本发明涉及热轧窜辊控制技术领域，特别是指一种针对热轧下游机架工作辊的周期内变步长窜辊控制方法。
背景技术：
窜辊控制方法的发展经历了等参数窜辊和变参数窜辊两个阶段。等参数窜辊是指在整个轧制周期内，保持固定的窜辊行程、窜辊步长和窜辊频率来进行周期性往复窜辊。变参数窜辊是指在整个窜辊过程中，窜辊行程、窜辊步长和窜辊频率等发生变化的窜辊控制方法，该类方法包含变行程等步长窜辊控制方法和变行程变步长窜辊控制方法。
从最初的等行程窜辊控制方法到现在的优化过的变行程变步长窜辊控制方法，轧辊的磨损状况有了很大的改善，轧制末期的板形也有改良。但是目前仍有以下缺点：
1.所有窜辊控制方法均局限于单周期内等步长，但这种窜辊控制方法，导致整个辊期内带钢与工作辊不同位置的接触频率分布并不均衡。长期以来，本领域内未曾考虑是否可以在单周期内变步长，以及步长如何变化；
2.目前窜辊控制方法中，窜辊值的重复必然导致这一位置磨损量的加剧，必将导致猫耳高度增加，但是上述所有窜辊控制方法均未正视这个问题或者提出解决这个问题的思路。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种针对热轧下游机架工作辊的周期内变步长窜辊控制方法。
该方法用于金属板带材轧制，在一块轧件完成轧制后，上下工作辊反向横移相同的距离，然后进行下一块轧件的轧制，即窜辊；在带钢轧制生产过程中，上下工作辊在正向与反向最大窜辊行程位置之间进行周期性往复地窜辊，即每一块轧件轧制完成后按照预定步长进行窜辊，达到正向或反向最大窜辊行程位置后上下工作辊窜辊方向均进行反向，以上下工作辊相重合的位置为起点，经过正向与反向最大窜辊行程位置各一次后再次回到上下工作辊相重合的位置为单个往复窜辊周期。
本发明提出的窜辊控制方法，具有如下特点：单个往复窜辊周期内采用变化的窜辊步长，从上下工作辊重合位置到窜辊正向与反向最大行程位置，窜辊步长逐渐减小，窜辊操作的位置变化以正弦函数的形式实现。变化的窜辊步长通过初始行程，行程衰减函数，窜辊周期项和防重复项四个部分控制。其中，正弦函数的形式为：
li＝L·F(t)·sin(i·B±C) (1)
其中，
F(t)＝kt-1 (2)
其中：
i为轧制带钢的块数，单位为1；
li为轧制第i块带钢时的窜辊值，单位为mm；
L为初始行程，用来控制第一个往复窜辊周期的行程，单位为mm；
F(t)为行程衰减函数，用来控制窜辊行程的衰减速度，单位为1；
t为往复窜辊周期数，单位为1；
k为往复窜辊周期之间的行程衰减系数，单位为1；
B为窜辊周期项，用来控制窜辊周期数及每个窜辊周期内的轧制块数，单位为1；
C为防重复项，用来防止周期内窜辊值的重复，单位为1。
上述参数中，初始行程L取值范围为0mm～150mm；
行程衰减函数F(t)，其值域范围为(0.5,0.9)；
行程衰减系数k，其取值范围为(0.65,1)；
往复窜辊周期数t，其取值范围为{2,3,4}；
窜辊周期项B，其取值范围为(0.1256,0.628)；
防重复项C，其取值范围为(-B，0)。
工作辊窜辊设计与优化的根本目标，是尽可能实现工作辊与带钢之间的接触的均匀化，从而实现工作辊磨损的均匀化，延缓“猫耳形”磨损箱体的产生，同时，尽可能减少已经产生的磨损辊形引起的后续轧制边降增大与浪形问题，最终延长轧制公里数。
然而，之前的窜辊控制方法，虽然采用了往复窜辊控制方法，却没有注意到单个往复窜辊周期内窜辊步长变化的重要性，其在单个往复周期内采用均匀的窜辊步长，这导致窜辊周期内带钢与工作辊不同位置的接触频率分布并不均衡。另外，之前的窜辊控制方法在一个窜辊周期内，在正反两个方向的窜辊过程中，容易形成窜辊位置的重叠，这点对于各种均匀化磨损也是不利的。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
1)函数连续性较好，比变参数窜辊控制方法更容易在工业现场实现，可操作性强，便于程序修改。
2)采用单周期内变步长的窜辊操作，使得上下工作辊中部重复区域的轧制时间相应减少，上下工作辊边部区域的轧制时间相应增加，从而使得窜辊值在整个窜辊区间内的分布更加均匀，有利于轧辊的均匀化磨损，能够降低磨损辊形的“猫耳形”高度。
3)使得轧件的边部一直处在几乎未磨损过的轧辊的部分，有利于减小边降，同时在窜辊减小的位置减小步长，也能够在每个周期内都充分的利用轧辊。
4)防重复项的提出，通过给正弦函数一个错位值，能够在很大程度上减少窜辊值重复的概率，有利于进一步均匀化磨损辊形。
附图说明
图1为本发明实施例提供的正弦窜辊控制方法窜辊值分布示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种针对热轧下游机架工作辊的周期内变步长窜辊控制方法，该方法用于金属板带材轧制，在一块轧件完成轧制后，上下工作辊反向横移相同的距离，然后进行下一块轧件的轧制，即窜辊；在带钢轧制生产过程中，上下工作辊在正向与反向最大窜辊行程位置之间进行周期性往复地窜辊，即每一块轧件轧制完成后按照预定步长进行窜辊，达到正向或反向最大窜辊行程位置后上下工作辊窜辊方向均进行反向，以上下工作辊相重合的位置为起点，经过正向与反向最大窜辊行程位置各一次后再次回到上下工作辊相重合的位置为单个往复窜辊周期，参见附图1，一个正弦波即为一个周期。
本发明的窜辊控制方法具有如下特点：单个往复窜辊周期内采用变化的窜辊步长，从上下工作辊重合位置到窜辊正向与反向最大行程位置，窜辊步长逐渐减小。本发明采用单周期内变步长的窜辊操作，使得上下工作辊中部重复区域的轧制时间相应减少，上下工作辊边部区域的轧制时间相应增加，从而使得窜辊值在整个窜辊区间内的分布更加均匀，有利于轧辊的均匀化磨损，能够降低磨损辊形的“猫耳形”高度。
其中，窜辊操作的位置变化以正弦函数的形式实现。变化的窜辊步长控制方法包括初始行程，行程衰减函数，窜辊周期项和防重复项四个部分。所述正弦函数的形式为：
li＝L·F(t)·sin(i·B±C) (1)
其中，
F(t)＝kt-1 (2)
其中：
i为轧制带钢的块数，单位为1；
li为轧制第i块带钢时的窜辊值，单位为mm；
L为初始行程，用来控制第一个往复窜辊周期的行程，单位为mm；
F(t)为行程衰减函数，用来控制窜辊行程的衰减速度，单位为1；
t为往复窜辊周期数，单位为1；
k为往复窜辊周期之间的行程衰减系数，单位为1；
B为窜辊周期项，用来控制窜辊周期数及每个窜辊周期内的轧制块数，单位为1；
C为防重复项，用来防止周期内窜辊值的重复，单位为1。
防重复项的设置意义在于，通过给正弦函数一个错位值，能够在很大程度上减少窜辊值重复的概率，有利于进一步均匀化磨损辊形。
上述参数中，初始行程L取值范围为0mm～150mm；
行程衰减函数F(t)，其值域范围为(0.5,0.9)；
行程衰减系数k，其取值范围为(0.65,1)；
往复窜辊周期数t，其取值范围为{2,3,4}；
窜辊周期项B，其取值范围为(0.1256,0.628)；
防重复项C，其取值范围为(-B，0)。
将本发明提供的正弦窜辊控制方法投入到F5机架上辊和下辊之后，对上辊和下辊的磨损数据进行分析，发现上辊磨损情况改善很多，猫耳高度最大值降低了11％，下辊猫耳高度基本不变。可见本发明在改善磨损，延长轧制公里数方面确实效果显著。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。