CN112916614A - 一种7-8mm钢板极限长度的平轧轧制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种7‑8mm钢板极限长度的平轧轧制方法,包括以下步骤:步骤一、确定单道次最大压下量;步骤二、根据单道次最大压下量、板坯厚度及钢板目标厚度,确定最少道次数;步骤三、确定粗轧阶段结束及板形控制阶段的开始临界厚度;板形控制阶段,结合目标板厚、最后道次轧制力及联合控制凸度法,从最后道次开始,逆向计算分配道次压下量,得到每道次入口厚度和出口厚度;步骤四、结合EML神经网络模型得到的变形抗力,计算轧制参数,然后通过EML神经网络模型不断迭代计算,直到满足目标厚度及板形要求。本发明平轧轧制长度可达90m,不仅提高了平轧钢板的成材率,同时避免了卷轧钢板性能不稳定、头尾表面质量差且高能耗的缺点。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域,具体涉及一种3500mm单机架中厚板轧机7~8㎜超长钢板的轧制工艺。
背景技术
随着钢板市场趋于饱和,客户对钢板的要求越来越高,同行竞争越来越激烈。降本增效,挖掘现有装备的生产能力势在必行。目前中厚板7~8mm钢板轧制方法主要有2种:一种是卷轧模式,轧制长度可达100m~250mm,缺点为钢板头尾和卷筒接触的部分表面质量差;卷轧需要开启卷取炉,消耗大量天然气和转炉煤气,能耗高;钢板由于卷取炉保温,延缓了轧制温降,但同时导致钢板在卷轧过程中长时间在900℃~1000℃范围内轧制,末道次终轧温度高达860-900℃,相对于平轧,机械性能差。另一种是平轧模式,由于温降快,末道次终轧温度一般在800℃左右,因此机械性能优于卷轧;由于钢板未和卷筒接触,故表面质量也优于卷轧。但由于平轧时温降过快,一般平轧的轧制长度仅为30~50m,由于矩形度要求,钢板头尾非矩形部分必须切除,而成材率为钢板有效部分的重量与轧件重量的比值,因此,在切除同样头尾长度的情况下,轧件越长,钢板有效部分比例越大,因平轧长度远低于卷轧长度,所以平轧成材率低。
采用7~8mm平轧达到90m的轧制方法后,解决了卷轧表面质量差、性能不稳定、平轧成材率及产量低的问题,实现低成本和高性能的完美结合,有良好的社会效益。
总之来说,7~8mm平轧达到90m的轧制方法有效的提高了钢板成材率、表面质量及钢板性能,降低了能耗,是企业降本增效,提升竞争力的不二选择。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种7-8mm钢板极限长度的平轧轧制方法,平轧轧制长度可达90m,既保留了卷轧产量高和成材率高的特点,又兼具平轧表面质量高和性能高的特点,同时降低能源消耗。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为:一种7-8mm钢板极限长度的平轧轧制方法,所述方法包括以下步骤:
步骤一、根据轧机最大轧制力、最大扭矩、最大咬入角及根据轧制工艺确定的单道次最大压下率确定单道次最大压下量。
步骤二、根据单道次最大压下量、板坯厚度及钢板目标厚度,确定最少道次数。
步骤三、根据工艺要求,确定粗轧阶段结束及板形控制阶段的开始临界厚度,临界厚度通常为成品板厚的1.8-2倍。
粗轧阶段利用等负荷分配方法发挥设备最大能力,保证具有较大的压下率,确保钢板组织性能;
板形控制阶段,结合目标板厚、最后道次轧制力及联合控制凸度法,从最后道次开始,逆向计算分配道次压下量,得到每道次入口厚度和出口厚度。
步骤四、每道次根据入口厚度、出口厚度、温度、轧制速度等,结合EML神经网络模型得到的变形抗力,计算轧制力、扭矩等轧制参数,然后通过EML神经网络模型不断迭代计算,直到满足目标厚度及板形要求。
上述EML神经网络模型的具体内容参见公开文献“极限学习机在中厚板轧制力预报中的应用”。
板形控制阶段,首先根据目标板厚、根据经验设定的最后道次轧制力及预先设定的恒比例凸度线斜率(即轧机刚度系数),从最后道次第n道次开始,逆向计算第n道次压下量(压下量的最后确定是选取在轧制力限制,轧制扭矩限制和咬入条件限制三种情况下计算得到的最小值),得到第n道次入口厚度,即第n-1道次出口厚度;再根据恒比例凸度线斜率,
确定第n-1道次的轧制力,根据轧制力及出口厚度,计算第n-1道次的入口厚度,依次计算,直到满足临界厚度条件为止。此时初算出的板形控制阶段的道次数会较多,
再根据联合控制凸度法,允许除最后一道次的其他道次偏离等比例凸度线,实行一定程度的大压下轧制,此时,根据临界厚度及新的压下量分配,结合EML神经网络得到的变形抗力,
正向计算每道次的轧制力等轧制参数,直到满足末道次轧制力在±10%以内偏差为止。此时便能确定最终轧制规程。
联合控制凸度法控制板形主要从轧机设备和工艺两方面进行考虑。主轧机为3500mm四辊可逆炉卷轧机,板型控制主要通过控制轧制过程中的轧辊挠度和热凸度来实现,液压弯辊力控制***由弯辊液压缸产生弯辊力,在轧制过程中向工作辊或支撑辊辊颈施加液压弯辊力,改变辊缝形状,进而控制板型。
如图1所示,在实际轧制时可以根据产品凸度要求进行轧件凸度的修正,允许有一定程度的比例凸度的变化。板形良好区域如图2所示,需要满足如下条件:
式中δ指本道次钢板的比例凸度,式中c1和c2分别为本道次轧前和轧后的凸度,即钢板断面中间和边部厚度差;w为轧件宽度,h1,h2分别为钢板轧前轧后的厚度,a,b为模型经验系数。与传统的恒比例凸度轧制相比,能减少轧制道次,提高轧制能力,优化精整道次板形。上式中,w,h1,h2为已知变量,c1和c2可通过公式(3)计算。
实际轧制过程中,首先在成品板厚和板凸度给定的条件下,人工设定最终道次所需要的最大轧制力Pn;其次为了实现最终道次的轧制力,计算道次压下量,结合公式(2)、(3),求出道次入口(n-1道次出口)板厚hn-1;然后可求出n-1道次的轧制力Pn-1,依次循环求出前面各道次的板厚。
精轧道次每道次轧制厚度采用绝对AGC控制,其中末道次头部采用绝对AGC控制,当轧件头部接收到测厚仪反馈后,开始测厚仪反馈控制。图5为绝对AGC控制原理,即在轧机咬钢后,延时一定时间,在控制中通过实测轧制力和辊缝信号,反算出当前轧件厚度与当前道次的目标厚度(图6为绝对AGC控制原理,即在轧机咬钢后,延时一定时间,在控制中通过实测轧制力和辊缝值,根据弹跳公式反算出当前轧件厚度,用此厚度与当前道次的目标厚度之差作为下一道次初始辊缝值的调整值,消除厚度偏差。)之差,给定初始辊缝值的调整信号,经校正放大器和伺服放大器后,把电信号送给电液伺服阀,电液伺服阀动作,随即有一个相应流量输出,液压缸移动,轧辊跟随移动。当液压缸移到给定值后,位移传感器发出反馈信号并与给定值信号比较达到相等时,输出信号为零,轧辊停止移动,辊缝调整结束。这种厚度控制是以目标厚度为锁定值,因此理论上可以严格达到目标厚度,既可改善同板差又可改善异板;绝对AGC的调整量不可能很大,一旦计算轧制力与实际轧制力偏差过大,绝对AGC将被限制幅度,失去进一步的调整能力。由于7-8mm平轧末道次头尾温差大,钢板头尾轧制力偏差大,采用测厚仪反馈控制可以避免轧制力偏差过大造成的影响。图7为测厚仪反馈***图,把测厚仪安装在轧机出口较近的位置,可以及时调整、消除实测厚度与目标厚度的偏差。
中厚板轧制压力数学模型是中厚板轧制过程控制的核心,直接影响产品的产量和质量,而变形抗力模型是轧制压力模型的核心部分,对准确预报轧制力、制定合理轧制规程具有十分重要的意义。中厚板轧制力计通常算采用传统Sims公式,即
P=1.15σbLQp (1)
式中:P为轧制力,KN;b为板宽,m;L为压扁后轧辊与轧件的接触弧长,m;Qp为考虑接触弧上摩擦力影响的应力状态系数;σ为金属变形抗力,Mpa。由(1)可得,提高变形抗力计算精度可以直接进而提高轧制力计算精度。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
本发明采用ELM极限学***轧轧制时因钢板温降快、头尾与中间温差大、板形差,导致轧制长度受限制的难点,解决了平轧成材率低、产量低,卷轧表面质量及性能差的问题,实现了7~8mm平轧可达到90m。
附图说明
图1为本实施中联合控制凸度与恒比例凸度对比示意图;
图2为本实施中板形良好示意图;
图3为本实施中神经网络结构图;
图4为本实施例开轧温度示意图;
图5为本实施例终轧温度示意图;
图6为本实施例绝对AGC控制示意图;
图7为本实施例测厚仪反馈***图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
某3500mm中厚板钢厂生产的钢种Q890D轧制规程,结合工艺要求具体说明如下:
坯料尺寸为厚度150mm*宽度2100mm*长度5005mm→厚度8.1mm*宽度2100mm*长度92674mm。
坯料的二加热段温度平均1202℃、均热段温度平均1239℃,均热时间32.5min,在炉时间162.5min,出钢温度平均1180℃;开轧温度平均1100℃,如图4所示。
具体的轧制工艺如下:
1、确定轧制道次总数:设定轧机最大压下率40%、最大压下量32mm、最大扭矩3500KN*m、最大轧制力60000KN、最大咬入角16.5°。首先根据40%的最大压下率确定至少需要5道次,计算发现第1,2道次压下量、扭矩超限定值;由于单机架轧制,只能奇数道次轧制,再按照7道次进行分配,发现第1、2、3、4道次扭矩超上限;再按9道次计算,发现所有参数在限定值范围内。
2、确定粗轧阶段结束及板形控制阶段开始的临界厚度:按照目标厚度的1.8倍,即厚度大于14.6mm时为粗轧阶段,发挥设备最大能力,利用尽量采用大压下轧制,保证具有较大的压下率,确保钢板组织性能,而不考虑板形平直度问题;临界厚度14.6mm以下的道次,考虑板形控制,兼顾平直度目标和凸度目标。
3、计算粗轧道次分配:第1道次按照最大压下量32mm计算,此时压下率21.4%,扭矩3415KN*m,轧制力27279KN,咬入角15°,所有参数均在范围内。依次按照最大压下量进行后面道次分配,计算第2,3,4道次的扭矩超上限,故按照最大扭矩重新分配压下量,得出第2,3,4道次的压下量分别是31mm、28mm、23mm。第5道次按照最大扭矩计算压下量时,压下率超过40%的上限,故按照最大压下率40%计算压下量,得出压下量14mm。前5道次累计压下量128mm,即第5道次出口厚度为22mm,还未到达临界厚度,继续进行第6道次分配,按最大压下率40%计算,得出压下量9mm,第6道次出口厚度为13mm,小于临界厚度,故第6道次开始进入板型控制阶段。
4、第6道次到第9道次规程分配:根据前5道次总压下量128mm,后4道次需要的总压下量为13.9mm。根据目标厚度8.1mm、最后道次轧制力28000KN、斜率3000KN/mm,先按照附图1中恒比例凸度初步得出需要5道次分配才能满足总压下量要求,故采用附图1中的联合凸度控制,将道次控制在4道次。最终得到压下量分别是8.5mm、3mm、1.5mm、0.9mm。
5、动态轧制规程调整:上述算法得到的轧制规程是初步的预计算规程,实际生产过程中,有很多不确定因素,如轧辊磨损、热膨胀、轧件温度异常等,模型会根据实测轧制力、厚度、温度等进行自学习,调整轧制规程。
最后确定具体的轧制工艺为:轧制道次为9道次,前3道次的道次压下率依次为:21.4%、26.08%、32.09%,轧制速度分别为1.83m/s、2.25m/s、2.42m/s;第4~6道次压下率38.88%、39.68%、37.09%,轧制速度分别2.71m/s、3.19m/s、3.5m/s。
最后3道次为平整道次,采用联合凸度控制方法控制板形,轧制力逐道下降。末道次压下率8.57%,压下量0.76mm。
由于轧制长度达92米左右,温降过快,为钢板顺利轧制,要求末道次钢板头部前20米终轧温度保证在750℃以上。
如下下表所示为3500mm中厚板钢厂生产的钢种Q890D轧制规程:
除上述实施例外,本发明还包括有其他实施方式,凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案,均应落入本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种7-8mm钢板极限长度的平轧轧制方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:
步骤一、根据轧机最大轧制力、最大扭矩、最大咬入角及根据轧制工艺确定的单道次最大压下率确定单道次最大压下量;
步骤二、根据单道次最大压下量、板坯厚度及钢板目标厚度,确定最少道次数;
步骤三、根据工艺要求,确定粗轧阶段结束及板形控制阶段的开始临界厚度,临界厚度为成品板厚的1.8-2倍;
粗轧阶段利用等负荷分配方法发挥设备最大能力,保证具有较大的压下率,确保钢板组织性能;
板形控制阶段,结合目标板厚、最后道次轧制力及联合控制凸度法,从最后道次开始,逆向计算分配道次压下量,得到每道次入口厚度和出口厚度;
步骤四、结合EML神经网络模型得到的变形抗力,计算轧制参数,然后通过EML神经网络模型不断迭代计算,直到满足目标厚度及板形要求。
2.根据权利要求1所述的一种7-8mm钢板极限长度的平轧轧制方法,其特征在于:所述步骤三中的板形控制阶段,首先根据目标板厚,根据经验设定的最后道次轧制力及预先设定的恒比例凸度线斜率,从最后道次第n道次开始,逆向计算第n道次压下量,得到第n道次入口厚度,即第n-1道次出口厚度;再根据恒比例凸度线斜率确定第n-1道次的轧制力,根据轧制力及出口厚度,计算第n-1道次的入口厚度,依次计算,直到满足临界厚度条件为止,再根据联合控制凸度法,允许除最后一道次的其他道次偏离等比例凸度线,实行一定程度的大压下轧制,根据临界厚度及新的压下量分配,结合EML神经网络得到的变形抗力,正向计算每道次的轧制参数,直到满足末道次轧制力在±10%以内偏差为止。
3.根据权利要求2所述的一种7-8mm钢板极限长度的平轧轧制方法,其特征在于:所述联合控制凸度法主要从轧机设备和工艺进行考虑,板型控制主要通过控制轧制过程中的轧辊挠度和热凸度来实现,液压弯辊力控制***由弯辊液压缸产生弯辊力,在轧制过程中向工作辊或支撑辊辊颈施加液压弯辊力,改变辊缝形状,进而控制板型。
5.根据权利要求4所述的一种7-8mm钢板极限长度的平轧轧制方法,其特征在于:实际轧制过程中,首先在成品板厚和板凸度给定的条件下,人工设定最终道次所需要的最大轧制力Pn;其次为了实现最终道次的轧制力,计算道次压下量,结合公式(2)、(3),求出道次入口(n-1道次出口)板厚hn-1;然后可求出n-1道次的轧制力Pn-1,依次循环求出前面各道次的板厚。
6.根据权利要求2所述的一种7-8mm钢板极限长度的平轧轧制方法,其特征在于:板形控制阶段每道次轧制厚度采用绝对AGC控制,其中末道次头部采用绝对AGC控制,当轧件头部接收到测厚仪反馈后,开始测厚仪反馈控制。
7.根据权利要求6所述的一种7-8mm钢板极限长度的平轧轧制方法,其特征在于:绝对AGC控制在轧机咬钢后,延时一定时间,在控制中通过实测轧制力和辊缝信号,反算出当前轧件厚度与当前道次的目标厚度之差,给定初始辊缝值的调整信号,经校正放大器和伺服放大器后,把电信号送给电液伺服阀,电液伺服阀动作,随即有一个相应流量输出,液压缸移动,轧辊跟随移动。当液压缸移到给定值后,位移传感器发出反馈信号并与给定值信号比较达到相等时,输出信号为零,轧辊停止移动,辊缝调整结束。
8.根据权利要求7所述的一种7-8mm钢板极限长度的平轧轧制方法,其特征在于:所述绝对AGC控制根据弹跳公式反算出当前轧件厚度,用此厚度与当前道次的目标厚度之差作为下一道次初始辊缝值的调整值,消除厚度偏差。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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