一种基于板坯宽度的入炉板坯推正控制方法

摘要

本发明提供一种基于板坯宽度的入炉板坯推正控制方法，系在现有装钢前进推正定位工序中，根据不同规格尺寸的物料以不同速度进行入炉板坯推正定位控制，其特征在于，根据上位机采集的板坯宽度W信息，设定装钢前进推正速度，设定装钢推正速度数学算法为：y=α+βW，式中，y，装钢推正速度，单位：m/m,是因变量，W，板坯宽度，单位：mm,是自变量，α和β是回归系数，α和β取值范围分别为：-1150≤α≤-1000，2.3≤β≤2.5。本发明提高了推正定位精度，从而减少因炉内板坯间距位置偏差而引起的板坯加热的各种性能指标。同时，也确保了设备安全。

说明书

技术领域

本发明属于加热炉自动化控制技术领域，特别是，本发明涉及一种基于板坯 宽度的入炉板坯推正控制方法，系多种速度模式控制方法，根据本发明方法，实 现板坯炉前装钢推正定位精准控制。

背景技术

由于市场经济的发展，用户对钢板产品质量的要求越来越高，对钢板表面缺 陷控制提出了更高的要求，同时对加热炉的加热要求也提出了更高的挑战，如板 坯加热温度得均匀性、单位时间内炉内板坯数量、板坯在炉时间等。

其中，炉内板坯间隙的大小直接影响板坯加热的各种性能指标。目前，为了 减少因加热问题而产生的成品钢板的表面缺陷，需要对加热炉内板坯间隙进行优 化控制研究。由此，使不同规格板坯在符合工艺要求的前提下其板坯间隙更合理， 加热操作更灵活,可根据需要对炉内板坯间距设定，具有可调性。

然而，在操作人员正确设定间距后，往往还会在装钢执行过程中入炉板坯实 际位置出现偏差。而这种偏差来自于板坯入炉前推正控制的定位精准与否所导致。

板坯入炉前推正是宝钢厚板加热炉装钢过程中不可缺少的重要环节之一。目 前，国内外厚板加热炉装钢推正定位控制模式是参照普通热轧加热炉的模式来进 行控制的。即，现有的装钢推正控制方法对所有板坯对象是采用了同一的速度控 制模式。然而，由于厚板的板坯品种较多（板坯宽窄规格不一，即板坯推正定位 惯性不同），板坯推正时产生位置误差，当前一块板坯较宽，而后一块板坯较窄 时，往往导致无法对炉内板坯间距进行精确控制，甚至出现炉内后一块板坯“骑” 在前一块板坯上的叠加情况发生。另外，因炉内板坯间距的减少也影响到板坯加 热的各种性能指标。从而对该区段设备产生破坏。

发明内容

为克服上述问题，本发明提供一种基于板坯宽度的入炉板坯推正控制方法， 针对以往装钢推正定位控制速度仅有一种模式控制的情况,通过现场调研,采用了 基于板坯宽度的多种速度模式控制方法，由此实现对板坯炉前装钢推正定位的精 准控制。从而减少因炉内板坯间距位置偏差而引起的板坯加热的各种性能指标差 异。同时，也确保设备安全。

装钢过程分析

（1）加热炉装钢工艺流程：

宝钢厚板加热炉装钢工艺流程及控制同大多数普通热轧加热炉的模式一样。首先，生产行车从板坯库吊板坯存放在上料辊道后进行信息确认，再经装料辊道 输送到加热炉门前自动对中定位，待自动装钢条件允许时，根据计算出的装钢行 程目标值开始一次装钢布料。

（2）装钢机推正原理分析：

加热炉装钢推正是装钢过程中重要一步，是装钢行程计算的重要组成部分。

结合附图的参数说明：

TAB_WIDTH，装料辊道宽度；

DIS_TAB_CORR，装钢机推头距辊道边缘之间的距离；

POL_LENGTH，装钢机推杆长度；

CORR_F_CONST，推正前进常数；

CORR_F_DIS，推正前进行程；

CORR_B_DIS，推正后退行程；

CORR_B_CONST，推正后退常数；

CORR_B_FACT，推正后退系数；

SLAB_WIDTH，板坯宽度；

SPACE_DIS，下次装钢板坯距固定梁尾部的距离；

SAG_DIS，固定梁上最后一块板坯到固定梁尾部之间的距离；

SLAB_SPACE，炉内板坯间隙；

∑Wb，步进梁步距累积之和；

在自动模式控制下，装钢机将炉前定位完毕后的板坯，利用装钢机推头将炉 前板坯按照计算行程将板坯推正，并按照行程计算后退，装钢机再托起板坯上升， 按照设定装钢行程将板坯送入炉内并存放步进梁的固定梁上，装钢机后退到原点 位置，完成一次自动装钢过程。

a.推正前进行程(CORR_F_DIS)

装钢机推正前进行程，即装钢机把板坯从辊道上推到辊颈的地方装钢机所前 进的距离。推正前进行程实际就是辊道宽度加上推头距辊道的距离再减去板坯的 宽度，而在前进过程中需要考虑到抱闸时的偏差，所以设定了推正前进常数。当 装钢机实际行程大于推正前进行程时，推正前进动作停止。

推正前进行程计算公式如下：A=A1+A2-A3-A4

结合图中参数说明：

A=CORR_F_DIS(推正前进行程);

A1=TAB_WIDTH(装料辊道宽度);

A2=DIS_TAB_CORR(装钢机推头距辊道边缘之间的距离);

A3=SLAB_WIDTH(板坯宽度)；

A4=CORR_F_CONST(推正前进常数)；

如图3所示。

装钢机推正后退行程，即装钢机推正前进到位后，装钢机后退到距原点的位 置。推正后退行程实际就是推正前进行程减去推正后退后板坯尾端距推头的距离， 而板坯尾端距推头的距离则是推钢机前端后退到距板坯前端W/3-100处。

（3）装钢机自动控制流程：

宝钢5m厚板现有装钢自动控制流程：

以上整个动作过程为一次自动装钢过程，可以看出原装钢推正速度是采取了 同一的固定速度控制模式。

本发明技术方案如下：

一种基于板坯宽度的入炉板坯推正控制方法，系在现有装钢前进推正定位工 序中，根据不同规格尺寸的物料以不同速度进行入炉板坯推正定位控制，其特征 在于，

根据上位机采集的板坯宽度W信息，设定装钢前进推正速度，

设定装钢推正速度数学算法为：y=α+βW，

式中，y，装钢推正速度，单位：m/m,是因变量，W，板坯宽度，单位：mm, 是自变量，

α和β是回归系数，α和β取值范围分别为：-1150≤α≤-1000，2.3≤β≤ 2.5。

根据本发明所述一种基于板坯宽度的入炉板坯推正控制方法，其特征在于， 板坯W的尺寸规格取值范围1300≤W≤2300，单位：mm。

根据本发明所述一种基于板坯宽度的入炉板坯推正控制方法，其特征在于， 采用变频器的调速，其传动变频系统参数为十进制数,其传动变频系统参数v满足 以下公式：y=α+βW,α和β是回归系数，α和β取值范围分别为：-1150≤α≤ -1000，2.3≤β≤2.5。

根据本发明所述一种基于板坯宽度的入炉板坯推正控制方法，其特征在于， α和β分别取值－806.37和2.2967,即

y=2.2967W-806.37。

根据本发明所述一种基于板坯宽度的入炉板坯推正控制方法，其特征在于，

当2100mm≤W,其传动变频系统参数v设定为4048≤v≤4200:

当1900mm<W≤2100mm，其传动变频系统参数设定为3350≤v≤3500；

当1700mm<W≤1900mm,其传动变频系统参数v设定为3000≤v≤3200；

W≤1700mm,其传动变频系统参数v设定为2024≤v≤2250。

根据本发明所述一种基于板坯宽度的入炉板坯推正控制方法，加热炉装钢推 正速度数学设定模型是建立装钢推正速度与不同板坯宽度变量之间的定量关系， 推算不同宽度板坯的装钢推正速度设定。选定所述传动变频系统参数v，变频器 即可自动转换为所需装钢前进推正速度y。

因此，本发明既可通过设定装钢推正速度数学算法：y=α+βW，得到所需装 钢前进推正速度y，也可通过选定所述传动变频系统参数v，得到所需装钢前进推 正速度y，变频器可自动转换为所需装钢前进推正速度y。

根据本发明所述一种基于板坯宽度的入炉板坯推正控制方法，其特征在于，

当2100mm≤W,其传动变频系统参数v设定为4048；

当1900mm<W<2100mm,其传动变频系统参数设定为3350；

当1700mm<W≤1900mm,其传动变频系统参数v设定为3000；

W≤1700mm,其传动变频系统参数v设定为2024。

根据本发明所述一种基于板坯宽度的入炉板坯推正控制方法，其特征在于，

当2100mm≤W,装钢前进推正速度y设定为0.25米/秒；

当1900mm<W<2100mm,装钢前进推正速度y设定为0.21米/秒；

当1700mm<W≤1900mm,装钢前进推正速度y设定为0.20米/秒；

W≤1700mm,装钢前进推正速度y设定为0.12米/秒。

本发明提供一种基于板坯宽度的入炉板坯推正控制方法，系在现有装钢前进 推正定位工序中，根据不同规格尺寸的物料以不同速度进行入炉板坯推正定位控 制，其特征在于，

根据上位机采集的板坯宽度信息，设定装钢前进推正速度。

根据本发明所述一种基于板坯宽度的入炉板坯推正控制方法，其特征在于， 加热炉装钢推正速度数学设定模型是建立装钢推正速度与不同板坯宽度变量之间 的定量关系，推算不同宽度板坯的装钢推正速度设定。

设定装钢推正速度数学算法为：y=α+βW，式中y（装钢推正速度）是因变 量，W(板坯宽度)是自变量，α和β是回归系数。

根据以下回归算法，并结合现场不同板坯宽度数据，分析它们的装钢推正速 度与板宽之间的关系，来实现装钢推正速度与板坯宽度控制算法，具体如图7。

根据以上算法，并结合现场不同板坯宽度数据，分析它们的装钢推正速度与 板宽之间的关系，来实现装钢推正速度控制算法。

本发明实施的自动装钢控制流程：

参数说明：

1）(板坯宽度W)的尺寸规格取值范围1300≤W≤2300，单位：mm；

2）其传动变频系统参数，是十进制数。其中16384为最大，也即为速度的 100%给定；

本发明中装钢机电气驱动设备是采用SIMOVERT MasterDrives西门子公司的 工程型变频器,兼具VC(Vector Control:矢量控制)和MC(Motion Control:运动控 制.特点是高动态响应,应用于复杂的运动序列控制),属于大型驱动。

本发明中涉及到速度给定值涉及传动变频系统参数，是十进制数，其中16384 为最大，也即为速度的100%给定，具体如图6所示。

本发明控制技术所涉及的主要电气动力设备及检测元器件：

a.装钢机是由变频电机驱动，可调节装钢速度控制；

b.装钢机行程及板坯推正目标值检测是由安装在变频电机输出轴上的增量型 编码器来实现的，控制精度高、稳定可靠.

根据本发明提供的一种基于板坯宽度的入炉板坯推正控制方法，针对以往装 钢推正定位控制速度仅有一种模式控制的情况,通过现场调研,采用了基于板坯宽 度的多种速度模式控制方法，由此实现对板坯炉前装钢推正定位的精准控制。从 而减少因炉内板坯间距位置偏差而引起的板坯加热的各种性能指标差异。同时， 也确保设备安全。

附图说明

图1为加热炉装钢区域示意图。

图2为装钢行程计算示意图。

图3为装钢推正位置示意图。

图4为现有装钢自动控制流程图。

图5为本发明实施后的自动装钢控制流程图。

图6为西门子变频器16位数制系统速度给定示意图。

图7为装钢推正速度与板坯宽度控制算法示意图。

图中，1为加热炉，2为加热炉炉壁，3为出料炉门，4为装钢机，5为装料 辊道，6为板坯，7为装料辊道辊颈。

图2中，双点虚线；连接的右半部分为其左半部分延伸。

具体实施方式

实施例

一种基于板坯宽度的入炉板坯推正控制方法，系在现有装钢前进推正定位工 序中，根据不同规格尺寸的物料以不同速度进行入炉板坯推正定位控制。在宝钢 5m厚板板装钢机上实施。

首先，根据上位机采集的板坯宽度W信息，设定装钢前进推正速度，

设定装钢推正速度数学算法为：y=α+βW，

式中，y，装钢推正速度，单位：m/m,是因变量，W，板坯宽度，单位：mm, 是自变量。α和β是回归系数。

根据本发明，板坯W的尺寸规格取值范围1300≤W≤2300mm。

根据本发明实施例，采用变频器的调速，其传动变频系统参数为十进制数, 其传动变频系统参数v满足以下公式：y=α+βW,α和β是回归系数，α和β取 值范围分别为：-1150≤α≤-1000，2.3≤β≤2.5。

根据本实施例，优选的是，α和β分别取值－806.37和2.2967,即

y=2.2967W-806.37。

根据本发明，当2100mm≤W,所述传动变频系统参数v设定为4048≤v≤4200:

当1900mm<W≤2100mm，其传动变频系统参数设定为3350≤v≤3500；

当1700mm<W≤1900mm,其传动变频系统参数v设定为3000≤v≤3200；

W≤1700mm,其传动变频系统参数v设定为2024≤v≤2250。

根据本实施例，当2100mm≤W,其传动变频系统参数v设定为4048；当 1900mm<W<2100mm,其传动变频系统参数设定为3350；当1700mm<W≤1900mm,其传 动变频系统参数v设定为3000;W≤1700mm,其传动变频系统参数v设定为2024。

本发明实施后的装钢推正速度见表一。

表一

在本实施例中，控制技术所涉及的主要电气动力设备及检测元器件如下：

a.装钢机是由变频电机驱动，可调节装钢速度控制；

b.装钢机行程及板坯推正目标值检测是由安装在变频电机输出轴上的增量型 编码器来实现的，具有控制精度高、稳定可靠。

根据本发明，所述根据不同规格尺寸的物料以不同速度进行入炉板坯推正定 位控制方法，提高了推正定位精度，从而减少因炉内板坯间距位置偏差而引起的 板坯加热的各种性能指标。同时，也确保了设备安全。