CN104416135A - 一种在方坯连铸轻压下拉矫机的辊缝标定方法 - Google Patents

Abstract

一种在方坯连铸机轻压下拉矫机的辊缝标定方法，包括a：选取标准链杆作为标定器，设定标定基准值，所述标定基准值包括标定压力值及标定厚度值；b：启动标定器完成标定动作，读取并记录实际检测值；c：根据标定基准值与实际检测值计算偏差值，根据偏差值进行校正和补偿；在步骤a中，所述的标定压力值设定为两个值，一个为最低压力值，一个为最高压力值，所述的两个标定压力值构成一个压力区间值，在步骤c中，所述的校正和补偿根据两点线性校正算法，通过压力与厚度之间的线性函数关系确定。本发明的一种在方坯连铸机轻压下拉矫机的辊缝标定方法，通过采用多节标定器一次定位，多点压力自动标定的方法，提高了方坯连铸轻压下拉矫机的辊缝标定精度，减少标定时间，提高标定效率。

Description

一种在方坯连铸轻压下拉矫机的辊缝标定方法

技术领域

本发明属于钢铁生产中连铸控制和检测技术领域，具体涉及一种在方坯连铸轻压下的拉矫机辊缝标定方法。 

背景技术

钢铁生产领域中，方坯连铸机主要用于生产高品质、高等级、高附加值的线材、高合金钢管以及轴承钢、棒材等原料坯材。为了控制方坯连铸生产中容易发生的中心偏析和中心疏松等铸坯内部质量缺陷，采用轻压下技术是最有效的工艺控制手段。轻压下技术是指通过在连铸坯液芯末端区施加均匀外力，形成一定的压缩量来补偿铸坯的凝固收缩量。这一方面可消除或减少铸坯收缩形成的内部空隙，防止晶间富集溶质的钢液向铸坯中心横向流动；另一方面，轻压下所产生的挤压作用还可以促使液芯中富集溶质的钢液沿拉坯方向反向流动，使溶质元素在钢液中重新分配，从而使铸坯的凝固组织更加均匀致密，达到改善中心偏析和减少中心疏松的目的。 

轻压下控制技术有两个关键控制量，一个是压下位置，即沿着钢流浇铸方向，寻找合适的凝固末端来实施轻压下；另一个就是压下量，即含液芯铸坯受到挤压后的厚度变化量。方坯连铸机的压下量控制由拉矫机来实施，图1为典型的方坯连铸机拉矫机配置示意图，图中每台拉矫机由一对上下辊组成，其中下辊是固定支承辊，辊子只能被动旋转，不能升降；上辊是升降驱动辊，上辊的旋转由电机驱动，上辊的升降由与上辊辊架相连的液压缸来控制，每台液压缸上都带有位移检测传感器，用于检测液压缸活塞杆的位移，由于液压缸活塞杆与上辊为机械连接，因此通过位移检测器能检测到上辊的位移变化；由于下辊升降位置固定，因此通过实时检测上辊的位移变化，就能实时获得拉矫机上下辊之间辊缝的变化。方坯连铸机轻压下工艺中各压下点的压下量通常为几个毫米，因此对压下量控制的精度要求很高，由于压下量的控制实际上是对拉矫机辊缝的控制，因此高精度的辊缝控制决定了轻压下的工艺控制效果。 

在辊缝控制中，拉矫机辊缝检测的精度决定了整个轻压下过程辊缝控制的精度。而辊缝检测的精度同拉矫机的辊缝标定方法直接相关。辊缝标定是对位移传感器检测值和实际辊缝值之间的偏差量进行校正和补偿。由于上辊油缸位移传感器的零位同拉矫机辊 缝的零位不同，因此需要通过标定的方式来进行辊缝检测量的校正。同时，由于各台拉矫机上下辊位置、油缸、位移传感器装配中的差异和间隙不同，以及使用中的辊面磨损变化的不同，各台拉矫机无法用统一的偏差量来进行辊缝检测量的校正，需要对每台拉矫机分别标定，才能使控制***获得每台拉矫机准确的辊缝检测量。 

现有的拉矫机辊缝标定主要采用引锭杆作为标定器，并且采用的是单点压力标定法，标定过程主要包括： 

1)选择引锭杆的某一个链节作为标准厚度的链节，该链节的厚度预先测量好后记为标准厚度T_std，输入到***中作为辊缝标定的基准； 

2)将引锭杆用辊道输送到拉矫机内，调整引锭杆的位置，使标准链节定位于待标定的一台拉矫机上下辊中间； 

3)定位完成后，启动该台拉矫机的标定，拉矫机压下***按照预先设定的辊缝标定压力P_s（宝钢大方坯连铸机设定为P_s=10吨），压下该台拉矫机的上辊； 

4)当拉矫机的上辊接触到引锭杆标准链节的上表面后，实际压力P_ia达到标定压力，此时***读取上辊油缸位移传感器原始检测值T₀，并且计算出T₀和标准厚度T_std之间的偏差ΔT：ΔT=T₀－T_std；该偏差作为第i号拉矫机辊缝检测的补偿量保存在***中； 

5)确定补偿量后，通过T₁=T₀－ΔT，对该台拉矫机的实际辊缝检测量T₁进行校正补偿，使辊缝检测量同真实辊缝大小相一致； 

6)对同一流的其它拉矫机重复第2）～5）步的过程，完成整个流所有拉矫机的辊缝标定过程。 

现有的辊缝标定方法存在以下几个问题: 

1)标定时间长，效率低。 

方坯连铸机目前均是采用引锭杆作为标定器，由于构成引锭杆各链节的厚度存在些许差异，因此，每次都需要用预先确定的标准链节来进行标定，这样就需要在每台拉矫机进行标定时，都要通过开动输送辊道，将引锭杆的标准链节定位在该台拉矫机的上下辊中间。方坯连铸机的拉矫机数量一般比较多（以宝钢大方坯连铸机为例，每流有9台拉矫机），由于引锭杆上只有一节标准厚度的链节，若对多台拉矫机进行标定，需要在每台拉矫机下进行手动调整定位，并且每台拉矫机标定时又都需要等待上辊下降以完成同链节表面的压接，因此对于多拉矫机标定的作业，需要至少两个操作人员相互配合才能完成，标定过程耗时长，效率低。 

2)标定误差大，精度低。 

现有的标定方法采用的是单点压力标定，标定时所设的上辊压下力比较低，辊缝检 测值是在这个低压下完成校正和补偿的。然而在实际生产中，不同压下位置和不同压下量的拉矫机在轻压下时所用的压下力是不同的，以宝钢大方坯连铸机为例，其变化范围可以在20～140吨之间；通过试验发现，拉矫机由于机械组件的弹性变形和间隙挤出效应，在进行低压标定之后，同一标定器在高压下的辊缝检测量会存在明显的偏差，以宝钢大方坯连铸机为例，高压和低压下的辊缝标定精度最大可以达到2mm，而这一偏差是现有的标定方法无法检出和补偿的，对于仅有几个毫米压下量的轻压下工艺来说，这是不可忽略的误差，会直接影响到高等级钢种的轻压下工艺效果。 

经过检索和查询，目前国内外已公开的方坯连铸轻压下拉矫机的辊缝标定方法基本是采用引锭杆或者是辊缝测量仪设备，其中辊缝测量仪很难在这种流间距小的多流方坯连铸机上使用。此外，已公开的相关发明还包括： 

（1）一种大方坯连铸机轻压下拉矫辊辊缝在线标定的控制方法，申请（专利）号CN200910011679.3，该发明利用在浇铸坯的平均厚度作为辊缝基准实现其在线标定的功能。然而，由于铸坯在拉矫机内的移动过程中会存在收缩、鼓肚等不确定形变特性，因此其标定精度很难保证。 

（2）用于方坯连铸拉矫机的辊缝标定***，申请（专利）号CN201020684938.7，该实用新型提供了一种用于方坯连铸拉矫机的辊缝标定***，该***仍是采用引锭杆的单个标准链节作为标定器，标准链节上采用反光面便于识别定位。然而，对于如何缩短标定时间和提高标定精度，该技术方案缺少相应的描述。 

发明内容

为提高方坯连铸轻压下的拉矫机的辊缝标定精度，减少标定时间，提高标定效率，本发明提供了一种在方坯连铸机轻压下拉矫机的辊缝标定方法，本发明的技术方案如下： 

一种在方坯连铸机轻压下拉矫机的辊缝标定方法，包括 

a：选取标准链杆作为标定器，设定标定基准值，所述标定基准值包括标定压力值及标定厚度值； 

b：启动标定器完成标定动作，读取并记录实际检测值； 

c：根据标定基准值与实际检测值计算偏差值，根据偏差值进行校正和补偿； 

其特征在于： 

在步骤a中，所述的标定压力值设定为两个值，一个为最低压力值，一个为最高压力值，所述的两个标定压力值构成一个压力区间值， 

在步骤c中，所述的校正和补偿根据两点线性校正算法，通过压力与厚度之间的 线性函数关系确定。 

根据本发明的一种在方坯连铸机轻压下拉矫机的辊缝标定方法，其特征在于：所述的压力与厚度之间的线性函数关系为：T1=T0－[ΔT1＋K1（Pa－P1）]， 

其中，T0表示拉矫机油缸位移传感器原始检测量； 

ΔT1表示标定时第一个压力点上生成的偏差补偿量； 

K1表示两点压力标定生成的压变系数； 

Pa表示实际的拉矫机压下力； 

P1表示第一个标定压力。 

根据本发明的一种在方坯连铸机轻压下拉矫机的辊缝标定方法，其特征在于：在所述的压力区间值上设定多个标定压力点，选取与实际检测值左右相邻的两个标定压力点为参与计算的标定压力值。 

根据本发明的一种在方坯连铸机轻压下拉矫机的辊缝标定方法，其特征在于：所述的K1=（ΔT2－ΔT1）/（P2－P1）， 

所述的ΔT1=T0-1－Tstd， 

所述的ΔT2=T0-2－Tstd， 

其中，所述的Tstd表示标定厚度值， 

所述的P2表示第二个标定压力， 

所述的T0-1表示在P1压力下的实际厚度检测值， 

所述的T0-2表示在P2压力下的实际厚度检测值。 

根据本发明的一种在方坯连铸机轻压下拉矫机的辊缝标定方法，其特征在于：所述的链杆的链节选取多个，各个链节的厚度相等。 

根据本发明的一种在方坯连铸机轻压下拉矫机的辊缝标定方法，其特征在于：所述的链节的节数大于或等于拉矫机的台数。 

根据本发明的一种在方坯连铸机轻压下拉矫机的辊缝标定方法，其特征在于：所述的各个链节之间的节距等于相邻两台拉矫机的中心距。 

根据本发明的一种在方坯连铸机轻压下拉矫机的辊缝标定方法，其特征在于：所述的各个链节的厚度等于铸坯的厚度。 

一种用于方坯连铸机轻压下拉矫机辊缝标定的装置，包括设置于拉矫机内的链杆和设置于外部用于检测并进行校正补偿偏差值的控制模块，其特征在于： 

所述的链杆设置于拉矫机的上下辊之间，由多节等厚的链节构成，各个链节的节距等于相邻两台拉矫机的中心距， 

所述的用于检测并进行校正补偿偏差值的控制模块包括检测部件和数据读取及计算部件， 

所述的检测部件为安装于各个拉矫机上的传感器， 

所述的读取及计算部件按照检测部件传输的数据根据两点定标线性校正算法进行计算，完成校正补偿。 

本发明的优点是： 

1.可以实现很高的标定精度，不同压力下的辊缝标定精度可以达到0.1mm； 

2.可以一次完成标定器在每流所有拉矫机下的定位，可以同时启动每流所有拉矫机的辊缝标定，标定作业人员可以从至少2人减少到1人，大大节省了标定的时间，提高了标定效率。 

3.可以提高辊缝控制精度，改善轻压下控制效果。 

附图说明

图1为本发明的控制方法流程图； 

图2为本发明中的多节标定器标定示意图； 

图3为本发明中的多节链杆型标定器示意图。 

图中，1为标定器总长L；2为链节厚度L1；3为链节节距L2；4为链节长度L3。 

具体实施方式

下面，根据说明书附图和具体实施方式对本发明的一种在方坯连铸机轻压下拉矫机的辊缝标定方法作进一步具体说明。 

如图1、2、3所示，本发明技术方案的具体内容描述如下： 

1.采用多节式标定器作为标定时的辊缝基准 

a.采用多节式等厚链杆作为标定器；链杆的总长度L必须大于每流拉矫机组的区间跨度；链杆由多节等厚的链节组成；链杆的节数需要大于或等于每流拉矫机的台数；链杆的厚度L1需要在拉矫机辊缝检测范围内，最好是接近生产铸坯的厚度，有利于减小辊缝检测的非线性误差；链杆的节距L2需要同相邻两台拉矫机的中心距一致，这样在定位时可以保证每个链节的中心区能够位于每台拉矫机的上下辊之间，避免拉矫机的上下辊夹在链节的关节区上，影响标定时辊缝基准的准确性；链节的材质需要保证在标定压力下不会产生形变。 

b.将标定链杆的厚度作为标准厚度Tstd，输入到***中作为辊缝标定的基准； 

2.将标定器用辊道输送到拉矫机内，使标定器各个链节的中心区定位于各台拉矫机的上下辊之间；这样就一次性完成了标定器在同一流所有拉矫机下的定位工作，消除了 在多台拉矫机下重复定位的时间消耗。 

3.标定器定位完成后，可以一次启动多台拉矫机进入多点压力自动标定过程； 

a.预先在***中设定多个标定压力点，标定压力点应设定2点以上，最低标定压力可以根据辊缝控制时拉矫机压到铸坯上的最低压力来确定，最高标定压力可以根据辊缝控制时拉矫机压到铸坯上的最高压力来确定； 

b.标定开始后，拉矫机上辊下降，标定压力Ps=P1，拉矫机压下***从最低的一个标定压力点P1开始，控制拉矫机上辊的压下力； 

c.当检测到的实际压力满足：P1－ΔP≤Pa≤P1＋ΔP，并且稳定地保持在这一范围后，***自动计算出此时的位移传感器原始检测值T0-1和标准厚度Tstd之间的偏差ΔT1：ΔT1=T0-1－Tstd；并且将ΔT1作为补偿量1保存在***中； 

d.然后，标定压力Ps自动切换到P2，拉矫机压下***选择第2个标定压力点P2，来调节拉矫机上辊的压下力； 

e.当检测到的实际压力满足：P2－ΔP≤Pa≤P2＋ΔP，其中ΔP为允许的压力波动范围，并且稳定地保持在这一范围后，***自动计算出此时的位移传感器原始检测值T0-2和标准厚度Tstd之间的偏差ΔT2：ΔT2=T0-2－Tstd；并且将ΔT2作为补偿量2保存在***中； 

f.若标定压力点大于2个，可以重复d）和e）的步骤，完成所有标定压力点的补偿量计算； 

g.当所有标定压力点的补偿量都已经测量完毕，***自动开始计算压变系数K。若采用两点压力标定，则K1=（ΔT2－ΔT1）/（P2－P1）；若是采用两点以上的压力标定，则可根据不同压力区间分段产生不同的压变系数，K1=（ΔT2－ΔT1）/（P2－P1），K2=（ΔT3－ΔT2）/（P3－P2）； 

h.利用多点压力标定时生成的补偿量和压变系数，完成对不同压力下传感器原始检测量的补偿，使实际的辊缝检测值在不同压力下能获得与标定器的标准厚度相一致的结果，从而消平不同压力下的辊缝检测误差。 

若采用两点压力标定，标定后的拉矫机辊缝检测值可用下式确定： 

T1=T0－[ΔT1＋K1（Pa－P1）]， 

T0－拉矫机油缸位移传感器原始检测量； 

ΔT1－标定时第一个压力点上生成的偏差补偿量； 

K1－两点压力标定生成的压变系数； 

Pa－当前实际的拉矫机压下力； 

P1－第一个标定压力； 

若采用的压力标定点多于两点，则标定后的拉矫机辊缝检测值可以按下式计算： 

若实际压力为：P1≤Pa＜P2， 

则T1=T0－[ΔT1＋K1（Pa－P1）]； 

若实际压力为：P2≤Pa＜P3， 

则T1=T0－[ΔT2＋K2（Pa－P2）]； 

以此类推。 

具体实施例： 

拉矫机数量：9台，拉矫机间距：1.1m 

（1）采用多节链杆式标定器 

标定器链杆节数：9节； 

标定器链杆总长度：10.3m 

标定器链杆厚度：320mm； 

标定器链杆节距：1.1m； 

标定器链杆材质：40GrMo4； 

***预设的标准厚度T_std=320mm； 

（2）将标定器用辊道输送到拉矫机内，使标定器各个链节的中心区定位于各台拉矫机的上下辊之间； 

（3）标定器定位完成后，一次启动9台拉矫机进入多点压力自动标定过程； 

a）标定压力点：P₁=10吨，P₂=110吨； 

b）标定开始后，拉矫机上辊下降，标定压力P_s=P₁=10吨，压力波动范围ΔP=1吨； 

c）当实际压力P_a稳定在9～11吨后，辊缝原始检测值T_0-1=328mm，补偿量ΔT₁=T_0-1－T_std=328-320=8mm； 

d）然后标定压力P_s=P₂=110吨； 

e）当实际压力P_a稳定在109～111吨后，辊缝原始检测值T_0-2=326mm，补偿量ΔT₂=T_0-2－T_std=326-320=6mm； 

f）计算压变系数K₁=（ΔT₂－ΔT₁）/（P₂－P₁）=（6-8）/（110-10）=-0.02； 

g）标定后的拉矫机辊缝检测值为： 

若拉矫机压下力：P_a=10吨，此时T₀=328mm， 

则T₁=T₀－[ΔT₁＋K₁（P_a－P₁）]=328－[8＋(-0.02)（10－10）]=320 

若拉矫机压下力：P_a=60吨,此时T₀=327mm， 

则T₁=T₀－[ΔT₁＋K₁（P_a－P₁）]=327－[8＋(-0.02)（60－10）]=320 

若拉矫机压下力：P_a=110吨,此时T₀=326mm， 

则T₁=T₀－[ΔT₁＋K₁（P_a－P₁）]=326－[8＋(-0.02)（110－10）]=320 

从而使不同压力下的辊缝检测值与实际真实辊缝保持一致。 

本发明的一种在方坯连铸机轻压下拉矫机的辊缝标定方法，可以实现很高的标定精度，不同压力下的辊缝标定精度可以达到0.1mm；可以一次完成标定器在每流所有拉矫机下的定位，可以同时启动每流所有拉矫机的辊缝标定，标定作业人员可以从至少2人减少到1人，大大节省了标定的时间，提高了标定效率。可以提高辊缝控制精度，改善轻压下控制效果。 

Claims (9)

1.一种在方坯连铸机轻压下拉矫机的辊缝标定方法，包括

a：选取标准链杆作为标定器，设定标定基准值，所述标定基准值包括标定压力值及标定厚度值；

b：启动标定器完成标定动作，读取并记录实际检测值；

c：根据标定基准值与实际检测值计算偏差值，根据偏差值进行校正和补偿；

其特征在于：

在步骤a中，所述的标定压力值设定为两个值，一个为最低压力值，一个为最高压力值，所述的两个标定压力值构成一个压力区间值，

在步骤c中，所述的校正和补偿根据两点线性校正算法，通过压力与厚度之间的线性函数关系确定。

2.根据权利要求1所述的一种在方坯连铸机轻压下拉矫机的辊缝标定方法，其特征在于：所述的压力与厚度之间的线性函数关系为：T1=T0－[ΔT1＋K1（Pa－P1）]，

其中，T0表示拉矫机油缸位移传感器原始检测量；

ΔT1表示标定时第一个压力点上生成的偏差补偿量；

K1表示两点压力标定生成的压变系数；

Pa表示实际的拉矫机压下力；

P1表示第一个标定压力。

3.根据权利要求1所述的一种在方坯连铸机轻压下拉矫机的辊缝标定方法，其特征在于：在所述的压力区间值上设定多个标定压力点，选取与实际检测值左右相邻的两个标定压力点为参与计算的标定压力值。

4.根据权利要求2所述的一种在方坯连铸机轻压下拉矫机的辊缝标定方法，其特征在于：所述的K1=（ΔT2－ΔT1）/（P2－P1），

所述的ΔT1=T0-1－Tstd，

所述的ΔT2=T0-2－Tstd，

其中，所述的Tstd表示标定厚度值，

所述的P2表示第二个标定压力，

所述的T0-1表示在P1压力下的实际厚度检测值，

所述的T0-2表示在P2压力下的实际厚度检测值。

5.根据权利要求1所述的一种在方坯连铸机轻压下拉矫机的辊缝标定方法，其特征在于：所述的链杆的链节选取多个，各个链节的厚度相等。

6.根据权利要求5所述的一种在方坯连铸机轻压下拉矫机的辊缝标定方法，其特征在于：所述的链节的节数大于或等于拉矫机的台数。

7.根据权利要求5所述的一种在方坯连铸机轻压下拉矫机的辊缝标定方法，其特征在于：所述的各个链节之间的节距等于相邻两台拉矫机的中心距。

8.根据权利要求5所述的一种在方坯连铸机轻压下拉矫机的辊缝标定方法，其特征在于：所述的各个链节的厚度等于铸坯的厚度。

9.一种用于方坯连铸机轻压下拉矫机辊缝标定的装置，包括设置于拉矫机内的链杆和设置于外部用于检测并进行校正补偿偏差值的控制模块，其特征在于：

所述的链杆设置于拉矫机的上下辊之间，由多节等厚的链节构成，各个链节的节距等于相邻两台拉矫机的中心距，

所述的用于检测并进行校正补偿偏差值的控制模块包括检测部件和数据读取及计算部件，

所述的检测部件为安装于各个拉矫机上的传感器，

所述的读取及计算部件按照检测部件传输的数据根据两点定标线性校正算法进行计算，完成校正补偿。