一种带钢头尾SSC短行程控制补偿方法与流程

本发明属于带钢生产领域，尤其是涉及一种带钢头尾ssc短行程控制补偿方法。

背景技术：

在带钢生产的立辊宽度轧制过程中，立辊刚刚咬钢和抛钢前板坯端部会受侧压产生延伸。由于受到板坯中部非变形部分的约束作用，带钢头部材料沿相应角度滑行向中部流动，这种趋势一直持续到形成一个较强的刚端，在约相当于板宽一半的距离位置才终止。从而出现立辊轧制带钢两端最宽，向中间宽度逐渐减小的情况，形成带头带尾呈鱼尾形。板坯越宽，越薄，侧压量越大，则鱼尾形就越明显。

在精轧区轧制过程中，立轧位于精轧区第一架轧机位置，后续轧机为平辊轧机。由于各架轧机秒流量相等，随着辊缝减小，线速度逐渐增加。所以在立辊位置头尾部有宽度偏差带钢传递到末架轧机长度将扩大几十倍，成品带钢头部和尾部与中间带钢宽度偏差较大，与中间带钢偏差较大的头部及尾部带钢长度也较长。严重影响成品带钢的质量。为改善成品带钢质量，减少带钢头部尾部与中间带钢宽度偏差，提高带钢宽度的精度，因此研发一种ssc短行程控制方法是个亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种带钢头尾ssc短行程控制补偿方法，在带钢头部及尾部轧制过程中，根据“鱼尾巴”的宽度，减小相应轧制过程中的立辊辊缝，克服板坯中部非变形部分的约束作用带来的“鱼尾巴”特性，从而使带钢头尾和中间宽度趋于一致，提高产品精度。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种带钢头尾ssc短行程控制补偿方法，其过程如下：

一、带钢头部计长

头部计长从立辊咬钢开始，至带钢长度大于“鱼尾巴”长度计长结束，立辊轧制力上升作为立辊咬钢信号。带钢头部计长公式为：

f(t)＝f(t-1)+δx

δx＝v(x)*δt

v(x)----立辊轧机线速度mm/ms；

δt----cpu扫描周期；

δx----单位cpu扫描周期带钢轧制长度；

f(t-1)----cpu上一扫描周期带钢头部长度；

f(t)----实时带钢头部长度。

二、带钢尾部计长

在立辊轧机前安装热金属检测器，从带钢尾部离开热金属检测器开始计长，至立辊轧机抛钢计长结束。

φ(t)＝h-[z(t-1)+δx]

δx＝v(x)*δt

φ(t)----实时带钢尾部长度；

z(t-1)----cpu上一个扫描周期，钢尾离开热金属检测器距离；

h----热金属检测器与立辊轧机间距离；

v(x)----立辊轧机线速度mm/ms；

δt----cpu扫描周期；

三、计算ssc控制节点

根据实际需要设置头部长度节点为：x0，x1，x2，x3…xi(i为自然数),根据工艺经验设定头部相应节点ssc补偿量为y0，y1，y2，y3…yi(i为自然数)，形成(x0,y0)～(x1,y1)、(x1,y1)～(x2,y2)…(xi-1,yi-1)～(xi,yi)个区间。

根据实际需要设置尾部长度节点为：a0，a1，a2，a3…ai(i为自然数)，根据工艺经验设定尾部相应节点ssc补偿量为b0，b1，b2，b3…bi(i为自然数)，形成(a0,b0)～(a1,b1)、(a1,b1)～(a2,b2)…(ai-1,bi-1)～(ai,bi)个区间。

在短行程控制过程中，头部和尾部短行程补偿量与头尾长度呈线性关系，线性方程依据一次函数：y＝kx+b

y:实际补偿量；

k:即斜率，在第五步中计算，在不同区间内根据工艺要求k值是变化的；

x:根据步骤一/二计算的带钢头部/尾部实时长度；

b:为工艺设置值，即每个区间初始点补偿量，在(xi-1,yi-1)～(xi,yi)区间内，b值为yi-1；在(ai-1,bi-1)～(ai,bi)区间内，b值为bi-1。

四、计算ssc实时补偿量

ssc补偿量实时计算公式为：y＝y0+k(x-x0)

y----ssc实时补偿量；

k----该区间斜率，与步骤三中的斜率相同，在步骤五中计算；

x0----该区间初始头部/尾部长度；

y0----该区间初始头部/尾部补偿量；

x----根据步骤一/二计算的带钢实时头部/尾部长度。

依据步骤二中设置的头部长度节点为：x0，x1，x2，x3；头部相应节点ssc补偿量为：y0，y1，y2，y3；尾部长度节点为：a0，a1，a2，a3；尾部相应节点ssc补偿量为b0，b1，b2，b3，代入上述公式，计算ssc实时补偿量。

五、计算斜率

在带钢头部ssc控制中，根据工艺经验设定的某一区间终点补偿量与起点补偿量差(如y2-y1＝temp2)作为斜率计算分子，相应区间终点头部长度与起点头部长度差(如x2-x1＝temp1)作为斜率计算分母，k＝temp2/temp1。因为在头部ssc控制中，任意区间终点头部长度肯定大于起点头部长度，即temp1>0，如果出现temp1≤0，说明工艺设置错误，程序不予计算，直接输出斜率为零，并报警提示。

在带钢尾部ssc控制中，根据工艺经验设定的某一区间终点补偿量与起点补偿量差(如b2-b1＝temp2)作为斜率计算分子，相应区间终点尾部长度与起点尾部长度差(如a2-a1＝temp1)作为斜率计算分母，k＝temp2/temp1。因为在尾部ssc控制中，任意区间终点尾部长度肯定小于起点尾部长度，即temp1<0，如果出现temp1≥0，说明工艺设置错误，程序不予计算，直接输出斜率为零，并报警提示。

六、ssc控制过程

x0，x1，x2…xi为在头部ssc控制中工艺人员根据实际需要设置的带钢头部长度，x0<x1<x2<……<xi,带钢头部长度为x0时，设置的相应补偿量为y0；带钢头部长度为x1时，设置的相应补偿量为y1；带钢头部长度为x2时，设置的相应补偿量为y2……带钢头部长度为xi时，设置的相应补偿量为yi。

a0，a1，a2…ai为在尾部ssc控制中工艺人员根据实际需要设置的带钢尾部长度，a0>a1>a2>……>ai,带钢尾部长度为a0时，设置的相应补偿量为b0；带钢尾部长度为a1时，设置的相应补偿量为b1；带钢尾部长度为a2时，设置的相应补偿量为b2……带钢尾部长度为ai时，设置的相应补偿量为bi。

在头部和尾部ssc控制各区间内部，相应补偿量与带钢头部和尾部长度呈线性关系，各区间内部补偿量计算如下：

y[x0,x1]＝y0+k1[f(t)-x0]k1＝y1-y0/x1-x0

y[x1,x2]＝y1+k2[f(t)-x1]k2＝y2-y1/x2-x1

……

y[xi-1,xi]＝yi-1+ki[f(t)-xi-1]ki＝yi-yi-1/xi-xi-1

y[a0,a1]＝b0+ki+1[φ(t)-a0]ki+1＝b1-b0/a1-a0

y[a1,a2]＝b1+ki+2[φ(t)-a1]ki+2＝b2-b1/a2-a1

……

y[ai-1,ai]＝bi-1+k2i[φ(t)-ai-1]k2i＝bi-bi-1/ai-ai-1

进一步的，在步骤三中，在主机控制中必须对各区间明确判断，用于切换相应区间的斜率k，即：

当f(t)(头部长度)>x0(第一区间初始点头部长度)时，置位m0；

当f(t)>x1时，置位m1,复位m0；

当f(t)>x2时，置位m2,复位m1；

当f(t)>x3时，置位m3,复位m2；

……

当f(t)>xi时，置位mi,复位mi-1；

当φ(t)(尾部长度)<a0(第一区间初始尾部长度)时，置位n0,复位mi；

当φ(t)<a1时，置位n1,复位n0；

当φ(t)<a2时，置位n2,复位n1；

当φ(t)<a3时，置位n3,复位n2；

……

当φ(t)<ai时，置位ni,复位ni-1；

当下一根钢咬入立辊轧机时ni复位。在短行程ssc控制中必须保证m0～mi,n0～ni中2i+2个触发点在任一时刻只有一个点为置位状态，其余点为复位状态。为保证控制的严谨和程序一致性，在程序控制的复位端作了相应的互锁。

当m0置1时，ssc用头部第一区间(x0,y0)～(x1,y1)的斜率k11；

当m1置1时，ssc用头部第二区间(x1,y1)～(x2,y2)的斜率k12；

当m2置1时，ssc用头部第三区间(x2,y2)～(x3,y3)的斜率k13；

……

当mi-1置1时，ssc用头部第i区间(xi-1,yi-1)～(xi,yi)的斜率k1i；

当mi置1时，头部ssc控制结束，补偿值切为零。

当n0置1时，ssc用尾部第一区间(a0,b0)～(a0,b0)的斜率k21；

当n1置1时，ssc用尾部第二区间(a1,b1)～(a1,b1)的斜率k22；

当n2置1时，ssc用尾部第三区间(a2,b2)～(a3,b3)的斜率k23；

……

当ni-1置1时，ssc用尾部第i区间(ai-1,bi-1)～(ai,bi)的斜率k2i；

当ni置1时，尾部ssc控制结束，补偿值切为零。

相对于现有技术，本发明所述的带钢头尾ssc短行程控制补偿方法具有以下优势：本补偿方法通过ssc短行程控制，根据带钢头尾轧制过程中“鱼尾巴”宽度和长短，对实际辊缝进行动态补偿，在立辊对带钢头部和尾部轧制过程中，根据ssc控制模型，实现动态实时线性减小立辊辊缝设置，达到克服头部和尾部的“鱼尾巴”，提高成品带钢宽度的精确性；具有结构清晰，运用灵活，精度高适应性强，参数修改简便等优点。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例步骤五中带钢头部斜率计算流程图；

图2为本发明实施例步骤五中带钢尾部斜率计算流程图；

图3为本发明实施例步骤六中ssc控制过程示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种带钢头尾短行程控制方法，其过程如下：

一、带钢头部计长

头部计长从立辊咬钢开始，至带钢长度大于“鱼尾巴”长度计长结束，立辊轧制力上升作为立辊咬钢信号。带钢头部计长公式为：

f(t)＝f(t-1)+δx

δx＝v(x)*δt

v(x)----立辊轧机线速度mm/ms；

δt----cpu扫描周期；

δx----单位cpu扫描周期带钢轧制长度；

f(t-1)----cpu上一扫描周期带钢头部长度；

f(t)----实时带钢头部长度。

二、带钢尾部计长

在立辊轧机前安装热金属检测器，从带钢尾部离开热金属检测器开始计长，至立辊轧机抛钢计长结束。

φ(t)＝h-[z(t-1)+δx]

δx＝v(x)*δt

φ(t)----实时带钢尾部长度；

z(t-1)----cpu上一个扫描周期，钢尾离开热金属检测器距离；

h----热金属检测器与立辊轧机间距离；

v(x)----立辊轧机线速度mm/ms；

δt----cpu扫描周期；

三、计算ssc控制节点

根据实际需要设置头部长度节点为：x0，x1，x2，x3…xi(i为自然数),根据工艺经验设定头部相应节点ssc补偿量为y0，y1，y2，y3…yi(i为自然数)，形成(x0,y0)～(x1,y1)、(x1,y1)～(x2,y2)…(xi-1,yi-1)～(xi,yi)个区间。

根据实际需要设置尾部长度节点为：a0，a1，a2，a3…ai(i为自然数)，根据工艺经验设定尾部相应节点ssc补偿量为b0，b1，b2，b3…bi(i为自然数)，形成(a0,b0)～(a1,b1)、(a1,b1)～(a2,b2)…(ai-1,bi-1)～(ai,bi)个区间。

在短行程控制过程中，头部和尾部短行程补偿量与头尾长度呈线性关系，线性方程依据一次函数：y＝kx+b

y:实际补偿量；

k:即斜率，在第五步中计算，在不同区间内根据工艺要求k值是变化的；

x:根据步骤一/二计算的带钢头部/尾部实时长度；

b:为工艺设置值，即每个区间初始点补偿量，

例如在(x0,y0)～(x1,y1)区间内，b值为y0；

在(x1,y1)～(x2,y2)区间内，b值为y1；

……

在(xi-1,yi-1)～(xi,yi)区间内，b值为yi-1。

在(a0,b0)～(a1,b1)区间内，b值为b0；

在(a1,b1)～(a2,b2)区间内，b值为b1；

……

在(ai-1,bi-1)～(ai,bi)区间内，b值为bi-1。

在主机控制中必须对各区间明确判断，用于切换相应区间的斜率k，即：

当f(t)(头部长度)>x0(第一区间初始点头部长度)时，置位m0；

当f(t)>x1时，置位m1,复位m0；

当f(t)>x2时，置位m2,复位m1；

当f(t)>x3时，置位m3,复位m2；

……

当f(t)>xi时，置位mi,复位mi-1；

当φ(t)(尾部长度)<a0(第一区间初始尾部长度)时，置位n0,复位mi；

当φ(t)<a1时，置位n1,复位n0；

当φ(t)<a2时，置位n2,复位n1；

当φ(t)<a3时，置位n3,复位n2；

……

当φ(t)<ai时，置位ni,复位ni-1；

当下一根钢咬入立辊轧机时ni复位。在短行程ssc控制中必须保证m0～mi,n0～ni中2i+2个触发点在任一时刻只有一个点为置位状态，其余点为复位状态。为保证控制的严谨和程序一致性，在程序控制的复位端作了相应的互锁。

当m0置1时，ssc用头部第一区间(x0,y0)～(x1,y1)的斜率k11；

当m1置1时，ssc用头部第二区间(x1,y1)～(x2,y2)的斜率k12；

当m2置1时，ssc用头部第三区间(x2,y2)～(x3,y3)的斜率k13；

……

当mi-1置1时，ssc用头部第i区间(xi-1,yi-1)～(xi,yi)的斜率k1i；

当mi置1时，头部ssc控制结束，补偿值切为零。

当n0置1时，ssc用尾部第一区间(a0,b0)～(a0,b0)的斜率k21；

当n1置1时，ssc用尾部第二区间(a1,b1)～(a1,b1)的斜率k22；

当n2置1时，ssc用尾部第三区间(a2,b2)～(a3,b3)的斜率k23；

……

当ni-1置1时，ssc用尾部第i区间(ai-1,bi-1)～(ai,bi)的斜率k2i；

当ni置1时，尾部ssc控制结束，补偿值切为零。

相应节点ssc补偿量触发控制如表1。

四、计算ssc实时补偿量

ssc补偿量实时计算公式为：y＝y0+k(x-x0)

y----ssc实时补偿量；

k----该区间斜率，与步骤三中的斜率相同，在步骤五中计算；

x0----该区间初始头部/尾部长度；

y0----该区间初始头部/尾部补偿量；

x----根据步骤一/二计算的带钢实时头部/尾部长度。

依据步骤二中设置的头部长度节点为：x0，x1，x2，x3；头部相应节点ssc补偿量为：y0，y1，y2，y3；尾部长度节点为：a0，a1，a2，a3；尾部相应节点ssc补偿量为b0，b1，b2，b3，代入上述公式，计算ssc实时补偿量，计算方法如表2。

五、计算斜率

如图1所示，在带钢头部ssc控制中，根据工艺经验设定的某一区间终点补偿量与起点补偿量差(如y2-y1＝temp2)作为斜率计算分子，相应区间终点头部长度与起点头部长度差(如x2-x1＝temp1)作为斜率计算分母，k＝temp2/temp1。因为在头部ssc控制中，任意区间终点头部长度肯定大于起点头部长度，即temp1>0，如果出现temp1≤0，说明工艺设置错误，程序不予计算，直接输出斜率为零，并报警提示。

如图2所示，在带钢尾部ssc控制中，根据工艺经验设定的某一区间终点补偿量与起点补偿量差(如b2-b1＝temp2)作为斜率计算分子，相应区间终点尾部长度与起点尾部长度差(如a2-a1＝temp1)作为斜率计算分母，k＝temp2/temp1。因为在尾部ssc控制中，任意区间终点尾部长度肯定小于起点尾部长度，即temp1<0，如果出现temp1≥0，说明工艺设置错误，程序不予计算，直接输出斜率为零，并报警提示。

六、ssc控制过程

x0，x1，x2…xi为在头部ssc控制中工艺人员根据实际需要设置的带钢头部长度，x0<x1<x2<……<xi,带钢头部长度为x0时，设置的相应补偿量为y0；带钢头部长度为x1时，设置的相应补偿量为y1；带钢头部长度为x2时，设置的相应补偿量为y2……带钢头部长度为xi时，设置的相应补偿量为yi。

a0，a1，a2…ai为在尾部ssc控制中工艺人员根据实际需要设置的带钢尾部长度，a0>a1>a2>……>ai,带钢尾部长度为a0时，设置的相应补偿量为b0；带钢尾部长度为a1时，设置的相应补偿量为b1；带钢尾部长度为a2时，设置的相应补偿量为b2……带钢尾部长度为ai时，设置的相应补偿量为bi。

如图3所示，在头部和尾部ssc控制各区间内部，相应补偿量与带钢头部和尾部长度呈线性关系，各区间内部补偿量计算如下：

y[x0,x1]＝y0+k1[f(t)-x0]k1＝y1-y0/x1-x0

y[x1,x2]＝y1+k2[f(t)-x1]k2＝y2-y1/x2-x1

……

y[xi-1,xi]＝yi-1+ki[f(t)-xi-1]ki＝yi-yi-1/xi-xi-1

y[a0,a1]＝b0+ki+1[φ(t)-a0]ki+1＝b1-b0/a1-a0

y[a1,a2]＝b1+ki+2[φ(t)-a1]ki+2＝b2-b1/a2-a1

……

y[ai-1,ai]＝bi-1+k2i[φ(t)-ai-1]k2i＝bi-bi-1/ai-ai-1

本补偿方法采用位移传感器测量实际辊缝值，采用伺服阀控制轧辊辊缝开度，通过ssc短行程控制，根据带钢头尾轧制过程中“鱼尾巴”宽度和长短，对实际辊缝进行动态补偿，在立辊对带钢头部和尾部轧制过程中，根据ssc控制模型，实现动态实时线性减小立辊辊缝设置，达到克服头部和尾部的“鱼尾巴”，提高成品带钢宽度的精确性。通过本系统补偿，使成品带钢头(尾)与带钢中部误差控制在±0.02mm之内，有效提高成品带钢宽度的精确性，改善了产品质量，提高成品利用率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

表一相应节点ssc补偿量触发控制表

表二ssc实时补偿量