一种厚板轧制生产中立辊辊缝的动态控制方法与流程

本发明涉及厚板轧制生产控制领域，具体涉及一种厚板轧制生产中立辊辊缝的动态控制方法。

背景技术

在厚板轧制生产工艺中，立辊轧机是控制成品钢板平面形状和尺寸的重要设备，尤其是立辊轧机和粗轧机的结合使用，可以有效控制展宽阶段后钢板的宽度，从而达到精确控制成品宽度的目的。

在目前厚板生产过程中，板坯在成型或/和展宽阶段需要进行平面形状控制，造成展宽阶段后钢板的厚度在宽度方向上呈边部厚中间薄的趋势，在使用立辊后更加剧了中间坯边部厚的情形。在后续的精轧阶段中，由于中间坯只受到厚度方向的挤压，材料不断向后流动造成最终在钢板头尾展开，从而产生头尾宽度超宽现象。

在专利号cn201110005594.1[轧制锥形板坯时粗轧立辊轧机开口度控制方法]中，其主要特征包含如下步骤：1、把板坯分成三段，分别为头部平行段、中间倾斜段和尾部平行段，头部平行段宽度大于尾部平行段宽度；2、读取板坯原始数据，数据包括板坯头部宽度、板坯尾部宽度、板坯厚度、板坯全长、头部平行段长度、中间倾斜段长度，计算得到中间倾斜段斜率；3、根据板坯原始数据确定板坯形状方程，板坯为轴对称形，以板坯尾部平行段顶角为坐标原点，板坯轴向为x轴，板坯径向为y轴，确立板坯单侧外形轮廓方程；4、在板坯轴向上等距选取若干特征点，然后根据公式计算得到板坯特征点坐标；5、根据计算得到的板坯特征点坐标设定本道次中轧制时各项参数，包括入口立辊开口度、出口立辊开口度、水平压下量，然后计算得到宽度压下量、轧制后板坯头部宽度、轧制后板坯尾部宽度，完成轧制锥形板坯时粗轧立辊轧机开口度设定。该立辊轧机开口度控制方法通过精确计算各个形状的锥形坯通过立辊过程中立辊开口度的设定值，使得锥形坯轧制的成品与正常板坯轧制的成品质量精度无差异。

在专利号cn201210579237.0[一种粗轧立辊短行程二次曲线控制方法]中，其主要特征包括立辊头部短行程控制和立辊尾部短行程控制，所述立辊头部短行程控制方式为：当检测到轧件进入轧机头部短行程时，plc根据立辊辊缝最大变化量g，使辊缝达到短行程最大开口度等待轧件进入，plc根据立辊或平辊的速度进行积分，考虑前滑等因素的影响，对轧件的头部进行跟踪，计算出进入立辊的轧件长度x，随着轧制的进行，plc根据二次曲线方程，计算出立辊实时辊缝修正量y，实时调整辊缝开口度，辊缝由大到小以二次曲线形状随着轧件的进入逐渐减小，当咬入立辊的轧件长度x和头部短行程长度l相等时，立辊辊缝修正量y＝0，立辊辊缝设定值恢复到基准值，头部短行程执行完毕；所述立辊尾部短行程控制方式为：当检测到轧件进入轧机立辊尾部短行程时，plc对轧件的尾部进行跟踪，计算出进入立辊尾部短行程的轧件长度x，随着轧制的进行，plc根据二次曲线方程，计算出立辊实时辊缝修正量y，实时调整辊缝开口度，辊缝由小到大以二次曲线形状随着轧件的走出逐渐增大，当咬入立辊的轧件长度x和尾部短行程长度l相等时，立辊辊缝修正量y＝0，尾部短行程执行完毕。该方法可以有效减少折线方式产生的误差，更精确控制轧件头尾形状的变化，提高短行程控制的精度。

通过对上述检索材料分析，在cn201110005594.1[轧制锥形板坯时粗轧立辊轧机开口度控制方法]通过精确计算各个形状的锥形坯通过立辊过程中立辊开口度的设定值，使得锥形坯轧制的成品与正常板坯轧制的成品质量精度无差异,在cn201210579237.0[一种粗轧立辊短行程二次曲线控制方法]是通过立辊头尾短行程控制，有效减少折线方式产生的误差，更精确控制轧件头尾形状的变化，提高短行程控制的精度，但在厚板钢板轧制过程中，由于板坯在成型或/和展宽阶段需要进行平面形状控制，造成展宽阶段后钢板的厚度在宽度方向上呈边部厚中间薄的趋势，在使用立辊后更加剧了钢板边部厚的情形。在后续的精轧阶段中，由于钢板只受到厚度方向的挤压，材料不断向后流动造成最终在钢板头尾展开，从而产生头尾宽度超宽现象。而上述专利所公开的方法并不能有效解决钢板头尾超宽的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种厚板轧制生产中立辊辊缝的动态控制方法，本发明在立辊道次中对钢板头尾制定不同的立辊辊缝控制策略，实现立辊辊缝的动态控制，有效地提升钢板头尾宽度精度，使钢板的头尾宽度精度和平面形状得到了很大的提升，用以解决现有厚板轧制方法造成的钢板头尾宽度超宽的问题。

为实现上述目的，本发明的方案是：一种厚板轧制生产中立辊辊缝的动态控制方法，所述动态控制方法步骤如下：

(1)根据来料板坯与目标钢板的规格，设定将来料板坯轧制成目标钢板需要的轧制阶段和轧制道次，同时制定轧制过程中的立辊使用策略，即轧制过程中，需要使用立辊的轧制阶段和轧制道次；

(2)实时获取当前的轧制阶段和轧制道次，并根据步骤(1)制定的立辊使用策略，判定当前的轧制阶段和轧制道次是否需要使用立辊，如果需要，则计算立辊的辊缝修正量，并进入步骤(3)；如果不需要，则重新执行步骤(2)；

(3)在钢板长度方向上划分3个辊缝控制点，并根据步骤(2)得到的辊缝修正量，计算各辊缝控制点处立辊的辊缝值，所述3个辊缝控制点分别位于咬钢位置处、辊缝开始变化位置处以及抛钢位置处；

(4)根据各个辊缝控制点的位置和辊缝值，对钢板轧制过程中的立辊辊缝进行动态控制，直到完成整个钢板的轧制。

进一步地，根据本发明所述的厚板轧制生产中立辊辊缝的动态控制方法，立辊的使用策略是：当钢板的粗轧阶段是以成型阶段结束时，必须在粗轧阶段的最后道次使用立辊；当钢板的粗轧阶段是以展宽阶段结束，并且最后道次不是机后转钢时，必须在粗轧阶段的最后道次使用立辊；当钢板的粗轧阶段是以精轧阶段结束时，必须在粗轧阶段的最后道次使用立辊。

进一步地，根据本发明所述的厚板轧制生产中立辊辊缝的动态控制方法，所述的步骤(3)中，在辊缝开始变化位置与抛钢位置之间划分额外的辊缝控制点。

进一步地，根据本发明所述的厚板轧制生产中立辊辊缝的动态控制方法，所述的步骤(3)中，额外的辊缝控制点选择在辊缝开始变化位置与抛钢位置之间的1/4处、1/2处或3/4处。

进一步地，根据本发明所述的厚板轧制生产中立辊辊缝的动态控制方法，额外的辊缝控制点选择在辊缝开始变化位置与抛钢位置之间的1/2处。

进一步地，根据本发明所述的厚板轧制生产中立辊辊缝的动态控制方法，所述步骤(4)中，各辊缝控制点处的辊缝值为

其中，g表示立辊辊缝；gs表示设定辊缝；gx表示辊缝修正量；ld表示钢板的当前轧制位置；ly表示咬钢位置；l表示钢板长度；k表示立辊辊缝开始变化位置，取值为0.8～0.95。

进一步地，根据本发明所述的厚板轧制生产中立辊辊缝的动态控制方法，所述辊缝修正量为：

其中，d表示抛钢位置的辊缝修正量，取值20mm～60mm。

本发明达到的有益效果：本发明在立辊道次中对钢板头尾制定不同的立辊辊缝控制策略，实现立辊辊缝的动态控制，有效地提升钢板头尾宽度精度，使钢板的头尾宽度精度和平面形状得到了很大的提升，有效地提升了成品质量。

附图说明

图1是本发明的控制方法流程示意图；

图2是本发明立辊辊缝线性控制的动态设定示意图；

图3是本发明立辊辊缝二次曲线控制的动态设定示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步详细的说明。

本发明的控制方法如下：

(1)根据来料板坯与目标钢板的规格，设定轧制阶段和轧制道次，同时制定钢板轧制过程中的立辊使用策略，即钢板轧制过程中，需要使用立辊的轧制阶段和轧制道次；

(2)实时获取当前的轧制阶段和轧制道次，并根据步骤(1)制定的立辊使用策略，判定当前的轧制阶段和轧制道次是否需要使用立辊，如果需要，则计算立辊的辊缝修正量，并进入步骤(3)；如果不需要，则重复步骤(2)；

(3)在钢板长度方向上划分3个辊缝控制点，并根据步骤(2)得到的辊缝修正量，计算各辊缝控制点处立辊的辊缝值，所述3个辊缝控制点分别位于咬钢位置处、辊缝开始变化位置处以及抛钢位置处；

(4)将各个辊缝控制点的位置和辊缝值发送给电气执行机构，由电气执行机构对钢板轧制过程中的立辊辊缝进行动态控制，直到完成整个钢板的轧制。

具体为：

1，钢板轧制过程中的立辊使用策略

为了保证立辊咬入钢板的稳定性，一般不采用立辊对钢板刚咬入的部分进行宽度控制，因此在正向道次时，立辊负责对钢板尾部进行宽度控制；在逆向道次时，立辊负责对钢板头部进行宽度控制。只要钢板的粗轧阶段不是以机后转钢结束，在粗轧最后道次轧制时都必须使用立辊。如果粗轧倒数第二道次或倒数第三道次为精轧阶段，则可以在这些道次中使用立辊以保证更好的钢板头尾宽度精度。

因此粗轧立辊的使用策略是，当钢板的粗轧阶段是以成型阶段结束时，必须在粗轧阶段的最后道次使用立辊；当钢板的粗轧阶段是以展宽阶段结束，并且最后道次不是机后转钢时，必须在粗轧阶段的最后道次使用立辊；当钢板的粗轧阶段是以精轧阶段结束时，必须在粗轧阶段的最后道次使用立辊，并可以在倒数第二道次和倒数第三道次使用立辊。

2，立辊辊缝补偿

由于材料不断向后流动造成在钢板抛钢位置附近产生的超宽现象可以通过立辊辊缝修正进行补偿，通过适当的减小钢板抛钢位置的立辊辊缝可对钢板的宽度进行有效的控制，如图1所示。

设定立辊辊缝值，计算立辊的辊缝修正量，对立辊辊缝进行修正补偿即：

其中，gx表示辊缝修正量；gs表示设定辊缝；g表示立辊辊缝；ld表示钢板的当前轧制位置；ly表示咬钢位置；l表示钢板长度；k表示立辊辊缝开始变化位置，取值为0.8～0.95；d表示抛钢位置的辊缝修正量，取值20mm～60mm。

3，立辊辊缝的动态设定

在钢板长度方向上划分辊缝控制点，并将各个控制点的位置和辊缝值发送给电气执行机构，对于线性的立辊辊缝动态控制，只需在钢板长度方向上划分3个辊缝控制点即可，即咬钢位置处1#、辊缝开始变化位置处2#以及抛钢位置处3#，如图2所示。

为了提升控制的准确性，还可以采用二次曲线控制，对于二次曲线的立辊辊缝动态控制，在辊缝开始变化位置2#和抛钢位置3#之间还需要指定1～3个控制点，一般位置设定为2#与3#之间的1/4、1/2或3/4处，其中以1/2处4#最为常用，如图3所示。

下面介绍两个具体的应用实例：

实施例1以宝钢股份厚板部5m产线轧线为例：

某板坯厚度250mm，宽度1900mm，长度3800mm，成品钢板厚度18mm，宽度2500mm，长度38000mm，粗轧阶段目标长度为9400mm，粗轧阶段共包含9道次，其中成型阶段1道次，展宽阶段4道次，精轧阶段4道次，最后一道次为空过道次，因此在最后一道次必须使用立辊，立辊的设定辊缝为2560mm，粗轧道次设定如表2所示。

选择立辊辊缝线性控制模式进行控制，选取k为0.9，抛钢位置立辊修正量为40mm。

如图2所示的控制点1#位置为0mm，立辊辊缝为2560mm

控制点2#位置为8460mm，立辊辊缝为2560mm

控制点3#位置为9400mm，立辊辊缝为2520mm

表2原粗轧道次设定表

实施例2以宝钢股份厚板部5m产线轧线为例：

某板坯厚度145mm，宽度1300mm，长度2900mm，成品钢板厚度25mm，宽度2360mm，长度8500mm，粗轧阶段目标长度为3330mm，粗轧阶段共包含7道次，其中成型阶段4道次，展宽阶段3道次，最后一道次为空过道次，因此在最后一道次必须使用立辊，立辊的设定辊缝为2323mm，粗轧道次设定如表3所示。

选择立辊辊缝二次曲线控制模式进行控制，选取k为0.95，抛钢位置立辊修正量为30mm。

如图3所示的控制点1#位置为0mm，立辊辊缝为2323mm

控制点2#位置为3163.5mm，立辊辊缝为2323mm

控制点3#位置为3330mm，立辊辊缝为2293mm

控制点4#位置为3246.75mm，立辊辊缝为2300.5mm

表3原粗轧道次设定表

本发明在立辊道次中对钢板头尾制定不同的立辊辊缝控制策略，实现立辊辊缝的动态控制，有效地提升钢板头尾宽度精度，使钢板的头尾宽度精度和平面形状得到了很大的提升，有效地提升了成品质量。