降低生产成本，缩短生产周期，具有极佳的推广前景。

附图说明

图1是本发明变厚分卷数量示意图；

图2是本发明不同厚度子卷的数据区存放方式示意图；

图3是本发明启动变厚轧制模型计算点位置示意图；

图4是钢卷生产顺序示意图；

图5是本发明变厚轧制控制流程框图；

图6是第一厚度的设定值数据示意图；

图7是第二厚度的设定值数据示意图；

图8是变厚卷实时生产信息跟踪示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

本技术方案的发明点在于，针对需要变厚轧制的热轧母卷，根据需要变厚的数量，在成品数据信息管理、变厚区在重要设备区域的控制、不同厚度轧制参数计算的点以及设定值发送的数量进行管理和控制，最终形成一套在酸洗轧机联合机组上实现自动变厚轧制的技术，以减少后续机组的生产，在降低生产成本的基础上，提高资源利用率。

本技术方案主要涉及以下几个方面，一是轧制变厚成品厚度的数据管理技术；二是轧制模型计算点设定技术；三是轧制设定值发送机制；四是轧制方式控制技术。

1、变厚轧制的数据管理：

由于变厚卷是由一个热轧母卷(亦称热轧原料、待轧带钢材料、热轧原料卷、热轧原料或热轧卷)轧成多个冷轧子卷(亦称子卷、成品子卷或轧后子卷)，因此热轧原料的数据是一致的，变化的只是子卷的厚度和重量，由于在轧制前存在切除热轧卷头尾以及边部，因此热轧卷的重量要大于产品子卷重量的总和。

公式1表示重量关系式。

上式中W_H是热轧卷的重量；W_Ci是第i个成品子卷的重量；N表示这个热轧卷需要轧制的子卷数量。

图1中所示，表示热轧卷轧制的子卷数量、厚度以及重量之间的相互关系。

为了实现自动的管理，在这个卷的原始数据区，会有几个目标，分别针对不同子卷的厚度，主要有每一个子卷目标重量W_Ci，最大重量MaxW_Ci，最小重量MinW_Ci，目标厚度h_i和控制厚度h_ci。

控制厚度和目标厚度的关系主要针对用户需求，正常情况是一致的，但有的用户需要按比例减薄轧制，有的用户需要按比例增厚轧制，因此控制厚度作为轧制的基准。

图2中，给出了本技术方案不同厚度子卷的数据区存放方式示意图。

上面提到的是指定子卷数量的方式，目前我们使用了这样的方式进行2个厚度的连续轧制。

本技术还涉及到另外的数据模式，即在原始数据中告诉控制计算机需要子卷的厚度以及数量和子卷的重量，由控制计算机根据热轧卷材料的重量进行分卷的数量N的计算，可以根据公式2计算得到：

这样的方式可以实现控制过程的最优化，即几个分卷之间的厚度变化最小。

2、变厚卷轧制模型计算点设定：

在得到子卷数量后，知道了它的重量和厚度，由于冷轧是不改变宽度的，即不切边的话，热轧原料宽度和冷轧轧后宽度是一致的；假设材料的宽度为B，如果要切边，假设切边的量为α，那么

B＝B_H-2α (公式3)

B_H为热轧原料宽度。

每一个轧后子卷的长度Li计算方法如下：

γ是铁的比重＝7.85g/cm³。

为了便于描述，假设分2个厚度的子卷，模型计算的点如图3中所示。

其中热轧原料卷A要轧两个厚度A1卷和A2卷，A1的长度为L1，A2的长度为L2。

计算点一，当A2的位置离轧机160米时，轧机就要降速到剪切的速度，这时，模型就计算A2部分卷的设定值。

计算点二，当热轧卷A和B在焊接完成后，计算B钢卷的设定值。如果B也是变厚轧制的卷，则需要计算B1和B2的设定值；如果不是变厚卷就计算B的设定值。而当A1和A2的位置在焊机时，由于没有焊缝，因此没有惩罚条件，模型将不计算A2的设定值。

计算点三，当A1和A2分切位置到达轧机出口剪刀时，计算B钢卷的设定值。

另外，在计划接收时，需要对轧制参数进行检查计算，如果是变厚卷则需要对每一个厚度进行检查计算；操作人员可以在模型设定值画面上在轧机处于停机状态时手动启动模型设定值的计算。

3、轧制设定值发送机制：

由于控制系统只有两个缓冲区存放模型的设定值，因此对于自动变厚轧制的模型设定值发送提出了严格的要求，否则会引起数据出现偏差的现象，导致成品厚度的偏差。除了当前轧机里面的卷外，在任何的模型计算触发点，将下一个要进入轧制的卷设定值进行下发。否则模型只计算结果但不下发设定值。

4、变厚位置通过轧机时轧制方式控制：

在没有变厚轧制时，前后两个热轧母卷通过轧机有两种控制方式，如果材料、宽度和厚度有变化，则动态变规格时以FGC(动态厚度控制)的方式进行过渡段的控制；如果前后母卷的材料以及规格一致或在一个很小的变化范围，则以AGC(自动厚度控制)的方式控制。对于自动变厚轧制，虽然热轧母卷的材料和规格完全一致，但是产品的厚度完全不同，因此在轧制过程中各个机架的厚度分配是不一致的，本技术方案采取动态厚度控制FGC的方式。

5、自动变厚轧制控制流程：

假设X、A和B是3个热轧母卷，其中A是有2个厚度的变厚轧制卷，生产顺序依次为X、A1、A2和B。

图4中给出了这些卷的生产顺序。

图5中给出了自动变厚轧制技术的控制流程方框图。

由图可知，本技术方案中，若假设X、A和B是3个热轧母卷，其中A是有2个厚度的变厚轧制卷，生产顺序依次为X、A1、A2和B，则所述的自动变厚轧制控制流程至少包括下列步骤：

a)接收热轧母卷数据信息；

c)确定各个子卷的重量；

d)计算各个子卷的长度；

e)等待上线生产；

i)若A1卷和A2卷之间无焊缝，过轧机时以“FGC”模式过渡；

本技术方案所述的冷连轧机可变厚度自动轧制控制方法，根据热轧原料及产品子卷的相关信息，自动计算每一个子卷厚度的设定值控制数据，给出变厚位置动态厚度控制FGC的模式，并且在生产操作画面上给予操作人员提示，实时监控生产过程的信息。

综上所述，本技术的发明点在于，针对需要变厚轧制的热轧母卷，根据需要变厚的数量，在成品数据信息管理、变厚区在重要设备区域的控制、不同厚度轧制参数计算的点以及设定值发送的数量进行管理和控制，最终形成一套在酸洗轧机联合机组上实现自动变厚轧制的技术，以减少后续机组的生产，在降低生产成本的基础上，提高资源利用率。

实施例：

实施例一、现场数据截取例：

根据本发明的技术方案，有一个热轧母卷,卷号HALF23B04200，原料厚度4.2毫米，宽度1000毫米，需要轧制两个产品卷的厚度，第一个是0.84毫米，宽度984毫米；第二个是0.75毫米，宽度1000毫米。

图6表示的是第一厚度的设定值数据；

图7表示的是第二厚度的设定值数据，

图8表示的是生产过程中实时跟踪的信息。

由上述图中所示可知，本技术方案可以根据信息自动计算每一个厚度的设定值控制数据，给出变厚位置FGC的模式，并且在生产操作画面上给予操作人员提示，实时监控生产过程的信息。

实施例二、自动变厚轧制钢卷原始数据以及设定参数例：

以热轧母卷TEST20010400为例。

1)检查原始数据，得出这个卷是需要变厚轧制的卷：

热卷母卷变厚轧制标志：1(1：变厚轧制0：不变厚轧制)

2)检查并且确定变厚卷的信息：

热卷母卷变厚轧制第一目标厚度：0.7mm

热卷母卷变厚轧制第一控制厚度：0.699mm

热卷母卷变厚轧制第二目标厚度：0.75mm

热卷母卷变厚轧制第二控制厚度：0.798mm

3)确定同一母卷不同厚度子卷模型计算规范：

第一子卷信息数据：

第二子卷信息数据：

从上述数据可以看到，这个卷轧制成2个厚度，第一部分目标厚度是0.7mm，但是需要是减薄轧制，控制厚度为0.699mm；第二部分是目标厚度是0.75mm，但是需要是增厚轧制，控制厚度为0.798mm。

4)实际生产时模型计算的控制设定值

由于设定值参数有几百项，截取主要的数据作为说明。

第一部分模型计算的控制参数：

第二部分模型计算的控制参数：

本技术方案的采用，可以在连轧机上将一个热轧母材通过模型的控制连续轧制不同厚度的商品卷材，对机组设备以及其它控制系统没有直接的影响，当需要轧制连续变厚卷时，只要信息和跟踪位置准确，本技术方案就可以发出控制的指令，是一种简单实用且高效的控制技术。其在提高轧机的利用率的同时，可以减少生产的流程，降低生产成本，缩短生产周期，具有较好的推广前景。

本发明可广泛用于连轧机自动轧制的控制领域。

Claims

1.一种冷连轧机可变厚度自动轧制控制方法，包括对热轧卷进行轧制，其特征是：

1）建立热轧卷变厚轧制的数据管理模式；

2）对热轧卷变厚轧制模型的计算点进行计算；

3）建立热轧卷轧制设定值的发送机制；

4）确定热轧卷变厚位置通过轧机时的轧制控制方式；

5）对热轧卷执行自动变厚轧制控制流程；

其中，

所述的建立热轧卷变厚轧制的数据管理模式，是指热轧卷的重量要大于产品子卷重量的总和；即：

上式中W _H是热轧卷的重量；W _Ci是第i个产品子卷的重量；N表示这个热轧卷需要轧制的产品子卷数量；

所述的建立热轧卷变厚轧制的数据管理模式，还包括下列内容：

针对用户需求，按照按比例减薄轧制或按比例增厚轧制的顺序，针对不同产品子卷的厚度，依次对不同厚度的产品子卷的目标数据分别进行存放；

根据需要产品子卷的厚度以及数量和产品子卷的重量，由生产过程控制计算机L1根据热轧卷的重量进行分卷的数量N的计算：

其中，MaxW _Ci是产品子卷最大重量；

藉此来实现控制过程的最优化，即几个产品子卷之间的厚度变化最小；

所述的对热轧卷变厚轧制模型的计算点进行计算，包括下列步骤：

假设不切边的话，轧制后带钢材料的宽度为B，如果要切边，假设对热轧卷切边的量为α，则轧制后带钢材料的宽度B为：

其中，B _H为热轧卷的宽度；

对于每一个轧后产品子卷的长度Li，按照下列公式进行计算：

其中，h _i为目标厚度，γ是铁的比重=7.85g/cm³；

若热轧卷A要轧两个厚度的产品子卷A1和产品子卷A2，产品子卷A1的长度为L1，产品子卷A2的长度为L2，则在对所述热轧卷变厚轧制模型的计算点进行计算时，至少需要包括如下步骤：

计算点一：当产品子卷A2的位置离轧机入口160米时，轧机就要降速到剪切的速度，这时，所述热轧卷变厚轧制模型就计算产品子卷A2的设定值；

计算点二：当热轧卷A和热轧卷B在焊接完成后，计算热轧卷B的产品子卷的设定值；如果热轧卷B也是变厚轧制的卷，则需要计算产品子卷B1和产品子卷B2的设定值；如果热轧卷B不是变厚轧制的卷，就计算热轧卷B的设定值；当产品子卷A1和产品子卷A2的分切位置在焊机时由于没有焊缝，因此过轧机时以动态厚度控制FGC的方式进行过渡段的控制，所述热轧卷变厚轧制模型将不计算产品子卷A2的设定值；

计算点三：当产品子卷A1和产品子卷A2分切位置到达轧机出口剪刀时，计算热轧卷B的产品子卷的设定值；

所述的轧制设定值发送机制包括：

除了当前轧机里面的热轧卷外，在任何的模型计算触发点，将下一个要进入轧制的热轧卷设定值进行下发，否则，所述的自动轧制控制方法只计算结果但不下发设定值；

如果前后热轧卷的材料、宽度和厚度有变化，则动态变规格时，以动态厚度控制FGC的方式进行过渡段的控制；如果前后热轧卷的材料以及宽度和厚度一致或在一个很小的变化范围，则以自动厚度控制AGC的方式进行过渡段的控制。

2.按照权利要求1所述的冷连轧机可变厚度自动轧制控制方法，其特征是根据热轧卷及产品子卷的相关信息，自动计算每一个产品子卷厚度的设定值控制数据，给出产品子卷变厚位置动态厚度控制FGC的模式，并且在生产操作画面上给予操作人员提示，实时监控生产过程的信息。