CN114951304B - 一种针对冷连轧带钢头部板形缺陷的弯辊力设定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种针对冷连轧带钢头部板形缺陷的弯辊力设定方法,属于机械自动化控制领域。所述方法包括:提取板形数据,根据有效板形通道数划分带钢横截面区域;将提取的板形数据与划分得到的区域进行对应后,对带钢头部边浪、中浪进行针对性浪形缺陷识别;若识别到带钢头部存在先边浪后中浪的板形缺陷,则确定预设总弯辊力补偿值;将确定的预设总弯辊力补偿值分配到工作辊和中间辊上,得到分配后的工作辊和中间辊弯辊力补偿值,在工作辊和中间辊弯辊力原预设值上叠加各自的补偿值。采用本发明,能够有效改善头部板形缺陷,提高机组成材率、轧制稳定性和生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及机械自动化控制领域,特别是指一种针对冷连轧带钢头部板形缺陷的弯辊力设定方法。
背景技术
工作辊液压弯辊是冷连轧设备对板形控制的基本手段,其基本原理是通过对工作辊辊径施加适当的弯辊力来瞬时改变轧辊的有效凸度,从而改变承载辊缝形状和轧后钢板的延伸率沿横向的分布状况。具体内容为:(1)弯辊力的预设定;(2)根据轧制过程中实际轧制力变化进行工作辊弯辊力补偿,即弯辊力前馈控制;(3)根据平坦度反馈控制改变工作辊弯辊力的设定值,即平坦度反馈控制。在生产中,当该卷板形良好时,各道次的弯辊力保持不变。当带钢出现边浪时,后续弯辊力增加,用来平衡由于轧制力过大造成的凸度过大问题,进而达到减少边浪产生的目的。当该卷产生中浪时,后续减小弯辊力,增大轧辊挠度,进而减少中浪。
由于热轧来料尾部温度等因素的影响,长度方向上来料尾部的变形抗力与中部的所差异,造成冷轧头部轧制不同于中部稳定轧制阶段。待冷轧过程进行到头部时,由于带钢变形抗力的变化、轧制速度提升等一系列因素的影响,轧制力随速度提升而下降,此时弯辊力与轧制力之间的配合效果不佳,导致了带钢头部板形问题。冷连轧工艺为保证连续式生产,需按生产计划顺序将前后带钢进行焊接,焊缝附近带钢在轧制时,需要在前卷尾部进行降速,过焊缝后,头部再逐渐升速进入稳定轧制。加减速轧制过程作为冷连轧的过渡过程典型工艺特征,其生产稳定性控制问题一直是面临的技术难点,且在后卷头部加速轧制过程的板形不良问题频发,增加了成本,成材率降低。
发明内容
本发明实施例提供了一种针对冷连轧带钢头部板形缺陷的弯辊力设定方法,能够有效改善头部板形缺陷,提高机组成材率、轧制稳定性和生产效率。所述技术方案如下:
本发明实施例提供了一种针对冷连轧带钢头部板形缺陷的弯辊力设定方法,包括:
提取板形数据,根据有效板形通道数划分带钢横截面区域;
将提取的板形数据与划分得到的区域进行对应后,对带钢头部边浪、中浪进行针对性浪形缺陷识别;
若识别到带钢头部存在先边浪后中浪的板形缺陷,则确定预设总弯辊力补偿值;
将确定的预设总弯辊力补偿值分配到工作辊和中间辊上,得到分配后的工作辊和中间辊弯辊力补偿值,在工作辊和中间辊弯辊力原预设值上叠加各自的补偿值。
进一步地,所述提取板形数据,根据有效板形通道数划分带钢横截面区域包括:
当冷连轧机组在轧制一组相同钢种规格的带钢时,提取带钢在S5机架出口板形仪的板形数据,将带钢在宽度方向上的不同区域划分为三部分:边部、1/4处和中部;其中,
边部为带钢两侧距边部2个板形通道的范围;
1/4处为带钢中部与边部板形通道之间的通道范围;
中部为带钢中部8个板形通道的范围。
进一步地,设j为宽度方向上板形通道的编号,从小到大为操作侧向传动侧方向排列,设传动侧最边部的通道数为n,即最大板形通道编号为n;
则边部通道编号为:1~2和j–1~j;
1/4处通道编号为:3~[n/2]–4和[n/2]+5~j–2;
中部通道编号为:[n/2]–3~[n/2]+4;
其中,[n/2]为对n/2进行取整计算。
进一步地,所述将提取的板形数据与划分得到的区域进行对应后,对带钢头部边浪、中浪进行针对性浪形缺陷识别包括:
将提取的板形数据与划分得到的区域进行对应,得到板形数据Iij,其中,下标i表示带钢长度方向上的位置,上标j为宽度方向上板形通道的编号;
其中,m为头部0~30m范围内任意位置。
其中,k为带钢头部50m~250m范围内任意位置,y为中部板形通道最小的编号,表示为:
y=[n/2]-3
其中,[n/2]为对n/2进行取整计算。
进一步地,确定的预设总弯辊力补偿值表示为:
其中,α为补偿系数,△T为温度差,表示为:
其中,Ti表示热轧来料对应冷轧头部的15m范围内的终轧温度,Tset表示温度设定值。
进一步地,所述将确定的预设总弯辊力补偿值分配到工作辊和中间辊上,得到分配后的工作辊和中间辊弯辊力补偿值,在工作辊和中间辊弯辊力原预设值上叠加各自的补偿值包括:
设工作辊弯辊力与中间辊弯辊力等效换算比例为1:c,将确定的预设总弯辊力补偿值△B分配到工作辊和中间辊上,设分配比例为a:b,则分配后的工作辊弯辊力补偿值△WRB5和中间辊弯辊力补偿值△IRB5分别为:
在原头部弯辊力预设定时,在工作辊和中间辊弯辊力原预设值上分别叠加补偿值△WRB5和△IRB5。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括:
本发明实施例中,提取板形数据,根据有效板形通道数划分带钢横截面区域;将提取的板形数据与划分得到的区域进行对应后,对带钢头部边浪、中浪进行针对性浪形缺陷识别;若识别到带钢头部存在先边浪后中浪的板形缺陷,则确定预设总弯辊力补偿值;将确定的预设总弯辊力补偿值分配到工作辊和中间辊上,得到分配后的工作辊和中间辊弯辊力补偿值,在工作辊和中间辊弯辊力原预设值上叠加各自的补偿值。这样,通过对冷连轧过程中带钢头部加速段常出现的“边浪+中浪”板形缺陷形成针对性的弯辊力调控方案,能够有效改善头部板形缺陷,提高机组成材率、轧制稳定性和生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的针对冷连轧带钢头部板形缺陷的弯辊力设定方法的流程示意图;
图2为本发明实施例提供的带钢宽度方向上的区域划分示意图;
图3是本发明实施例提供的带钢头部“边浪+中浪”的针对性板形缺陷示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本实施例中,以冷连轧产线现有信息化资源及板形调控手段为基础,通过对焊缝后头部加速轧制过程中的板形缺陷形式进行分析,设计了针对冷连轧带钢头部板形缺陷的弯辊力设定方法。
本实施例中,为了更好地理解本发明实施例所述的针对冷连轧带钢头部板形缺陷的弯辊力设定方法,以某1420冷连轧生产线为例,对其进行说明:
本产线配备的板形仪有40个通道板形数据(I-Unit),中间12个通道52mm,两边的各14个通道26mm,共22个通道。本实施例中带钢宽度为1200mm,有效板形通道数为34个(中间12个通道和两边各11个通道)。
如图1所示,本发明实施例提供了一种针对冷连轧带钢头部板形缺陷的弯辊力设定方法,包括:
S101,提取板形数据,根据有效板形通道数划分带钢横截面区域;
如图2所示,当冷连轧机组在轧制一组相同钢种规格的带钢时,提取带钢在S5机架出口板形仪的板形数据,将带钢在宽度方向上的不同区域划分为三部分:边部、1/4处和中部;其中,
边部为带钢两侧距边部2个板形通道的范围;
1/4处为带钢中部与边部板形通道之间的通道范围;
中部为带钢中部8个板形通道的范围。
本实施例中,由于板形仪设备可适应不同宽度带钢的轧制,因此有效板形通道数量不是定值,由于本实施例中有效保板形通道数为34,设j为宽度方向上板形通道的编号,从小到大为操作侧(OS)向传动侧(DS)方向排列,设传动侧最边部的通道数为n,即最大板形通道编号为n;
则边部通道编号为:1~2和j–1~j;即:1~2和33~34;
1/4处通道编号为:3~[n/2]–4和[n/2]+5~j–2;即:3~13和22~32;
中部通道编号为:[n/2]–3~[n/2]+4;即:14~21;
其中,[n/2]为对n/2进行取整计算,原因是由于带钢宽度不同,有效板形通道数可能是奇数,可能出现不是整数的现象,因此需要取整计算。
S102,将提取的板形数据与划分得到的区域进行对应后,对带钢头部边浪、中浪进行针对性浪形缺陷识别,具体可以包括以下步骤:
A2,带钢头部边浪缺陷的识别:对带钢头部50m范围内的边部板形的通道数据进行判断,若两侧边部区域中任意一侧20m范围内的板形数据均值大于边部板形阈值则带钢头部存在边浪缺陷;其中,边部板形阈值根据现场实际情况而定,具体判别式如下:
其中,m为头部0~30m范围内任意位置。也就是说,当带钢头部的边部板形数据满足步骤A2中的条件时,认为带钢头部存在边浪缺陷;
此时条件满足,则判定带钢头部存在边浪缺陷。
A3,带钢头部有边浪缺陷后存在中浪缺陷的识别:对带钢头部50m~300m范围内的中部板形的通道数据进行判断,若任意50m范围内的板形数据均值大于中部板形阈值则带钢头部存在中浪缺陷;其中,中部板形阈值根据现场实际情况而定,具体判别式如下:
其中,k为带钢头部50m~250m范围内任意位置,y为中部板形通道最小的编号,表示为:
y=[n/2]-3
其中,[n/2]为对n/2进行取整计算。
此时条件满足,则判定为带钢头部有边浪缺陷后存在中浪缺陷,如图3所示。
至此,判断出此批次规格带钢在轧制过程中头部存在“边浪+中浪”形式的板形缺陷,对后续轧制同批次规格的带钢时,进行如下的弯辊力补偿。
S103,若识别到带钢头部存在先边浪后中浪的板形缺陷,则确定预设总弯辊力补偿值;
本实施例中,首先需要根据来料对应位置的终轧温度了解其变形抗力进而对总弯辊力的补偿值进行计算;具体的:
对于弯辊力设定干预分为两个部分,首先根据来料的温度对弯辊力的预设定进行补偿。获取热轧来料对应冷轧头部的15m范围内的终轧温度Ti和温度设定值Tset,根据下式计算温度差:
其中△T为温度差;
冷轧带钢头部在热轧工序中对应位置的终轧温度低会造成变形抗力大,因此易出边浪缺陷,通过下式计算预设总弯辊力补偿值△B,单位为吨:
其中,α为补偿系数,按实际情况而定,通常取3~5。
本实施例中,考虑来料实际情况,对冷连轧成品机架的弯辊力预设定进行合理干预。
本实施例中,本实施例中α取3,得到:
S104,将确定的预设总弯辊力补偿值分配到工作辊和中间辊上,得到分配后的工作辊和中间辊弯辊力补偿值,在工作辊和中间辊弯辊力原预设值上叠加各自的补偿值。
本实施例中,将确定的预设总弯辊力补偿值分配到工作辊和中间辊上,其原因是为保证轧制的稳定性,工作辊弯辊力的变化范围不能过大,可通过等效中间辊弯辊力对部分弯辊补偿进行分担。
本实施例中,设工作辊弯辊力与中间辊弯辊力等效换算比例为1:c,将确定的预设总弯辊力补偿值△B分配到工作辊和中间辊上,设分配比例为a:b,则分配后的工作辊弯辊力补偿值△WRB5和中间辊弯辊力补偿值△IRB5分别为:
其中,三个系数a、b、c的取值,可根据实际工作辊的辊径、长度等会影响到轧辊挠曲个刚度的各种因素而定,一般情况下,a为1,b为1,c为2~4;
在原头部弯辊力预设定时,在工作辊和中间辊弯辊力原预设值上分别叠加补偿值△WRB5和△IRB5。
本实施例中,a为1,b为1,c为3,则有:
△WRB5=0.5×2.25=1.125t
△IRB5=3×0.5×2.25=3.375t
四舍五入后,实际设定为工作辊弯辊力加1.1t,中间辊弯辊力加3.4吨。
至此,带钢头部的弯辊力补偿值计算完毕,由于冷连轧S5机架头部弯辊力设定中设置有平坦度闭环策略,因此,对于预设定的弯辊力进行上述调整后,不会影响后续带钢的板形调控。
本发明实施例所述的针对冷连轧带钢头部板形缺陷的弯辊力设定方法,提取板形数据,根据有效板形通道数划分带钢横截面区域;将提取的板形数据与划分得到的区域进行对应后,对带钢头部边浪、中浪进行针对性浪形缺陷识别;若识别到带钢头部存在先边浪后中浪的板形缺陷,则确定预设总弯辊力补偿值;将确定的预设总弯辊力补偿值分配到工作辊和中间辊上,得到分配后的工作辊和中间辊弯辊力补偿值,在工作辊和中间辊弯辊力原预设值上叠加各自的补偿值。这样,通过对冷连轧过程中带钢头部加速段常出现的“边浪+中浪”板形缺陷形成针对性的弯辊力调控方案,能够有效改善头部板形缺陷,提高机组成材率、轧制稳定性和生产效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种针对冷连轧带钢头部板形缺陷的弯辊力设定方法,其特征在于,包括:
提取冷连轧出口板形仪的板形数据,根据有效板形通道数划分带钢横截面区域;
将提取的板形数据与划分得到的区域进行对应后,对带钢头部边浪、中浪进行针对性浪形缺陷识别;
若识别到带钢头部存在先边浪后中浪的板形缺陷,则确定预设总弯辊力补偿值;
将确定的预设总弯辊力补偿值分配到工作辊和中间辊上,得到分配后的工作辊和中间辊弯辊力补偿值,在工作辊和中间辊弯辊力原预设值上叠加各自的补偿值;
其中,确定的预设总弯辊力补偿值表示为:
其中,α为补偿系数,△T为温度差,表示为:
其中,Ti表示热轧来料对应冷轧头部的15m范围内的终轧温度,Tset表示温度设定值;
其中,所述将确定的预设总弯辊力补偿值分配到工作辊和中间辊上,得到分配后的工作辊和中间辊弯辊力补偿值,在工作辊和中间辊弯辊力原预设值上叠加各自的补偿值包括:
设工作辊弯辊力与中间辊弯辊力等效换算比例为1:c,将确定的预设总弯辊力补偿值△B分配到工作辊和中间辊上,设分配比例为a:b,则分配后的工作辊弯辊力补偿值△WRB5和中间辊弯辊力补偿值△IRB5分别为:
在原头部弯辊力预设定时,在工作辊和中间辊弯辊力原预设值上分别叠加补偿值△WRB5和△IRB5。
2.根据权利要求1所述的针对冷连轧带钢头部板形缺陷的弯辊力设定方法,其特征在于,所述提取冷连轧出口板形仪的板形数据,根据有效板形通道数划分带钢横截面区域包括:
当冷连轧机组在轧制一组相同钢种规格的带钢时,提取带钢在S5机架出口板形仪的板形数据,将带钢在宽度方向上的不同区域划分为三部分:边部、1/4处和中部;其中,
边部为带钢两侧距边部2个板形通道的范围;
1/4处为带钢中部与边部板形通道之间的通道范围;
中部为带钢中部8个板形通道的范围。
3.根据权利要求2所述的针对冷连轧带钢头部板形缺陷的弯辊力设定方法,其特征在于,设j为宽度方向上板形通道的编号,从小到大为操作侧向传动侧方向排列,设传动侧最边部的通道数为n,即最大板形通道编号为n;
则边部通道编号为:1~2和j–1~j;
1/4处通道编号为:3~[n/2]–4和[n/2]+5~j–2;
中部通道编号为:[n/2]–3~[n/2]+4;
其中,[n/2]为对n/2进行取整计算。
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