CN113680829A - 一种新型镰刀弯头部预控方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型镰刀弯头部预控方法，包括步骤：S1:根据各轧机零调过程数据计算各机架零调两侧刚度K_ios0、K_ids0；S2:从轧机的控制系统读取各机架两侧测试刚度K_iosT、K_idsT；S3:根据零调刚度与测试刚度计算各机架两侧刚度K_ios、K_ids；S4:根据各机架两侧刚度计算各机架的基底辊缝S_i0；S5:对粗轧出口中心线曲线处理，计算当前中间坯镰刀弯弯曲量L_c；S6:根据公式计算消除镰刀弯弯曲量的辊缝调节量ΔS_i：S7:计算各机架辊缝预摆值S_i：S_i＝S_i0+ΔS_i传输给压下系统进行执行。按照本发明的方法可以消除中间坯镰刀弯头部对精轧的跑偏影响。可解决由于粗轧中间坯镰刀弯缺陷而影响精轧轧制稳定性的问题，减少带钢由于机架间跑偏引起的堆钢事故，提高热轧生产的的稳定性。

Description

一种新型镰刀弯头部预控方法

技术领域

本发明涉及板带轧制领域中非对称板形控制技术领域，特别涉及一种新型镰刀弯头部预控方法。

背景技术

热轧带钢是重要的钢铁产品，热连轧是热轧带钢生产的主要方式之一。图1示意了一种热轧带钢的热连轧生产线。如图1所示，该热连轧生产线主要包括加热炉、粗轧机、精轧机、层流冷却装置以及卷取机，其中精轧机包括若干精轧机架，该热连轧生产线中，精轧机包括精轧机架F1-F7。该热连轧生产线的生产工艺是：首先坯料经加热炉板坯加热，其次经高压水除磷，之后经粗轧机进行粗轧，然后切头切尾，再经精轧机精轧，之后经层流冷却装置进行层流冷却，最后由卷取机进行卷取获得热轧带钢成品。

带钢跑偏是板带在轧制过程中宽度方向的中心线偏离轧制系统设定中心线的工程描述，是轧制状态参数失去横向对称性的外在表现。带钢在热连轧生产过程中，由于来料楔形、来料走偏、轧机两侧纵向刚度不同等问题，控制不当容易发生带钢跑偏堆钢事故。带钢跑偏会造成很大的危害，例如带钢拉断、堆钢、卷取不对中等板带产品质量问题，也会造成工作辊损伤、工作辊轴向磨损不均等设备故障，严重影响生产效率，造成企业的经济损失。因而对于带钢头部跑偏现象的控制对于提高产品质量、降低生产成本具有重要的意义。

镰刀弯问题源于非对称轧制，即轧机入口与出口板坯比例楔形不相等。造成非对称轧制的因素众多，主要包括轧件、轧机和轧制对中性三方面。轧件方面的因素包括板坯来料的镰刀弯、楔形度和温度均匀性。对于板坯来料的温度均匀性导致的非对称轧制问题，公开号为JP62197209A、JP06007818A的专利公开了一种基于温度检测的镰刀弯和跑偏控制方法，是通过在轧机入口安装温度检测装置，测量板坯横向温度差，由此得到轧机两侧轧制力偏差和辊缝偏差，并对轧机两侧辊缝进行补偿，从而实现镰刀弯和跑偏控制。但该方法对于板坯来料的镰刀弯和楔形度导致的跑偏和镰刀弯无法控制。公开号为CN10698452A的专利公开了一种基于镰刀弯控制精轧机架跑偏的方法，是通过粗轧机出口测宽仪检测中心线数据，计算镰刀弯弯曲量，根据中间坯镰刀弯情况，对轧机两侧辊缝进行补偿，从而实现镰刀弯和跑偏的控制。但该方法并未考虑轧机自身的非对称因素。

发明内容

为了解决背景技术提出的技术问题，本发明提供一种针对中间坯头部弯曲缺陷的精轧机架辊缝预设定方法，该方法可解决由于粗轧中间坯镰刀弯缺陷而影响精轧轧制稳定性的问题，减少带钢由于机架间跑偏引起的堆钢事故，提高热轧生产的的稳定性。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

本发明提出一种根据镰刀弯头部对精轧机架跑偏进行预控的方法，包括如下步骤：

步骤S1.根据各轧机零调过程数据计算各机架零调两侧刚度K_ios0、K_ids0；

步骤S2.从轧机的控制系统读取各机架两侧测试刚度K_iosT、K_idsT；

步骤S3.根据零调刚度与测试刚度计算各机架两侧刚度K_ios、K_ids；

步骤S4.根据各机架两侧刚度计算各机架的基底辊缝S_i0；

步骤S5.对粗轧出口中心线曲线处理，计算当前中间坯镰刀弯弯曲量L_c；

步骤S6.根据如下公式计算消除镰刀弯弯曲量的辊缝调节量△S_i：

式中：α为模型增益系数，其为无量纲；Q为轧件塑性系数，其单位为kN/mm；K_ios、K_ids为机架两侧刚度，其单位为kN/mm；h_i为各机架出口设定厚度，其单位为mm；H为中间坯设定厚度，其单位为mm；B为轧件宽度，其单位为mm；

步骤S7.计算各机架辊缝预摆值S_i：S_i＝S_i0+ΔS_i传输给压下系统进行执行。

本发明的整体构思是考虑到中间坯弯头部弯曲对精轧跑偏的影响因素主要集中在两方面：一是对轧机两侧刚度进行精确选取，主要针对不同辊期内轧机刚度变化对辊缝设定的影响。二是中间坯的来料因素，主要包括来料的钢种、宽度、出入口设定厚度以及中间坯头部弯曲量。根据现场的轧制经验，精轧机组前三机架针对中间坯头部的调整最为有效。由于此时中间坯尚未完全建张，易于对中，且轧制前期的带钢厚度较大，楔形相对较小，头部跑偏易于控制，因此本方法只考虑利用前三个机架对中间坯头部弯曲进行调整。

进一步地，所述的步骤S1具体包括：读取各机架两侧压力传感器压力、各机架两侧辊缝，将二者进行线性拟合，拟合后的斜率值为各机架两侧零调刚度K_ios0、K_ids0值。

进一步地，本发明的根据中间坯头部对精轧机架进行辊缝预设定的方法中，步骤S3选定各机架两侧刚度原因是：轧机标定完成时的标定轧制力小于实际轧制力，导致标定过程所获得的轧机两侧的刚度计算不准确。为了获取更加精确的两侧刚度，需要结合轧机控制系统的测试刚度。

进一步地，本发明所述的方法中，在所述步骤S3具有如下步骤：

(1)根据如下公式计算各机架两侧零调刚度与测试刚度二者差值ΔK_ios、ΔK_ids

ΔK_ios＝K_ios0-K_iosT i＝1，2，…7

ΔK_ids＝K_ids0-K_idsT i＝1，2，…7

(2)当二者差值小于Y时，根据如下公式计算各机架两侧刚度：

K_ios＝0.8×K_ios0+0.2×K_iosT i＝1，2，…7

K_ids＝0.8×K_ids0+0.2×K_idsT i＝1，2，…7

(3)当二者差值大于Y时，根据如下公式计算各机架两侧刚度：

K_ios＝0.2×K_ios0+0.8×K_iosT i＝1，2，…7

K_ids＝0.2×K_ids0+0.8×K_idsT i＝1，2，…7

进一步地，本发明的根据中间坯头部对精轧机架进行辊缝预设定的方法中，步骤S4根据各机架两侧刚度计算辊缝补偿量的原因是：在轧机辊缝设定过程中，一般认为轧机两侧的刚度是相同的，即对称的，并由此给出各轧制道次的设定辊缝值，但实际上由于牌坊制造误差、辊系的不对称、垫片和压头等的影响，轧机两侧始终存在刚度差且实际轧制力与标定轧制力不相等，因此需要对轧机两侧刚度差与标定轧制力进行补偿。

进一步地，本发明所述的方法中，在所述步骤S4包括：据以下公式计算各机架的基底辊缝S_i0：

式中：Si0为各机架的基底辊缝，其单位为mm；P_i0为第i机架标定轧制力，其单位为kN；P_i为第i机架预报轧制力，其单位为kN；K_ids为第i机架轧机传动侧刚度，其单位为kN/mm；K_ios为第i机架轧机操作侧刚度，其单位为kN/mm。

进一步地，本发明所述的方法中，在所述步骤S5还具有步骤：计算R2出口镰刀弯头部弯曲量；以中间坯长度范围为Z的位置定义为镰刀弯头部，根据粗轧镰刀弯的中心线曲线，读取镰刀弯头部曲线上前两个最值

和

根据以下公式计算镰刀弯头部弯曲量L_c：

L_C的符号正负决定出口板坯镰刀弯的弯曲方向，若L_C>0时，出口板坯弯向操作侧；L_C<0时，出口板坯弯向传动侧

进一步地，上述方法中，Y的取值为450～550kN/mm。

进一步地，上述方法中，Z的取值范围为0.5％—12％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明能够减少精轧跑偏，轧破甩尾和废钢，提高热轧轧制的稳定性：

(1)可根据中间坯来料头部的镰刀弯情况进行预摆辊缝控制，可以有效减少粗轧镰刀弯头部对精轧跑偏的影响，提高轧制稳定性；

(2)由于本发明考虑轧机两侧刚度差的影响，消除了轧机的非对称因素对跑偏的影响，提高了模型的控制精度。

附图说明

图1为一种热轧带钢的热连轧生产线的结构示意图；

图2为本发明所述的针对中间坯头部弯曲缺陷的精轧机架辊缝预设定方法在一种实施方式下所应用的控制流程示意图；

图3为精轧机组F1机架在零调过程的拟合结果示意图；

图4为本发明所述的根据中间坯镰刀弯头部对精轧机架进行跑偏预控制的方法在一种实施方式下的中间坯对中数据曲线。

具体实施方式

图1包含轧线工艺情况，其中精轧各轧机包括F1-F7。

以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。

实施例A1-A2

图2示意了实施例实施例A1-A2根据中间坯镰刀弯头部对精轧机架进行跑偏预控制的方法在一种实施方式下所应用的流程。

如图2所示，实施例A1-A2的根据中间坯镰刀弯头部对精轧机架进行跑偏预控制的方法的具体步骤如下：

S1.根据各轧机零调过程数据计算各机架零调两侧刚度K_ios0、K_ids0；所述的步骤S1后进一步包括:读取各机架两侧压力传感器压力，各机架两侧辊缝，将二者进行线性拟合，拟合后的斜率为各机架两侧零调刚度K_ios0、K_ids0。其中精轧机组F1机架的拟合结果如图3所示。

表1列出了实施例A1根据各机架零调过程数据拟合的各机架两侧刚度K_ios0、K_ids0。

表1

K<sub>1os0</sub>	K<sub>2os0</sub>	K<sub>3os0</sub>	K<sub>4os0</sub>	K<sub>5os0</sub>	K<sub>6os0</sub>	K<sub>7os0</sub>
							2234	2283	2322	2710	2067	2826	2372
K<sub>1ds0</sub>	K<sub>2ds0</sub>	K<sub>3ds0</sub>	K<sub>4ds0</sub>	K<sub>5ds0</sub>	K<sub>6ds0</sub>	K<sub>7ds0</sub>
							2266	2223	2589	2195	2642	2395	2241

表2列出了实施例A2根据各机架零调过程数据拟合的各机架两侧刚度K_ios0、K_ids0。

表2

K1os0	K2os0	K3os0	K4os0	K5os0	K6os0	K7os0
							2873	2544	3167	2978	2522	2855	2796
K1ds0	K2ds0	K3ds0	K4ds0	K5ds0	K6ds0	K7ds0
							2619	2230	2367	1972	2034	2409	2170

S2.从轧机的控制系统读取各机架两侧测试刚度K_iosT、K_idsT；

S3.根据零调刚度与测试刚度计算各机架两侧刚度K_ios、K_ids；所述步骤S3还具有步骤：

(1)根据如下公式计算各机架两侧零调刚度与测试刚度二者差值ΔK_ios、ΔK_ids

ΔK_ios＝K_ios0-K_iosT i＝1，2，…7

ΔK_ids＝K_ids0-K_idsT i＝1，2，…7

(2)当二者差值小于Y时，根据如下公式计算各机架两侧刚度：

K_ios＝0.8×K_ios0+0.2×K_iosT i＝1，2，…7

K_ids＝0.8×K_ids0+0.2×K_idsT i＝1，2，…7

(3)当二者差值大于Y时，根据如下公式计算各机架两侧刚度：

K_ios＝0.2×K_ios0+0.8×K_iosT i＝1，2，…7

K_ids＝0.2×K_ids0+0.8×K_idsT i＝1，2，…7

S4.根据各机架两侧刚度计算各机架的基底辊缝S_i0；所述的步骤S4进一步包括：据以下公式计算各机架的基底辊缝S_i0：

式中：S_i0为各机架的基底辊缝，其单位为mm；P_i0为第i机架标定轧制力，其单位为kN；P_i为第i机架预报轧制力，其单位为kN；K_ids为第i机架轧机传动侧刚度，其单位为kN/mm；K_ios为第i机架轧机操作侧刚度，其单位为kN/mm；

S5.对粗轧出口中心线曲线处理，计算当前中间坯镰刀弯弯曲量L_c；所述的步骤S5后进一步包括：计算R2出口镰刀弯头部弯曲量；以中间坯长度范围为Z的位置定义为镰刀弯头部，根据粗轧镰刀弯的中心线曲线，读取镰刀弯头部曲线上前两个最值

和

根据以下公式计算镰刀弯头部弯曲量L_c：

L_c的符号正负决定出口板坯镰刀弯的弯曲方向，若L_c>0时，出口板坯弯向操作侧；Lc<0时，出口板坯弯向传动侧。

S6.根据如下公式计算消除镰刀弯弯曲量的辊缝调节量△S_i：

式中：α为模型增益系数，其为无量纲；Q为轧件塑性系数，其单位为kN/mm；h_i为各机架出口设定厚度，其单位为mm；H为中间坯设定厚度，其单位为mm；B为轧件宽度，其单位为mm；

S7.计算各机架辊缝预摆值S_i：S_i＝S_i0+ΔS_i传输给压下系统进行执行。

表3列出了实施例A1的根据中间坯镰刀弯头部对精轧机架预控方法的具体工艺参数。在实施例A1中，由测宽仪检测的R2出口镰刀弯中心线数据如图4所示，横坐标为中间坯的长度方向，中间坯长度为基准将长度范围为0.5％-12％的中间坯曲线的第一个最值

第二个最值

由此计算出的镰刀弯弯曲量L_c为22mm。

表3

表4列出了实施例A2的根据中间坯镰刀弯头部对精轧机架预控方法的具体工艺参数。在实施例A2中，中间坯长度为基准将长度范围为0.5％-12％的中间坯曲线的第一个最值

第二个最值

由此计算出的镰刀弯弯曲量L_c为22mm。

表4

上述事例A1和A2只给出了两种中间坯弯曲量L_c的计算情况，对于根据步骤S5得到的不同的L_c值，只需带入步骤S6即可以计算相应L_c值的精轧F1-F3机架的辊缝调节量ΔS_i。实施例A1和A2在实际应用中收到了良好的效果，能够减少精轧跑偏，轧破甩尾和废钢，提高热轧轧制的稳定性。

以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

Claims (7)

1.一种新型镰刀弯头部预控方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1.根据精轧各轧机零调过程数据计算各机架两侧零调刚度K_ios0、K_ids0；

步骤S2.从轧机的控制系统读取各机架两侧测试刚度K_iosT、K_idsT；

步骤S3.根据零调刚度K_ios0、K_ids0与测试刚度K_iosT、K_idsT计算各机架两侧刚度K_ios、K_ids；

步骤S4.根据各机架两侧刚度K_ios、K_ids计算各机架的基底辊缝S_i0；

步骤S5.对粗轧出口中心线曲线处理，计算当前中间坯镰刀弯弯曲量L_c；

步骤S6.根据如下公式计算消除镰刀弯弯曲量的辊缝调节量ΔS_i：

式中：α为模型增益系数，其为无量纲；Q为轧件塑性系数，其单位为kN/mm；K_ios、K_ids为机架两侧刚度，其单位为kN/mm；h_i为各机架出口设定厚度，其单位为mm；H为中间坯设定厚度，其单位为mm；B为轧件宽度，其单位为mm；

步骤S7.计算各机架辊缝预摆值S_i：S_i＝S_i0+ΔS_i传输给压下系统进行执行。

2.根据权利要求书1所述的一种新型镰刀弯头部预控方法，其特征在于，所述的步骤S1具体包括：读取各机架两侧压力传感器压力、各机架两侧辊缝，将二者进行线性拟合，拟合后的斜率值为各机架两侧零调刚度K_ios0、K_ids0值。

3.根据权利要求书1所述的一种新型镰刀弯头部预控方法，其特征在于，所述的步骤S3具体包括如下步骤：

1)根据如下公式计算各机架两侧零调刚度与测试刚度二者差值ΔK_ios、ΔK_ids

ΔK_ios＝K_ios0-K_iosTi＝1，2，…7

ΔK_ids＝K_ids0-K_idsTi＝1，2，…7

2)当二者差值小于设定值Y时，根据如下公式计算各机架两侧刚度：

K_ios＝0.4×K_ios0+0.1×K_iosTi＝1，2，…7

K_ids＝0.4×K_ids0+0.1×K_idsTi＝1，2，…7

3)当二者差值大于设定值Y时，根据如下公式计算各机架两侧刚度：

K_ios＝0.1×K_ios0+0.4×K_iosTi＝1，2，…7

K_ids＝0.1×K_ids0+0.4×K_idsTi＝1，2，…7

4.根据权利要求书1所述的一种新型镰刀弯头部预控方法，其特征在于，所述的步骤S4中，根据以下公式计算各机架的基底辊缝值：

式中：S_i0为各机架的基底辊缝，其单位为mm；P_i0为第i机架标定轧制力，其单位为kN；P_i为第i机架预报轧制力，其单位为kN；K_ids为第i机架轧机传动侧刚度，其单位为kN/mm；K_ios为第i机架轧机操作侧刚度，其单位为kN/mm。

5.根据权利要求书1所述的一种新型镰刀弯头部预控方法，其特征在于，所述的步骤S5包括：计算粗轧机R2出口镰刀弯头部弯曲量；以中间坯长度范围为Z的位置定义为镰刀弯头部，根据粗轧镰刀弯的中心线曲线，读取镰刀弯头部曲线上前两个最值

和

根据以下公式计算镰刀弯头部弯曲量L_c：

L_c的符号正负决定出口板坯镰刀弯的弯曲方向，若L_c>0时，出口板坯弯向操作侧；L_c<0时，出口板坯弯向传动侧。

6.根据权利要求书3所述的一种新型镰刀弯头部预控方法，其特征在于，所述的步骤S3中，Y的取值为450～550kN/mm。

7.根据权利要求书5所述的一种新型镰刀弯头部预控方法，其特征在于，所述的步骤S5中，Z的取值范围为0.5％-12％。

Images