CN109821909B - 一种宽厚板两侧厚度偏差的控制方法 - Google Patents

一种宽厚板两侧厚度偏差的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种宽厚板两侧厚度偏差的控制方法，通过测量轧机两侧轧机标定的轧制力、辊缝数据和轧制过程实时记录的轧制力、辊缝等数据，利用轧机弹跳方程、轧机刚度和轧机塑性系数推导宽厚板两侧厚度偏差调整模型，可根据实时检测的轧制力进行辊缝调整量的计算，计算的辊缝调整量按照调整系数k补偿到轧机非传动侧液压辊缝，按照‑(1‑k)补偿到轧机传动侧液压辊缝，通过轧机液压控制***实现辊缝的动态调整，减少并消除各影响因素对轧件两侧厚度偏差的影响，提高钢板横向厚度精度，减少钢板同板厚度偏差，避免钢板横向楔形和钢板的侧弯。

Description

一种宽厚板两侧厚度偏差的控制方法
技术领域
本发明涉及宽厚板热轧生产线的控制技术，具体涉及了一种宽厚板两侧厚度偏差的控制方法，属于轧制技术领域。
背景技术
宽厚板作为钢铁工业最重要的产品之一，在国民经济发展中起着非常重要的作用，一般用于造船、建筑、工程机械、交通运输、军工产品，以及大口径焊管、锅炉容器等。随着现代工业控制技术的迅速发展，企业要求更高生产效率和成材率，下游企业用户要求更高产品质量和更高的尺寸精度。
宽厚板轧制为多道次往复轧制，轧制过程中由于轧制条件不对称，轧件宽度方向的压下率产生偏差，引起宽度方向各位置的延伸率不同，沿宽度方向轧件出现厚度偏差现象，两侧厚度偏差影响轧机稳定性、设备安全、钢板成材率和产品的质量。目前常用的实时调节方法是操作工根据人工经验进行手动轧辊倾斜调整，进行轧件两侧厚度偏差补偿；或者利用导卫进行“夹钢”轧制，减少两侧厚差造成的钢板侧弯影响，实际应用过程中，人工调整方法存在一定滞后性，难于及时进行纠偏调整，导卫“夹钢”轧制，对设备损坏率高，影响生产效率，产品的尺寸精度难于保证。目前采用调整宽厚板两侧厚差的方法主要为手动调整，存在滞后性、不确定性和准确性等问题，难于及时准确的进行调整。
发明内容
本发明的目的在于提供一种宽厚板两侧厚度偏差的控制方法，在宽厚板往复轧制的生产过程中减少并消除各外界影响因素对轧件两侧厚度偏差的影响，提高钢板横向厚度精度，减少钢板同板厚度偏差，避免钢板横向楔形和钢板的侧弯，提高产品尺寸精度和生产线的成材率。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种宽厚板两侧厚度偏差的控制方法，包括如下步骤：
(1)轧机换辊后，对轧机进行标定，测量轧机传动侧(DS)和非传动侧(NDS)轧制力、液压缸油柱高度、压下丝杠的位移，将测量数据传递给基础自动化控制***，经基础自动化控制***计算得到轧机标定时轧机传动侧(DS)和非传动侧(NDS)的轧制力偏差ΔPc和辊缝偏差ΔSc；
(2)轧制过程中测量轧机传动侧(DS)和非传动侧(NDS)轧制力、传动侧(DS)和非传动侧(NDS)液压缸内油柱高度、压下丝杠的位移，计算得到轧制过程中轧机传动侧(DS)和非传动侧(NDS)实时轧制力偏差ΔPt和实时辊缝偏差ΔSt，将实时记录的轧制力偏差和辊缝偏差传递给基础自动化控制***；
(3)根据轧机刚度、轧件塑性和轧机弹跳方程、P-H图，计算需要调整的传动侧(DS)和非传动侧(NDS)辊缝偏差ΔS；
(4)将辊缝偏差ΔS与极限值ΔSlimit进行比较，如果|ΔS|<ΔSlimit，则不需要调整；如果|ΔS|≥ΔSlimit，则需要将ΔS按照一定比例系数分配到传动侧(DS)和非传动侧(NDS)的辊缝计算中，通过轧机液压控制***来实现实时辊缝调整补偿宽厚板两侧厚度偏差。
进一步，所述的宽厚板两侧厚度偏差的控制方法中需要调整的传动侧(DS)和非传动侧(NDS)辊缝偏差ΔS计算如下：
基于标定数据的轧制力偏差ΔPa＝ΔPt-ΔPc；
基于标定数据的辊缝偏差ΔSg＝ΔSt-ΔSc；
因辊缝差导致的轧制力偏差为
Figure GDA0002436061360000021
其中，M为轧机刚度，Q为轧件的塑性系数；
则总的轧制力偏差ΔP＝ΔPa+ΔPs；
根据轧机弹跳方程和P-H图，引起的弹性形变
Figure GDA0002436061360000022
即
Figure GDA0002436061360000023
需要调整的传动侧(DS)和非传动侧(NDS)辊缝偏差
Figure GDA0002436061360000024
进一步，所述的宽厚板两侧厚度偏差的控制方法中将ΔS分配到传动侧和非传动侧的辊缝计算方法如下：辊缝调整量ΔS按照调整系数k补偿到轧机非传动侧液压辊缝，按照-(1-k)补偿到轧机传动侧液压辊缝，调整系数k的取值范围0≤k≤1，传动侧倾斜补偿为-(1-k)ΔS，非传动侧倾斜补偿为kΔS。
进一步，所述的宽厚板两侧厚度偏差的控制方法中传动侧和非传动侧倾斜补偿量增加到设定的传动侧和非传动侧辊缝上，由轧机液压控制***进行辊缝调整调整。
进一步，所述的宽厚板两侧厚度偏差的控制方法中轧机传动侧(DS)和非传动侧(NDS)轧制力、液压缸油柱高度、压下丝杠的位移由安装在轧机上的压力传感器和位移传感器实时测量。
与现有技术相比较，本发明至少具有如下有益效果：
本发明在不增加硬件的前提下通过测量计算轧机标定的轧制力、辊缝数据和轧制过程实时记录的轧制力、辊缝等数据，利用轧机弹跳方程、轧机刚度和轧机塑性系数推导宽厚板两侧厚度偏差调整模型，可根据实时检测的轧制力进行辊缝调整量的计算，辊缝调整量按照一定比例关系补偿到轧机两侧液压辊缝，通过轧机液压控制***实现辊缝的动态调整，减少并消除各影响因素对轧件两侧厚度偏差的影响，提高钢板横向厚度精度，减少钢板同板厚度偏差，避免钢板横向楔形和钢板的侧弯。
附图说明
图1为宽厚板两侧厚度偏差控制流程图；
图2为宽厚板轧制过程两侧辊缝偏差及轧制力偏差P-H图；
图3为宽厚板两侧厚度偏差辊缝调整计算原理图；
图4为实例中宽厚板两侧轧制力偏差与辊缝调整量。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的具体说明。
在国内某3500mm轧机上进行两侧厚差在线调整的应用，在线两侧厚差调整模型在轧机的机架控制***内实现，计算的传动侧(DS)和非传动侧(NDS)补偿量由轧机液压控制***动态在线调整。
选取的坯料220mm×2115mm×2552mm，
成品尺寸11.70mm×2580mm×39.66m；
轧机主要参数和轧件的相关参数如表1，第15道次的轧制规程表如表2。按照图1的步骤进行计算的第15道次轧制力偏差与计算的辊缝在线调整值。
表1轧机和轧件参数
计算参数 实际值
上工作辊辊径/mm 1043.10
下工作辊辊径/mm 1043.90
工作辊凸度/um 0.5
上支撑辊辊径/mm 2092.80
下支撑辊辊径/mm 2091.40
支撑辊凸度/um 0
轧机刚度KN/mm 3280
入口厚度/mm 14.61
出口厚度/mm 11.80
宽度/mm 2670
速度/m/s 4.8
板形/um 81
表2轧制规程
Figure GDA0002436061360000041
Figure GDA0002436061360000051
一种宽厚板两侧厚度偏差的控制方法，宽厚板两侧厚度偏差辊缝调整计算原理图如图1所示，包括如下步骤：
1、轧机换辊后，对轧机进行标定，量轧机传动侧(DS)和非传动侧(NDS)轧制力、液压缸油柱高度、压下丝杠的位移，将测量数据传递给基础自动化***，经基础自动化***计算得轧机标定时DS和NDS两侧的轧制力偏差ΔPc＝-208.2kN和辊缝偏差ΔSc＝0.032mm，保存数据。轧机传动侧(DS)和非传动侧(NDS)轧制力、液压缸油柱高度、压下丝杠的位移由安装在轧机上的压力传感器和位移传感器实时测量。
2、轧制过程中测量轧机传动侧(DS)和非传动侧(NDS)轧制力、传动侧(DS)和非传动侧(NDS)液压缸内油柱高度、压下丝杠的位移，实时计算得到轧制过程中DS侧和NDS侧的轧制力偏差ΔPt和辊缝偏差ΔSt，每10ms记录一个数据并将实时记录的轧制力偏差和辊缝偏差传递给控制***。选择其中的一个时刻的传动侧轧制力为PDS＝19714.4kN，传动侧辊缝SDS＝11.72mm，非传动侧轧制力PNDS＝20499.2kN，非传动侧的辊缝SNDS＝11.58mm。
3、根据实时记录的轧制力偏差ΔPt＝-784.8kN和辊缝偏差ΔSt＝0.14mm，通过轧机刚度、轧件塑性和轧机弹跳方程、P-H图(如图2所示)，通过DS和NDS侧两侧轧制力偏差和辊缝偏差进行需要调整的传动侧和非传动侧辊缝偏差ΔS计算，如图3所示。
(1)基于标定数据的轧制力偏差计算，轧制力偏差ΔPa＝ΔPt-ΔPc＝-576.6kN；
(2)基于标定数据的辊缝偏差ΔSg＝ΔSt-ΔSc＝0.108mm；
(3)通过实时测量的DS侧和NDS侧的缝差，轧机刚度M＝3280kN/mm，轧件的塑性系数Q＝807kN/mm；
因辊缝偏差导致的轧制力的偏差
Figure GDA0002436061360000052
M为轧机刚度，Q为轧件的塑性系数；
ΔPs＝69.9kN；
(4)辊缝偏差转换为轧制力偏差后，则总的轧制力偏差ΔP＝ΔPatΔPs＝-506.6kN；
(5)根据轧机弹跳方程和P-H图，引起的弹性形变
Figure GDA0002436061360000061
(6)计算需要调整的辊缝偏差为
Figure GDA0002436061360000062
对计算的辊缝偏差与极限值进行比较，如果|ΔS|<ΔSlimit，则不需要调整；选择ΔSlimit＝0.05mm，可知|ΔS|≥ΔSlimit，辊缝调整量ΔS按照调整系数k补偿到轧机非传动侧液压辊缝，按照-(1-k)补偿到轧机传动侧液压辊缝，调整系数k的取值范围0≤k≤1，传动侧倾斜补偿量为-(1-k)ΔS，非传动侧倾斜补偿量为kΔS：
选择调整系数k＝0.5，传动侧辊缝补偿-(1-k)ΔS为-0.096mm，非传动侧倾斜补偿kΔS为0.096mm，如图4所示；
传动侧(DS)和非传动侧(NDS)倾斜补偿由轧机液压控制***进行动态调整。
轧机传动侧(DS)和非传动侧(NDS)轧制力、液压缸油柱高度、压下丝杠的位移由安装在轧机上的压力传感器和位移传感器实时测量。
宽厚板轧制过程第15道次，采用本发明计算的一个轧制道次轧制力偏差及辊缝补偿量和人工调整的补偿量如图4所示。
在国内某3500mm轧机上，进行两侧厚差自动调整模型的应用，≤40mm成品钢板的两侧厚度偏差控制在±0.12mm，消除了轧制薄宽规格钢板的刮框，轧后钢板的侧弯问题，减少厚度波动，提高尺寸精度。
改进前，轧制过程常用的两侧厚度偏差控制通过人工调整辊缝倾斜值，根据操作人员经验进行调整。存在调整不准确，调整后在整个钢板轧制道次过程中无法改变，不能钢板的轧制实时调整，存在调整不准确、不能实时进行调整。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，但并不能因此理解为对本发明专利范围的限制。本领域的技术人员在本发明构思的启示下对本发明所做的任何变动均落在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种宽厚板两侧厚度偏差的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)轧机换辊后，对轧机进行标定，测量轧机传动侧和非传动侧轧制力、液压缸油柱高度、压下丝杠的位移，将测量数据传递给基础自动化控制***，经基础自动化控制***计算得到轧机标定时轧机传动侧和非传动侧的轧制力偏差ΔPc和辊缝偏差ΔSc；
(2)轧制过程中测量轧机传动侧和非传动侧轧制力、传动侧和非传动侧液压缸内油柱高度、压下丝杠的位移，计算得到轧制过程中轧机传动侧和非传动侧实时轧制力偏差ΔPt和实时辊缝偏差ΔSt，将实时记录的轧制力偏差和辊缝偏差传递给基础自动化控制***；
(3)根据轧机刚度、轧件塑性和轧机弹跳方程、P-H图，计算需要调整的传动侧和非传动侧辊缝偏差ΔS；
(4)将辊缝偏差ΔS与极限值ΔSlimit进行比较，如果|ΔS|<ΔSlimit，则不需要调整；如果|ΔS|≥ΔSlimit，则需要将ΔS分配到传动侧和非传动侧的辊缝，通过轧机液压控制***来实现实时辊缝调整，补偿宽厚板两侧厚度偏差。
2.根据权利要求1所述的宽厚板两侧厚度偏差的控制方法，其特征在于：所述的需要调整的传动侧和非传动侧辊缝偏差ΔS计算如下：
基于标定数据的轧制力偏差ΔPa＝ΔPt-ΔPc；
基于标定数据的辊缝偏差ΔSg＝ΔSt-ΔSc；
因辊缝偏差导致的轧制力偏差为
Figure FDA0002436061350000011
其中，M为轧机刚度，Q为轧件的塑性系数；
则总的轧制力偏差ΔP＝ΔPa+ΔPs；
根据轧机弹跳方程和P-H图，引起的弹性形变
Figure FDA0002436061350000012
即
Figure FDA0002436061350000013
需要调整的传动侧和非传动侧辊缝偏差
Figure FDA0002436061350000014
3.根据权利要求1所述的宽厚板两侧厚度偏差的控制方法，其特征在于：
所述的ΔS分配到传动侧和非传动侧的辊缝计算方法如下：辊缝调整量ΔS按照调整系数k补偿到轧机非传动侧液压辊缝，按照-(1-k)补偿到轧机传动侧液压辊缝，调整系数k的取值范围0≤k≤1，传动侧倾斜补偿-(1-k)ΔS，非传动侧倾斜补偿为kΔS。
4.根据权利要求1所述的宽厚板两侧厚度偏差的控制方法，其特征在于：所述传动侧和非传动侧倾斜补偿量增加到设定的传动侧和非传动侧辊缝上，由轧机液压控制***进行动态辊缝调整。
5.根据权利要求1所述的宽厚板两侧厚度偏差的控制方法，其特征在于：所述的轧机传动侧和非传动侧轧制力、液压缸油柱高度、压下丝杠的位移由安装在轧机上的压力传感器和位移传感器实时测量。
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