CN110180900A - 一种厚规格窄带钢厚度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种厚规格窄带钢厚度控制方法，属于轧制自动控制技术领域，包括：采集PDI数据；计算轧件运行速度；计算轧件通过轧线特定位置的时间及对应的采样点数目；根据采样点数目确定轧件厚度的计算方式；计算轧件扭转造成的测量偏差；使用测量偏差补偿测厚仪的实测数据，得到补偿后的测厚仪的实测数据；使用补偿后的厚度测量值进行厚度控制，完成轧制过程。本发明在现有***基础上，仅通过对数据分析和处理，即可以实现厚规格窄带钢的厚度测量，无须对现有控制***进行修改，能够保证厚度的测量精度，安全可靠，为厚度自动控制***的正常投用提供了良好的基础。

Description

一种厚规格窄带钢厚度控制方法

技术领域

本发明属于轧制自动控制技术领域，具体涉及一种厚规格窄带钢厚度控制方法。

背景技术

窄带钢热轧产品广泛应用于焊管、金属构件及日用品，由于其边部无剪切的飞边和毛刺等缺陷，具有良好的边部形状，即从而保证焊接性能；相比于宽带钢经纵剪机组剪成的带钢，能够节省庞杂的设备，故更适用于设备简易的中小型企业。

窄带钢生产线与常规宽带钢热连轧生产线相比，都具备粗轧机组和精轧机组，工艺布置的不同在于精轧机后的辊道及卷取设备，窄带钢生产线一般采用立式卷取设备，而常规宽带钢生产线采用卧式卷取设备，由此导致在窄带钢生产过程中，精轧机组后布置有扭转导槽，经此装置后，水平运行的带钢将转化为竖直方向，即垂直于运输辊道运行。

目前，带钢生产线为保证带钢的厚度控制精度，一般在末机架的配置X-射线测厚仪，用以测量带钢的实际厚度，并将厚度实测值传递给厚度自动控制***没通过反馈控制提高产品的厚度精度。X-射线测厚仪的基本原理是，射线通过板材后会发生衰减强度，根据射线前度的变化情况得到板材的厚度。

如《热连轧机AGC***的优化》等文献提出了多种AGC算法用于厚度自动控制，基本思想是，根据实际的厚度偏差，动态调整末机架的辊缝从而保证厚度的控制精度，但它们需要以精确的厚度测量为前提。针对于窄带钢生产线，由于扭转导槽的存在，薄规格带钢在扭转过程中，经过测厚仪测量位置的带钢不会发生翻转，而对于6.0mm以上的厚规格带钢，在扭转导槽出发生翻转时，由于带钢较厚，会导致测厚仪位置的带钢同时发生扭转，此时由测厚仪测量得到的实测数据不再为所生产带钢的实际厚度，较实测数据大，因此会影响到厚度自动控制***的正常投用。

目前，针对于此种情况，常规的处理方式是生产厚规格时，不再投用厚度自动控制***，但此种方式会严重影响产品的厚度控制精度。

发明内容

基于以上技术不足，提出一种厚规格带钢厚度控制方法，根据带钢扭转前的实测厚度以及带钢扭转后的实测厚度，计算得到扭转前后的测厚仪测量偏差，并进一步消除厚度实测值中的偏差部分，从而得到实际的厚度测量值。通过比较带钢扭转前后的实测厚度值，确定扭转前后的测厚仪测量偏差，对厚度实测值中的偏差部分进行补偿，最终得到实际的厚度测量值，本方法不需要对现有设备进行调整，判定精度高，安全可靠。

一种厚规格带钢厚度控制方法，包括以下步骤：

步骤1：采集PDI数据，包括：钢种名称，化学成分，厚度目标值；

步骤2：计算轧件运行速度v_s，具体为：

获取末机架电机转速实测值n，计算得到轧件的线速度v_r和轧件的运行速度v_s；

其中，f为末机架前滑值；D为末机架工作辊的直径，I_m为减速比；

步骤3：计算轧件通过轧线特定位置的时间及对应的采样点数目，具体包括步骤3.1～步骤3.3，步骤3.1、步骤3.2、步骤3.3不分先后顺序；

特定位置分别为：末机架中心线到达测厚仪、从测厚仪到达扭转导槽以及从扭转导槽到2号夹送辊的时间及对应的采样点数目；

步骤3.1：计算轧件从末机架中心线到达测厚仪的时间T₀；

其中，l₀为末机架中心线到测厚仪距离；

本时间段内的采样点数目为

步骤3.2：计算轧件从测厚仪线到达扭转导槽的时间T₁；

其中，l₁为测厚仪到扭转导槽的距离；

本时间段内的采样点数目为

步骤3.3：计算轧件从扭转导槽到2号夹送辊的时间T₂。

其中，l₂为扭转导槽到2号夹送辊的距离；

本时间段内的采样点数目为

步骤4：根据采样点数目确定轧件厚度的计算方式：若采样点数目N₁>5，使用测厚仪测量的方式确定轧件翻转前的厚度，转至步骤5；若采样点数目N₁≤5，使用弹跳方程确定轧件翻转前的厚度，转至步骤6；

步骤5：根据测厚仪实际测量值确定轧件厚度，并转到步骤7；

从测厚仪获得轧件厚度的实际测量值h[i]，计算轧件从测厚仪到达扭转导槽时的厚度平均值

其中，i为采样点计数；

步骤6：根据弹跳方程确定轧件厚度；

保持辊缝位置不变，当轧件到达末机架时开始记录轧制力值F[i]，根据轧制力的平均值得到厚度计算值，具体包括步骤6.1与步骤6.2：

步骤6.1：计算轧件头部前N₀+N₁个采样点轧制力平均值

步骤6.2：根据弹跳方程计算轧件的厚度h_1,cal；

其中，S₀为末级机辊缝值，由位移传感器测量得到；M为轧机刚度，为固定值；O_w为末机架轧辊的磨损量；O_e为末机架轧辊的热膨胀量；O_a为末机架辊缝的模型修正量；

步骤7：计算轧件扭转造成的测量偏差，具体包括步骤7.1与步骤7.2：

步骤7.1：计算轧件通过2号夹送辊后N₃个采样点的厚度平均值

其中，N₃为固定采样点数目；

步骤7.2：经过扭转导槽后，由于扭转造成的测厚仪测量偏差△h；

步骤8：使用测量偏差补偿测厚仪的实测数据，得到补偿后的测厚仪的实测数据；

补偿后的测厚仪的实测数据为h′[i]：

h′[i]＝h[i]-△h

步骤9：使用补偿后的厚度测量值进行厚度控制，完成轧制过程。

有益技术效果：

本发明提供的一种厚规格带钢厚度控制方法，在现有***基础上，仅通过对数据分析和处理，即可以实现厚规格窄带钢的厚度测量，无须对现有控制***进行修改，能够保证厚度的测量精度，为厚度自动控制***的正常投用提供了良好的基础。

附图说明

图1为本发明实施例的一种厚规格带钢厚度控制方法流程图；

图2为典型热轧窄带产线布置；

图3是本发明实施例的轧件水平和翻转状态下的厚度测量示意图；

图4为本发明实施例的数据传递流程；

图5是本发明实施例的测厚仪厚度测量曲线；

图6是本发明实施例的轧件厚度人工测量值。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施实例对发明做进一步说明，一种厚规格窄带钢厚度控制方法，具体过程如下所述。

轧件从末机架通过之后，通过测厚仪测量得到厚度，经扭转导槽后开始由水平发生翻转，依次通过1号夹送辊和2号夹送辊后，逐渐翻转至竖直运行，直至生产结束。典型热轧窄带产线布置如图2所示，轧件水平和翻转状态下的厚度测量示意图如图3所示。

PDI数据由生产管理级发送至过程控制级，经过模型计算后，过程控制级将计算得到的设定数据等传递给基础自动化执行以及测厚仪表校准；生产过程中产生的实测数据，如末机架电机转速、轧制力、辊缝、厚度等由测量仪表测量后，经基础自动化级传递给过程控制化，基础自动化级和过程控制化的通讯周期为△t＝100ms。数据传输过程如图4所示。

一种厚规格窄带钢厚度控制方法，如图1所示，具体步骤如下：

步骤1：从生产管理级接收PDI数据，PDI数据包括：钢种名称，化学成分，厚度目标值；

生产管理级主要将PDI数据下发至过程自动化，过程自动化根据生产管理级传输的PDI数据和基础自动化从现场仪表和设备得到的实测数据，进行模型计算，并将计算得到的设定数据传递给基础自动化，基础自动化接收并执行设定数据，控制现场设备运行。

如表1所示；

表1接收PDI数据及厚度目标值

步骤2：计算轧件运行速度v_s，具体为：

从基础自动化获取末机架电机转速实测值n，计算得到轧件的线速度v_r和轧件的运行速度v_s；

其中，f为末机架前滑值，由过程自动化计算得到；D为末机架工作辊的直径，I_m为减速比；

步骤3：计算轧件通过轧线特定位置的时间及对应的采样点数目，具体包括步骤3.1～步骤3.3，步骤3.1、步骤3.2、步骤3.3不分先后顺序；

特定位置分别为：末机架中心线到达测厚仪、从测厚仪到达扭转导槽以及从扭转导槽到2号夹送辊的时间及对应的采样点数目；

步骤3.1：计算轧件从末机架中心线到达测厚仪的时间T₀；

其中，l₀为末机架中心线到测厚仪距离，l₀＝4.0m；

本时间段内的采样点数目为

步骤3.2：计算轧件从测厚仪线到达扭转导槽的时间T₁；

其中，l₁为测厚仪到扭转导槽的距离，l₁＝3.0m；

本时间段内的采样点数目为

步骤3.3：计算轧件从扭转导槽到2号夹送辊的时间T₂。

其中，l₂为扭转导槽到2号夹送辊的距离，l₂＝8.5m；

本时间段内的采样点数目为

步骤4：根据采样点数目确定轧件厚度的计算方式；

采样点数目N₁＝4<5，使用弹跳方程确定轧件翻转前的厚度，转至步骤6；

步骤5：根据测厚仪实际测量值确定轧件厚度，并转到步骤7；

从测厚仪获得轧件厚度的实际测量值h[i]，计算轧件从测厚仪到达扭转导槽时的厚度平均值

其中，i为采样点计数；

步骤6：根据弹跳方程确定轧件厚度；

保持辊缝位置不变，当轧件到达末机架时开始记录轧制力值F[i]，根据轧制力的平均值得到厚度计算值，具体包括步骤6.1与步骤6.2：

步骤6.1：计算轧件头部前N₀+N₁个采样点轧制力平均值

步骤6.2：根据弹跳方程计算轧件的厚度h_1,cal；

其中，S₀为末级机辊缝值，由位移传感器测量得到；F₀为调零轧制力，为固定值；M为轧机刚度，为固定值；O_w为末机架轧辊的磨损量，由过程自动化给出；O_e为末机架轧辊的热膨胀量，由过程自动化给出；O_a为末机架辊缝的模型修正量，由过程自动化给出；

步骤7：计算轧件扭转造成的测量偏差，具体包括步骤7.1与步骤7.2：

步骤7.1：计算轧件通过2号夹送辊后N₃个采样点的厚度平均值

其中，N₃为固定采样点数目，取N₃＝20；

步骤7.2：经过扭转导槽后，由于扭转造成的测厚仪测量偏差△h；

△h＝6.68-6.49＝0.19mm

步骤8：使用测量偏差补偿测厚仪的实测数据，得到补偿后的测厚仪的实测数据；

在测厚仪测量数据的基础上进行补偿，补偿后的测厚仪的实测数据为h′[i]

h′[i]＝h[i]-△h

步骤9：使用补偿后的厚度测量值进行厚度控制，完成轧制过程，厚度曲线如图5所示。

实际控制效果：

为验证采用本方法后产品的实际厚度控制效果，人工测量了采用本发明方法控制后的产品不同位置的厚度，如图6所示，可以看出厚度控制均匀，精度高。

Claims (3)

1.一种厚规格窄带钢厚度控制方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1：采集PDI数据，包括：钢种名称，化学成分，厚度目标值；

步骤2：计算轧件运行速度v_s，具体为：获取末机架电机转速实测值n，计算得到轧件的线速度v_r和轧件的运行速度v_s；

其中，f为末机架前滑值；D为末机架工作辊的直径，I_m为减速比；

步骤3：计算轧件通过轧线特定位置的时间及对应的采样点数目，所述特定位置分别为：末机架中心线到达测厚仪、从测厚仪到达扭转导槽、从扭转导槽到2号夹送辊的时间及对应的采样点数目，具体包括步骤3.1～步骤3.3，步骤3.1、步骤3.2、步骤3.3不分先后顺序；

步骤3.1：计算轧件从末机架中心线到达测厚仪的时间T₀；

其中，l₀为末机架中心线到测厚仪距离；

本时间段内的采样点数目为

步骤3.2：计算轧件从测厚仪线到达扭转导槽的时间T₁；

其中，l₁为测厚仪到扭转导槽的距离；

本时间段内的采样点数目为

步骤3.3：计算轧件从扭转导槽到2号夹送辊的时间T₂：

其中，l₂为扭转导槽到2号夹送辊的距离；

本时间段内的采样点数目为

步骤4：根据采样点数目确定轧件厚度的计算方式：若采样点数目N₁>5，使用测厚仪测量的方式确定轧件翻转前的厚度，转至步骤5；若采样点数目N₁≤5，使用弹跳方程确定轧件翻转前的厚度，转至步骤6；

步骤5：根据测厚仪实际测量值确定轧件厚度，并转到步骤7；

从测厚仪获得轧件厚度的实际测量值h[i]，计算轧件从测厚仪到达扭转导槽时的厚度平均值

其中，i为采样点计数；

步骤6：根据弹跳方程确定轧件厚度；

步骤7：计算轧件扭转造成的测量偏差△h；

步骤8：使用测量偏差补偿测厚仪的实测数据，得到补偿后的测厚仪的实测数据h′[i]：

h′[i]＝h[i]-△h

步骤9：使用补偿后的厚度测量值进行厚度控制，完成轧制过程。

2.根据权利要求1所述厚规格带钢厚度控制方法，其特征在于，所述步骤6具体如下：保持辊缝位置不变，当轧件到达末机架时开始记录轧制力值F[i]，根据轧制力的平均值得到厚度计算值，具体包括步骤6.1与步骤6.2：

步骤6.1：计算轧件头部前N₀+N₁个采样点轧制力平均值

步骤6.2：根据弹跳方程计算轧件的厚度h_1,cal；

其中，S₀为末级机辊缝值，由位移传感器测量得到；M为轧机刚度，为固定值；O_w为末机架轧辊的磨损量；O_e为末机架轧辊的热膨胀量；O_a为末机架辊缝的模型修正量。

3.根据权利要求1所述厚规格带钢厚度控制方法，其特征在于，所述步骤7具体包括步骤7.1与步骤7.2：

步骤7.1：计算轧件通过2号夹送辊后N₃个采样点的厚度平均值

其中，N₃为固定采样点数目；

步骤7.2：经过扭转导槽后，由于扭转造成的测厚仪测量偏差；

其中，△h为测厚仪测量偏差。