CN115090691B - 一种基于厚度分类的宽厚板预矫直机自动反矫控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于宽厚板轧制自动控制领域，具体涉及一种基于厚度分类的宽厚板预矫直机自动反矫控制方法。所述系统主要通过对板材进行厚度区域划分，针对不同厚度的板材设定不同矫直道次，具体包括如下操作步骤：矫直机前热检检测钢板到位；根据钢板厚度确定矫直道次；高温计测到钢板温度后启动模型计算，设定当前道次最大矫直力、辊缝位置及传带速度等矫直参数；首道次正向矫直；若需要反矫则再次请求模型计算后进行矫直，直至矫直步序完成。本发明设计的系统能够实现宽厚板厂预矫直机针对不同厚度板材自动设定矫直道次、需要反矫时自动进行反矫的功能，有利于形成高效生产、自动化生产的工业环境，能够更好地对板形进行优化。

Description

一种基于厚度分类的宽厚板预矫直机自动反矫控制方法

技术领域

本发明属于宽厚板轧制自动控制领域，具体涉及一种基于厚度分类的宽厚板预矫直机自动反矫控制方法。

背景技术

宽厚板作为广泛应用于建筑工程、机械制造、容器制造、造船、桥梁建造等领域的材料，宽厚板厂产量与日俱增，对成品钢的质量要求也较为严格。现今我国多个钢厂拥有装备精良、流程紧凑、工艺完备、竞争力强的现代化宽厚板生产线，产品品种多样。提高对钢板不平整度的要求，提高生产效率，减小废料率，提高轧制自动化水平、构建智慧轧钢一体化，加强数据解决问题的能力成为钢厂的发展目标。

预矫直机布置在轧机后、超快冷装置前，用于对轧制后的钢板在进入冷却装置前进行初步矫直，提高钢板平直度的同时消除部分轧制应力，改善因各种原因造成的板坯翘头翘尾、单边浪、中浪、双边浪等板型问题。预矫直机生产的主要输入参数来源于轧线二级控制系统L2，目前大多数预矫控制系统只能实现钢板从轧机运送过来后自动正向矫直一个道次，对于厚度较小的薄板，为更好地控制板形、提高后续精整效率，需要预矫矫直多个道次，这种情况下只能由人工进行反矫操作，人工控制反矫时需要干预的事项较多：人工调整矫直机入口和出口的辊缝、选择所需转动的辊道以及控制辊道速度，操作人员注意力高度集中，劳动强度大，降低了轧制的有效作业率，增加了后续钢板精整的工作量。针对这种薄板需要人工参与实现多次矫直的情况，提出设计预矫直机自动反矫控制方法，以提高板材生产过程的产品质量，保证生产出高品质板材的同时，减少人工工作量，提升钢厂自动化生产水平，对于宽厚板厂的发展有重要意义。

在已有论文和专利方面，目前针对预矫直机的设计有以下几种：专利“矫直机板形控制方法及系统(CN202111283749.8)”是在矫直前根据板带钢的原始数据获取初始矫直控制量，在矫直机入口位置由平直度信息生成入口矫直参数，并实时调整以达到通过合适的矫直控制量实现板带钢矫直的目的；东北大学武志强通过在钢厂检修期间对预矫直机迁移时，合理布置了预矫直机位置，通过自动化控制提升矫直机控制水平，生产出如管线钢等高品质钢板。以上方法都未涉及矫直机的反矫功能，只是对矫直机本身的矫直功能进行实现或优化，无法在板材需要多次矫直时进行反矫，减小薄板之后精整的工作量。内蒙古科技大学田静、崔桂梅等人针对包钢薄板厂宽厚板矫直机进行控制系统优化，提出国内目前少见的“自动反矫”理论，通过顺序控制系统和液压辊缝控制系统的优化实现自动反向矫直功能，但未涉及针对不同厚度的板材应该如何确定其矫直道次问题的解决方案。

发明内容

针对现存矫直机多道次矫直需人工操作的问题，本发明提供一种基于厚度分类的宽厚板预矫直机自动反矫控制方法，该方法对板材厚度进行范围划分，不同厚度设置不同的矫直道次，并设计合理的辊道速度控制机制，具有自动设定矫直道次、自动实现反矫功能的特点，能够实现对宽厚板厂生产线上厚度较小的薄板进行基于厚度分类的预矫自动反矫控制功能。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于厚度分类的宽厚板预矫直机自动反矫控制方法，所述方法包括如下步骤：

(1)确定矫直道次：当矫直机前热检检测到钢板进入矫直辊道区域后，根据基础自动化二级控制系统下发的PDI数据，结合预先设定好的钢板厚度阈值划分范围确定待矫直钢板所需总矫直道次；

(2)启动模型计算：采用预矫直机前高温检测计所采集到的板材温度数据结合基础自动化二级控制系统下发的PDI数据进行矫直模型计算，得到当前道次所需矫直数据的设定值，所述矫直数据包括最大矫直力、辊缝位置、传带速度；

(3)调整矫直机参数：根据步骤(2)模型计算得到的当前道次所需矫直数据的设定值，对矫直机进行调整，将矫直机的最大矫直力、辊缝位置、传带速度调整至预设值；具体地，通过调整矫直机的液压压下控制系统、电动机控制系统等对最大矫直力、辊缝位置、传带速度进行调整。

(4)启动矫直：对钢板进行正向矫直；

(5)判断是否需要继续进行矫直：对比当前道次n与钢板所需总矫直道次N，若n<N，则执行反矫，反矫时需要在矫直机后热检检测钢板到位时，重新启动模型计算，并重复步骤(2)、(3)、(4)，直至当前道次为总矫直道次，即n＝N，则结束矫直。

进一步地，步骤(1)具体为：

钢板出轧机后由辊道运输至矫直区域，当位于预矫直机前的热检检测到钢板进入矫直辊道区域后，查询钢厂基础自动化二级控制系统L2下发的钢板PDI数据；

根据钢板数据中的钢板厚度以及首道次矫直结束后是否投用超快冷装置共同确定矫直道次：首道次矫直后若超快冷装置投用时，则自动矫直1个道次；首道次矫直后若超快冷装置不投用时，则将钢板厚度划分4个范围进行道次设定。

进一步地，首道次矫直后若超快冷装置不投用时，则将钢板厚度划分4个范围进行道次设定，具体指：

(1)如果钢板厚度＜6mm，自动设定矫直7个道次，N＝7；

(2)如果6mm≤钢板厚度＜9mm，自动设定矫直5个道次，N＝5；

(3)如果9mm≤钢板厚度＜10mm，自动设定矫直3个道次，N＝3；

(4)如果钢板厚度≥10mm，自动设定矫直1个道次，N＝1。

进一步地，在每一道次执行矫直前都自动启用模型计算，输入值为钢厂基础自动化二级控制系统下发的钢板PDI数据，所述钢板PDI数据包括钢板厚度、长度、宽度、钢种；输出值为预矫直机当前道次所需矫直数据的设定值，矫直数据包括辊缝位置、最大矫直力、传带速度设定。

进一步地，所述自动反矫控制方法能够实现钢板矫直期间位于矫直辊道区域或超快冷辊道区域时的速度控制及控制权自动切换：

预矫矫直时，钢板会同时处于预矫机矫直辊道区域和超快冷区域，辊道控制方法为：预矫直机及超快冷装置均发送辊道设定速度至辊道控制系统，辊道控制系统通过辊道跟踪确定钢板实时所在位置及相应辊道采用的速度：

(1)当钢板头部未到达超快冷区域时，钢板实时所在位置相应辊道跟随预矫直机给定的速度运行；

(2)当钢板头部到达超快冷区域后，钢板实时所在位置相应辊道及预矫直机跟随超快冷区域给定的速度运行。

本发明的有益技术效果：

(1)本发明提供的一种基于厚度分类的宽厚板预矫直机自动反矫控制方法，基于厚度分类对板材进行范围划分，针对不同厚度的钢板设置不同的矫直道次，设计合理的辊道速度控制机制，并实现每道次矫直前模型启动计算重新调整矫直参数。实现钢板反矫时的自动控制功能，能够在板材厚度较小的情况下，实现宽厚板预矫直机自动反矫控制。

(2)本发明提供的基于厚度分类的宽厚板预矫直机自动反矫控制方法克服了现有技术中无法对宽厚板厂中厚度较小的薄板进行多道次自动反矫的难题，现阶段反矫需要人工手动操作实现，工作速度慢、效率低，而本发明提供的方法通过划分10mm以下厚度板材并对其设置不同矫直道次，更加准确地对不同厚度范围的钢板进行板形优化；设计合理的辊道速度控制机制，实现钢板反矫时辊道速度控制权的准确切换，确保预矫直机自动反矫功能的实现；多道次自动矫直功能的实现，克服了传统的由人工进行反矫会产生的工人工作量大、效率低等问题，可以提升宽厚板厂自动化生产水平。

(3)综合以上对宽厚板厂厚度较小的薄板进行多道次矫直的方法，本发明设计的系统能够实现宽厚板厂预矫直机针对不同厚度板材自动设定矫直道次、需要反矫时自动进行反矫的功能，有利于形成高效生产、自动化生产的工业环境，能够更好地对板形进行优化，可以提高生产效率和产品质量，有效地降低工人劳动强度，满足宽厚板厂轧制生产需要。

附图说明

图1为本发明实施例中预矫直机自动反矫控制方法流程图。

图2为本发明实施例中矫直道次设定流程图。

图3为本发明实施例中辊道速度控制流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

本发明实施例提供一种基于厚度分类的宽厚板预矫直机自动反矫控制方法，图1为本发明所述预矫直机自动反矫控制方法流程图，如图1所示，本发明所述预矫直机自动反矫控制方法包括：矫直道次确定、模型设定、执行矫直控制。该方法控制的辊道区域为轧机至超快冷区域，涉及到的装置包括预矫直机及机前、机后的热检、高温计等。其中，矫直道次的确定由矫直机前热检触发，根据钢厂基础自动化二级控制系统L2下发的钢板PDI数据采用基于厚度分类的方法确定总矫直道次；模型设定模块由矫直机前或矫直机机后高温计触发，测到钢板温度后启动矫直机参数的模型设定；所述执行矫直控制的过程具体分为矫直参数调整过程及执行矫直过程，矫直参数的调整通过液压压下控制系统和电机控制系统实现，液压压下控制系统调整最大矫直力及辊缝位置等参数，电机控制系统调整传带速度。预矫直机自动反矫功能的实现同时需要系统考虑根据钢板所处位置进行辊道速度控制权的切换，实现钢板及预矫直机跟随预矫直机速度设定或超快冷装置速度设定的辊道速度进行移动。本发明提供的方法能够实现矫直道次的自动确定及多道次矫直时自动进行反矫，减小人工工作量、稳定控制性能、提升矫直效率，可以降低后期精整工作量，提高板形优化效率，满足宽厚板厂生产轧制过程需要。

在本实施例中，所述方法包括如下步骤：

(1)确定矫直道次：钢板出轧机后由辊道运输至矫直区域，当位于预矫直机前的热检检测到钢板到位时，查询钢厂基础自动化二级L2下发的钢板PDI数据，考虑钢板厚度及是否在预矫首道次结束后投用超快冷装置：超快冷装置投用时，自动矫直1个道次；超快冷装置不投用时，将钢板厚度划分为4个范围进行道次设定。具体地，具体指：

(1)如果钢板厚度＜6mm，自动设定矫直7个道次，N＝7；

(2)如果6mm≤钢板厚度＜9mm，自动设定矫直5个道次，N＝5；

(3)如果9mm≤钢板厚度＜10mm，自动设定矫直3个道次，N＝3；

(4)如果钢板厚度≥10mm，自动设定矫直1个道次，N＝1。

矫直过程中，正矫均为奇道次、反矫均为偶道次，且末道次一定为奇道次，因此自动设定的矫直道次均为奇数。

(2)启动模型计算：预矫直机的机前、机后均设置有高温检测计，执行首道次矫直前，需要在钢板移动至预矫直机前高温检测计时，采集钢板温度数据并结合钢板PDI数据进行矫直模型计算，得到当前道次所需最大矫直力、辊缝位置、传带速度等矫直数据的设定值。当后续进行多道次矫直时，正矫需要待钢板移动至预矫直机机前高温检测计，反矫需要待钢板移动至预矫直机机后高温检测计，检测到钢板温度数据后启动模型计算进行矫直参数设定；

(3)调整矫直机参数：根据模型设定所得值，调整预矫直机矫直参数，包括矫直机的最大矫直力、辊缝位置、传带速度等。矫直参数的调整通过控制液压压下控制系统、电动机控制系统实现，控制液压压下控制系统可以调整矫直机的最大矫直力、辊缝位置等，控制电动机控制系统可以调整传带速度；

(4)启动矫直：通过控制电动机转速，以步骤(3)模型计算所得的传带速度移动钢板进入预矫直机，对钢板进行首道次正向矫直，出矫直机后根据钢板原始数据判断是否投入超快冷装置；

(5)判断是否需要继续进行矫直：如需进行多道次矫直，则在每道次矫直结束后，对比当前道次n与钢板所需总矫直道次N，若n<N，则执行反矫，反矫时需要在矫直机后热检检测钢板到位时，重新启动模型计算，并重复步骤(2)、(3)、(4)，直至当前道次为总矫直道次，即n＝N，则结束矫直。

图2为本发明实施例中所述矫直道次设定的流程图。钢板出轧机后由辊道运输至矫直区域，当位于预矫直机前的热检检测到钢板到位时，查询钢厂基础自动化二级L2下发的钢板PDI数据，考虑钢板厚度及是否在首道次预矫结束后投用超快冷装置：超快冷装置投用时，自动矫直1个道次；超快冷装置不投用时，将钢板厚度划分为4个范围进行道次设定。待矫直钢板所需总矫直道次的确定参考预先设定好的钢板厚度阈值划分范围，如果钢板厚度＜6mm，则自动设定矫直7个道次；如果6mm≤钢板厚度＜9mm，则自动矫直5个道次；如果9mm≤钢板厚度＜10mm，则自动矫直3个道次；如果钢板厚度≥10mm时，则自动矫直一个道次，矫直道次的设定规则如表1。

表1矫直道次设定规则

图3为本发明实施例中所述辊道速度控制流程图。在本实施例中，由于预矫辊道所占区域较小，钢板在预矫直过程中所处位置存在同时介于矫直机区域及超快冷区域的情况，因此需要判断辊道速度跟随预矫直机的设定值或超快冷设定值。本系统通过设计合理的辊道速度控制机制，对辊道速度控制权及时、准确切换，实现自动反矫功能的准确实现。

该区域辊道速度控制方法具体为预矫直机及超快冷装置均发送辊道速度的设定值至辊道控制系统，辊道控制系统通过辊道跟踪确定钢板实时所在位置及相应辊道采用的速度：

(1)当钢板头部未到达超快冷区域时，钢板实时所在位置相应辊道跟随预矫直机给定的速度运行；

(2)当钢板头部到达超快冷区域后，钢板实时所在位置相应辊道及预矫直机跟随超快冷区域给定的速度运行。

本发明提供的方法将厚度信息加入到预矫矫直道次的考虑因素中，能够更加准确地对不同厚度范围的钢板进行板形优化。设计合理的辊道速度控制机制，实现钢板反矫时辊道速度控制权的准确切换，确保预矫直机自动反矫功能的实现。考虑设计实现对薄板进行多道次自动矫直的功能，克服了传统的由人工进行反矫会产生的工人工作量大、效率低等问题，可以提升宽厚板厂自动化生产水平。

Claims (3)

1.一种基于厚度分类的宽厚板预矫直机自动反矫控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)确定矫直道次：当矫直机前热检检测到钢板进入矫直辊道区域后，根据基础自动化二级控制系统下发的PDI数据，结合预先设定好的钢板厚度阈值划分范围确定待矫直钢板所需总矫直道次；

(2)启动模型计算：采用预矫直机前高温检测计所采集到的板材温度数据结合基础自动化二级控制系统下发的PDI数据进行矫直模型计算，得到当前道次所需矫直数据的设定值，所述矫直数据包括最大矫直力、辊缝位置、传带速度；

(3)调整矫直机参数：根据步骤(2)模型计算得到的当前道次所需矫直数据的设定值，对矫直机进行调整，将矫直机的最大矫直力、辊缝位置、传带速度调整至预设值；

(4)启动矫直：对钢板进行正向矫直；

(5)判断是否需要继续进行矫直：对比当前道次n与钢板所需总矫直道次N，若n<N，则执行反矫，反矫时需要在矫直机后热检检测钢板到位时，重新启动模型计算，并重复步骤(2)、(3)、(4)，直至当前道次为总矫直道次，即n＝N，则结束矫直；

步骤(1)具体为：

钢板出轧机后由辊道运输至矫直区域，当位于预矫直机前的热检检测到钢板进入矫直辊道区域后，查询钢厂基础自动化二级控制系统L2下发的钢板PDI数据；

根据钢板数据中的钢板厚度以及首道次矫直结束后是否投用超快冷装置共同确定矫直道次：首道次矫直后若超快冷装置投用时，则自动矫直1个道次；首道次矫直后若超快冷装置不投用时，则将钢板厚度划分4个范围进行道次设定；

首道次矫直后若超快冷装置不投用时，则将钢板厚度划分4个范围进行道次设定，具体指：

(1)如果钢板厚度＜6mm，自动设定矫直7个道次，N＝7；

(2)如果6mm≤钢板厚度＜9mm，自动设定矫直5个道次，N＝5；

(3)如果9mm≤钢板厚度＜10mm，自动设定矫直3个道次，N＝3；

(4)如果钢板厚度≥10mm，自动设定矫直1个道次，N＝1。

2.根据权利要求1所述的一种基于厚度分类的宽厚板预矫直机自动反矫控制方法，其特征在于，在每一道次执行矫直前都自动启用模型计算，输入值为钢厂基础自动化二级控制系统下发的钢板PDI数据，所述钢板PDI数据包括钢板厚度、长度、宽度、钢种；输出值为预矫直机当前道次所需矫直数据的设定值，矫直数据包括辊缝位置、最大矫直力、传带速度设定。

3.根据权利要求1所述的一种基于厚度分类的宽厚板预矫直机自动反矫控制方法，其特征在于，所述自动反矫控制方法能够实现钢板矫直期间位于矫直辊道区域或超快冷辊道区域时的速度控制及控制权自动切换：

预矫矫直时，钢板会同时处于预矫机矫直辊道区域和超快冷区域，辊道控制方法为：预矫直机及超快冷装置均发送辊道设定速度至辊道控制系统，辊道控制系统通过辊道跟踪确定钢板实时所在位置及相应辊道采用的速度：

(1)当钢板头部未到达超快冷区域时，钢板实时所在位置相应辊道跟随预矫直机给定的速度运行；

(2)当钢板头部到达超快冷区域后，钢板实时所在位置相应辊道及预矫直机跟随超快冷区域给定的速度运行。

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