CN103203373B - 一种用于冷轧酸洗机组的带材纠偏控制方法 - Google Patents

Abstract

一种适合于冷轧酸洗机组的带材纠偏控制方法，从优化设定酸洗段内相关辊子的水平偏移量入手，以圆盘剪前带材的跑偏量最小为目标，通过定量、精确的设定酸洗段内特定辊子的水平偏移量，有效的补偿由于设备安装误差而带来的带钢跑偏，减少圆盘剪两侧张力差，降低毛刺发生率，改善成品带钢质量。

Description

一种用于冷轧酸洗机组的带材纠偏控制方法

技术领域

本发明属于冷轧酸洗技术领域，尤其涉及一种适合于冷轧酸洗机组的带材纠偏综合控制方法。

背景技术

目前，对于冷轧酸洗机组而言，由于设备安装、工厂设计等原因，会出现酸洗机组的中心线与冷轧机组的轧制中心线存在较大偏移，使得带材在圆盘剪区域存在跑偏，造成圆盘剪工序的剪切质量不佳、冷连轧工序出现单边浪等的缺陷。

以宝钢1420酸轧机组为例，其酸洗机组中心线与冷轧机组的轧制中心线偏差达到70mm(如图1所示)，使得圆盘剪剪切过程中毛刺、剪切不良、单边剪切量过大等缺陷时有发生。特别是，这种***性的带材跑偏遗传到酸轧机组，会造成传动侧与工作侧的轧制压力差及张力差过大，导致成品带材出现明显的单边浪缺陷。这样，如何补偿这种由于设备安装等问题而带来的带材跑偏问题，就成为现场攻关的重点。

为此，以往的技术，无法有效地补偿由于设备安装误差而带来的带钢跑偏，减少圆盘剪两侧张力差，降低毛刺发生率，从而，无法改善成品带钢质量。

发明内容

为克服上述问题，本发明的目的在于：提供一种适合于冷轧酸洗机组的带材纠偏综合控制方法，通过定量、精确的设定酸洗段内特定辊子的水平偏移量，有效的补偿由于设备安装误差而带来的带钢跑偏，减少圆盘剪两侧张力差，降低毛刺发生率，改善成品带钢质量。

本发明专利在大量的现场试验与理论研究的基础上，从优化设定酸洗段内相关辊子的水平偏移量入手，以圆盘剪前带材的跑偏量最小为目标，提出了一套适合于冷轧酸洗机组的带材纠偏综合控制技术，通过定量、精确的设定酸洗段内特定辊子的水平偏移量，有效的补偿由于设备安装误差而带来的带钢跑偏(如图2所示)，提高带材剪切质量。

为了实现上述发明目的，本发明的一种用于冷轧酸洗机组的带材纠偏控制方法的技术方案如下：

一种用于冷轧酸洗机组的带材纠偏控制方法，包括以下由计算机执行的步骤：

(1)收集酸洗机组的设备参数，主要包括：酸洗机组中心线与冷轧机组的轧制中心线偏差值ΔL，酸洗机组水平辊的个数N，圆盘剪的许用最大跑偏量L_max，水平辊许用最大偏移角度α_max；

(2)收集酸洗机组的工艺参数，主要包括机组的最大张力设定值T_max，机组的最小张力设定值T_min，常用的典型张力T_j及其比例β_j；

(3)选择用于纠偏的水平辊，给其编号为n₁、n₂，其与相邻水平辊之间的距离分别为S₁、S₂；

(4)选择同张力情况下所对应的带材纠偏系数k_max、k_min、k_j，其中，k_max＝0.9～1.0、k_min＝0.7～0.8、k_j＝0.8～0.9；

(5)给定纠偏控制目标函数的初始设定值F₀＝1.0×10¹⁰，水平辊纠偏角度设定步长Δα；

(6)定义n₁号水平辊用于水平纠偏角度设定的中间过程参数m₁，并令m₁＝0；

(7)令n₁号用于纠偏的水平辊水平纠偏角度设定值为α₁＝m₁·Δα度(°)；

(8)定义n₂号用于纠偏的水平辊水平纠偏角度设定中间过程参数m₂，并令m₂＝0；

(9)令n₂号用于纠偏的水平辊水平纠偏角度设定值为α₂＝m₂·Δα度(°)；

(10)分别计算出n₁、n₂号用于纠偏的水平辊在纠偏角度为α₁与α₂时所对应的最大纠偏量L₁'_max与L₂'_max、最小纠偏量L₁'_min与L₂'_min以及典型纠偏量L_1j、L_2j(mm)，基本计算模型为L₁'_max＝k_maxS₁sinα₁，L₂'_max＝k_maxS₂sinα₂，L₁'_min＝k_minS₁sinα₁，L₂'_min＝k_minS₂sinα₂，L_1j＝k_jS₁sinα₁，L_2j＝k_jS₂sinα₂。

(11)分别计算最大纠偏量L'_max＝L₁'_max+L₂'_max和最小纠偏量L'_min＝L₁'_min+L₂'_min，典型纠偏量L_j＝L_1j+L_2j；

(12)判断不等式 $\left\{\begin{array}{c}|{L^{\′}}_{\max }-\mathrm{\ΔL}|\≤L_{\max }\\ |{L^{\′}}_{\min }-\mathrm{\ΔL}|\≤L_{\max }\end{array}\right.$ 是否成立，如果成立，则转入步骤(13)；否则，转入步骤(15)；

(13)计算出加权纠偏量L_q＝β_jL_j；

(14)判断不等式L_q≤F₀是否成立，如果成立，则F₀＝L_q，α_1y＝α₁，α_2y＝α₂，转入步骤(15)，否则直接转入步骤(15)；

(15)判断不等式α₂≤α_max是否成立，如果成立，令m₂＝m₂+1，转入步骤(9)，否则转入步骤(16)；

(16)判断不等式α₁≤α_max是否成立，如果成立，令m₁＝m₁+1，转入步骤(7)，否则转入步骤(17)；

(17)给定水平辊的最佳偏移量

B是水平辊两端支点之间的距离，单位是mm；该公式的依据是：水平辊进行偏移时，其中一端支点固定，而令另一端支点则绕其进行转动并发生位移，故该支点的偏移量为：

L＝Bα，其中α为所转过的角度。

(18)按照最佳偏移量对水平辊进行偏移量设定，完成带材纠偏过程。

具体纠偏过程即：首先选择用来纠偏的水平辊，并收集相应设备参数；然后针对不同规格带钢对应的不同张力值，分别计算每种张力下的纠偏情况，并最终计算出考虑不同张力值所占比例的的加权纠偏量，由此逐步判断比较，算出水平辊的最佳偏移量。

在上述方法的步骤(2)，机组的张力设定会影响到辊子的纠偏效果，所以在此要对不同规格带钢所对应的特定张力进行分别考虑，“典型张力”T_j指不同规格带钢所对应的特定张力值，而各张力值在所有张力设定值中所占比例用β_j来表示。

在上述方法的步骤(3)，所选纠偏用水平辊与相邻水平辊之间的距离是计算其纠偏量的重要参数，如第(10)步中所示。其大小范围与具体设备参数有关，单位是毫米。

在上述方法的步骤(4)，同张力是指步骤(2)中提到的某一规格带钢所对应的特定张力值。因为不同张力大小将影响到纠偏效果，故在此分别进行考虑。另外，已给出各带材纠偏系数的取值范围。设置纠偏系数的目的是考虑实际机组的非理想纠偏能力，在此专利中分别考虑了机组可能的最大和最小纠偏能力系数，以及对应于不同钢种的典型纠偏系数。纠偏系数的确定一般是根据实际机组的纠偏能力来确定的，纠偏能力强，则所选值偏大；否则，所选值偏小。

在上述方法的步骤(5)，水平辊纠偏角度设定步长是与中间过程参数是联合使用的，作用是使纠偏角度由小到大逐渐变化，并通过计算判断当前纠偏角度是否合适。

步长Δα实际是代表最小的调整刻度，度(°)；而中间过程参数则是由零开始，随着程序循环而每次加一的一个参数，作用是通过与步长Δα相乘，使每一次程序循环中的纠偏角度都增大一个步长，然后判断新的纠偏角度是否合适。

在上述方法的步骤(6)，中间过程参数m₁可使n₁号水平辊的纠偏角度呈纠偏角度设定步长的整数倍逐渐增长.

在上述方法的步骤(8)，中间过程参数m₂可使n₂号水平辊的纠偏角度呈纠偏角度设定步长的整数倍逐渐增长。

在上述方法的步骤(10)，典型纠偏量指对应于某一带钢规格的张力值时的纠偏量。其范围依照具体设备参数而定。

根据本发明的一种用于冷轧酸洗机组的带材纠偏控制方法，其特征在于，步骤(5)中，所述水平辊纠偏角度设定步长Δα为0.22°-0.28°。

根据本发明的一种用于冷轧酸洗机组的带材纠偏控制方法，其特征在于，步骤(3)中，所述用于纠偏的水平辊，给其编号为n₁、n₂，其与相邻水平辊之间的距离分别为S₁、S₂，具体为3900-4000mm。

根据本发明的一种用于冷轧酸洗机组的带材纠偏控制方法，其特征在于，为酸洗机组中心线与冷轧机组的轧制中心线偏差值70mm，酸洗机组水平辊的个数20，圆盘剪的许用最大跑偏量10mm，水平辊许用最大偏移角度5°。

根据本发明的一种用于冷轧酸洗机组的带材纠偏控制方法，其特征在于，机组的最大张力设定值25MPa，机组的最小张力设定值15MPa。

根据本发明的一种用于冷轧酸洗机组的带材纠偏控制方法，其特征在于，水平辊许用最大偏移角度5°。

根据本发明的一种用于冷轧酸洗机组的带材纠偏综合控制方法，通过定量、精确的设定酸洗段内特定辊子的水平偏移量，有效的补偿由于设备安装误差而带来的带钢跑偏，减少圆盘剪两侧张力差，降低毛刺发生率，改善成品带钢质量。

附图说明

图1为通常的冷轧酸洗机组的带材跑偏示意图。

图2为本发明用于冷轧酸洗机组的带材纠偏控制方法示意图。

图3为本发明用于冷轧酸洗机组的带材纠偏控制方法流程示意图。

图中，1为酸洗机组，2为圆盘剪，3为5机架连轧机，4为带钢，5为水平辊，6为纠偏水平辊，7为酸洗中心线，8为带钢中心线，9为轧制中心线。

具体实施方式

以下，参照附图，以实施例具体说明本发明的一种用于冷轧酸洗机组的带材纠偏控制方法。

实施例1

为了进一步的说明本发明所述相关技术的应用过程，现以宝钢冷轧厂1420酸轧机组圆盘剪上的推广应用，详细地说明酸洗机组的带材纠偏综合控制过程。

(1)收集酸洗机组的设备参数，结果为酸洗机组中心线与冷轧机组的轧制中心线偏差值70mm，酸洗机组水平辊的个数20，圆盘剪的许用最大跑偏量10mm，水平辊许用最大偏移角度5°；

(2)收集酸洗机组的工艺参数，主要包括机组的最大张力设定值25MPa，机组的最小张力设定值15MPa。常用的典型张力T₁＝16.5MPa，其比例为0.24；张力T₂＝16.5MPa，其比例为0.15；张力T₃＝19.2MPa，其比例为0.23；张力T₄＝22.4MPa，其比例为0.25；张力T₅＝16.5MPa，其比例为0.13；

(3)选择两根用于纠偏的水平辊，编号为n₁、n₂，其与相邻水平辊之间的距离分别为4000mm、4000mm；

(4)给出同张力情况下所对应的带材纠偏系数k_max、k_min、k_j，取k_max＝0.95、k_min＝0.75、k_j＝0.85；

(5)给定纠偏控制目标函数的初始设定值F₀＝1.0×10¹⁰，水平辊纠偏角度设定步长0.25°；

(6)定义n₁号用于纠偏的水平辊水平纠偏角度设定中间过程参数m₁，并令m₁＝0；

(7)令n₁号用于纠偏的水平辊水平纠偏角度设定值为α₁＝m₁·Δα；

(8)定义n₂号用于纠偏的水平辊水平纠偏角度设定中间过程参数m₂，并令m₂＝0；

(9)令n₂号用于纠偏的水平辊水平纠偏角度设定值为α₂＝m₂·Δα；

(10)分别计算出n₁、n₂号用于纠偏的水平辊在纠偏角度为α₁与α₂时所对应的最大纠偏量L₁'_max与L₂'_max、最小纠偏量L₁'_min与L₂'_min以及典型纠偏量L_j，基本计算模型为L₁'_max＝0.95×4000sinα₁，L₂'_max＝0.95×4000sinα₂，L₁'_min＝0.75×4000sinα₁，L₂'_min＝0.75×4000sinα₂，L_1j＝0.85×4000sinα₁，L_2j＝0.85×4000sinα₂。

(11)分别计算最大纠偏量L'_max＝L₁'_max+L₂'_max和最小纠偏量L'_min＝L₁'_min+L₂'_min，典型纠偏量L_j＝L_1j+L_2j；

(12)判断不等式 $\left\{\begin{array}{c}|{L^{\′}}_{\max }-\mathrm{\ΔL}|\≤L_{\max }\\ |{L^{\′}}_{\min }-\mathrm{\ΔL}|\≤L_{\max }\end{array}\right.$ 是否成立，如果成立，则转入步骤(13)；否则，转入步骤(15)；

(13)计算出加权纠偏量L_q＝β_jL_j；

(14)判断不等式L_q≤F₀是否成立，如果成立，则F₀＝L_q，α_1y＝α₁，α_2y＝α₂，转入步骤(15)，否则直接转入步骤(15)；

(15)判断不等式α₂≤α_max是否成立，如果成立，令m₂＝m₂+1，转入步骤(9)，否则转入步骤(16)；

(16)判断不等式α₁≤α_max是否成立，如果成立，令m₁＝m₁+1，转入步骤(7)，否则转入步骤(17)；

(17)给定水平辊的最佳偏移量

(18)按照最佳偏移量对水平辊进行偏移量设定，完成带材纠偏过程。

以下为具体步骤中的计算举例。前五步的取值和设定过程省略。第六步中，令m₁＝0，则第七步中，α₁＝0；同理，经过第八步和第九步可得，α₂＝0；第十步中，计算得L₁'_max＝0，L₂'_max＝0，L₁'_min＝0，L₂'_min＝0，L_1j＝0，L_2j＝0；第十一步中，计算得L'_max＝0，L'_min＝0，L_j＝0；第十二步中， $\left\{\begin{array}{c}|0-70|\≤10\\ |0-70|\≤10\end{array}\right.$ 不成立，转入步骤15；第十五步中，0≤5成立，则m₂＝m₂+1＝1，转入步骤九；第九步中，α₂＝m₂·Δα＝0.25；第十步中，计算得，L₁'_max＝0，L₂'_max＝16.58，L₁'_min＝0，L₂'_min＝13.09，L_1j＝0，L_2j＝14.84；第十一步中，L'_max＝16.58，L'_min＝13.09，L_j＝14.84；第十二步中， $\left\{\begin{array}{c}|16.58-70|\≤10\\ |13.09-70|\≤10\end{array}\right.$ 不成立，转入步骤15；第十五步中，0.25≤5成立，则m₂＝m₂+1＝2，再次转入步骤九。

以上判断和循环的目的是通过不断调整n₁、n₂辊的角度，并对所得加权跑偏量进行前后对比，从而在最大允许范围内找到n₁、n₂辊的最佳调整角度。第十七步为计算最佳跑偏量，最后是设定水平辊偏移量。

根据本发明的种适合于冷轧酸洗机组的带材纠偏综合控制方法，通过定量、精确的设定酸洗段内特定辊子的水平偏移量，有效的补偿由于设备安装误差而带来的带钢跑偏，减少圆盘剪两侧张力差，降低毛刺发生率，改善成品带钢质量。可进一步推广到宝钢1550冷轧机组以及其它类似机组，推广应用前景比较广阔。

Claims (6)

1.一种用于冷轧酸洗机组的带材纠偏控制方法，包括以下由计算机执行的步骤：

(1)收集酸洗机组的设备参数，主要包括：酸洗机组中心线与冷轧机组的轧制中心线偏差值ΔL，酸洗机组水平辊的个数N，圆盘剪的许用最大跑偏量L_max单位mm，水平辊许用最大偏移角度α_max°；

(2)收集酸洗机组的工艺参数，主要包括机组中对应于不同规格带钢的j种典型张力T_j及其比例β_j；

(3)选择用于纠偏的水平辊，编号为n₁、n₂，其与相邻水平辊之间的距离分别为S₁、S₂，单位mm；

(4)某一典型张力情况下所对应的带材纠偏系数k_max、k_min、k_j，其中，k_max＝0.9～1.0、k_min＝0.7～0.8、k_j＝0.8～0.9；

(5)给定纠偏控制目标函数的初始设定值F₀＝1.0×10¹⁰，水平辊纠偏角度设定步长Δα为0.22°-0.28°；

(6)定义n₁号用于纠偏的水平辊水平纠偏角度设定的中间过程参数m₁，并令m₁＝0；

(7)令n₁号用于纠偏的水平辊水平纠偏角度设定值为α₁＝m₁·Δα；

(8)定义n₂号用于纠偏的水平辊水平纠偏角度设定中间过程参数m₂，并令m₂＝0；

(9)令n₂号用于纠偏的水平辊水平纠偏角度设定值为α₂＝m₂·Δα；

(10)分别计算出n₁、n₂号用于纠偏的水平辊在纠偏角度为α₁与α₂时所对应的最大纠偏量L₁'_max与L₂'_max、最小纠偏量L₁'_min与L₂'_min以及典型纠偏量L_1j、L_2j，单位mm，基本计算模型为L₁'_max＝k_maxS₁sinα₁，L₂'_max＝k_maxS₂sinα₂，L₁'_min＝k_minS₁sinα₁，L₂'_min＝k_minS₂sinα₂，L_1j＝k_jS₁sinα₁，L_2j＝k_jS₂sinα₂；

(11)分别计算最大纠偏量L'_max＝L₁'_max+L₂'_max和最小纠偏量L'_min＝L₁'_min+L₂'_min，典型纠偏量L_j＝L_1j+L_2j，单位mm；

(12)判断不等式 $\left\{\begin{array}{c}|{L^{\′}}_{\max }-\mathrm{\ΔL}|\≤L_{\max }\\ |{L^{\′}}_{\min }-\mathrm{\ΔL}|\≤L_{\max }\end{array}\right.$ 是否成立，如果成立，则转入步骤(13)；否则，转入步骤(15)；

(13)计算出加权纠偏量L_q＝β_jL_j；

(14)判断不等式L_q≤F₀是否成立，如果成立，则F₀＝L_q，α_1y＝α₁，α_2y＝α₂，转入步骤(15)，否则直接转入步骤(15)；

(15)判断不等式α₂≤α_max是否成立，如果成立，令m₂＝m₂+1，转入步骤(9)，否则转入步骤(16)；

(16)判断不等式α₁≤α_max是否成立，如果成立，令m₁＝m₁+1，转入步骤(7)，否则转入步骤(17)；

(17)给定水平辊的最佳偏移量

B是水平辊两端支点之间的距离，单位是mm；该公式的依据是：水平辊进行偏移时，其中一端支点固定，而令另一端支点则绕其进行转动并发生位移，故该支点的偏移量为

L＝Bαmm，其中α为所转过的角度；

(18)按照最佳偏移量对水平辊进行偏移量设定，完成带材纠偏过程。

2.如权利要求1所述一种用于冷轧酸洗机组的带材纠偏控制方法，其特征在于，步骤(5)中，所述水平辊纠偏角度设定步长Δα为0.25°。

3.如权利要求1所述一种用于冷轧酸洗机组的带材纠偏控制方法，其特征在于，步骤(3)中，所述用于纠偏的水平辊，给其编号为n₁、n₂，其与相邻水平辊之间的距离S₁、S₂，分别为3900－4000mm。

4.如权利要求1所述一种用于冷轧酸洗机组的带材纠偏控制方法，其特征在于，酸洗机组中心线与冷轧机组的轧制中心线偏差值70mm，酸洗机组水平辊的个数20，圆盘剪的许用最大跑偏量10mm，水平辊许用最大偏移角度5°。

5.如权利要求1所述一种用于冷轧酸洗机组的带材纠偏控制方法，其特征在于，机组的最大张力设定值25MPa，机组的最小张力设定值15MPa。

6.如权利要求1所述一种用于冷轧酸洗机组的带材纠偏控制方法，其特征在于，水平辊许用最大偏移角度5°。