CN112139259A - 一种精轧带钢自动纠偏控制方法 - Google Patents

Abstract

一种精轧带钢自动纠偏控制方法，属自控领域。其在精轧机前端每个小立辊两侧分别安装压力检测装置，检测每个小立辊两侧的轧制力偏差值；计算每个精轧小立辊两侧的轧制力偏差值；判断每个精轧小立辊两侧轧制力的偏差值是否在控制死区的范围内，计算辊缝偏差调节量或各机架控制跑偏的精轧辊偏差补偿量；判断辊缝偏差调节量是否超限，若是，则按预设定的轧制力偏差值上下限调节控制辊缝偏差；若否，则按实际计算出的辊缝偏差调节控制辊缝偏差。本技术方案中兼顾了粗轧中间坯跑偏对精轧轧制过程的影响，能够减少精轧跑偏、轧破、甩尾和废钢，提高了热轧轧制稳定性。适用于解决传统热连轧产线中由于精轧来料跑偏及楔形所导致的精轧跑偏问题。

Description

一种精轧带钢自动纠偏控制方法

技术领域

本发明属于金属的轧制领域，尤其涉及一种用于热连轧精轧机架跑偏的自动纠偏控制方法。

背景技术

传统热连轧是板带生产的一个重要工序，图1中所示为一典型的传统热连轧带钢生产示意图。

该产线在生产工序上主要由板坯加热炉(图中以1#—4#表示)、高压水除鳞、粗轧机(图中以R1、R2表示)、板坯加热器(图中以B/H表示)、边部加热器(图中以E/H表示)切头切尾(图中以飞剪表示)、精轧机(图中以F1—F7表示)、层流冷却、卷取机(图中以DC1、DC2表示)几个部分组成，将厚度为230mm的板坯轧制成厚度为1.5-10mm左右的带钢钢卷。

板坯在经过加热炉加热到适当的温度以后，经过粗轧轧制得到一种中间产品(也称之为中间坯)。

在实际热轧带钢生产中，由于加热温度的不均匀、板坯轧制过程中的冷却不均匀、粗轧两侧辊缝不完全平行以及粗轧轧辊打滑等各种原因，会导致中间坯不完全平直，进而会对后续精轧轧制过程中的质量控制以及轧制稳定性带来不利影响。

具体的，在精轧的轧制过程中，精轧来料(中间坯)跑偏(楔形)的存在对后续精轧影响较大，容易导致轧制过程跑偏、轧破甩尾甚至废钢等事故。

目前的轧机，普遍缺乏相应控制手段来纠正轧制过程中的带钢跑偏及不对称轧制，生产中操作工需要根据实际轧制情况进行及时干预，具有较大的不确定性和误差。

随着用户的要求不断提升，以及薄、硬规格产品的日益增多，热轧轧制过程中的跑偏、单边浪、轧制不稳定等问题日益突出，成为热轧生产焦点问题之一。

现有技术中，对于精轧来料(中间坯)的带钢跑偏、楔形大以及镰刀弯等问题，通常检测手段很有限，并且检测精度也不高，所以精轧各机架难以有针对性的进行控制。

现代传统热连轧机通常在精轧前安装小立辊，一方面可以进行带钢的宽度控制，另一方面也起到了带钢的对中作用。但是精轧前的小立棍通常在单侧安装测压头来检测立辊的实际轧制力，由于小立棍只单侧的轧制力，轧制力的大小无法反映带钢的跑偏趋势。

申请公布日为2018年11月9日，申请公布号为CN 108772425 A的发明专利申请，公开了一种“带钢跑偏的控制方法及装置”，其在所述带钢的头部送辊后，经所述入口立辊导卫装置纠偏，继续穿带至所述平整机的出口处后，经所述出口立辊导卫装置纠偏，控制所述带钢在完成全线穿带后，所述带钢在所述开卷机卷筒位置处、过钢通道位置处和所述卷取机卷筒位置处的中心线位于同一直线上；控制所述带钢的所述对中装置和所述对边装置，在建立张力后自动对所述带钢进行纠偏，并在张力撤销后切换为手动模式且保持当前位置不变。该技术方案涉及平整机生产过程中的带钢纠偏控制，采用了入口立辊的导卫装置纠偏，采用的是立辊导卫装置的位置控制来实现带钢的对中控制，能够防止带钢出现跑偏碾钢现象。

授权公告日为2019年3月12日，授权公告号为CN 107008759 B的中国发明专利中，公开了一种“轧机组纠偏控制方法及装置”，其方法包括：对于包含第一立辊轧机和第一平辊轧机的第一轧机组而言，在利用第一轧机组对带钢进行往复轧制的过程中：当奇数次轧制道次时：根据第一平辊轧机的轧制力偏差的变化，获得第一调平补偿值并对第一平辊轧机的辊缝进行调整，以及获得第一纠偏补偿值并对第一立辊轧机的中心线进行调整，根据第一立辊轧机的轧制力偏差的变化，获得第二调平补偿值并对第一平辊轧机的辊缝进行调整；当偶数次轧制道次时：根据第一平辊轧机的轧制力偏差的变化，获得第三调平补偿值并对第一平辊轧机的辊缝进行调整。该技术方案实现了从纵向和横向上对带钢进行交叉式立体纠偏，提高了纠偏的准确度。是针对往复轧制过程中的一种带钢纠偏方法。

授权公告日为2010年10月6日，授权公告号为CN 201596668 U的实用新型专利，公开了一种“粗轧双机架立辊轧机的布置方式”，其在水平辊粗轧机入口前连续配置立辊轧机A和立辊轧机B两个轧机，立辊轧机A出口侧面与立辊轧机B入口侧面、立辊轧机B出口侧面与水平辊粗轧机入口侧面皆通过联接螺栓和楔键把合在一起，两个立辊轧机和水平辊粗轧机形成紧凑式连轧结构。本实用新型布置合理，通过双机架立辊对中轧制，达到了纠偏板坯侧弯的目的，大大简化了生产工艺，有效提高生产效率和产品质量。该技术方案设计了一种双立辊轧机，实现了对中轧制，从而达到了纠偏板坯侧弯的目的。

上述几项技术方案，均涉及了带钢跑偏的控制方法，其中第一项涉及了平整机在穿带以后通过入口和出口的导位立辊来进行带钢的纠偏控制，第二项为带立辊的粗轧机通过水平轧机的轧制力偏差和立辊轧机的轧制力偏差以及侧宽仪检测的对中数据，实现了从纵向和横向上对带钢进行交叉式立体纠偏，第三项涉及粗轧机采用的双机架立辊布置方式来达到粗轧轧制过程中的纠偏目的。

但是，上述几项技术方案均不涉及通过精轧前小立辊的轧制力偏差来控制精轧连轧机的带钢跑偏问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种精轧带钢自动纠偏控制方法。其根据精轧前小立辊两侧的轧制力偏差，计算出带钢在轧制过程中精轧前机架的辊缝偏差调节量，并输出到压下控制系统，来控制、解决由于粗轧中间坯存在跑偏、楔形大而导致精轧轧制稳定性差的问题，以达到防止精轧带钢跑偏等问题发生的发明目的。

本发明的技术方案是：提供一种精轧带钢自动纠偏控制方法，其特征是：

1)在精轧机前端的每个小立辊两侧，分别安装压力检测装置，用以检测每个小立辊两侧的轧制力偏差值；

2)根据工艺操作条件，预设定辊缝两侧轧制力偏差值的上下限；

3)检测精轧小立辊两侧的实际轧制力；

4)计算每个精轧小立辊两侧的轧制力偏差值；

5)判断每个精轧小立辊两侧轧制力的偏差值是否在控制死区的范围内？若是，则结束自动纠偏，返回上一步骤；若否，则进入下一步骤；

6)计算辊缝偏差调节量或各机架控制跑偏的精轧辊偏差补偿量；

7)判断辊缝偏差调节量是否超限？若是，则按预设定的辊缝两侧轧制力偏差值上下限调节控制辊缝偏差；若否，则进入下一步骤；

8)按实际计算出的辊缝偏差调节控制辊缝偏差；

9)结束本轮调控，返回第3)步骤，依次进行下一轮检测和控制过程。

具体的，所述的压力检测装置是压力传感器或测压头。

进一步的，所述预设定辊缝两侧轧制力的偏差值是±3KN至±10KN。

其所述的控制死区是指辊缝两侧轧制力的偏差值在±5KN以内。

在计算所述辊缝偏差调节量或各机架控制跑偏的精轧辊偏差补偿量时，依据如下公式进行：

各机架的单侧辊缝调节量

其中：Δh_i——第i机架的单侧辊缝调节量；

ΔF_(ds-ws)——小立辊轧制力偏差；

P——轧制力偏差影响系数；

H₀——中间坯厚度；

K_i——机架分配系数，初定K₁＝0.5，K₂＝0.3，K₃＝0.2；

t₀——精轧入口温度；

W——带钢成品宽度。

具体的，所述实际计算出的辊缝偏差，为各机架的单侧辊缝调节量Δh_i。

进一步的，所述的调节控制辊缝偏差，包括通过精轧机的前机架来实现对来料的纠偏。

更进一步的，所述的调节控制辊缝偏差，还包括调整时序。

其所述的调整时序包括头部时序和尾部时序。

具体的，所述的头部时序是指当带钢的头部穿带下一机架咬钢完成时，本机架的自动纠偏控制功能投入。

所述的尾部时序是指当飞剪对运行中的带钢进行切尾操作后，延时4秒，所述精轧机第一机架的自动纠偏控制功能自动能停用，精轧机前端的。

与现有技术比较，本发明的优点是：

1.本发明的技术方案，通过在精轧小立辊两侧安装压力检测装置，基于精轧小立棍两侧轧制力的偏差来计算轧机辊缝偏差补偿量的控制模式，通过小立辊两侧的轧制力偏差，计算出各机架控制跑偏的精轧辊偏差补偿量，并对轧机两侧压下位置进行补偿，以达到防止精轧带钢跑偏等问题发生的目的；

2.本技术方案通过检测带钢作用在两侧立辊上的力的偏差，来检测带钢跑偏并加以控制的方法，相比其他的检测控制方法(比如视觉检测、比如对中曲线的检测)更为直接，其准确性更高，控制精准度也非常好；

3.本技术方案中考虑、兼顾了粗轧中间坯跑偏(楔形)对精轧轧制过程的影响，实际应用中收到了良好效果，能够减少精轧跑偏、轧破甩尾和废钢，提高热轧轧制稳定性。

附图说明

图1是某热轧带钢生产线的设备布局示意图；

图2是本发明依轧制力自动纠偏控制示意图；

图3是本发明依照小立辊轧制力偏差自动纠偏的控制流程方框图；

图4是本发明技术方案投用前、后的效果对比示意图。

图中SSP为压力调宽机，R1、R2为粗轧机，B/H为板坯加热器，E/H为边部加热器，F1—F7为精轧机架号，DC1、DC2为卷取机。

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。

如图2中所示，本发明的技术方案，考虑到精轧来料中间坯的跑偏(楔形)对精轧轧制过程的影响，提出了一种热轧带钢轧制过程中的自动纠偏控制方法，其通过设置在精轧小立辊测压头检测到小立辊两侧的轧制力偏差，利用小立辊两侧的轧制力偏差，精轧工序的工艺过程控制计算机计算出各机架控制跑偏的精轧辊偏差补偿量，并对轧机两侧的压下位置进行补偿。

如图3中所示，本发明的技术方案，提供了一种精轧带钢自动纠偏控制方法，其发明点在于：

1)在精轧机前端的每个小立辊两侧，分别安装一个压力检测装置，用以检测每个小立辊两侧的轧制力偏差值；

2)根据工艺操作条件，预设定辊缝两侧轧制力偏差值的上下限；

3)检测精轧小立辊两侧的实际轧制力；

4)计算每个精轧小立辊两侧的轧制力偏差值；

5)判断每个精轧小立辊两侧轧制力的偏差值是否在控制死区的范围内？若是，则结束自动纠偏，返回上一步骤；若否，则进入下一步骤；

6)计算辊缝偏差调节量或各机架控制跑偏的精轧辊偏差补偿量；

7)判断辊缝偏差调节量是否超限？若是，则按预设定的辊缝两侧轧制力偏差值上下限调节控制辊缝偏差；若否，则进入下一步骤；

8)按实际计算出的辊缝偏差调节控制辊缝偏差；

9)结束本轮调控，返回第3)步骤，依次进行下一轮检测和控制过程。

具体的，本发明的技术方案的具体内容如下：

(1)精轧小立辊轧制力偏差检测：

精轧小立辊两侧的压力检测装置(简称测压头)检测到的轧制力偏差实际值经过相应的处理(通常是绝对值的相比较)以后，得到精轧小立辊轧制力的偏差值ΔF_(ds-dw)，若该偏差值ΔF_(ds-ws)在某一范围(称之为“控制死区”)之内(例如，±5KN，)则不进行调整。

(2)调整机架的确定：

主要通过精轧机的前机架(业内习惯上称在图1中编号为F1-F3的机架为前机架)来实现对来料的纠偏。

(3)各机架调整量的确定：

从精轧前小立辊测压头测得的轧制力偏差进行死区处理以后，依据轧制力偏差计算出各机架的单侧辊缝调节量，如公式(1)所示：

式中：Δh_i——第i机架的单侧辊缝调节量(mm)；

ΔF_(ds-ws)——小立辊轧制力偏差(kN)；

P——轧制力偏差影响系数(kN/mm)

H₀——中间坯厚度(mm)；

K_i——机架分配系数，初定K₁＝0.5，K₂＝0.3，K₃＝0.2；

t₀——精轧入口温度(℃)；

W——带钢成品宽度(mm)。

(4)调整时序：

头部时序：头部穿带下一机架咬钢完成，本机架的自动纠偏功能投入，比如F2咬钢信号产生以后，F1机架投用该机架的自动纠偏功能，以此类推。

尾部时序：飞剪切尾后延时4秒，该功能停用。

(5)模型参数：

注：设置机架调整限幅主要考虑到安全性。

本技术方案的优势：在本技术方案中，通过安装在立辊两侧的压力传感器(Loadcell)来检测带钢作用在两侧立辊上的力，通过计算两侧力的偏差，来反映带钢的跑偏趋势，这种通过两侧力的偏差来检测带钢跑偏并加以控制的方法，相比其他的检测控制方法(比如视觉检测、比如对中曲线的检测)更为直接，其准确性更高，控制精准度也非常好。

实施例：

如图4中所示，记录了某热轧产品的生产过程，其中，精轧来料中间坯厚度H₀＝48.04mm，宽度W＝1265mm。精轧入口温度t₀＝933℃。

图4中，精轧小立辊检测的轧制力标记为DS-WS曲线，F1机架辊缝偏差值标记为WS-DS曲线，精轧出口带钢楔形值标记为W40曲线。

从图中可以看出，对于未使用本技术方案的带钢1，其辊缝偏差未随立棍轧制力偏差调整，在带钢的整个长度范围内(简称全长)楔形较大。而对于采用了本技术方案的带钢2，其辊缝偏差随立棍轧制力偏差调整，全长楔形控制较好。

由此可以说明，采用本发明的技术方案，投入依照小立辊轧制力的自动纠偏功能后，产品的楔形值明显优于未投用该功能的带钢，效果非常明显。

本技术方案在实际应用中收到了良好效果，能够减少精轧跑偏、轧破甩尾和废钢，提高了热轧工序的轧制稳定性。

综上所述，为了控制热轧生产精轧跑偏问题，本发明的技术方案，提出了一种基于精轧小立辊两侧轧制力偏差的测量和轧机辊缝偏差补偿的控制方法，包括以下技术发明点：

1)在精轧入口小立辊两侧安装精确检测轧制力的测压头装置，并通过两侧轧制力的检测计算出轧制力偏差值；

2)由精轧小立辊检测的轧制力偏差值以及带精轧来料中间坯的厚度、温度、宽度等信息计算出各架轧机辊缝偏差补偿量；

3)将各架轧机辊缝楔形补偿量输出到压下控制系统，进行压下调节控制，藉此来控制、解决由于粗轧中间坯存在跑偏、楔形大而导致精轧轧制稳定性差的问题，最终达到了防止精轧带钢跑偏等问题发生的发明目的。

本发明可用于解决由于精轧来料跑偏及楔形所导致的精轧跑偏问题，对于带有精轧小立辊的传统热连轧产线，该技术方案的推广应用前景广阔。

Claims (10)

1.一种精轧带钢自动纠偏控制方法，其特征是：

1)在精轧机前端的每个小立辊两侧，分别安装压力检测装置，用以检测每个小立辊两侧的轧制力偏差值；

2)根据工艺操作条件，预设定辊缝两侧轧制力偏差值的上下限；

3)检测精轧小立辊两侧的实际轧制力；

4)计算每个精轧小立辊两侧的轧制力偏差值；

5)判断每个精轧小立辊两侧轧制力的偏差值是否在控制死区的范围内？若是，则结束自动纠偏，返回上一步骤；若否，则进入下一步骤；

6)计算辊缝偏差调节量或各机架控制跑偏的精轧辊偏差补偿量；

7)判断辊缝偏差调节量是否超限？若是，则按预设定的辊缝两侧轧制力偏差值上下限调节控制辊缝偏差；若否，则进入下一步骤；

8)按实际计算出的辊缝偏差调节控制辊缝偏差；

9)结束本轮调控，返回第3)步骤，依次进行下一轮检测和控制过程。

2.按照权利要求1所述的精轧带钢自动纠偏控制方法，其特征是所述的压力检测装置是压力传感器或测压头。

3.按照权利要求1所述的精轧带钢自动纠偏控制方法，其特征是所述预设定辊缝两侧轧制力的偏差值是±3KN至±10KN。

4.按照权利要求1所述的精轧带钢自动纠偏控制方法，其特征是所述的控制死区是指辊缝两侧轧制力的偏差值在±5KN以内。

5.按照权利要求1所述的精轧带钢自动纠偏控制方法，其特征是在计算所述辊缝偏差调节量或各机架控制跑偏的精轧辊偏差补偿量时，依据如下公式进行：

各机架的单侧辊缝调节量

其中：Δh_i——第i机架的单侧辊缝调节量；

ΔF_(ds-ws)——小立辊轧制力偏差；

P——轧制力偏差影响系数；

H₀——中间坯厚度；

K_i——机架分配系数，初定K₁＝0.5，K₂＝0.3，K₃＝0.2；

t₀——精轧入口温度；

W——带钢成品宽度。

6.按照权利要求1所述的精轧带钢自动纠偏控制方法，其特征是所述实际计算出的辊缝偏差，为各机架的单侧辊缝调节量Δh_i。

7.按照权利要求1所述的精轧带钢自动纠偏控制方法，其特征是所述的调节控制辊缝偏差，包括通过精轧机的前机架来实现对来料的纠偏。

8.按照权利要求1所述的精轧带钢自动纠偏控制方法，其特征是所述的调节控制辊缝偏差，还包括调整时序。

9.按照权利要求8所述的精轧带钢自动纠偏控制方法，其特征是所述的调整时序包括头部时序和尾部时序。

10.按照权利要求9所述的精轧带钢自动纠偏控制方法，其特征是所述的头部时序是指当带钢的头部穿带下一机架咬钢完成时，本机架的自动纠偏控制功能投入；

所述的尾部时序是指当飞剪对运行中的带钢进行切尾操作后，延时4秒，所述精轧机第一机架的自动纠偏控制功能自动能停用，精轧机前端的。

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