CN1485156A - 热轧带钢中浪板形控制法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热轧带钢中浪板形控制方法，对带钢头部采用中浪PCSU控制，即PC设定控制，对其后带钢部分采用动态自动板形中浪控制，即动态ASC控制，确定带钢目标中浪平坦度控制量，计算精轧带钢凸度，轧辊等效热凸度，带钢延伸率差和平坦度，根据所轧钢种、规格等，具体确定各种计算公式中的各个系数、各个常数项和比例系数，对精轧出口带钢平坦度进行中浪控制，有效地消除了精轧后的带钢在层流冷却过程中所产生的双边浪，提高了带钢质量，显著降低板形封锁量，本发明的方法有效、简单、实用，适用于各类热轧带钢生产线。

Description

热轧带钢中浪板形控制法

技术领域

本发明属于热轧带钢领域，特别是一种热轧带钢中浪板形控制法，适用于各种热轧带厂的板形控制。

背景技术

热轧带钢的板形控制对热轧带钢质量起着重要作用，目前已开发成功许多热轧带钢板形控制技术，主要有以下几种方法：

1，工艺控制法，包括计划轧制法，张力控制法，轧辊调温法和异步轧制法等。

2，设备控制法，主要有初始辊形法(包括工作辊和支持辊)，液压弯辊法，阶梯支持辊法，轧辊凸度调整法，轧辊移动法，在线研磨轧辊法，轧辊交叉控制法等，由于现代热轧带钢技术本身的特点，板形控制显得极为复杂，在现代化的热轧带钢轧机上，目前主要采用精轧机多参量综合控制法，通常包括初始辊形、液压弯辊、串辊技术或轧辊交叉轧制等综合板形技术，例如WRB+WRS，PC+WRS(PCS)，HC+WRB(UC)等。尽管如此，目前热轧带钢板形控制技术仍存在以下不足之处：1，板形多参量综合控制技术尚不完善，有待进一步优化；2，目前的板形多参量控制技术没有考虑到其前后多工序，尤其是层流冷却对板形所产生的显著影响，即层流冷却对精轧后具有良好平直度的带钢会促成其产生双边浪。这是因为热轧带精轧后在层流冷却过程中要产生相变、温降以及由此而产生的体积变化，这种变化沿带钢宽度方向变化是不均匀的，最终会导致沿带钢宽度方向残余应力，宏观上表现为带钢边部产生浪形，称为边浪。理论研究和实际板形检测结果均证明了对热轧带钢进行冷却会产生双边浪，目前尚无解决方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种对带钢头部采用中浪PCSU设定控制，对其后部分采用动态ASC中浪控制的热轧带钢中浪板形控制法，以解决热轧带钢因冷却而造成的双边浪缺陷。

按照本发明的热轧带钢中浪板形控制法，所述的对带钢头部采用中浪PCSU控制，即PC设定控制，对其后带钢部分采用动态自动板形中浪控制，即动态ASC控制，

所述的中浪PCSU设定控制流程是：

1)由计算机控制系统的三级计算机下达轧制计划指令，

2)由二级计算机根据轧制计划中所规定的钢种和规格，确定成品带钢目标中浪平坦度控制量，

3)由板形设定模型PCSU根据精轧设定模型FSU计算所得精轧各机架轧制力、轧制温度、轧制速度和带钢厚度、宽度数据，来计算精轧各架轧辊磨损凸度和热凸度，

4)计算精轧各架的轧辊交叉角即PC角和弯辊力，

5)通过精轧机出口平直度仪检测得到的精轧出口带钢头部实际平坦度，并且与目标平坦度值做比较，

6)比较结果若两者一致则控制结束，若不一致，则修改精轧7架F7平坦度上、下极限，再次启动PCSU模型进行板形设定计算，重复3)～5)

上述步反复进行此过程，直到达到所要求的带钢头部中浪值，

所述的动态ASC中浪控制流程为：

根据三级计算机所下达的轧制计划指令中的钢种和规格，确定带钢目标中浪平坦度并同时启动下述a)，b)流程：

a)采集精轧机出口带钢中浪平坦度实际值，并与上述目标中浪平坦度比较，如果两者一致，表明已实现良好的板形控制，否则就通过反馈ASC模型调整精轧7架F7的弯辊力和轧制力实际值来实现板形控制，使之达到目标值，

b)从所述的PCSU设定模型控制带钢头部平坦度之后，即将带钢在精轧机F5、F6、F7架的实际轧制力和弯辊力锁定，然后将实测的轧制力和弯辊力值和锁定值作比较，若两者一致，表明已实现板形良好控制，否则就通过前ASC模型来调整F5、F6、F7架的轧制力和弯辊力，以实现目标值相一致。

按照本发明的热轧带钢中浪板形控制法，所述的中浪板形设定模型PCSU由带钢凸度计算公式、轧辊等效凸度计算公式，带钢延伸率计算公式和平坦度计算公式所组成。

按照本发明的热轧带钢中浪板形控制法，所述的板形设定模型PCSU的带钢凸度计算公式为

C(i)＝a·P·-b·F-c·C_θ-d·(k·Cr+C_W+C_T+C_L)+e·c(i-1)+Cc]即第i机架带钢凸度C(i)等于：乘以一个系数a的本机架轧制力Pi减去乘以一个系数b的本机架弯辊力Fi，再减去乘以系数c的轧辊等效凸度C_θ，再减去乘以系数d的诸种轧辊凸度之各和，即乘以系数k的轧辊初始凸度Cr，轧辊磨损凸度C_W，轧辊热凸度C_T，轧辊学习凸度C_L之和，再加上乘以系数e的上一架轧机的带钢凸度C(i-1)，再加上一带钢凸度常数C_C，轧辊等效凸度Cθ的计算公式为：

C₀＝{L²tan²(πθ)/180}/(2D_w)

式中θ为轧辊交叉角

L为工作辊长度，

D_W为工作辊直径。

按照本发明的热轧带钢中浪板形控制法，所述的中浪板形设定模型PCSU由带钢延伸率差的计算公式为：

ε(i)＝s·{C(i)/h(i)-u·C(i-1)/h(i-1)}+v·ε(i-1)+Cε即第i机架的带钢出口延伸率ε(i)等于，本机架带钢出凸度C(i)和本机架带钢出口厚度h(i)之比减去前一架带钢出口凸度C(i-1)乘上一个系数u与前一架带钢出口厚度h(i-1)之比的差乘上一个系数s，再加上前一机架的带钢延伸率差C(i-1)乘一个系数v再加上一个延伸率差常数Cε。

按照本发明的热轧带钢中浪板形控制法，所述的中浪板形设定模型PCSU的带钢平坦度的计算公式为：

λ＝{200·sin(ε)·|ε|^-0.5λ}/π

式中λ为一带钢平坦度。

按照本发明的热轧带钢中浪板形控制法，所述的动态ASC中浪控制中的反馈ASC模型公式为：

即轧机弯辊力调整量

等于目标平坦度Lmd_pri和实际平坦度Lmd_act之差值

Lmd乘一个比例常数KP_lay加上平坦度差值 之和乘一个综合系数KI_lay，再被弯辊力对平坦度的影响系数Prmf_lay去除。

按照本发明的热轧带钢中浪板形控制法，所述的动态ASC中浪板形控制前馈ASC模型公式为：

即弯辊力的差值 等于实测轧制力F_act和锁定轧制力FO之差 乘以板形控制系数A_lay，减去实测弯辊力PB_act和锁定弯辊力PBO之差值

乘上另一个板形控制系数B_lay，此差值乘上一个增益系数KRF_lay再除以辊力对轧制力的转换系数a_cnt所得到的商。

采用上述中浪控制轧制工艺后，带钢成品板形质量改善，效果显著。

附图说明

图1为优良成品带钢板形控制过程框图，

图2为板形中浪设定控制流程图。

图3为板形动态中浪控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，在由板坯加热——粗轧——精轧——层流冷却———卷取——成品的热轧带钢生产线中，在精轧机组部分增加中浪板形控制环节，其目的是通过对带钢头部采用PCSU设定控制，对其后部分采用ASC动态中浪控制，克服因层流冷却产生温降、相变形所形成的残余应力所有制造成的带钢双边浪，使成品带钢具有良好的板形。如图2所示，本发明的热轧带钢中浪板形控制法的中浪PCSU设定控制流程为：对带钢头部采用中浪PCSU控制，即PC设定控制，

所述的中浪PCSU设定控制流程是：

1)由计算机控制系统的三级计算机下达轧制计划指令，

2)由二级计算机根据轧制计划中所规定的钢种和规格，确定成品带钢目标中浪平坦度控制量，

3)由板形设定模型PCSU根据精轧设定模型FSU计算所得精轧各机架轧制力、轧制温度轧制速度和带钢厚度、宽度数据，来计算精轧各架轧辊磨损度和热凸度，

4)计算精轧各架的轧辊交叉角即PC角和弯辊力，

5)通过精轧机出口平直度仪检测得到的精轧出口带钢头部实际平坦度，并且与目标平坦度值做比较，

6)比较结果两者若一致则控制结束，若不一致，则修改精轧7架F7的平坦度上、下极限，再次启动PCSU模型进行板形设定计算，重复上述3)～5)反复进行此过程，直到达到所要求的带钢头部中浪值。

通过中浪PCSU设定控制，使热轧带钢的头部的实际平坦度与目标平坦度达到一致，以保持良好的头部板形。

如图3所示，按照本发明的热轧带钢中浪板形控制法中的中浪ASC动态控制流程为：根据三级计算机所下达的轧制计划指令中的钢种和规格，确定带钢目标中浪平坦度并同时启动下述a)，b)流程：

a)采集精轧机出口带钢中浪平坦度实际值，并与上述目标中浪平坦度比较，如果两者一致，表明已实现良好的板形控制，否则就通过反馈ASC模型调整精轧7架F7的弯辊力和轧制力实际值来实现板形控制，使之达到目标值，

b)从所述的PCSU设定模型控制带钢头部平坦度之后，即将带钢在精轧机F5、F6、F7架的实际轧制力和弯辊力锁定，然后将实测的轧制力和弯辊力值和锁定值作比较，若两者一致，表明已实现板形良好控制，否则就通过前ASC模型来调整F5、F6、F7架的轧制力和弯辊力，以实现与目标值相一致。

通过这一控制流程，使热轧带钢头部以后的其余部分的实际带钢平坦度达到与目标平坦度相一致，从而使整个带钢获得良好的板形。

将本发明的热轧带钢中浪板形控制法在1780生产线上实验，休用最经常生产的SPHC钢种，规格2.75×1250mm热轧带钢时，相关的数学模型中的各个系数和各项常数的具体取值范围如下：

1，带钢凸度计算公式C(i)＝a·Pi·-b·Fi-c·C_θ-d·(k·Cr+C_W+C_T+C_L)+e·c(i-1)+Cc中的系数取值分别为a＝0.01～0.05，b＝0.04～0.10，c＝0.1～0.5，d＝0.05～0.3，k＝0.2～0.7，e＝0.1～0.8，带钢凸度常数C_c＝0.005～0.02。

2，带钢延伸率差计算公式：

ε(i)＝s·{C(i)/h(i)-u·C(i-1)/h(i-1)}+v·ε(i-1)+Cε中的系数取值为s＝0.1～0.6，u＝0.2～0.7，v＝0.1～0.9，延伸率差常数Cε＝0.01～0.1。

3，反馈ASC模型公式 中的比例系数KP_lay＝0.1～0.9，综合系数KI_lay＝0.1～0.9，影响系数Prmf_lay＝Lmd/PB。实际统计数据表明，在未采用本发明的方法以前，当其精轧出口板形测量值为5I时，其成品板形实测值为19I，说明带钢经过层流冷却后，板形变化为14I，因此，中浪控制量为14I，可以采用以下两种方法实现精轧中浪控制：

1，将精轧板形设定控制模型PCSU中的板形控制精轧7架F7的平坦度，上下限，由(20，-20)调为(10，-50)，以实现带钢头部14I的中浪设定控制，

2，调整精轧板形动态控制模型FSU中板型目标中浪平坦度由0I改为14I，以进行带钢其余部分的中浪动态板形控制。采用上述控制工艺方法之后，带钢成品板形质量显著改善，对应用本发明方法前后各992块相同钢种和规格的带钢成品板形数据对比结果如下：

应用前：平坦度双边浪98I，920块，占92％，

应用后，平直度双边浪24.6I，953块，占95.3％。

成品带钢封锁量对比，

应用前，平均封锁率2.385％；

应用后，平均封锁率0.914％。

实验证明，本发明的中浪板形控制方法是有效的，也是很简单实用，适用于各类热轧带钢生产线。

Claims (12)

1，一种热轧带钢中浪板形控制方法，其特征在于对带钢头部采用中浪PCSU控制，即PC设定控制，对其后带钢部分采用动态自动板形中浪控制，即动态ASC控制，

所述的中浪PCSU设定控制流程是：

1)由计算机控制系统的三级计算机下达轧制计划指令，

2)由二级计算机控制根据轧制计划指令中所规定的钢种和规格，确定成品带钢目标中浪平坦度控制量，

3)由板形设定模型PCSU根据精轧设定模型FSU计算所得精轧各机架轧制力、轧制温度、轧制速度和带钢厚度、宽度数据，来计算精轧各架轧辊磨损凸度和热凸度，

4)计算精轧各架的轧辊交叉角即PC角和弯辊力，

5)通过精轧机出口平直度仪检测得到的精轧出口带钢头部实际平坦度，并且与目标平坦度值做比较，

6)较结果若两者一致则控制结束，若不一致，则修改精轧7架F7的平坦度上、下极限，再次启动PCSU模型进行板形设定计算，重复上述3)～5)步反复进行此过程，直到达到所要求的带钢头部中浪值，

所述的动态ASC中浪控制流程为：

根据三级计算机所下达的轧制计划指令中的钢种和规格，确定带钢目标中浪平坦度并同时启动下述a)，b)流程：

a)采集精轧机出口带钢平坦度实际值，并与上述目标中浪平坦度比较，如果两者一致，表明已实现良好的板形控制，否则就通过反馈ASC模型调整精轧7架F7的弯辊力实际值来实现板形控制，使之达到目标值，

b)从所述的PCSU设定模型控制带钢头部平坦度之后，即将带钢在精轧机F5、F6、F7架的实际轧制力和弯辊力锁定，然后将实测的轧制力和弯辊力值和锁定值作比较，若两者一致，表明已实现板形良好控制，否则就通过前馈ASC模型来调整F5、F6、F7架的轧制力和弯辊力，以实现与目标值相一致。

2，根据权利要求1所述的热轧带钢中浪板形控制法，其特征在于所述的中浪板形设定模型PCSU由带钢凸度计算公式、轧辊等效凸度计算公式，带钢延伸率计算公式和平坦度计算公式所组成。

3，根据权利要求1或2所述的热轧带钢中浪板形控制法，其特征在于所述的板形设定模型PCSU的带钢凸度计算公式为：C(i)＝a·Pi·-b·Fi-c·C_θ-d·(k·Cr+C_w+C_T+C_L)+e·c(i-1)+Cc即第i机架带钢凸度C(i)等于：乘以一个系数a的本机架轧制力Pi减去乘以一个系数b的本机架弯辊力Fi，再减去乘以系数c的轧辊等效凸度C_θ，再减去乘以系数d的诸种轧辊凸度之各和，即乘以系数k的轧辊初始凸度Cr，轧辊磨损凸度C_W，轧辊热凸度C_T，轧辊学习凸度C_L之和，再加上乘以系数e的上一架轧机的带钢凸度C(i-1)，再加上一带钢凸度常数C_C，

轧辊等效凸度C_θ的计算公式为：

C_θ＝{L²tan²(πθ)/180}/(2D_w)

式中θ为轧辊交叉角，

L为工作辊长度，

D_w为工作辊直径。

4，根据权利要求1或2所述的热轧带钢中浪板形控制法，其特征在于所述的中浪板形设定模型PCSU的带钢延伸率差的计算公式为：ε(i)＝s·{C(i)/h(i)-u·C(i-1)/h(i-1)}+v·ε(i-1)+Cε即第i机架的带钢出口延伸率ε(i)等于本机架带钢出口凸度C(i)和本机架带钢出口厚度h(i)之比减去前一架带钢出口凸度C(i-1)乘上一个系数u与前一架带钢出口厚度h(i-1)之比的差乘上一个系数s，再加上前一机架的带钢延伸率差C(i-1)乘一个系数v再加上一个延伸率差常数Cε。

5，根据权利要求1所述的热轧带钢中浪板形控制法，其特征在于所述的中浪板形设定模型PCSU的带钢平坦度的计算公式为：

λ＝{200·sin(ε)·|ε|^-0.5λ}/π

式中λ为一带钢平坦度。

6，根据权利要求1所述的热轧带钢中浪板形控制法，其特征在于所述的动态ASC中浪控制中的反馈ASC模型公式为：

即轧机弯辊力调整量

等于目标平坦度Lmdp_ri和实际平坦度Lmd_act之差值

乘一个比例常数KP_lay加上平坦度差值 之和乘一个综合系数KI_lay，再被弯辊力对平坦度的影响系数Prmf_lay去除。

7，根据权利要求1所述的热轧带钢中浪板形控制法，其特征在于所述的动态ASC中浪板形控制前馈ASC模型公式为：

即弯辊力的差值

等于实测轧制力F_act和锁定轧制力FO之差

乘以板形控制系数A_lay，减去实测弯辊力PB_act和锁定弯辊力PBO之差值 乘上另一个板形控制系数B_lay，此差值乘上一个增益系数KRF_lay再除以辊力对轧制力的转换系数a_cnt所得到的商。

8，根据权利要求3所述的热轧带钢中浪板形控制法，其特征在于对于1780热轧带钢生产线轧制SPHC钢，规格2.75×1250mm带钢来说，所述的带钢凸度计算公式C(i)＝a·Pi-b·Fi-cC_θ-d·(kCr+C_W+C_T+C_L)+eC(i-1)+C_C中的系数取值分别为a＝0.01～0.05，b＝0.04～0.10，c＝0.1～0.5，d＝0.05～0.3，k＝0.2～0.7，e＝0.1～0.8，带钢凸度常数C_C＝0.005～0.02。

9，根据权利要求4所述的热轧带钢中浪板形控制法，其特征在于对于1780热轧带钢生产线轧制SPHC钢，规格2.75×1250mm带钢来说，带钢延伸差计算公式：

ε(i)＝s·{C(i)/h(i)-u·C(i-1)/h(i-1)}+v·Cε中的系数取值为s＝0.1～0.6，u＝0.2～0.7，v＝0.1～0.9，延伸率差常数Cε＝0.01～0.1。

10，根据权利要求6所述的热轧带钢中浪板形控制法，其特征在于对于1780热轧带钢生产线轧制SPHC钢，规格2.75×1250mm带钢来说，所述的反馈ASC模型公式：

中比例系数KP_lay＝0.1～0.9综合系数KI_lay＝0.1～0.9，影响系数Prmf_lay＝Lmd/PB。

11，根据权利要求7所述的热轧带钢中浪板形控制法，其特征在于对于1780热轧带钢生产线轧制SPHC钢，规格2.75×1250mm带钢来说，所述的前馈ASC模型公式

中的板形控制系数取值A_lay＝0.1～0.8，B_lay＝0.06～0.5，增益系数KRF_lay＝0.4～0.8，弯辊力对轧制力转换系数a_cnt＝0.5～0.9。

12，根据权利要求1所述的热轧带钢中浪板形控制法，其特征在于，对于1780热轧带钢生产线轧制SPHC钢，规格2.75×1250mm带钢时，将板形设定控制模型PCSU中精轧7架F7的平坦度上、下极限由(20，-20)调整为(10，-50)，将精轧板型控制模型中的目标中浪平坦度由0I改为14I。