CN116673343A - 一种热轧板材活套起套角度的精确控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种热轧板材活套起套角度的精确控制方法，采用提前干预速度调节量的控制方法，无需新增设备或检测元器件，延用原来的设备即可实现。第一步：测试活套空载时的起套延时、起套时间；第二步：由TDC控制器检测并记忆本块带钢在下游机架咬钢后t₄时刻的实际活套角度θ、起套2秒时间内的活套角度最大值θ_max，同时计算t₄时刻的实际活套角度θ对应的活套套量L、活套设定角度θ_set对应的活套套量L_set、达到活套角度最大值时的活套套量值L_max；第三步：将t₄时刻的实际活套角度θ与设定角度θ_set进行比较，准确计算出上游机架所需要的速度调节量，在下一块带钢进入精轧区域之前投入到上游机架的速度给定，使活套稳定快速的到达设定高度，提高头部尺寸精度，实现活套的全自动控制。

Description

一种热轧板材活套起套角度的精确控制方法

技术领域

本发明属于热轧板材生产线自动控制技术领域，具体来说是一种热轧板材活套起套角度的精确控制方法。

背景技术

经过多年的技术研究及现场打磨，现在的活套控制技术已经基本成熟，可以很好的缓冲生产中因各种扰动而产生的机架间秒流量变化，确保现场生产稳定运行，产品质量得以保证。但是在起套初始时刻因速度规程数据的匹配度、轧机咬钢时刻产生的动态速降等，出现在起套初始时刻起高套或难起套的现象，使得带钢头部张力波动大，无法保证头部的轧件尺寸精度，甚至有起大套废钢的情况，且常常需要人工频繁干预。

目前热轧活套的起套控制时点取自紧邻本活套的下游机架咬钢信号，起套时首先是以设定角度为目标的位置闭环控制，当活套角度达到接近目标角度的某一定值后转入张力控制和角度控制的双闭环控制。通过计算设定角度与实际角度各自对应的存储套量的差值，去计算调节上游机架速度的调节量并调节上游机架的速度，使活套稳定运行在设定角度。此方法调节速度相对较慢，不能很好的满足现场对产品头部高精度生产的需求以及无人工干预的实际需要。

发明内容

针对上述问题，本发明考虑到活套起套控制时的传统方式比较滞后，起套初始时刻异常现象比较多，人工干预频繁，且轧件头部的尺寸精度不能很好满足工艺要求的实际情况，提出了一种热轧板材活套起套角度的精确控制方法。本发明根据本块带钢头部实际起套数据与理想起套数据的差值，计算出最适合上游机架的速度干预量并应用于下一块钢，通过采用TDC高速高精度控制器，精准计算出本块带钢在起套过程中上游机架速度的偏差并在下一块钢轧制时进行弥补，实现精确的级联控制，确保活套全程稳定工作在设定的张力及高度范围内，确保轧件头部尺寸精度、实现轧机速度全程无需人工干预的重要目的。

本发明热轧板材活套起套角度的精确控制方法，具体步骤如下：

步骤1：确定轧钢时活套起套时间。

步骤2：计算当前带钢在活套抬起到设定角度时刻的活套套量L、活套设定角度θ_set对应的活套套量L_set以及达到活套角度最大值时的活套套量值L_max。

步骤3：将活套抬起到设定角度的理想时刻的实际活套角度θ与设定角度θ_set进行比较，进行如下判断：

1)θ≥θ_set时，计算起套指令发出时刻后的2秒时间内起套最大角度θ_max的活套套量L_max和起套设定角度θ_set时的活套套量L_set之间的差值ΔL，从而计算上游机架的速度偏差ΔV＝(L_set-L_max)/T，ΔV为负值，T为起套指令发出时刻至活套抬起到设定角度的理想时刻所需时间。

2)θ＜θ_set时，计算活套抬起到设定角度的理想时刻的实际活套角度θ的活套套量L和起套理想角度θ_set时的活套套量L₀，以及二者之间活套套量的差值ΔL＝L₀-L，从而计算上游机架的速度偏差ΔV＝(L_set-L)/T，ΔV为正值。

步骤4：将同规格已轧制完成的每一块带钢计算产生的调节值ΔV叠加到活套上游机架下一块钢的级联速度设定中。

本发明的优点在于：

1、本发明热轧板材活套起套角度的精确控制方法，根据当前带钢的实际生产数据，精准计算速度调节的理论量值，并在下一块带钢咬入之前投用，不仅实现了轧件全程参与套高闭环调节，保证了头部的尺寸精度，而且整个控制过程无需操作人员手动干预，实现活套全自动设定及控制，从而简化了调整过程，降低了操作人员的劳动强度，可实现此岗位无人操作，实现降本增效，提高工厂的经济效益。2、本发明热轧板材活套起套角度的精确控制方法，采用提前干预速度调节量的控制方法，无需新增设备或检测元器件，延用原来的可编程控制器、活套角度检测码盘及液压伺服阀即可实现。

附图说明

图1为轧机、活套辊的位置关系示意图。

图2为活套套量与时间的关系曲线图。

图3为本发明热轧板材活套起套角度的精确控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

轧机、活套辊的位置关系如图1所示。其中，S_i代表上游机架、S_i+1代表下游机架，LP代表活套，L₃代表上游机架S_i与下游机架S_i+1中心距离，L₁代表上游机架S_i到活套支点距离，L₂代表活套支点到轧制线的高度，θ代表活套实际角度；R代表活套臂长；r代表活套辊半径。

活套套量与时间的关系，如图2所示。其中，L₀(t)代表活套空载时的套量曲线，L₁(t)代表活套起套晚的套量曲线，L₂(t)代表活套起套套量大的套量曲线。(t₂-t₁)为活套动作死区时间；(t₃-t₁)为活套辊在空载情况下到达设定角度的时间；(t₄-t₁)为活套辊在带载情况下到达设定角度的理想时间；(t₅-t₁)即为下游机架咬钢后的记忆时间，此值可修改。L_set为活套空载时在设定角度时的套量值；L为活套辊在设定时间内的实际的套量值；L_max为活套辊在t₅内的最大的套量值。

通常空载测试，活套辊动作死区时间(t₂-t₁)和活套辊在空载情况下到达设定角度的时间(t₃-t₁)为是相对固定的，针对带钢不同的宽度和厚度，带钢实际起套过程中到达设定角度的时间略有不同，在现场实际跟踪过程中，会在空载情况下到达设定角度的时间基础上增加一个时间偏置或根据不同的带钢规格乘以不同的系数，作为理想的到达设定角度的时间(t₄-t₁)，通过对此时间内计算出的套量差，即得到需要调整的上游机架速度。此调整速度在下一块带钢到来之前就传送到了上游机架，确保下一块带钢很快进入活套稳定调节运行状态，避免堆钢或拉钢的现象出现，保证了头部的尺寸精度，而且整个控制过程无需操作人员干预，简化了调整过程，降低了操作人员的劳动强度。

综上，本发明热轧板材活套起套角度的精确控制方法，关注的是活套角度控制，不考虑张力控制的问题，认为张力控制已经正常。如图3所示，具体步骤为：

步骤1：确定轧钢时活套起套时间。

实测空载时从起套指令发出时刻t₁到活套到达设定角度时刻t₃所需时间为T₀，T₀＝t₃-t₁。每个热轧活套的起套时间T₀是固定的，由于机械特性和液压特性的差异，T₀通常在300～800ms之间。

轧钢时活套起套指令根据下游轧机咬钢信号发出，即下游机架在t₁时刻咬钢时发出起套指令开始起套，到t₄时刻活套抬起到设定角度，所需时间为T，T＝t₄-t₁，此处t₄为活套抬起到设定角度的理想时刻。由于有带钢重力作用，T通常会比T₀长一些，有T₀＜T＜1.1*T₀，通常取T＝1.05*T₀。由此，根据步骤1得到的空载时活套起套时间T₀后，即可通过上式计算得出轧钢时活套起套时间T。

步骤2：计算当前带钢在活套抬起到设定角度时刻的活套套量L、活套设定角度θ_set对应的活套套量L_set以及达到活套角度最大值时的活套套量值L_max。

通过TDC控制器检测并记录当前带钢在下游机架咬钢后t₄时刻的实际活套角度θ、起套指令发出时刻t₁后的2秒时间内，即t₁至t₅(t₅＝t₁+2)时刻内的活套角度最大值θ_max。时间范围设定2秒可确保能够采样到活套起套角度最大值，同时避免误采样到后来调整过程中的其它峰值。

进一步，通过前述TDC控制器检测数据，计算t₄时刻的实际活套角度θ对应的活套套量L、活套设定角度θ_set对应的活套套量L_set、达到活套角度最大值时的活套套量值L_max，具体如下式：

将θ、θ_max、θ_set分别代入上式，即可计算出带钢的L、L_max和L_set的值。上式中，常量L₁、L₂、L₃、R、r在主轧机及活套设备制造安装完成以后便已固定，可根据设备参数或实际测量取得数据。

步骤3：将t₄时刻的实际活套角度θ与设定角度θ_set进行比较，进行如下判断：

1)θ≥θ_set时，计算t₁～t₅时刻内起套最大角度θ_max的活套套量L_max和起套设定角度θ_set时的活套套量L_set之间的差值ΔL＝L_set-L_max，ΔL可视为时间T内带钢活套套量超调值，从而可计算上游机架的速度偏差ΔV＝(L_set-L_max)/T，ΔV为负值。

2)θ＜θ_set时，计算t₄时刻的实际活套角度θ的活套套量L和起套理想角度θ_set时的活套套量L_set之间活套套量的差值ΔL＝L_set-L；ΔL可视为时间T内带钢套量欠调值，从而可计算上游机架的速度偏差ΔV＝(L_set-L)/T，ΔV为正值。

步骤4：综合以上1)和2)，将同规格已轧制完成的每一块带钢计算产生的调节值ΔV叠加到活套上游机架下一块钢的级联速度设定中，即：

其中，V_{act_set}表示调整后的上游机架速度设定值；V_set表示原始上游机架设定速度；i表示同规格轧制的第一块，n表示当前带钢。

由此将迅速改善机架间的速度匹配，轧机咬钢快速起套而且稳定运行。

Claims (3)

1.一种热轧板材活套起套角度的精确控制方法，其特征在于：具体步骤为：

步骤1：确定轧钢时活套起套时间；

步骤2：计算当前带钢在活套抬起到设定角度时刻的活套套量L、活套设定角度θ_set对应的活套套量L_set以及达到活套角度最大值时的活套套量值L_max；

步骤3：将活套抬起到设定角度的理想时刻的实际活套角度θ与设定角度θ_set进行比较，进行如下判断：

1)θ≥θ_set时，计算起套指令发出时刻后的2秒时间内起套最大角度θ_max的活套套量L_max和起套设定角度θ_set时的活套套量L_set之间的差值ΔL，从而计算上游机架的速度偏差ΔV＝(L_set-L_max)/T，ΔV为负值，T为起套指令发出时刻至活套抬起到设定角度的理想时刻所需时间。

2)θ＜θ_set时，计算活套抬起到设定角度的理想时刻的实际活套角度θ的活套套量L和起套理想角度θ_set时的活套套量L₀，以及二者之间活套套量的差值ΔL＝L₀-L，从而计算上游机架的速度偏差ΔV＝(L_set-L)/T，ΔV为正值。

步骤4：将同规格已轧制完成的每一块带钢计算产生的调节值ΔV叠加到活套上游机架下一块钢的级联速度设定中。

2.如权利要求1所述一种热轧板材活套起套角度的精确控制方法，其特征在于：轧钢时活套起套时间的计算方法为：

T＝1.05*T₀

式中，T为活套空载时的起套时间；T₀为空载时从起套指令发出时刻到活套到达设定角度时刻所需时间。

3.如权利要求1所述一种热轧板材活套起套角度的精确控制方法，其特征在于：步骤2中L、L_set以及L_max的获取方法为：

检测当前带钢在下游机架咬钢后t₄时刻的实际活套角度θ、起套指令发出时刻后的2秒时间内的活套角度最大值θ_max；

根据上述检测数据，计算活套角度θ对应的活套套量L、活套设定角度θ_set对应的活套套量L_set、达到活套角度最大值时的活套套量L_max，具体如下式：

将θ、θ_max、θ_set分别代入上式，即可计算出带钢的L、L_max和L_set的值。上式中，常量L₁、L₂、L₃分别上游机架到活套支点的距离、活套支点到轧制线的高度、上下游机架中心距；R、r分别为活套臂长与活套辊半径。