一种五机架冷连轧机缺机架轧制的控制方法与流程

本发明涉及一种五机架冷连轧机缺机架轧制的控制方法，属于冷连轧钢控制技术领域。

背景技术：

冷轧带钢具有良好的力学性能、表面质量和几何尺寸精度，广泛应用于汽车、航空航天、家用电器、机械制造、食品罐头和建筑等国民经济各个领域。国际钢铁工业发展实践表明，随着经济社会发展，冷轧带钢在钢材消费总量中的比重在不断提高，并发挥着越来越重要的作用。梅钢酸轧机组是一条具有5个机架六辊连续轧制的冷连轧机组，该机组投入运行以来，能够稳定、高速生产。酸轧机组融合了工艺、机械、电气、传动、仪表和自动化等多方面的技术，轧机高作业率是酸轧机组经济高效运行的关键因素之一，但当某种故障导致某个机架不能正常运行时，势必导致酸轧机组的全线停产，影响产能。

检索发现，与五机架冷连轧机缺机架轧制的控制方法相似的专利较少，其中专利号为cn201310700326.0的一种二辊四机架连轧机组，其串联安装在底座上的四机架，其中两个机架为卧式，其余两个机架为立式，这与5机架连轧结构有明显的区别，其控制与5机架六辊缺机架轧制的控制也不经相同。

申请号为cn200810025972.0的一种板带热轧轧制时序控制方法，其主要目的是把预先计算好的下一卷的轧制数据，它是断续轧制而不是连续轧制，不是采取当前卷与下一卷之间的主要控制焊缝跟踪，也不是根据主要控制焊缝过各个机架时申请下一卷带钢的轧制预计算并下发给各个机架，而是根据当前卷尾部从一个机架抛钢后的时刻下发到本机架。这个专利只是提前下发数据，没有改变轧制方式。

技术实现要素：

为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种五机架冷连轧机缺机架轧制的控制方法，可以克服因为其中一个机架故障时，其余四个机架完成轧制功能，而且能够提供接近5个机架普通轧制时的产品质量。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种五机架冷连轧机缺机架轧制的控制方法，其特征在于,所述处理方法包括以下步骤：1）预设定控制，2）张力控制，3）自动厚度控制（简称agc)，4）自动厚度控制微跟踪，5）自动厚度控制量处理，6）主要控制焊缝跟踪。

作为本发明的一种改进，所述步骤1）预设定控制具体如下：在酸轧机组五机架轧机中，第1机架为带钢的入口穿带机架，第5机架为目标厚度的带钢出口机架，对需要轧制的带钢对应的1～5机架各机架控制参数进行预先计算，并在焊缝过机架时相应下发给相应机架，在缺机架的情况下，对原有五个机架轧制规程进行重新制定，由原来五个机架轧制分配规程变为四个机架轧制分配规程，并相应计算在四个机架轧制情况下各个机架的压下量、四个机架的轧制力设定值和四个机架间的张力设定值，因此在四机架连续轧制模型的开发中主要考虑2-4机架中某一个机架采取空过方式的模型计算方式，把本来5个机架轧制预设定计算方式改为4个机架轧制预设定方式，缺机架轧制模型计算过程中，把空过机架作为虚拟机架，其出口厚度为前机架的出口厚度，出口带钢带钢速度为前机架的带钢出口速度，通过秒流量平衡控制原理，计算出其他机架的带钢出口速度、轧辊速度等控制参数。

作为本发明的一种改进，所述步骤2）张力控制，具体步骤如下：在对机架进行速度控制时，必须对后续机架进行张力解耦控制，才能保证机架间的张力保持稳定，在缺机架2的条件下，由于2机架空过，速度为零，所以机架3的张力解耦控制的速度输入量来自机架1的速度控制量，同理，在缺机架3的条件下，机架4的张力解耦控制的速度输入量来自机架2的速度控制量；在缺机架4的条件下，机架5的张力解耦控制的速度输入量来自机架3的速度控制量，由于1机架是门户机架，承担来料厚差控制，5机架是成品机架，后面有产品质量检测，所以不会缺少第1和第5个机架。在原五机架连续轧制控制中，机架间的张力控制包括四套张力控制系统，分别为1和2机架间即t12张力控制系统、2和3机架间即t23张力控制系统、3和4机架间即t34张力控制系统、4和5机架间即t45张力控制系统，各个机架间的张力由单独的机架间测张仪测量。以1和2机架之间的张力控制为例，t12张力控制系统速度输出分量用于1机架的速度控制，t12张力控制系统压下输出分量作用于2机架，用于2机架的厚度控制。如果在缺2机架轧制时，机架1和机架3直连，机架1和机架3之间的张力控制则采用t13张力控制系统，其张力控制的速度控制量作用于1机架的速度控制，t13张力控制系统压下输出分量作用于3机架，用于3机架的厚度控制。其它缺3、4机架以此类推。相连通的两个机架之间存在两个测张仪，选择测张仪的依据在于前后包角均不受缺机架的影响。

作为本发明的一种改进，所述步骤3)自动厚度控制，具体步骤如下：自动厚度控制包括速度控制和厚度控制，其基本原理是秒流量平衡原理，也称物流原理，即每一机架在单位时间内的入口体积等于出口体积，由于带钢宽度相等，故可用公式来表示：

v1h1＝vihi其中(i＝2，3，4，5)

其中vi表示第i台机架的线速度，hi表示第i台机架下的带钢厚度，公式表明当对机架的速度进行调节时，同时也要相应的调节压下量，即机架的秒流量要相等。

作为本发明的一种改进，所述步骤4）自动厚度控制微跟踪，具体步骤如下：在五机架连续轧制的情况下，微跟踪包括：1机架入口跟踪段与入口张紧辊相关联,采用入口张紧辊的转速作为跟踪长度的计算依据；1机架出口跟踪段与1机架相关联,采用1机架的转速作为跟踪长度的计算依据；2机架出口跟踪段与2机架相关联,采用2机架的转速作为跟踪长度的计算依据；3机架出口跟踪段与3机架相关联,采用3机架的转速作为跟踪长度的计算依据；4机架出口跟踪段与4机架相关联,采用4机架的转速作为跟踪长度的计算依据；5机架出口跟踪段与5机架相关联,采用5机架的转速作为跟踪长度的计算依据，在缺机架的情况下，保持微跟踪段不变，所缺机架对应的输入参数必须用前一机架的对应参数替代，缺2机架时，2机架出口跟踪段与2机架无关,而是采用1机架的转速作为跟踪长度的计算依据；缺3机架时，3机架出口跟踪段与3机架无关,而是采用2机架的转速作为跟踪长度的计算依据；缺4机架时，4机架出口跟踪段与4机架无关,而是采用3机架的转速作为跟踪长度的计算依据；

作为本发明的一种改进，所述步骤5）自动厚度控制量处理，具体步骤如下，在连轧机自动厚度控制中，控制量包括辊缝控制量和速度控制量，在缺机架的情况下，将相应机架的辊缝控制量清零，同时将相应机架的速度控制量清零，在缺机架2的情况下，将机架3的秒流量控制量施加到机架1上，在缺机架3的情况下，将机架4的秒流量控制量施加到机架2上，在缺机架4的情况下，将机架5的秒流量控制量施加到机架3上。

作为本发明的一种改进，所述步骤6）主要控制焊缝跟踪，具体步骤如下，焊缝在各个机架间的跟踪的跟踪脉冲取自前机架的编码器，在缺机架的情况下，机架间的焊缝跟踪区段不变，在缺机架2的情况下，机架2和机架3之间的焊缝跟踪脉冲取自机架1的编码器，在缺机架3的情况下，机架3和机架4之间的焊缝跟踪脉冲取自机架2的编码器，在缺机架4的情况下，机架4和机架5之间的焊缝跟踪脉冲取自机架3的编码器。

相对于现有技术，五连轧缺机架控制是一种紧急情况下的轧制功能，当一个机架有故障时，其余四个机架完成轧制功能，而且能够提供接近5个机架普通轧制时的产品质量，作为“缺机架”轧制改造的第一步就是要通过改造原有数学模型的压下分配计算，在总压下量不变的情况下，在设备能力允许的前提下，将一个故障机架的压下量合理地分配给剩余四个机架，形成新的轧制规程，同时一些关键的工艺参数也要相应调整。在缺机架轧制状态下，一级基础自动化系统的轧制力、速度、张力、厚度等各种闭环系统全部调整，完成一些穿带、运行、甩尾等操作条件及传动系统在缺机架模式下部分信号的屏蔽，保证轧机在四个机架能高速稳定运行；对于机架2、机架3和机架4都可以选择缺机架模式，选择必须在空载状态而且主传动停止条件下进行，缺机架模式只能缺少1个机架，保证有4个机架具备生产条件。若有2个机架故障不能运行，则不能应用缺机架功能，缺机架的另一个优点是不但节约了轧辊、乳化液等消耗，而且还可以节约主传动电机以及风机的电耗，降低其他备品备件的消耗。

附图说明

图1为正常5机架连续轧制自动厚度控制模式；

图2为缺2机架连续轧制自动厚度控制模式；

图3为缺3机架连续轧制自动厚度控制模式；

图4为缺4机架连续轧制自动厚度控制模式。

具体实施方式

为了加深对本发明的认识和理解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。

实施例1：

一种五机架冷连轧机缺机架轧制的控制方法，所述处理方法包括以下步骤：1)预设定控制，2)张力控制，3)自动厚度控制，4)自动厚度控制微跟踪，5)自动厚度控制量处理，6)主要控制焊缝跟踪；所述步骤1)预设定控制具体如下：在酸轧机组五机架轧机中，第1机架为带钢的入口穿带机架，第5机架为目标厚度的带钢出口机架，对需要轧制的带钢对应的1～5机架各机架控制参数进行预先计算，并在焊缝过机架时相应下发给相应机架，在缺机架的情况下，对原有五个机架轧制规程进行重新制定，由原来五个机架轧制分配规程变为四个机架轧制分配规程，并相应计算在四个机架轧制情况下各个机架的压下量、四个机架的轧制力设定值和四个机架间的张力设定值，因此在四机架连续轧制模型的开发中主要考虑2-4机架中某一个机架采取空过方式的模型计算方式，把本来5个机架轧制预设定计算方式改为4个机架轧制预设定方式，缺机架轧制模型计算过程中，把空过机架作为虚拟机架，其出口厚度为前机架的出口厚度，出口带钢带钢速度为前机架的带钢出口速度，通过秒流量平衡控制原理，计算出其他机架的带钢出口速度、轧辊速度等控制参数；所述步骤2)张力控制，具体步骤如下：在对机架进行速度控制时，必须对后续机架进行张力解耦控制，才能保证机架间的张力保持稳定，在缺机架2的条件下，由于2机架空过，速度为零，所以机架3的张力解耦控制的速度输入量来自机架1的速度控制量，同理，在缺机架3的条件下，机架4的张力解耦控制的速度输入量来自机架2的速度控制量；在缺机架4的条件下，机架5的张力解耦控制的速度输入量来自机架3的速度控制量，由于1机架是门户机架，承担来料厚差控制，5机架是成品机架，后面有产品质量检测，所以不会缺少第1和第5个机架。在原五机架连续轧制控制中，机架间的张力控制包括四套张力控制系统，分别为1和2机架间即t12张力控制系统、2和3机架间即t23张力控制系统、3和4机架间即t34张力控制系统、4和5机架间即t45张力控制系统，各个机架间的张力由单独的机架间测张仪测量。以1和2机架之间的张力控制为例，t12张力控制系统速度输出分量用于1机架的速度控制，t12张力控制系统压下输出分量作用于2机架，用于2机架的厚度控制。如果在缺2机架轧制时，机架1和机架3直连，机架1和机架3之间的张力控制则采用t13张力控制系统，其张力控制的速度控制量作用于1机架的速度控制，t13张力控制系统压下输出分量作用于2机架，用于2机架的厚度控制。其它缺3、4机架以此类推。相连通的两个机架之间存在两个测张仪，选择测张仪的依据在于前后包角均不受缺机架的影响；所述步骤3)自动厚度控制，具体步骤如下：自动厚度控制包括速度控制和厚度控制，其基本原理是秒流量平衡原理，也称物流原理，即每一机架在单位时间内的入口体积等于出口体积，由于带钢宽度相等，故可用公式来表示：

v1h1＝vihi其中(i＝2，3，4，5)

其中vi表示第i台机架的线速度，hi表示第i台机架下的带钢厚度，公式表明当对机架的速度进行调节时，同时也要相应的调节压下量，即机架的秒流量要相。

正常情况下，1机架速度的调节是通过2机架秒流量平衡控制来实现的，它是根据2机架前的测厚仪测得的实际厚差，来调节1机架和入口张紧辊的速度，从而通过2机架的解耦控制来消除2机入口和出口的带钢厚差，其它机架同理可得。但由于3机架、4机架前无测厚仪，故采用秒流量平衡的方法，从2机架前的测厚仪测得的实际厚差推算出3机架、4机架的入口和出口的厚度偏差。

在缺机架2的情况下，自动厚度控制框图见图2，1、2机架间张力控制的厚度调节（atl12-g）和速度调节（atl12-s）实现机架1和机架3之间的张力控制，atl12-g的辊缝控制量作用在机架3上，atl12-s的速度控制量作用在机架1上，机架1的速度控制量作为速度解耦控制（2)的输入，速度解耦控制（2)的辊缝控制量作用在机架3上。将机架5的出口厚差按照一定的权重分配到机架4、机架3和机架1中，通过对这三个机架进行速度控制消除分配的厚度偏差。根据机架4和机架5的反馈速度比和给定速度比的差和机架5出口厚差，按照一定模糊规则，计算机架4的分配权重；根据机架3和机架4的反馈速度比和给定速度比的差和机架5出口厚差，按照一定模糊规则，计算机架3的分配权重；剩余的为机架1的分配权重。

在缺机架3的情况下，agc控制框图见图3，2、3机架间张力控制的厚度调节（atl23-g）和速度调节（atl23-s）实现机架2和机架4之间的张力控制，atl23-g的辊缝控制量作用在机架4上，atl23-s的速度控制量作用在机架2上，机架2的速度控制量作为速度解耦控制（3)的输入，速度解耦控制（3)的辊缝控制量作用在机架4上。将机架5的出口厚差按照一定的权重分配到机架4、机架2和机架1中，通过对这三个机架进行速度控制消除分配的厚度偏差。根据机架4和机架5的反馈速度比和给定速度比的差和机架5出口厚差，按照一定模糊规则，计算机架4的分配权重；根据机架2和机架4的反馈速度比和给定速度比的差和机架5出口厚差，按照一定模糊规则，计算机架2的分配权重；剩余的为机架1的分配权重。

在缺机架4的情况下，agc控制框图见图4，4、5机架间张力控制的厚度调节（atl45-g）和速度调节（atl45-s）实现机架3和机架5之间的张力控制，atl45-g的辊缝控制量作用在机架5上，atl45-s的速度控制量作用在机架3上，机架3的速度控制量作为速度解耦控制（5)的输入，速度解耦控制（5)的辊缝控制量作用在机架5上。将机架5的出口厚差按照一定的权重分配到机架3、机架2和机架1中，通过对这三个机架进行速度控制消除分配的厚度偏差。根据机架3和机架5的反馈速度比和给定速度比的差和机架5出口厚差，按照一定模糊规则，计算机架3的分配权重；根据机架2和机架3的反馈速度比和给定速度比的差和机架5出口厚差，按照一定模糊规则，计算机架2的分配权重；剩余的为机架1的分配权重；所述步骤4）自动厚度控制微跟踪，具体步骤如下：在五机架连续轧制的情况下，微跟踪包括：1机架入口跟踪段与入口张紧辊相关联,采用入口张紧辊的转速作为跟踪长度的计算依据；1机架出口跟踪段与1机架相关联,采用1机架的转速作为跟踪长度的计算依据；2机架出口跟踪段与2机架相关联,采用2机架的转速作为跟踪长度的计算依据；3机架出口跟踪段与3机架相关联,采用3机架的转速作为跟踪长度的计算依据；4机架出口跟踪段与4机架相关联,采用4机架的转速作为跟踪长度的计算依据；5机架出口跟踪段与5机架相关联,采用5机架的转速作为跟踪长度的计算依据，在缺机架的情况下，保持微跟踪段不变，所缺机架对应的输入参数必须用前一机架的对应参数替代，缺2机架时，2机架出口跟踪段与2机架无关,而是采用1机架的转速作为跟踪长度的计算依据；缺3机架时，3机架出口跟踪段与3机架无关,而是采用2机架的转速作为跟踪长度的计算依据；缺4机架时，4机架出口跟踪段与4机架无关,而是采用3机架的转速作为跟踪长度的计算依据；所述步骤5）自动厚度控制量处理，具体步骤如下，在连轧机自动厚度控制中，控制量包括辊缝控制量和速度控制量，在缺机架的情况下，将相应机架的辊缝控制量清零，同时将相应机架的速度控制量清零，在缺机架2的情况下，将机架3的秒流量控制量施加到机架1上，在缺机架3的情况下，将机架4的秒流量控制量施加到机架2上，在缺机架4的情况下，将机架5的秒流量控制量施加到机架3上；所述步骤6）主要控制焊缝跟踪，具体步骤如下，焊缝在各个机架间的跟踪的跟踪脉冲取自前机架的编码器，在缺机架的情况下，机架间的焊缝跟踪区段不变，在缺机架2的情况下，机架2和机架3之间的焊缝跟踪脉冲取自机架1的编码器，在缺机架3的情况下，机架3和机架4之间的焊缝跟踪脉冲取自机架2的编码器，在缺机架4的情况下，机架4和机架5之间的焊缝跟踪脉冲取自机架3的编码器。

应用实例1：缺机架时，按下列方式，接收上一级计算机计算各使用机架的厚度设定值、张力设定值、速度设定值；为了控制的方便，在缺2机架的情况下，需要将计算得到的1机架的轧制力设定值传递给2机架的轧制力设定值，将t13张力设定值传递给t12张力设定值和t23张力设定值；在缺机架3的情况下，需要将计算得到的机架2的轧制力设定值传递给机架3的轧制力设定值，将t24张力设定值传递给t23张力设定值和t34张力设定值；在缺机架4的情况下，需要将计算得到的机架3的轧制力设定值传递给机架4的轧制力设定值，将t35张力设定值传递给t34张力设定值和t45张力设定值。

应用实例2：

本发明在某五连轧机组获得实施，根据上面提到的各项控制方法，对现有软件进行修改。首先缺机架3测试，机架3抬起，机架3不转动，按常规agc方式控制厚差，然后按先进秒流量方式控制厚差，机组正常运行，机架5出口厚差进入精度范围，机架2和机架3的轧制力设定值相同，机架2与机架3之间的张力设定值和机架3与机架4之间的张力设定值相同，机架2与机架3之间的张力实际值和机架3与机架4之间的张力实际值相同。然后缺机架4测试，机架4抬起，机架4不转动，按常规agc方式控制厚差，然后按先进秒流量方式控制厚差，机组正常运行，机架5出口厚差进入精度范围，机架3和机架4的轧制力设定值相同，机架3与机架4之间的张力设定值和机架4与机架5之间的张力设定值相同，机架3与机架4之间的张力实际值和机架4与机架5之间的张力实际值相同。最后缺机架2测试，机架2抬起，机架2不转动，按常规agc方式控制厚差，然后按先进秒流量方式控制厚差，机组正常运行，机架5出口厚差进入精度范围，机架1和机架2的轧制力设定值相同，机架1与机架2之间的张力设定值和机架2与机架3之间的张力设定值相同，机架1与机架2之间的张力实际值和机架2与机架3之间的张力实际值相同。

应用实例3：在缺机架的情况下，保持微跟踪段不变，所缺机架对应的输入参数必须用前一机架的对应参数替代。缺2机架时，2机架出口跟踪段与2机架无关,而是采用1机架的转速作为跟踪长度的计算依据；缺3机架时，3机架出口跟踪段与3机架无关,而是采用2机架的转速作为跟踪长度的计算依据；缺4机架时，4机架出口跟踪段与4机架无关,而是采用3机架的转速作为跟踪长度的计算依据；在连轧机agc控制中，控制量包括辊缝控制量和速度控制量，在缺机架的情况下，将相应机架的辊缝控制量清零，同时将相应机架的速度控制量清零。在缺机架2的情况下，由于2机架空过，2机架辊缝控制量和速度控制量清零，且2、3机架间张力控制的辊缝调节和速度调节环断开、速度解耦控制（3）断开，1、2机架间张力控制的辊缝调节作用于3机架，1机架的速度解耦控制（2）也作用于3机架的辊缝调节，从而改变了张力调节和速度解耦控制的对象。在缺机架3的情况下，由于3机架空过，3机架辊缝控制量和速度控制量清零，且3、4机架间张力控制的辊缝调节和速度调节环断开，速度解耦控制（4）断开，2、3机架间张力控制的辊缝调节作用于4机架，2机架的速度解耦控制（3）也作用于4机架的辊缝调节。在缺机架4的情况下，由于4机架空过，4机架辊缝控制量和速度控制量清零，为了确保5机架出口厚度精度，仍然采用3、4机架间张力控制的辊缝调节和速度调节环断开，速度解耦控制（4）断开，4、5机架间张力控制的辊缝调节作用于5机架，4、5机架间张力控制的速度调节作用于3机架。

需要说明的是，上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上作出的等同替换或者替代，均属于本发明的保护范围。