CN114769323B - 一种热轧带钢宽度精度的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热轧带钢宽度精度的控制方法，属于轧钢自动化控制技术领域。本发明的控制方法，首先根据热检与侧压机锤头前端部的距离，以及热检与侧压机锤头工作点的距离，计算板坯头部、尾部及中部侧压机步长；然后根据狗骨回复、粗轧第一道次水平宽展，以及过侧压量计算侧压机的侧压量；最后按照钢种划分好头、尾短行程参数，利用短行程参数计算出头、尾短形程量，并加到相应步长处的侧压量上，最终形成步长、侧压辊缝的侧压规程。本发明的控制方法能很好规避板坯长度不准确的问题，也可以很好的解决侧压机在步进过程中造成的长度累计误差问题，提高宽度控制的精度和准确性。

Description

一种热轧带钢宽度精度的控制方法

技术领域

本发明属于轧钢自动化控制技术领域，更具体地说，涉及一种热轧带钢宽度精度的控制方法。

背景技术

板坯侧压机是热轧生产线重要的宽度控制设备，该设备直接决定了最后成品宽度的控制水平。在前进方向上，通过辊道、加送辊实现步长控制；在宽度方向上，通过偏心轮达到锤头辊缝位置；通过控制器将前进方向和宽度方向上的动作进行协调，当步长停止时，锤头打击板坯，而锤头离开板坯时，辊道及夹送辊又按步长向前运送板坯，如此循环，直到板坯完全离开侧压机。

在锤头打击板坯过程中，板坯头尾存在端部效应，在板坯的头尾位置又容易引起金属的流动，导致该区域的宽度变窄，所以又引入了头部、尾部的短行程策略，即在头部和尾部少侧压一些，从而达到头、中、尾部的宽度一致。

侧压机侧压过程中，边部的金属向内部流动，但仍然绝大部分是存在边部的，形成所谓的“狗骨”，“狗骨”在经过水平轧机后，又迅速的流回了边部，这称之为“回复”，为了能够得到准确的侧压辊缝，必须要对“回复”进行研究，确定“回复”规律。

板坯长度的数据是从连铸测速辊上间接测量得到的，不是板坯真实的长度，板坯长度信息准确性远没有达到需求。侧压机在工作时是由辊道和加送辊共同作用，步进式逐步前进，在启、停过程中是通过辊道速度的开环控制完成的，而不是直接测量板坯的行走距离并进行闭环控制，所以板坯在侧压机每个步进行走过程中就不可避免的出现打滑现象，整个步进过程的累计打滑量超过一个步长，就出现侧压机跟踪问题，导致实际执行的动作与计算参数指令不符，进而成品宽度失控。

中国专利CN201220547168.0公开了一种《定宽压力机板坯宽度控制方法》，其介绍了侧压机侧压步长和侧压辊缝的计算方法，其仅提供了一狗骨回复、水平辊宽展、侧压步长及短行程的算法，但对侧压时板坯头部跟踪位置确定、板坯长度不准确、步进过程打滑等情况都没有给出解决方案。

中国专利CN201610141279.4公开了一种《基于定宽侧压机的楔形坯宽度控制方法》，其介绍了利用侧压机步进式可调侧压辊缝特点，提供了一种针对大头、小头板坯(楔形坯)的侧压辊缝算法，通过狗骨回复之后，板坯目标宽度相同，从而在每个步长上得到不同的肩宽量，解决了楔形坯的问题。但对楔形坯的跟踪问题、板坯长度不准确问题及侧压过程打滑问题，没有给出解决方案。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有侧压机在运行过程中物料跟踪问题一直没有得到有效解决，特别是步长累加过程中，受到来料板坯长度尺寸准确性差，且每步移动过程中打滑的影响，造成在尾部形成长度方向上的累积误差，进而在带钢尾部形成宽度不合格，影响宽度精度。本发明提供了一种热轧带钢宽度精度的控制方法，可以很好规避板坯长度不准确的问题，也可以很好的解决侧压机在步进过程中造成的长度累计误差问题，提高宽度控制的精度和准确性。

2、技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种热轧带钢宽度精度的控制方法，包括以下步骤，

步骤一、在侧压机入口固定位置安装一个热检，板坯头部到达热检处，系统自动执行对中操作后，根据热检与侧压机锤头前端部的距离，以及热检与侧压机锤头工作点的距离，计算板坯头部、尾部及中部侧压机步长；

步骤二、根据狗骨回复、粗轧第一道次水平宽展，以及过侧压量计算侧压机的侧压量；

步骤三、按照钢种划分好头、尾短行程参数，利用短行程参数计算出头、尾短形程量，并加到相应步长处的侧压量上，最终形成步长、侧压辊缝的侧压规程；

步骤四、在侧压机执行侧压动作过程中，当板坯尾部刚离开热检时，开始执行尾部侧压规程。

优选地，步骤一中，板坯头部短行程区域，确定为板坯头部，板坯先在热检处停止，从等待位开始，将头部短行程的长度，计算到头部步长中；热检到侧压机锤头工作点的长度，确定为板坯尾部，板坯尾部刚离开热检位置时，通过剩余未侧压的长度来确定板坯尾部长度；板坯中部在经过侧压机过程中，采用等步长，步长为设定的最大步进长度。

优选地，板坯头部的短行程步长包括第1部分和第2部分，侧压机锤头由4部分组成，每部分的长度分别是L_SP1、L_SP2、L_SP3、L_SP4，则侧压机锤头打击过的累计长度为：

L_PRi＝ΣL_FWDi-L_SP1-L_SP2

头部第1部分短行程的步长为：头部第2部分短行程的步长为：/>

其中，∑_LFWDi为向前累计的i步长总和；为最大步长；A1为头部第1部分短行程长度；A2为头部第2部分短行程长度。

优选地，板坯尾部短行程步长也包括第1部分和第2部分，尾部短行程第1部分步长为：如果/>则/>

尾部短行程第2部分步长为：

尾部剩余部分步长为：

其中，C1为尾部第1部分短行程长度；C2为尾部第2部分短行程长度；∑L_TFWi为尾部向前累计步长；为尾部向前累计步长；L为侧压机热检入口距离工作点的距离。

优选地，板坯中部的侧压步长：L_S为头部、中部的板坯长度之和。

优选地，中部侧压辊缝：Wex＝RW_target-W_DB-W_HB-W_oz，其中，RW_target为粗轧出口目标宽度，等于目标成品宽度；W_oz为过侧压量；W_DB为侧压后经过水平辊的回复量；W_DB＝k*recovery₀+wid_corr+Z_LSP，Z_LSP为自学习系数； wid_corr＝∝1*ΔB+∝2*Wex+∝3*h+∝4*T+∝5W_HB为粗轧第一道次水平宽展量：

优选地，头部第1部分短行程量为：DNS_HE1＝W_DB*a1，头部第2部分短行程量为：DNS_HE2＝W_DB*a2，尾部第1部分短行程量为：DNS_TE1＝W_DB*b1，尾部第2部分短行程量为：DNS_TE2＝W_DB*b2，其中，a1、a2、b1、b2分别为A1、A2、C1、C2短行程对应的修正系数。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的一种热轧带钢宽度精度的控制方法，通过将短行程数值直接加到对应步长处的侧压量上，得到新的侧压量，由相应步长的头部短行程辊缝，加上中部侧压辊缝，即得到头部、中部的侧压辊缝；由相应步长的尾部短行程辊缝，加上中部侧压辊缝，即得到尾部的侧压辊缝，并形成最终侧压规程，解决了头部跟踪、板坯长度不准确、侧压步进过程中打滑的问题，实现了侧压机对带钢宽度的精确控制；

(2)本发明的一种热轧带钢宽度精度的控制方法，通过在侧压机入口固定位置安装一个热检，这样，热检与侧压机锤头前端部的距离、热检与侧压机锤头L_SP3工作点的距离，这两个距离就是个确定距离，从而可以利用这两个确定距离就可以对坯头部步长、尾部步长、中部步长进行计算，从而可以计算出其它的侧压参数；

(3)本发明的一种热轧带钢宽度精度的控制方法，采用一种头部算法，从等待位开始，将头部短行程的长度，计算到头部步长中；采用一种尾部计算方法，在板坯尾部长度内计算出各个尾部短行程的步长、尾部步长，这样就实现了头部、尾部跟踪的准确性。

附图说明

图1为本发明的一种热轧带钢宽度精度的控制流程图；

图2为本发明中带钢处于侧压机锤头等待位示意图；

图3为本发明中侧压机锤头结构图；

图4为本发明中侧压时前进长度累计示意图；

图5为本发明中侧压时头部短行程长度累计示意图；

图6为本发明中侧压时尾部第1部分短行程长度示意图；

图7为本发明中侧压时尾部第2部分短行程长度示意图；

图8为本发明中侧压时尾部剩余部分长度及步长示意图；

图9为本发明中板坯中侧压时步长计算示意图；

图10为本发明中板坯头、尾短行程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

本实施例的一种热轧带钢宽度精度的控制方法，在侧压机入口固定位置安装一个热检，这样热检位置与侧压机锤头之间的距离就是确定的。确定的距离有，1、热检与侧压机锤头前端部(等待位)的距离；2、热检与侧压机锤头L_SP3工作点的距离。利用这两个位置和距离，计算板坯头部步长、尾部步长、中部步长，进而计算出其他侧压参数。

首先、确定板坯头部的侧压机步长。板坯头部短行程区域，确定为板坯头部，板坯先在热检处停止，执行板坯对正，然后辊道和加送辊将板坯头部送到等待位。采用一种头部算法，从等待位开始，将头部短行程的长度，计算到头部步长中，这样就实现了头部跟踪的准确性。

如图2所示。等待位距离为L_wait(热检入口与侧压等待位的距离)，该段距离是固定的。该段辊道的加、减速度都为β，最大速度为V，则加速时间为t1＝V/β，减速时间为t2＝V/β，最高速度的时间为t3＝(L_wait-V²/β)/V。当Lwait过短，辊道在加速过程中还没达到最大速度就需要进行减速的情况下，此时，t3＝0；当热检安装位置的距离过远或β调试过小时，t3≠0；采用t1、t2、t3、β、V这样的设计，便于调试和参数调整。在实施例中，Lwait过短，β较大也没有出现打滑，所以t3＝0，这样也能最节省搬运时间。所以，板坯到达热检后的运行轨迹为，见表1。

表1板坯到达热检后的运行轨迹表

时间	加速度
		t1	β
t3	0
		t2	-β

第一个步长的启动时间t＝t1+t2+t3，此时板坯停止在等待位置。

明确头、尾短行程参数，具体见下表2

表2短行程参数表

表2中，A1、A2、C1、C2分别为头部第1部分短行程长度、头部第2部分短行程长度、尾部第1部分短行程长度、尾部第2部分短行程长度。具体定义的长度可参照图10。a1、a2、b1、b2分别为A1、A2、C1、C2短行程的修正系数，也即侧压量系数。

参考图2、图3，侧压机锤头由4部分组成，每部分的长度分别是L_SP1、L_SP2、L_SP3、L_SP4。

参考图4，侧压机锤头打击过的累计长度

L_PRi＝∑L_FWDi-L_SP1-L_SP2 (1)

参考图5，头部第1部分短行程的步长

头部第2段短行程步长

其中，∑_LFWDi为向前累计的i步长总和；为最大步长。

其次，确定板坯尾部的侧压机步长，热检到侧压机锤头L_SP3工作点的长度，确定为板坯尾部。板坯尾部刚离开这个热检位置时，剩余未侧压的长度就确定了，即测量了板坯尾部长度。采用一种尾部计算方法，在板坯尾部长度内计算出各个尾部短行程的步长、尾部步长。

参考图6，尾部短行程第1部分步长(板坯最后在侧压机锤头打击处的步长)计算公式为：

∑_LTFWi为尾部向前累计步长；

为尾部短行程第1部分步长；

C1为尾部第1部分短行程长度；

如果则/>

尾部短行程第2部分步长，如图7所示，尾部短行程第2部分步长计算公式为：

为尾部短行程第2部分步长；

∑L_TFWi为尾部向前累计步长；

C2为尾部第2部分短行程长度。

参考图8，尾部剩余部分步长计算为：

其中：∑L_TFWi为尾部向前累计步长；

为尾部剩余部分步长；

L为侧压机入口热检到L_SP3工作点的距离。另外，将不等于的步长调整为的临近步长。

再次，确定板坯中部的侧压机步长，板坯中部在经过侧压机过程中，采用等步长，步长为设定的最大步进长度。参考图9，在板坯中部的侧压步长计算如下：

L_S为头部、中部的板坯长度之和；L_Mi为板坯中部部位步长，且将最后一步调整为等于

然后，计算侧压机的侧压量，侧压量的计算，要考虑到狗骨回复、粗轧第一道次水平宽展，以及过侧压量等因素。

1、计算中部侧压辊缝W_ex

控制系统获得板坯和成品的钢种、宽度、厚度数据，结合设备相关参数及模型自身相关参数后，完成计算准备。假设粗轧轧完第一道次的目标宽度与粗轧出口目标宽度相同为RW_target，则：

W_ex＝RW_target-W_DB-W_HB-W_oz (8)

其中：W_ex为中部侧压辊缝；

RW_target为粗轧出口目标宽度，等于目标成品宽度；

W_DB为侧压后经过水平辊的回复量；

W_HB为粗轧第一道次水平宽展量；

W_oz为过侧压量，经验参数。

2、侧压后狗骨回复的计算公式为：

W_DB＝k*recovery₀+wid_corr+Z_LSP (9)

其中：

wid_corr＝∝1*ΔB+∝2*Wex+∝3*h+∝4*T+∝5 (12)

其中，Z_LSP为侧压机减宽量；ΔB为侧压机减宽量；h为板坯厚度；T为板坯温度；其它具体的参数见下表3。

表3侧压后狗骨回复参数表

水平宽展的计算公式为：

公式13中各参数的具体定义件下表4

表4水平宽展相关参数表

hi-1	轧机入口板坯厚度
		hi	轧机出口板坯厚度
Bi	轧机入口板坯宽度
		R	轧机工作辊直径
spmod	修正系数，0.5～1.5之间

板坯头尾短行程量的计算公式为：

DNS_HE1＝W_DB*a1 (14)

DNS_HE2＝W_DB*a2 (15)

DNS_TE1＝W_DB*b1 (16)

DNS_TE2＝W_DB*b2 (17)

DNSHE1、DNSHE2、DNSTE1、DNSTE1分别为头尾短行程量(参考图10)。计算好的短行程数值直接加到对应步长处的侧压量上，得到新的侧压量。

最后，计算头尾短行程，并形成最终侧压规程。

1、头部、中部的规程，下表5是板坯为230*1560*9500mm(厚度*宽度*长度)，成品为5*1373*Cmm(厚度*宽度*长度)的规程参数，其中最大步长为410mm。

根据公式(1)、(2)、(3)可以计算板坯头部的步长；

根据公式(7)可以计算板坯中部的步长；

根据公式(1)可以计算打击过的累计长度；

根据公式(8)、(9)、(10)、(11)、(12)、(13)可以计算出中部侧压辊缝；

根据公式(14)、(15)可以得到头部短行程量；

由相应步长的头部短行程量，加上中部侧压辊缝，即得到头部、中部的侧压辊缝，具体见表5。

表5板坯头部、中部侧压规程表

2、尾部的侧压规程

从热检入口到等待位的距离L_wait的长度是1010mm，从侧压机入口热检位置至Lsp₃工作点的长度是固定，即L＝L_sp1+L_sp2+(L_sp3-410)+L_wait＝300+626+(499-410)+1010＝2025mm，其中，L_sp1、L_sp2、L_sp3为锤头各部分的固定长度参数，L_wait为入口热检至等待位的距离，1010mm。如图2所示。

根据公式(4)、(5)、(6)可以计算板坯尾部的步长；

根据公式(7)可以计算板坯中部的步长；

根据尾部向前累计步长∑L_TFWi可以计算打击过的尾部累计长度；

根据公式(8)、(9)、(10)、(11)、(12)、(13)可以计算出中部侧压辊缝；

根据公式(16)、(17)可以得到尾部短行程量；

由相应步长的尾部短行程量，加上中部侧压辊缝，即得到尾部的侧压辊缝。

由表1可知，C1、C2分别为300和200mm，则根据尾部步长的计算公式及尾部短行程计算公式，具体结果见下表6。

表6板坯尾部侧压规程表

板坯尾部离开SSP入口固定热检时，开始执行尾部侧压规程，按照尾部侧压规程中的索引，从索引1开始，依次执行索引中相应的步长和侧压辊缝，直到所有尾部索引执行完毕。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种热轧带钢宽度精度的控制方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤一、在侧压机入口固定位置安装一个热检，板坯头部到达热检处，系统自动执行对中操作后，根据热检与侧压机锤头前端部的距离，以及热检与侧压机锤头工作点的距离，计算板坯头部、尾部及中部侧压机步长；

步骤二、根据狗骨回复、粗轧第一道次水平宽展，以及过侧压量计算侧压机的侧压量；

步骤三、按照钢种划分好头、尾短行程参数，利用短行程参数计算出头、尾短行程量，并加到相应步长处的侧压量上，最终形成步长、侧压辊缝的侧压规程；

步骤四、在侧压机执行侧压动作过程中，当板坯尾部刚离开热检时，开始执行尾部侧压规程；

其中，板坯尾部短行程步长包括第1部分和第2部分，尾部短行程第1部分步长为：

如果/>则/>

尾部短行程第2部分步长为：

尾部剩余部分步长为：

C1为尾部第1部分短行程长度；C2为尾部第2部分短行程长度；为最大步长；∑L_TFWi为尾部向前累计步长；/>为尾部剩余部分步长；L为侧压机热检入口距离工作点的距离；

板坯中部的侧压步长：L_S为头部、中部的板坯长度之和；

中部侧压辊缝：

Wex＝RW_target-W_DB-W_HB-W_oz

RW_target为粗轧出口目标宽度，等于目标成品宽度；W_oz为过侧压量；W_DB为侧压后经过水平辊的回复量；L_PRi为侧压机锤头打击过的累计长度；

W_DB＝k*recovery₀+wid_corr+Z_LSP

Z_LSP为自学习系数；

wid_corr＝∝1*ΔB+∝2*Wex+∝3*h+∝4*T+∝5

W_HB为粗轧第一道次水平宽展量：

其中，α1：0.209168，α2：0.0203，α3：-0.04179，α4：0.059617，α5：0.11172，α6：-0.24173，∝1：-0.1，∝2：0.00535，∝3：-0.007，∝4：0.002，∝5：10，c0：0.35，c1：0.00075，c2：-0.7，c3：-0.05，h为板坯厚度，h_i-1为轧机入口板坯厚度，h_i为轧机出口板坯厚度，B_I为轧机入口板坯宽度，R为轧机工作辊直径，ΔB为侧压机减宽量，sp_mod为修正系数，取值0.5～1.5之间；T为板坯温度；

尾部第1部分短行程量为：DNS_TE1＝W_DB*b1，尾部第2部分短行程量为：DNS_TE2＝W_DB*b2，其中，b1、b2分别为C1、C2短行程对应的修正系数。

2.根据权利要求1所述的一种热轧带钢宽度精度的控制方法，其特征在于：步骤一中，板坯头部短行程区域，确定为板坯头部，板坯先在热检处停止，从等待位开始，将头部短行程的长度，计算到头部步长中；热检到侧压机锤头工作点的长度，确定为板坯尾部，板坯尾部刚离开热检位置时，通过剩余未侧压的长度来确定板坯尾部长度；板坯中部在经过侧压机过程中，采用等步长，步长为设定的最大步进长度。

3.根据权利要求2所述的一种热轧带钢宽度精度的控制方法，其特征在于：板坯头部的短行程步长包括第1部分和第2部分，侧压机锤头由4部分组成，每部分的长度分别是L_SP1、L_SP2、L_SP3、L_SP4，则侧压机锤头打击过的累计长度为：

L_PRi＝∑L_FWDi-L_SP1-L_SP2

头部第1部分短行程的步长为：

头部第2部分短行程的步长为：

其中，∑L_FWDi为向前累计的i步长总和；为最大步长；A1为头部第1部分短行程长度；A2为头部第2部分短行程长度。