专利名称：轧制宽薄中厚板时抑制浪形的开环控制方法
技术领域：
本发明属于轧制技术领域，特别涉及一种轧制宽薄中厚板时抑制浪形的开环控制方法。
背景技术：
目前大多数国内中厚板厂家在轧机上安装AGC(自动厚度控制)设备，而不安装板形控制设备，这样钢板板形只能用开环方式进行控制。常规开环调整方式是动态改变轧制规程，这种方法需要人工不断干预，而且不能在轧制过程中实时根据轧制力变化进行在线调整。特别对于一些纵刚度不大的轧机，如果轧制宽薄中厚板，AGC造成的轧制力波动比较大，这非常容易造成浪形，这种情况无法通过动态改变轧制规程进行板形调整。
发明内容
为了克服传统的动态调整轧制规程方法的缺陷，本发明提供一种轧制宽薄中厚板时抑制浪形的开环控制方法，其目的是在尽量不影响厚度控制精度的前提下，减小AGC系统对板形的影响，从而保证钢板板形良好。
本发明包括以下步骤1、根据坯料规格和成品尺寸，分配各轧制道次压下量，并计算出各道次轧制力、温度、厚宽比(厚度与宽度的比值)和允许的平直度变化。
允许的平直度变化量与厚宽比密切相关。
kc·(hw)aΔλ<ke·(hw)b---(1)]]>其中，Δλ为平直度变化，h，w分别是轧件出口厚度、宽度，kc、ke、a和b是模型参数，如果轧件宽厚比越大，则Δλ值越大。
比例凸度的变化与平直度的关系用式(2)表示，Δλ=ξ·(chh-CHH)=ξ·ΔCp---(2)]]>其中，ξ为板形转化系数，ch和CH分别是入口和出口的轧件凸度，H是轧件入口厚度。
2、如果当前道次出口厚度大于等于30mm，则采用AGC方式进行厚度自动调节控制(经验和计算表明，如果道次出口厚度大于等于30mm，正常轧制过程不会出现浪形，所以判断当前道次出口厚度的具体数值)，否则直接进入第3。
3、因为本道次出口厚度小于30mm，所以需要分析轧制力波动对平直度的影响。
分析上一道次轧制过程中的轧制力波动，并认为本道次轧制力波动与上一道次相似，并进一步计算本道次轧制力波动对平直度的影响效果。一般的，轧制过程的比例凸度Cp与轧制力F存在式(3)的关系Cp=α·F+βh---(3)]]>其中，α，β是模型系数。
轧制力波动对比例凸度的影响为，ΔCp=α·ΔFh---(4)]]>将公式(4)代入公式(2)计算出相应的平直度变化，判断该平直度变化是否超过允许变化范围，如果超出允许范围，则进入步骤4，否则采用AGC方式对本道次进行控制。
4、分析AGC方式对厚度的控制效果由于AGC的调节是一个动态调节过程，各种因素对厚度造成的干扰无法在瞬间消除，而必须通过相应的的AGC算法进行逐步消除。以BISRA算法为例，ΔSk(k→∞)=-CKΔP0K+MK+(1-C)M---(5)]]>ΔPk(k→∞)=ΔP0K+MK+(1-C)M---(6)]]>Δhk(k→∞)ΔSk(k→∞)+ΔPk(k→∞)K=(1-C)ΔP0KK+MK+(1-C)M---(7)]]>其中，ΔSk是第k次调节后的辊缝采样值与AGC锁定辊缝值的差值；ΔP0是干扰引起的初始轧制力波动；ΔPk是第k次调节后的轧制力采样值与AGC锁定轧制力的差值；Δhk是第k次调节后的出口厚度偏差值；M是钢板塑性系数；K是轧机纵刚度；C是调节系数。 是初始轧制力波动引起的出口厚度偏差。
根据公式(7)判断AGC对轧制力波动引起的的厚度偏差的控制效果，如果控制效果非常小(一般只能消除初始厚度偏差的15％以内)，则该道次采用APC方式来代替AGC方式，否则继续采用AGC方式进行控制。
本发明方法的基本原理如图1所示因为温度分布不均匀是造成轧件塑性系数波动，并产生厚度波动的主要原因。所以针对轧件塑性系数变化的情况进行分析，假设入口厚度H0不变的情况下轧件塑性系数发生变化，但是设定辊缝值S0还是保持不变(对应APC方式)，此时轧件的出口厚度从h0变为h1，轧制力从F0变为F2。但是如果投入AGC，辊缝从S0变为S1，轧制力从F0变为F1。
根据图1，进行如下的推导；Cr0＝α·F0+β，Cp0＝Cr0/h0(8)Cr1＝α·F1+β，Cp1＝Cr1/h0(9)Cr2＝α·F2+β，Cp2＝Cr2/h1(10)式中
Cr0是初始状态的轧件出口凸度；Cr1是投入AGC调节后的轧件出口凸度；Cr2是投入APC方式对应的轧件出口凸度；Cp0是初始状态的轧件的出口比例凸度；Cp1是投入AGC调节后的轧件出口比例凸度；Cp2是投入APC方式对应的轧件出口比例凸度下面需要证明公式(11)成立，|ΔCp1|＝|Cp1-Cp0|＞|ΔCp2|＝|Cp2-Cp0| (11)Cp1-Cp0=1h0(Cr1-Cr0)=αh0(F1-F0)=α·ΔF1h0---(12)]]>Cp2-Cp0=Cr2h1-Cr0h0=(Cr2h0-Cr0h0)+(Cr2h1-Cr2h0)=α·ΔF2h0+h0-h1h0h1Cr2.---(13)]]>因为α·ΔF与Cr2的数量级相同，而|1h0|>>|h0-h1h0h1|,]]>所以式(13)可以简化为Cp2-Cp0≈α·ΔF2h0---(14)]]>|Cp1-Cp0Cp2-Cp0|=|ΔF1ΔF2|>1---(15)]]>由此，式(11)得证。
在轧制宽中厚薄板时，最后一两个道次的平直度变化如果超过0.3％，则容易发生浪形，所以投入AGC进行厚度控制则很有可能引起板形的缺陷，但是如果改用APC则基本上不会导致板形恶化。
本发明是针对板形采用开环控制方式的中厚板轧机，减少AGC系统对板形的干扰，同时还不影响厚度控制的效果，提高轧制过程的稳定性。本方法特别适用于轧制宽薄中厚板，尤其是对于纵刚度较小的中厚板轧机。
图1是本发明方法的基本原理分析示意图。
具体实施例方式
例表1是计算条件表1计算条件计算条件 数值 计算条件 数值K，/(ton·mm-1) 440 α，/(ton·mm-1) 1.12×10-4M，/(ton·mm-1) 1674 β，/mm 0.256H0，/mm 6.97 F0，/ton 1624H0，/mm 7.1 F1，/ton 1841h0，/mm 6F2，/ton 1667
采用表1所示计算条件进行计算Cp1-Cp0=α·ΔF1h0=0.00405]]>Cp2-Cp0≈α·ΔF2h0=0.0008027]]>AGC方式和APC方式对板形的影响对比，证明了APC对板形的影响远小于AGC对板形的影响，两者的影响量基本相差一个数量级。
假设该道次平直度允许变化是0.3％，则投入AGC进行厚度控制则很有可能引起板形的缺陷，但是如果改用APC则不会导致板形恶化。
进一步分析AGC对厚度控制精度的影响。此时 大于3，为了保证AGC系统的稳定性，提高收敛速度，C值不能太大，一般不超过0.5，取C＝0.3，根据公式(7)可知，Δhk(k→∞)=ΔP0K11+CK(1-C)(K+M)≈0.918×ΔP0K]]>由干扰引起的出口厚度偏差只有8％能被AGC消除，由此可知AGC的投入对厚度偏差修正没有明显效果，这种情况采用APC(自动位置控制)方式进行辊缝控制，对厚度精度影响很小。
权利要求
1.一种轧制宽薄中厚板时抑制浪形的开环控制方法，其特征在于包括以下步骤①根据坯料规格和成品尺寸，分配各轧制道次压下量，并计算出各道次轧制力、温度、厚宽比和允许的平直度变化；②如果当前道次出口厚度大于等于30mm，则采用AGC方式进行厚度自动调节控制；③如果本道次出口厚度小于30mm，则分析轧制力波动对平直度的影响，如果轧制力波动对平直度影响超出允许范围，进入步骤④，否则仍采用AGC方式进行控制；④分析AGC方式对厚度的控制效果，如果控制效果非常小，则该道次采用APC来代替AGC方式，否则继续采用AGC方式进行控制。
2.如权利要求1所述的轧制宽薄中厚板时抑制浪形的开环控制方法，其特征在于①中所述厚度比和允许平直度变化，允许的平直度变化量与厚宽比密切相关，可用下式表示kc·(hw)a<Δλ<ke·(hw)b]]>其中，Δλ·为平直度变化，h，w分别是轧件出口厚度宽度，kc、ke、b和b是模型参数，如果轧件宽厚比越大，则Δλ值越大，比例凸度的变化与平直度的关系用下式表示Δλ=ξ·(chh-CHH)=ξ·ΔCp]]>其中，ξ为板形转化系数，ch和CH是入口和出口的轧件凸度，H是轧件入口厚度。
3.如权利要求1所述的轧制宽薄中厚板时抑制浪形的开环控制方法，其特征在于③中分析轧制力波动对平直度的影响，依据轧制过程的比例凸度Cp与轧制力F的关系式进行Cp=α·F+βh]]>其中，α，β是模型系数，Cp是轧件出口比例凸度，轧制力波动对比例凸度的影响为ΔCp=α·ΔFh]]>将上式公式代入公式Δλ=ξ·(chh-CHH)=ξ·ΔCp]]>计算出相应的平直度变化，判断该平直度变化是否超过允许变化范围，如果超出允许范围，则进入步骤④，否则采用AGC方式对本道次进行控制。
4.如权利要求1所述的轧制宽薄中厚板时抑制浪形的开环控制方法，其特征在于④中分析AGC方式对厚度的控制效果采用下式ΔSk(k→∞)=-CKΔP0K+MK+(1-C)M]]>ΔPk(k→∞)=ΔP0K+MK+(1-C)M]]>Δhk(k→∞)=ΔSk(k→∞)+ΔPk(k→∞)K=(1-C)ΔP0KK+MK+(1-C)M]]>其中，ΔSk是第k次调节后的辊缝采样值与AGC锁定辊缝值的差值；ΔP0是干扰引起的初始轧制力波动；ΔPk是第k次调节后的轧制力采样值与AGC锁定轧制力差值；Δhk是第k次调节后的出口厚度偏差值；M是钢板塑性系数；K是轧机纵刚度；C是调节系数； 是初始轧制力波动引起的出口厚度偏差。
全文摘要
一种轧制宽薄中厚板时抑制浪形的开环控制方法，其步骤有根据坯料规格和成品尺寸，分配各轧制道次压下量，并计算各道次轧制力、温度、厚度比和允许的平直度变化；如当前道次出口厚度大于等于30mm，则采用AGC方式进行自动调节控制；如本道次出口厚度小于30mm，则分析轧制力波动对平直度的影响，如此影响超出允许范围且对厚度影响较小，则将AGC方式转化为APC方式(自动位置控制)，否则仍采用AGC方式进行控制；本发明是针对板形采用开环控制方式的中厚板轧机，减少AGC系统对板形的干扰，同时还不影响厚度控制的效果，提高轧制过程的稳定性，本方法特别适用于轧制宽薄中厚板，尤其是对于纵刚度较小的中厚板轧机。
文档编号B21B37/28GK1546248SQ20031011900
公开日2004年11月17日 申请日期2003年12月10日 优先权日2003年12月10日
发明者刘相华, 王国栋, 胡贤磊, 王君, 王昭东, 张殿华, 牛文勇 申请人:东北大学