CN113263060B - 改善带钢局部凸起提升工作辊轧制公里数的窜辊控制方法 - Google Patents

改善带钢局部凸起提升工作辊轧制公里数的窜辊控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种改善带钢局部凸起提升工作辊轧制公里数的窜辊控制方法,属于轧钢工作辊窜辊控制技术领域。本发明在首个窜辊周期内上下工作辊从窜辊零位开始,各个机架初始窜辊方向交叉相反,给定各机架初始窜辊步长和步长改变量,各机架在达到最大窜辊行程位置时改变窜辊方向和和窜辊步长,当各机架窜辊位置再次接近窜辊零位且在区间(‑x,x)之间时,跳过该范围区间继续窜动,以此反复。本发明的窜辊控制策略兼顾工作辊的均匀磨损,同时避开了窜辊零位附近各机架工作辊的磨损叠加,从而有效缓解了带钢截面局部凸起和边部碎浪问题,提升了一个换辊周期内的轧制公里数。

Description

改善带钢局部凸起提升工作辊轧制公里数的窜辊控制方法
技术领域
本发明涉及轧钢工作辊窜辊控制技术领域,特别是指一种改善带钢局部凸起提升工作辊轧制公里数的窜辊控制方法。
背景技术
常规凸度工作辊(如二次抛物线曲线、正弦曲线等)作为热轧生产中常见的、广泛使用的工作辊辊形,具有易磨削,板形控制稳定等特点。在热轧生产过程中,每轧一块钢,带钢与工作辊之间会形成一个磨损凹槽,带钢两端与轧辊接触处凹槽的最大,随着轧制数量的增加,凹槽会逐渐加深,在后续轧制过程中工作辊凹槽部位会在带钢上形成“猫耳朵”、边部碎浪等缺陷,严重影响带钢表面质量,减少一个换辊周期内的轧制公里数。
常规凸度工作辊窜辊控制方法主要包含等行程窜辊和变行程窜辊。等行程窜辊是指在整个轧制周期内,窜辊极限行程、窜辊步长和窜辊频率均保持不变的窜辊策略,在达到窜辊极限位置时改变窜辊方向,如此反复;变行程窜辊是指,窜辊极限行程、步长和频率等发生变化的窜辊策略,该类方法包含变行程等步长窜辊控制方法和变行程变步长窜辊控制方法。变行程窜辊控制方法相较于等行程窜辊控制方法,轧辊的磨损状况有了很大的改善。但是目前仍有以下缺点:
1、所有窜辊方式在窜辊零位附近轧制数量较多,且各机架相同位置存在磨损叠加,导致出口带钢猫耳高度增加;
2、目前的窜辊控制方法中,窜辊步长只向减小方向变化,导致轧制末期窜辊量小,不利于均匀磨损,必将导致猫耳高度增加及轧制公里数减少。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种改善带钢局部凸起提升工作辊轧制公里数的窜辊控制方法。
该方法在首个窜辊周期内上下工作辊从窜辊零位开始,各个机架初始窜辊方向交叉相反,根据给定的各机架初始窜辊步长L0、初始窜辊方向d0和步长改变量l,得到下一块带钢的窜辊量,各机架在达到极限窜辊行程位置Smax或-Smax时,改变窜辊方向和窜辊步长,得到新的窜辊方向dT和窜辊步长LT,当各机架窜辊位置再次到达窜辊零位且在区间(-x,x)之间时,跳过该范围区间继续窜动,以此反复。
其中,各机架上下工作辊达到极限窜辊行程位置Smax或-Smax时,窜辊步长LT改变一个步长改变量l,且每达到一次窜辊极限行程位置,步长改变量相等,当步长值达到最大步长Lmax时,则窜辊步长LT减小一个步长改变量l,且每达到一次,步长减小量相等,当步长值达到最小步长Lmin时,窜辊步长LT增加一个步长改变量l,以此反复,上下工作辊由-Smax窜动到Smax位置为一个窜辊周期,即单个周期内窜辊位置变化以等差数列形式实现。
窜辊量计算函数如下:
Si=Si-1+dT·LT
式中:
i为轧制带钢的块数,单位为1;
Si为当前块工作辊窜辊量,单位为mm;
Si-1为上一块工作辊窜辊量,单位为mm;
T为窜辊周期,单位为1;
dT为当前周期窜辊方向,单位为1;
LT为当前周期窜辊步长,单位为mm;
给定初始窜辊量S0=0,最大窜辊行程量Smax,初始窜辊步长L0为介于区间[5,20]mm内的任意整数,最大窜辊步长Lmax,最小窜辊步长Lmin,窜辊步长变化量l,初始窜辊方向d0为1,各机架交叉相反,窜辊零位范围(-x,x)。
该窜辊控制方法具体如下:
当Si≥Smax时,Si=Smax,dT=-dT-1,LT=LT-1+l;
当Si≤-Smax时,Si=-Smax,dT=-dT-1,LT=LT-1+l;
当Si=±Smax,LT=(LT-1+l)≥Lmax时,l=-l,LT=LT-1+l;
当Si=±Smax,LT=(LT-1+l)≤Lmin时,l=-l,LT=LT-1+l;
当Si-1>x且-x≤Si≤x时,Si=x,Si+1=-x;
当Si-1<-x且-x≤Si≤x时,Si=-x,Si+1=x。
其中,最大窜辊步长Lmax为20mm,最小窜辊步长Lmin为5mm,窜辊步长变化量l为介于[5,10]mm区间内的任意整数。
窜辊零位范围(-x,x)介于[-20,20]mm区间。
最大窜辊行程量Smax取值介于[0,150]mm区间,具体值为精轧工作辊与支撑辊长度差值的一半。
工作辊窜辊控制策略的主要目标,是实现工作辊与带钢之间接触磨损的均匀化,延缓或避免带钢“猫耳形”、边降增大以及边部碎浪问题的产生,以达到延长轧制公里数,提升生产效率。
观察之前的窜辊控制方法,虽然采用了往复窜辊和单向窜辊步长变化控制方法,却忽视了双向窜辊变步长和窜辊零位磨损叠加的重要性,其在单个轧制周期内单向窜辊变步长,这导致窜辊周期内带钢轧制数量减少,轧制末期窜辊位置变化较小,磨损严重;另外,窜辊零位附近各机架磨损叠加,必将导致轧件的猫耳高度增加,这点对于轧辊均匀化磨损也是不利的。本发明则很好的解决了该问题。
本发明的上述技术方案的有益效果如下:
上述方案中,窜辊步长初始值及极限值设定灵活,适用于各类不同长度的工作辊窜辊。采用轧制周期内的双向变步长的窜辊控制,增加轧制带钢数,避免轧制后期由于窜辊步长减小导致的磨损叠加。跳过窜辊零位附近的磨损叠加位置,能够有效避免各机架工作辊磨损叠加,减少“猫耳形”发生概率。
附图说明
图1为本发明的轧件与轧辊接触磨损示意图;
图2是目前较为常见的变行程等步长窜辊控制方法示意图;
图3是本发明实施例提供的窜辊控制策略示意图;
图4是使用图2窜辊策略后期窜辊零位的带钢截面图;
图5是使用图3窜辊策略的带钢截面图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种改善带钢局部凸起提升工作辊轧制公里数的窜辊控制方法。目前,轧件与轧辊接触磨损如图1所示,较为常见的变行程等步长窜辊控制方法示意图如图2所示,现有方法均存在窜辊周期内带钢轧制数量减少,轧制末期窜辊位置变化较小,磨损严重,轧件的猫耳高度增加等问题。
而如图3所示,本发明方法在首个窜辊周期内上下工作辊从窜辊零位开始,各个机架初始窜辊方向交叉相反,根据给定的各机架初始窜辊步长L0、初始窜辊方向d0和步长改变量l,得到下一块带钢的窜辊量,各机架在达到极限窜辊行程位置Smax或-Smax时,改变窜辊方向和窜辊步长,得到新的窜辊方向dT和窜辊步长LT,当各机架窜辊位置再次到达窜辊零位且在区间(-x,x)之间时,跳过该范围区间继续窜动,以此反复。
具体的,各机架上下工作辊达到极限窜辊行程位置Smax或-Smax时,窜辊步长LT改变一个步长改变量l,且每达到一次窜辊极限行程位置,步长改变量相等,当步长值达到最大步长Lmax时,则窜辊步长LT减小一个步长改变量l,且每达到一次,步长减小量相等,当步长值达到最小步长Lmin时,窜辊步长LT增加一个步长改变量l,以此反复。跳过窜辊零位附近(-x,x)的窜辊位置,避免各几架相同位置磨损叠加。窜辊控制策略包括当前块窜辊量,上一块窜辊量,窜辊方向,窜辊步长四个部分。
窜辊量的计算函数如下:
Si=Si-1+dT·LT
式中:
i为轧制带钢的块数,单位为1;
Si为当前块工作辊窜辊量,单位为mm;
Si-1为上一块工作辊窜辊量,单位为mm;
T为窜辊周期,单位为1;
dT为当前周期窜辊方向,单位为1;
LT为当前周期窜辊步长,单位为mm;
给定初始窜辊量S0=0,最大窜辊行程量Smax,初始窜辊步长L0为介于区间[5,20]mm内的任意整数,最大窜辊步长Lmax,最小窜辊步长Lmin,窜辊步长变化量l,初始窜辊方向d0为1,各机架交叉相反,窜辊零位范围(-x,x)。
该窜辊控制方法具体如下:
当Si≥Smax时,Si=Smax,dT=-dT-1,LT=LT-1+l;
当Si≤-Smax时,Si=-Smax,dT=-dT-1,LT=LT-1+l;
当Si=±Smax,LT=(LT-1+l)≥Lmax时,l=-l,LT=LT-1+l;
当Si=±Smax,LT=(LT-1+l)≤Lmin时,l=-l,LT=LT-1+l;
当Si-1>x且-x≤Si≤x时,Si=x,Si+1=-x;
当Si-1<-x且-x≤Si≤x时,Si=-x,Si+1=x。
下面结合具体实施例予以说明。
本发明方法用于金属板带材轧制,热轧生产中每轧一块钢,上下工作辊反向移动相等的距离,这种工作辊的移动方式叫做窜辊;
本发明的窜辊控制策略具有如下特点:从窜辊零位开始,各机架上下工作辊达到极限窜辊行程位置Smax或-Smax时,窜辊步长LT改变一个步长改变量l,且每达到一次窜辊极限行程位置,步长改变量相等,当步长值达到最大步长Lmax时,则窜辊步长LT减小一个步长改变量l,且每达到一次,步长减小量相等,当步长值达到最小步长Lmin时,窜辊步长LT增加一个步长改变量l,以此反复。跳过窜辊零位附近(-x,x)的窜辊位置,避免各几架相同位置磨损叠加。窜辊控制策略包括当前块窜辊量,上一块窜辊量,窜辊方向,窜辊步长四个部分。
窜辊量计算函数如下:
Si=Si-1+dT·LT
式中:
i为轧制带钢的块数,单位为1;
Si为当前块工作辊窜辊量,单位为mm;
Si-1为上一块工作辊窜辊量,单位为mm;
T为窜辊周期,单位为1;
dT为当前周期窜辊方向,单位为1;
LT为当前周期窜辊步长,单位为mm;
给定初始窜辊量S0=0,最大窜辊行程量Smax,初始窜辊步长L0为介于区间[5,20]mm内的任意整数,最大窜辊步长Lmax,最小窜辊步长Lmin,窜辊步长变化量l,初始窜辊方向d0为1,各机架交叉相反,窜辊零位范围(-x,x)。
该窜辊控制方法具体如下:
当Si≥Smax时,Si=Smax,dT=-dT-1,LT=LT-1+l;
当Si≤-Smax时,Si=-Smax,dT=-dT-1,LT=LT-1+l;
当Si=±Smax,LT=(LT-1+l)≥Lmax时,l=-l,LT=LT-1+l;
当Si=±Smax,LT=(LT-1+l)≤Lmin时,l=-l,LT=LT-1+l;
当Si-1>x且-x≤Si≤x时,Si=x,Si+1=-x;
当Si-1<-x且-x≤Si≤x时,Si=-x,Si+1=x。
将本发明提供的窜辊控制策略投入到某厂1780热轧生产中,F4-F7机架使用附图3的窜辊策略之后,对上辊和下辊的磨损数据进行分析,由图4和图5的分析比较,发现本发明方法上辊和下辊磨损量明显减少,带钢截面猫耳高度有较大改善。可见本发明的窜辊策略在实际应用中在减小工作辊磨损量,延长轧制公里数方面效果显著。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种改善带钢局部凸起提升工作辊轧制公里数的窜辊控制方法,其特征在于:在首个窜辊周期内上下工作辊从窜辊零位开始窜动,各个机架初始窜辊方向交叉相反,根据给定的各机架初始窜辊步长L0、初始窜辊方向d0和步长改变量Δl,得到下一块带钢的窜辊量,各机架在达到极限窜辊行程位置Smax或-Smax时,改变窜辊方向和窜辊步长,得到新的当前周期窜辊方向dT和新的当前周期窜辊步长LT,当各机架窜辊位置再次到达窜辊零位区间(-x,x)之间时,跳过窜辊零位区间(-x,x)继续窜动,以此反复;
各机架上下工作辊达到极限窜辊行程位置Smax或-Smax时,窜辊步长改变一个步长改变量Δl,且每达到一次极限窜辊行程位置,步长改变量Δl相等;当窜辊步长值达到最大窜辊步长Lmax时,则窜辊步长减小一个步长改变量Δl,且每达到一次,减小的一个步长改变量Δl相等;当窜辊步长值达到最小窜辊步长Lmin时,窜辊步长增加一个步长改变量Δl,以此反复;步长改变量Δl为介于[5,10]mm区间内的任意整数;上下工作辊由-Smax窜动到Smax位置为一个窜辊周期,即单个周期内窜辊位置变化以等差数列形式实现。
2.根据权利要求1所述的改善带钢局部凸起提升工作辊轧制公里数的窜辊控制方法,其特征在于:所述窜辊量计算函数如下:
Si=Si-1+dT·LT
式中:
i为轧制带钢的块数,单位为1;
Si为当前块工作辊窜辊量,单位为mm;
Si-1为上一块工作辊窜辊量,单位为mm;
T为窜辊周期,单位为1;
dT为当前周期窜辊方向,单位为1;
LT为当前周期窜辊步长,单位为mm;
给定初始窜辊量S0=0,初始窜辊步长L0为介于区间[5,20]mm内的任意整数,初始窜辊方向d0为1。
3.根据权利要求2所述的改善带钢局部凸起提升工作辊轧制公里数的窜辊控制方法,其特征在于:窜辊控制方法具体如下:
当Si≥Smax时,Si=Smax,dT=-dT-1,LT=LT-1+Δl;
当Si≤-Smax时,Si=-Smax,dT=-dT-1,LT=LT-1+Δl;
当Si=±Smax,LT=(LT-1+Δl)≥Lmax时,使-1×Δl,并将-1×Δl的结果作为新的步长改变量Δl进行使用;
当Si=±Smax,LT=(LT-1+Δl)≤Lmin时,使-1×Δl,并将-1×Δl的结果作为新的步长改变量Δl进行使用;
当Si-1>x且-x≤Si≤x时,Si=x,Si+1=-x;
当Si-1<-x且-x≤Si≤x时,Si=-x,Si+1=x。
4.根据权利要求2所述的改善带钢局部凸起提升工作辊轧制公里数的窜辊控制方法,其特征在于:所述最大窜辊步长Lmax为20mm,最小窜辊步长Lmin为5mm。
5.根据权利要求1所述的改善带钢局部凸起提升工作辊轧制公里数的窜辊控制方法,其特征在于:所述窜辊零位区间(-x,x)介于(-20,20)mm区间。
6.根据权利要求1所述的改善带钢局部凸起提升工作辊轧制公里数的窜辊控制方法,其特征在于:所述极限窜辊行程位置Smax取值介于[0,150]mm区间,具体值为精轧工作辊与支撑辊长度差值的一半。
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