一种板坯的粗轧宽度控制方法与流程

本发明涉及热轧
技术领域：
，具体涉及一种板坯的粗轧宽度控制方法。
背景技术：
目前热轧粗轧一般采用两架轧机，如图1，两架轧机包括e1、e2两架立辊轧机。粗轧立辊轧制负荷分配的一般原则是粗轧在e1大立辊的第一道次将板坯轧制到目标宽度，以后立辊各个前向道次的轧制目标维持r2出口宽度，即粗轧各个前向道次均以r2出口目标宽度为基准，对每道次入口宽度，通过e1、e2立辊侧压，并经r1或r2水平轧制后达到r2出口目标宽度为分配原则。另外一种采用粗轧负荷等比例余量加权的方法，如专利号201310005629，名称为“粗轧立辊轧制负荷自动分配方法”的专利文件中公开的方法，这两种方法最后道次宽度压下负荷在分配时均会随着压下负荷的变化而波动。这在生产中会产生以下两个问题：(1)粗轧宽度控制时来料波动均存在一定的波动，并且这种波动是不能预知的。当某些板坯来料波动较大时，往往造成粗轧出口宽度失控。(2)最后道次压下量波动，造成模型学习的不稳定。在论文“综合等负荷函数法在双机架粗轧负荷分配中的应用(applicationofequalloadfunctiontoloaddistributionondouble-standmillduringhotstriproughrolling)”中，公开了针对带钢热连轧双机架粗轧机组的特点，应用综合等负荷函数法进行负荷分配，分配时兼顾平辊和立辊轧制的影响，在宽度和厚度两个方向进行等负荷函数的交替迭代计算,逐步优化规程,并在外层迭代中设置了机组轧制负荷超限情况下的道次数自动修正。在论文“复用等储备负荷法在热连轧粗轧负荷分配中的应用”中，公开基于带钢热连轧粗轧区的特点，提出了复用等储备负荷法。该方法同样运用多层迭代算法进行粗轧机组负荷分配，外层对总轧制道次进行递增迭代，内层通过交替迭代确定带钢厚度和宽度轧制方向的综合负荷函数值，逐步优化平辊和立辊规程。以上两篇论文中的方法主要集中在水平辊的负荷分配。对于立辊负荷分配采用等出口宽度等目标轧制方式，即先设定各个前向道次出口宽度目标，再计算宽度压下量；或文中简单的一笔带过，无法确切知道其准确方法。另外，申请人授权的一篇专利，专利号201310005629，名称为“粗轧立辊轧制负荷自动分配方法”，主要通过计算宽度总压下量，根据立辊负荷分配确定各个出口不等宽度目标，考虑狗骨宽展后最终确定立辊负荷分配方法。现有的粗轧宽度控制一般采用正向负荷分配，并根据不同产品规格加权进行负荷调整，工作量大，控制效果也不明显，宽度控制过程中模型一般进行预设定计算，后续依靠操作工动态调整，宽度控制精度低。技术实现要素：本发明的目的是提供一种板坯的粗轧宽度控制方法，该方法是基于粗轧立辊负荷逆向分配的控制方法，可以更有效利用板坯轧制后的实测值，大幅度减少操作工人工干预，并明显提高宽度控制精度。用以解决现有的粗轧宽度控制方法由于人工干预，板坯宽度控制精度低的问题。为实现上述目的，本发明的方案是：一种板坯的粗轧宽度控制方法，所述的粗轧宽度控制方法是基于粗轧立辊负荷逆向分配的控制方法，根据粗轧宽度控制目标，首先根据需要确定立辊需要固定压下量的道次以及该道次的压下量，然后从立辊的最后轧制道次开始，根据压下量反推立辊入口宽度作为上一道次或几道次的目标宽度，实现逆向分配一个或几个道次的立辊负荷；最后将立辊剩余道次进行正向负荷分配；当板坯完成每一道次轧制后，就会启动轧制再计算，根据最新的生产信息重新设定立辊压下量；所述宽度控制方法的具体过程如下：(1)设定粗轧出口的目标宽度；(2)确定立辊需要固定压下量的道次，以及该道次的压下量；(3)从立辊的最后轧制道次开始，根据立辊压下量、本道次出口宽度、水平道次压下量，调用狗骨宽展模型和自然宽展模型，建立立辊入口宽度的非线性方程，通过牛顿弦截法迭代求得立辊入口宽度，并将所述的立辊入口宽度作为上一道次或几道次的目标宽度；(4)完成步骤(3)中的立辊逆向道次负荷分配后，调用立辊正向负荷分配，将剩余负荷正向分配到立辊剩余道次，得到立辊参考压下量和各前向道次出口目标宽度；(5)根据各前向道次的出口目标宽度，采用正向递推的方式确定最后的粗轧水平辊、立辊压下量预设值，并根据所述预设值对板坯进行道次轧制；(6)在完成一个道次的轧制后，测量板坯实际宽度，并根据确定的前向道次目标宽度，启动粗轧再设定，采用正向递推的方式再次设定立辊压下量，并开始下一道次的轧制，直到完成整个粗轧过程。进一步地，根据本发明所述的粗轧宽度控制方法，所述的步骤(2)中，设固定压下量的道次为粗轧立辊最后道次，所述固定压下量取道次最大压下量的一半。进一步地，根据本发明所述的粗轧宽度控制方法，所述的步骤(3)中，立辊入口宽度的非线性方程为：f(x)＝x-dw+f(we,h0,h1,t)+f(we,wf,h0,r)-wtarget其中，x为立辊入口宽度；we为侧压后轧件宽度；h0,h1分别为水平轧制前、轧制后带钢的厚度；dw为立辊侧压量；wf为平轧后板材宽度；t为板坯温度；r为水平轧辊半径；wtarget为立辊出口目标宽度。进一步地，根据本发明所述的粗轧宽度控制方法，所述的步骤(4)中，若正向分配的立辊道次全部负荷超极限，或者正向分配的立辊道次全部负荷为0，则对逆向已完成立辊压下的道次进行全部的正向分配，以保障最终宽度目标。本发明达到的有益效果：本发明的方法可以提高立辊最后道次的控制能力，稳定粗轧最后道次的宽度模型学习，可以更有效利用板坯轧制后的实测值，大幅度减少操作工人工干预，并明显提高宽度控制精度。本发明的方法应用到宝钢湛江2250、宝山1580热轧产线后，对于提高宽度控制精度效果明显。附图说明图1是热轧宽度控制系统示意图；图2是本发明的控制方法流程图；图3是宽展的主要分量示意图；图4是侧压前(虚线)、侧压后板坯的横断面轮廓示意图；图5a是实施例一中，常规方法得到的立辊负荷分配；图5b是实施例一种，本发明方法得到的立辊负荷分配；图6a是实施例二中，常规方法得到的立辊负荷分配；图6b是实施例二中，本发明方法得到的立辊负荷分配。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。一般热轧粗轧立辊的设定主要取决于预设定，而忽视宽度的再计算功能。本发明最大限度开发宽度再计算能力，其关键在于目前宽度负荷分配都采用正向分配方式，即各立辊宽度压下量采用从前往后的模式按基本固定的比例进行分配。本发明控制方法的创新之处在于粗轧宽度控制时，根据粗轧宽度控制目标，首先根据需要确定立辊需要固定压下量的道次和压下量，然后从最后立辊轧制道次开始，根据压下量反推立辊入口宽度作为上一道次或几道次的目标宽度；然后将剩余道次进行正向负荷分配。当板坯完成每一道次轧制，就会启动轧制再计算，根据最新的生产信息重新设定立辊压下量。如图2所示，本发明控制方法的具体过程如下：1，粗轧宽度目标和水平辊负荷设定计算热轧的宽度控制目标一般指精轧宽度，但宽度的主要轧制过程在粗轧完成。带钢在精轧轧制过程中宽度会发生宽展和拉窄现象。因此粗轧轧制设定首先要在精轧宽度目标的基础上确定粗轧出口宽度目标。粗轧出口的目标宽度考虑不同钢种、规格的宽度余量、精轧自然宽度预测值、人工目标宽度修正量、宽度全局遗传等量。粗轧水平辊负荷设定计算为通用计算，在立辊设定前基本完成。2，确定立辊固定压道次和压下量：从工艺表、配置文件或操作画面上读取。对于典型热轧生产线，粗轧只在r2出口配置一台测宽仪，典型带钢采用3+3道次生产。这种情况下，指定粗轧立辊最后道次为固定压下量，压下量取道次最大压下量的一半。3，立辊负荷逆向分配计算：从最后立辊道次开始，根据立辊压下量、本道次出口宽度、水平道次压下量等，并调用狗骨宽展模型、自然宽展模型，建立立辊入口宽度的非线性方程，通过牛顿弦截法迭代求得入口宽度。4，立辊负荷正向分配计算：完成立辊逆向道次负荷分配后，调用立辊正向负荷分配，得到立辊参考压下量和各前向道次出口宽度目标。这里有两种异常情况需要处理：一种是正向分配的立辊道次全部负荷超极限，另一种是正向分配的立辊道次全部负荷为0。这时需要对逆向已完成立辊压下的道次进行全部的正向分配，以保障最终宽度目标。5，粗轧设定最后正向递推计算：立辊负荷分配完成后，将确定粗轧宽度各前向道次的出口宽度目标和参考压下量。根据粗轧宽度各前向道次的出口宽度目标，粗轧预设定流程采用正向递推的方式确定最后的粗轧水平辊、立辊压下设定。6，粗轧预设定轧制及再计算数据收集：粗轧设定值下发，l1完成设定轧制，收集轧制数据上传到l2。7，粗轧再设定计算：粗轧完成每道次轧制后将从新启动设定程序，根据新获得的轧线实测信息，根据确定的前向道次宽度目标，采用正向递推的方式再次设定立辊压下并设定l1执行。粗轧再计算在每道次轧制完成后启动，一般再计算设定的变化不大，但最后道次的立辊再设定计算会变化较大。这是因为一般热轧产线粗轧r2出口装测宽仪表，因此在粗轧在r1轧机进行的再计算设定立辊压下同预计算差别不大。当r2完成第一道次轧制时，往往可以测到带钢宽度，这时如果测到的宽度同设定目标差别较大，则再设定计算的后续道次将变化较大。本专利的方法在初始负荷分配时逆向确定最后道次立辊压下量在最大负荷的中间值，则是最后立辊道次宽度调节提供了最好再计算设定条件。本发明的狗骨和自然宽展模型如下(如图3和4所示)：当侧压后平轧时，平轧后板材宽度wf为：wf＝we+dws+dwb式中：we为侧压后轧件宽度；dws＝f(we,h0,h1,t)为水平轧制后除鼓形回展外的轧件宽展，即水平宽展，h0,h1分别为水平轧制前、后带钢的厚度；t为板坯温度。dwb＝f(wo,we,h0,r)为水平轧制后的鼓形回展，即“狗骨”宽展；w0为侧压前宽度，we为侧压后轧件宽度，r为水平轧辊半径。本发明反向计算立辊入口宽度的过程如下：粗轧立辊确定道次压下量，在给定水平轧制负荷条件、及水平轧机出口目标宽度等条件下，考虑e1或e2狗骨宽展及r1、r2水平宽展以后，其非线性方程如下：wf＝we+dws+dwb＝w0-dw+f(we,h0,h1,t)+f(we,wf,h0,r)式中：dw为立辊侧压量；令x＝w0为板坯入口宽度，则非线性方程为：f(x)＝x-dw+f(we,h0,h1,t)+f(we,wf,h0,r)-wtargetwtarget为立辊出口目标宽度。通过牛顿弦截法迭代求得入口宽度w0，牛顿弦截法为本领域技术人员的公知常识，在这里不再赘述。下面介绍本发明控制方法的两个应用实例：实例一：(大减宽情况)带钢入口宽度：1325mm；带钢粗轧目标宽度：1275.639mm；采用3－3道次轧制；r1水平辊轧制压下量(mm)：45.78748，36.67128，32.39326r2水平辊轧制压下量(mm)：32.97459，22.20248，15.59376e1辊径：935.0mm；e2辊径：1010.0mm；粗轧入口温度：1011.73℃；粗轧e1压下极限：e1第1道次：80，e1第2道次：70粗轧e2压下极限：e2第1道次：60，e2第2道次：30来料厚度：230mmr1辊径：1300.0mmr2辊径：1230.0mm表1常规方法得到的立辊负荷分配(单位：mm)e1－1e2－1e2－3e2－5前向道次目标宽度1290.291284.5681278.181275.639立辊压下量73.52562.05141.60325.338表2本发明方法得到的立辊负荷分配(单位：mm)e1－1e2－1e2－3e2－5前向道次目标宽度1289.781280.021275.781275.639立辊压下量75.16563.98145.10315.102假设来料偏差-10.0(或10.0)，在粗轧轧制到完e2第一道次和r2第一道次，形成-5.0(或10.0)偏差。如图5a，按照常规方法，r2后第一次测宽测量到板坯宽度约为1273.18(或1283.18)。考虑r2最后续两道次形成自然宽展约5左右，而如果立辊最后道次压下效率约为30％,立辊按照放空轧制(或30满负荷压下)；则最后粗轧粗口宽度为1270.78(或1780.78)左右，形成+-3以上偏差。如图5b，按照本发明的方法，r2后测宽测量到实际板坯宽度为1270.18(或1280.18)，如果立辊最后道次压下效率为30％，立辊按照放空轧制(或30满负荷压下)；则最后粗轧粗口达到目标，误差在1.0以内。实例二：(小减宽情况)带钢入口宽度：1325mm；带钢粗轧目标宽度：1315.6mm；采用3－3道次轧制；r1水平辊轧制压下量(mm)：45.78748，36.67128，32.39326r2水平辊轧制压下量(mm)：32.97459，22.20248，15.59376e1辊径：935.0mm；e2辊径：1010.0mm；粗轧入口温度：1011.73℃；粗轧e1压下极限：e1第1道次：80，e1第2道次：70粗轧e2压下极限：e2第1道次：60，e2第2道次：30来料厚度：230mmr1辊径：1300.0mmr2辊径：1230.0mm表3常规方法得到的立辊负荷分配(单位：mm)e1－1e2－1e2－3e2－5前向道次目标宽度1320.291315.561312.881315.6立辊压下量28.1620.67912.7616.208表4本发明方法得到的立辊负荷分配(单位：mm)e1－1e2－1e2－3e2－5前向道次目标宽度1321.291317.891315.671315.6立辊压下量25.22618.98111.10315.102假设来料偏差-10.0(或10.0)，在粗轧轧制到完e2第一道次和r2第一道次，形成-5.0(或10.0)偏差。如图6a，按照常规方法，r2后第一次测宽测量到板坯宽度约为1307.88(或1317.88)。考虑r2最后续两道次形成自然宽展约5左右，而立辊如果立辊最后道次压下效率约为30％,立辊按照放空轧制(或30满负荷压下)；则最后粗轧粗口宽度为1312.6(或1318.6)左右，形成+-3以上偏差。如图6b，按照本发明的方法，r2后测宽测量到实际板坯宽度为1310.67(或1320.67)，如果立辊最后道次压下效率为30％，立辊按照放空轧制(或30满负荷压下)；则最后粗轧粗口达到目标，误差在1.0以内。本发明是基于粗轧立辊负荷逆向分配的宽度控制方法，该方法在进行粗轧立辊负荷分配时，首先固定最后立辊道次的压下量，逆向分配一个或几个道次的立辊负荷；然后再将剩余的负荷按照常规正向顺序分配到立辊剩余道次。该板坯完成几个道次轧制后，可以测量得到板坯实际宽度，根据实测宽度启动粗轧再设定计算从新设定立辊压下。该方法可以更有效利用板坯轧制后的实测值，大幅度减少操作工人工干预，并明显提高宽度控制精度。当前第1页12