CN116460146A - 适用于酸轧线的平整方法及系统、装置、介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种适用于酸轧线的平整方法，包括如下步骤：步骤S1：利用激光测速仪及测厚仪分别对实时测量的末机架前后速度及前后厚度计算得到实际延伸率；步骤S2：通过轧制力作为调节量根据实时混合测量的实际延伸率进行延伸率闭环控制；步骤S3：对轧制力进行补偿消除机组加减速造成的延伸率波动；步骤S4：利用机架前测厚仪测得的厚度偏差进行前馈控制，抑制延伸率波动。本发明还提供了一种适用于酸轧线的平整系统、装置以及介质。本发明通过在酸连轧机组中，利用末机架实现高精度的延伸率闭环控制的平整功能，拓宽了酸轧线的使用功能，并使产品在表面质量及材料性能上有所提高。
Description
技术领域
本发明涉及冶金行业冷轧技术领域，具体地，涉及一种适用于酸轧线的平整方法及系统、装置、介质。
背景技术
一般酸轧线有这样一个功能，轧机段所有机架辊缝打开，来料经过拉伸矫直、酸制，洗、剪边，不轧直接卷取，产出产品的功能。这一般是订单要求的产品厚度较厚，和来料厚度已经相差无几采用的生产方式。但这种生产出的钢卷由于没有经过压延，在产品的平直度，粗糙度，以及屈服平台的消除上，无法达到高质量的产品要求。
经过检索，专利文献CN110756585A公开了一种二十辊可逆式轧机生产镍基合金的方法，利用二十辊可逆式轧机通过上卷→穿带→冷轧压延→退火→精整修边产品化制成冷轧镍基合金产品；冷轧压延步骤中采用二十辊可逆式轧机对工业镍基合金进行7个道次轧制；每道次压下率控制在6％～11％，轧制力控制为200～250Ton，轧制速度控制为100～300mpm，轧制过程中保持每个道次张力的恒定；经过一个轧程轧制到目标厚度。该现有技术虽然能轧到成品厚度，但是工序复杂，延伸率低。
因此，亟需研发设计一种能够提升延伸率且工序简单，并能提高产品质量的方法和系统。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于酸轧线的平整方法及系统、装置、介质，将连轧机的末机架作为平整机，开发相应的基于延伸率高精度闭环控制功能，对酸洗后的带钢进行平整处理，来达到改善产品机械性能，改善板型，消除屈服平台，提高产品质量的功能。
根据本发明提供的一种适用于酸轧线的平整方法，包括如下步骤：
步骤S1：利用激光测速仪及测厚仪分别对实时测量的末机架前后速度及前后厚度计算得到实际延伸率；
步骤S2：通过轧制力作为调节量根据实时混合测量的实际延伸率进行延伸率闭环控制；
步骤S3：对轧制力进行补偿消除机组加减速造成的延伸率波动；
步骤S4：利用机架前测厚仪测得的厚度偏差进行前馈控制，抑制延伸率波动。
优选地，步骤S1包括：利用末机架前后的激光测速仪所测的速度,实时计算出延伸率ε1：
ε1＝(Vexit–Vent)/Vent*100％
其中，Vexit是指机架出口速度，Vent是指机架入口速度。
优选地，步骤S1还包括：利用末机架前后的测厚仪测得厚度之后，通过对比得出实际的延伸率ε2：
ε2＝(H–h)/h*100％
其中，H是指设定点的带钢厚度，h是指该点经过压延后的厚度。
优选地，步骤S1还包括：当平整速度低于100mpm，使用测厚仪测量计算得到的延伸率ε2；当平整速度高于100mpm，使用激光测速仪测量计算得到的延伸率ε1。
优选地，步骤S2中延伸率闭环控制延伸率环、轧制力环和位置环三环组成串级控制。
优选地，步骤S3中根据对同一规格，同一材质的带钢，在延伸率保持稳定及维持张力不变时，平整机轧制速度越高，所需的轧制力越大，对轧制力进行补偿，补偿量为：
其中，Fv是轧制力前馈控制补偿值；fg是速度与补偿系数的函数发生器；W是钢卷宽度；T是钢卷厚度；Kv是增益系数。根据现场轧制力的补偿实际效果是欠补偿还是过补偿，适当增大或减小该系数。
优选地，步骤S4中的厚度偏差e为：
e＝Hact–Href
其中，Href是指来料参考厚度，Hact是指机架入口测厚仪所测带钢实际厚度；
根据厚度偏差e计算辊缝位置补偿：
ΔS＝Ke*e*(1-ε)
其中，ΔS是指辊缝位置补偿量，当偏差为正，ΔS的方向为开辊缝的方向；Ke是增益系数，根据位置补偿后的现场实际效果是欠补偿还是过补偿，适当增大或减小该系数；e是跟踪到辊缝正下方的来料厚度和参考厚度的偏差；ε是设定延伸率。
根据本发明提供的一种适用于酸轧线的平整系统，包括：
模块M1：利用激光测速仪及测厚仪分别对实时测量的末机架前后速度及前后厚度计算得到实际延伸率；
模块M2：通过轧制力作为调节量根据实时混合测量的实际延伸率进行延伸率闭环控制；
模块M3：对轧制力进行补偿消除机组加减速造成的延伸率波动；
模块M4：利用机架前测厚仪测得的厚度偏差进行前馈控制，抑制延伸率波动。
根据本发明提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。
根据本发明提供的一种适用于酸轧线的平整装置，包括上述的适用于酸轧线的平整系统或者上述的存储有计算机程序的计算机可读存储介质。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过在酸连轧机组中，利用末机架实现高精度的延伸率闭环控制的平整功能，拓宽了酸轧线的使用功能，并使产品在表面质量及材料性能上有所提高。
2、本发明通过使用激光测速仪及测厚仪的实际延伸率的实时测量方法抗干扰能力强，可靠性高。
3、本发明通过使用延伸率环、轧制力环、位置环三环组成的串级控制，再辅以加减速轧制力补偿控制，以及根据来料厚差波动的位置前馈控制，最终实现在酸连轧线上使用末机架完成基于延伸率闭环控制的平整功能，并且延伸率精度达到正负千分之一点五。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明中适用于酸轧线的平整方法的整体流程步骤图；
图2为本发明中的厚度微跟踪原理图；
图3为本发明中的延伸率闭环控制原理图；
图4为本发明中的速度与轧制力补偿原理图；
图5为本发明中基于来料厚度波动的前馈控制示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明提供了一种适用于酸轧线的平整方法，包括如下步骤：
步骤S1：利用激光测速仪及测厚仪分别对实时测量的末机架前后速度及前后厚度计算得到实际延伸率，实际延伸率采用基于测厚仪测量和基于激光测速仪测量两种方法进行实时测量计算。
(1)利用末机架前后的激光测速仪所测的速度,实时计算出延伸率ε1：
ε1＝(Vexit–Vent)/Vent*100％
其中，Vexit是指机架出口速度，Vent是指机架入口速度。
(2)利用末机架前后的测厚仪测得厚度之后，通过对比得出实际的延伸率ε2：
ε2＝(H–h)/h*100％
其中，H是指设定点的带钢厚度，h是指该点经过压延后的厚度。
由于机架前后的测厚仪距离机架约2500mm，在机架入口侧所测某点带钢厚度H，要找到其对应的压延后的厚度h，需要通过跟踪移位，功能才能完成。这需要用到队列这种数据结构，将入口测厚仪到机架的这段距离2500mm距离分成125个单元的20mm一格的等间距队列1，用机架入口速度乘以扫描时间进行距离累计，每累计20mm，厚度H在队列中前进一格，当前进125个单元，该厚度达到机架正下方，同理再将机架到出口测厚仪的这段距离2500mm距离分成125个单元的20mm一格的等间距队列2，用机架出口速度乘以扫描时间进行距离累计，每累计20mm，厚度H在队列中前进一格，当前进125个单元，该厚度H就达到机架出口测厚仪正下方，整个过程如附图2所示。这样就找到出口测厚仪实时测得厚度h所对应的原始厚度H。
根据该基于厚度测量的延伸率现场使用得到结果，激光测速仪测得延伸率滞后小，但是低速下容易被乳化液干扰造成测量不准。而测厚仪测的延伸率精度高且抗干乳化液扰能力强，所以最终实际延伸率采用的是两种方法的综合，当平整速度低于100mpm，使用测厚仪测量计算得到的延伸率ε2；当平整速度高于100mpm，使用激光测速仪测量计算得到的延伸率ε1。考虑到测厚仪经常会校准测得延伸率的绝对值更准，为消除测速仪测得结果的系统误差，使用测厚仪测得延伸率对测速仪测得结果进行自适应修正，使得两种测量方法得绝对值基本一致，保证切换时得平滑过渡。
自适应修正的方法如下：
ADPn＝Zn*Kadp+ADPn-1
上述式中：
ε测厚n：第n次用测厚仪测得延伸率；
ε测速n：第n次用测速仪测得延伸率；
Kadp：自适应修正的速率
最终测速仪测得延伸率(1+ADPn)完成自适应修正。
步骤S2：通过轧制力作为调节量根据实时混合测量的实际延伸率进行延伸率闭环控制；在酸轧线中的平整料一般都为厚料，延伸率控制采用的是恒张力模式下的，轧制力调节模式。延伸率闭环控制采用延伸率环、轧制力环、位置环三环组成得串级控制，具体地，其中延伸率环是指以按照伸率进行闭环的负反馈控制环节，延伸率控制环的输入给定是延伸率设定值，反馈是通过测速仪或测厚仪实测的延伸率实际值，将两者偏差通过PI控制器，PI控制器的输出加上基础轧制力设定及加减速补偿产生的轧制力，作为轧制力环的给定。
轧制力环是指按照机架轧制力进行闭环的负反馈控制环节，轧制力环根据延伸率环PI控制器输出加上基础轧制力设定及加减速补偿产生的轧制力作为给定，和由轧制力计得到的轧制力实际反馈值，产生的偏差通过PI控制器，PI控制器的输出加上根据机架前测厚仪测得来料厚差产生的辊缝位置补偿，作为位置环的给定。
位置环是指按照油缸位置进行闭环的负反馈控制环节，位置环根据轧制力环PI控制的输出加上根据机架前测厚仪测得来料厚差产生的辊缝位置补偿来作为位置给定，和内置于油缸中的磁尺得到位置反馈，两者的偏差通过P控制器，输出作用于伺服阀，来完成辊缝的位置控制。
以上三环控制系统从外到内依次为：由延伸率环，轧制力环，位置环。外环输出作为内环的给定，依次串联成三环串级控制系统。如图3所示。
首先根据生产工艺的需要，由操作人员给出延伸率设定值，设定值送给延伸率控制器，延伸率控制器为PI调节器，根据设定和反馈实际值的偏差，经过PI调节产生轧制力修正量和初始轧制力及加减速补偿轧制力叠加产生轧制力设定值；轧制力设定值送给轧制力控制器，轧制力控制器为PI调节器，根据设定和反馈实际值的偏差，经过PI调节产生辊缝位置调节量，该调节量和基于厚差前馈的位置补偿量叠加，送给伺服位置控制器，伺服位置控制系统是P调节器，通过输出控制伺服阀，通过液压系统完成辊缝位置调节，进而产生轧制力的调节，最终让延伸率达到设定值。
步骤S3：对轧制力进行补偿消除机组加减速造成的延伸率波动。针对加减速过程中由于摩擦系数等因素的变化，会对轧制力产生扰动，造成延伸率波动的加大，因此对轧制力进行补偿，以消除机组加减速造成的延伸率波动。根据对同一规格，同一材质的带钢，在延伸率保持稳定及维持张力不变时，平整机轧制速度越高，所需的轧制力越大，对轧制力进行补偿，补偿量为：
其中，Fv是轧制力前馈控制补偿值；fg是速度与补偿系数的函数发生器；W是钢卷宽度；T是钢卷厚度；Kv是增益系数根据现场轧制力的补偿实际效果是欠补偿还是过补偿，适当增大或减小该系数。，
其中速度补偿系数fg为一实测的速度和轧制力补偿值的曲线，不同钢种对应不同的曲线，相近钢种合并。针对每个钢种带钢，在平整测试时，先记录该带钢宽度W，钢卷厚度T，并在平整过程中测量30mpm、60mpm、90mpm、150mpm、200mpm、250mpm以及300mpm这7个速度稳态平整，且延伸率达标时的轧制力，最终将30mpm速度轧制力作为零点，其他各速度的轧制力和30mpm轧制力的差值作为该速度的轧制力补偿值。再将各速度下的补偿值T/W进行归一化。最终生成折线插值的FG函数，如图4所示。
步骤S4：针对热轧来料厚度的波动，会造成延伸率波动，采用了利用机架前测厚仪测得的厚度偏差进行前馈控制，来抑制延伸率波动的前馈控制方法。
首先，在延伸率控制由非投入切换到投入模式时，对来料厚度以20ms为周期，用入口测厚仪采样5次入口来料厚度，并取平均，得到该卷参考厚度Href。再根机架入口测厚仪所测带钢实际厚度Hact，进行微跟踪移位(微跟踪移位的方法和上述基于测厚仪的延伸率测量方法中的微跟踪移位方法一致)，到达机架辊缝正下方，厚度偏差e为：
e＝Hact–Href
其中，Href是指来料参考厚度，Hact是指机架入口测厚仪所测带钢实际厚度；
根据厚度偏差e计算辊缝位置补偿：
ΔS＝Ke*e*(1-ε)
其中，ΔS是指辊缝位置补偿量，当偏差为正，ΔS的方向为开辊缝的方向；Ke是增益系数，根据位置补偿后的现场实际效果是欠补偿还是过补偿，适当增大或减小该系数；e是跟踪到辊缝正下方的来料厚度和参考厚度的偏差；ε是设定延伸率。
基于来料厚度波动的前馈控制如图5所示，通过以上描述各闭环反馈控制，前馈控制，补偿控制，最终完成在酸连轧线上使用末机架完成基于延伸率闭环控制的平整功能，并且延伸率精度为正负千分之一点五。
本发明还提供了一种适用于酸轧线的平整系统，包括：
模块M1：利用激光测速仪及测厚仪分别对实时测量的末机架前后速度及前后厚度计算得到实际延伸率；
模块M2：通过轧制力作为调节量根据实时混合测量的实际延伸率进行延伸率闭环控制；
模块M3：对轧制力进行补偿消除机组加减速造成的延伸率波动；
模块M4：利用机架前测厚仪测得的厚度偏差进行前馈控制，抑制延伸率波动。
本发明又提供了一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。
本发明继续提供了一种适用于酸轧线的平整装置，包括上述的适用于酸轧线的平整系统或者上述的存储有计算机程序的计算机可读存储介质。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种适用于酸轧线的平整方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：利用激光测速仪及测厚仪分别对实时测量的末机架前后速度及前后厚度计算得到实际延伸率；
步骤S2：通过轧制力作为调节量根据实时混合测量的实际延伸率进行延伸率闭环控制；
步骤S3：对轧制力进行补偿消除机组加减速造成的延伸率波动；
步骤S4：利用机架前测厚仪测得的厚度偏差进行前馈控制，抑制延伸率波动。
2.根据权利要求1所述的适用于酸轧线的平整方法，其特征在于，所述步骤S1包括：利用末机架前后的激光测速仪所测的速度,实时计算出延伸率ε1：
ε1＝(Vexit–Vent)/Vent*100％
其中，Vexit是指机架出口速度，Vent是指机架入口速度。
3.根据权利要求1所述的适用于酸轧线的平整方法，其特征在于，所述步骤S1还包括：利用末机架前后的测厚仪测得厚度之后，通过对比得出实际的延伸率ε2：
ε2＝(H–h)/h*100％
其中，H是指设定点的带钢厚度，h是指该点经过压延后的厚度。
4.根据权利要求1所述的适用于酸轧线的平整方法，其特征在于，所述步骤S1还包括：当平整速度低于100mpm，使用测厚仪测量计算得到的延伸率ε2；当平整速度高于100mpm，使用激光测速仪测量计算得到的延伸率ε1。
5.根据权利要求1所述的适用于酸轧线的平整方法，其特征在于，所述步骤S2中延伸率闭环控制延伸率环、轧制力环和位置环三环组成串级控制。
6.根据权利要求1所述的适用于酸轧线的平整方法，其特征在于，所述步骤S3中根据对同一规格，同一材质的带钢，在延伸率保持稳定及维持张力不变时，平整机轧制速度越高，所需的轧制力越大，对轧制力进行补偿，补偿量为：
其中，Fv是轧制力前馈控制补偿值；fg是速度与补偿系数的函数发生器；W是钢卷宽度；T是钢卷厚度；Kv是增益系数，根据现场轧制力的补偿实际效果是欠补偿还是过补偿，增大或减小该系数。
7.根据权利要求1所述的适用于酸轧线的平整方法，其特征在于，所述步骤S4中的厚度偏差e为：
e＝Hact–Href
其中，Href是指来料参考厚度，Hact是指机架入口测厚仪所测带钢实际厚度；
根据厚度偏差e计算辊缝位置补偿：
ΔS＝Ke*e*(1-ε)
其中，ΔS是指辊缝位置补偿量，当偏差为正，ΔS的方向为开辊缝的方向；Ke是增益系数，根据位置补偿后的现场实际效果是欠补偿还是过补偿，适当增大或减小该系数；e是跟踪到辊缝正下方的来料厚度和参考厚度的偏差；ε是设定延伸率。
8.一种适用于酸轧线的平整系统，其特征在于，包括：
模块M1：利用激光测速仪及测厚仪分别对实时测量的机架入出口速度及入出口厚度计算得到实际延伸率；
模块M2：通过轧制力作为调节量根据实时混合测量的实际延伸率进行延伸率闭环控制；
模块M3：对轧制力进行补偿消除机组加减速造成的延伸率波动；
模块M4：利用机架前测厚仪测得的厚度偏差进行前馈控制，抑制延伸率波动。
9.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
10.一种适用于酸轧线的平整装置，其特征在于，包括权利要求8所述的适用于酸轧线的平整系统或者权利要求9所述的存储有计算机程序的计算机可读存储介质。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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