本发明涉及热连轧自动化控制工程,特别是指一种粗轧全连轧微张力控制方法。
背景技术:
1、在热连轧生产过程中,粗轧全连轧的轧制方式极大地提高了粗轧区域的轧制节奏,但在连轧过程中,如何协同多个机架间张力的关系是至关重要的一点,如果机架间张力太大,就会造成整体拉钢,出口宽度就会变窄;如果机架间张力太小,又会出现堆钢现象,出口宽度就超宽,堆钢严重的话,会导致机架间起套而废钢,不仅造成产品质量的下降,严重时还会造成安全事故。
2、传统全连轧机架间匹配关系主要依赖于二级速度设定模型和人工速度级联调节,一旦温度波动、轧制力变化、轧制规格变化等,就不能很好地响应这些变化带来的问题,这样就具有很大的不确定性和不准确性,对产品的质量也不能有很好的保证。
3、因此,在粗轧全连轧轧制过程中,需要微张力控制来保证多机架连轧过程中的张力精度和稳定性,从而解决产品质量的问题。
技术实现思路
1、本发明提供了一种粗轧全连轧微张力控制方法,以解决现有技术不能很好地响应温度波动、轧制力变化、轧制规格变化等带来的问题,因此具有很大的不确定性和不准确性,产品的质量不能得到有效保证的技术问题。
2、为解决上述技术问题,本发明提供了如下技术方案:
3、一方面,本发明提供了一种粗轧全连轧微张力控制方法,适用于粗轧全连轧机组,所述粗轧全连轧机组包括:立辊轧机和平辊轧机;所述粗轧全连轧机组采用二级速度设定模型结合人工速度级联调节的方式执行速度设定;所述方法包括:
4、在第i个机架咬钢后,计算出第i个机架的扁平半径锁定值和轧制力臂锁定值;其中,i表示机架编号,粗轧全连轧机组中各机架被顺序编号,机架编号为从1开始的整数值,i=1,2,…,q-1;q表示粗轧全连轧机组中末机架的编号;
5、在第i+1个机架咬钢后,基于第i个机架的扁平半径锁定值和轧制力臂锁定值,计算出第i个机架与第i+1个机架间的张力;
6、从第i+1个机架咬钢开始,延迟n秒后,基于计算出的第i个机架与第i+1个机架间的张力,实现第i个机架与第i+1个机架间的张力控制。
7、进一步地,以末机架速度为最大速度设定,所述二级速度设定模型表示为:
8、
9、其中,vr表示平辊轧机速度;f末表示末机架前滑值;f表示任意平辊轧机前滑值;h出表示末机架出口厚度;h入表示任意平辊轧机出口厚度;v末表示末机架速度;ve表示立辊轧机速度;βr表示平辊的后滑值;fe表示立辊的前滑值。
10、进一步地,所述人工速度级联调节包括:
11、在第i+1个机架咬钢后,通过手动调节第i个机架的速度,来达到第i+1个机架和第i个机架之间的张力匹配关系,并且,第i个机架的速度干预量会以百分比的形式级联叠加到其之前的机架;其中,速度级联叠加的公式表示为:
12、vi=v设·(1+αi+αi+1)
13、其中,vi为第i个机架的速度;v设为通过二级速度设定模型设定的第i个机架的速度;αi为第i个机架的手动干预百分比;αi+1为第i+1个机架的手动干预百分比。
14、进一步地,所述在第i个机架咬钢后,计算出第i个机架的扁平半径锁定值和轧制力臂锁定值,包括:
15、在第i个机架咬钢且第i+1个机架没有咬钢时,采集第i个机架的转矩和轧制力,实时计算第i个机架的加减速转矩,从而计算出第i个机架的轧制力矩;
16、基于第i个机架的轧制力和轧制力矩,计算出第i个机架的轧制力臂;
17、从第i个机架咬钢开始,延迟n秒后,以预设采用周期对第i个机架的轧制力臂和扁平半径分别采样预设时长;
18、以轧制力臂的采样结果的均值作为第i个机架的轧制力臂锁定值,以扁平半径的采样结果的均值作为第i个机架的扁平半径锁定值。
19、进一步地,第i个机架的轧制力矩mf的计算公式为:
20、mf=m-md-tb·rb
21、其中,m为实时采样的第i个机架的转矩;md为第i个机架的加减速转矩;tb为后张力值,对于首机架,其对应的tb值为0;rb为后张力对应的力臂值。
22、进一步地,第i个机架的轧制力臂r'的计算公式为:
23、
24、其中,mf为第i个机架的轧制力矩;f为第i个机架的轧制力实时采样值。
25、进一步地,第i个机架与第i+1个机架间的张力ts的计算公式为:
26、
27、其中,mf为第i个机架的轧制力矩;f为第i个机架的轧制力实时采样值;为第i个机架的轧制力臂锁定值;为第i个机架的扁平半径锁定值;rs为前张力对应的力臂值;r0'为第i个机架的扁平半径实时值。
28、进一步地,所述基于计算出的第i个机架与第i+1个机架间的张力,实现第i个机架与第i+1个机架间的张力控制,包括:
29、获取第i个机架与第i+1个机架间的张力的设定值taim;
30、将第i个机架与第i+1个机架间的张力的计算结果与taim的差值作为张力偏差;然后使能张力控制器,基于张力偏差得到对应于第i个机架的速度调节量。
31、另一方面,本发明还提供了一种粗轧全连轧微张力控制系统,所述粗轧全连轧微张力控制系统包括处理器和存储器;其中,所述存储器中存储有至少一条指令,所述指令由所述处理器加载并执行,以实现上述方法。
32、又一方面,本发明还提供了一种计算机可读存储介质,所述存储介质中存储有至少一条指令,所述指令由处理器加载并执行,以实现上述方法。
33、本发明提供的技术方案带来的有益效果至少包括:
34、本发明提供的技术方案在粗轧全连轧系统中除了采用传统的二级速度设定模型和人工级联速度干预的功能外,还额外采用了间接张力控制的方法,该间接张力控制的方法考虑了轧制力臂会随轧制力变化而改变,采用锁定力臂和优化力臂的方式,相对精确地计算出各机架间张力的大小,从而进行张力闭环调节。张力控制的投入能够消除温度波动、轧制力变化以及加热炉加热不均等对带钢的影响,大大提高了粗轧全连轧机架间张力控制的稳定性和精度,解决了全连轧中带钢拉窄或者超宽的问题,进而提高了全连轧中成品质量的精度。
1.一种粗轧全连轧微张力控制方法,适用于粗轧全连轧机组,所述粗轧全连轧机组包括:立辊轧机和平辊轧机;所述粗轧全连轧机组采用二级速度设定模型结合人工速度级联调节的方式执行速度设定;其特征在于,所述方法包括:
2.如权利要求1所述的粗轧全连轧微张力控制方法,其特征在于,以末机架速度为最大速度设定,所述二级速度设定模型表示为:
3.如权利要求1所述的粗轧全连轧微张力控制方法,其特征在于,所述人工速度级联调节包括:
4.如权利要求1所述的粗轧全连轧微张力控制方法,其特征在于,所述在第i个机架咬钢后,计算出第i个机架的扁平半径锁定值和轧制力臂锁定值,包括:
5.如权利要求4所述的粗轧全连轧微张力控制方法,其特征在于,第i个机架的轧制力矩mf的计算公式为:
6.如权利要求4所述的粗轧全连轧微张力控制方法,其特征在于,第i个机架的轧制力臂r'的计算公式为:
7.如权利要求1所述的粗轧全连轧微张力控制方法,其特征在于,第i个机架与第i+1个机架间的张力ts的计算公式为:
8.如权利要求1所述的粗轧全连轧微张力控制方法,其特征在于,所述基于计算出的第i个机架与第i+1个机架间的张力,实现第i个机架与第i+1个机架间的张力控制,包括:
9.一种粗轧全连轧微张力控制系统,所述系统包括处理器和存储器;其中,所述存储器中存储有至少一条指令,其特征在于,所述指令由所述处理器加载并执行,以实现如权利要求1~8任一项所述的粗轧全连轧微张力控制方法。