轧制铝及铝合金中厚板的厚度控制方法

摘要

本发明公开了一种轧制铝及铝合金中厚板的厚度控制方法，涉及金属压力加工技术领域，该方法包括以下步骤：A、根据生产经验，按照合金种类以及成品宽度和成品厚度，预设定倒数4个道次的辊缝值表；轧制时，根据合金种类以及成品宽度和成品厚度，从辊缝值表中获取对应的倒数4个道次的设定辊缝值，排定倒数3个道次的压下量；B、根据完成倒数第2道次的轧制后的实测板材厚度和该道次的设定辊缝值，修正末道次的设定辊缝值；C、轧制末道次时，根据本道次的实测轧制力、倒数第2道次的实测轧制力及轧机刚度，对有载辊缝值进行在线修正。本发明解决了如何在轧机不配备有在线测温仪和测厚仪的条件下对铝及铝合金中厚板的轧制厚度进行有效控制的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及金属压力加工技术领域，尤其是一种轧制铝及铝合金中厚板的厚度控制方法。

背景技术

目前，较为先进的铝合金中厚板轧机的厚度控制系统，普遍是由二级模型系统下发的轧制规程预设定表和基于道次实测值的道次修正功能两部分构成。第一部分的基本原理是将来料数据和相关工艺参数输入轧制力计算模型计算出每个道次的轧制力，再根据轧机的弹跳曲线设定出每道次的辊缝，但受限于轧制力计算模型的预计算精度问题，完全按照轧制规程预设定表进行轧制，往往会导致中厚板成品厚度严重超差，这就需要第二部分进行在线补偿。第二部分的基本原理是，在倒数三个道次内，依据测温仪和测厚仪的实测数据，实时地修正轧机辊缝值，以消除轧制所有前序道次时由于轧制力计算模型偏差导致的累积厚度偏差，将成品厚度控制在允许的公差范围以内。在现场实际应用过程中，尽管此厚度控制系统的自动化程度很高，但也存在以下弊端：第一，对设备配置的要求很高，必须要在轧机前后布置高性能的在线测温仪和测厚仪，投资较大；第二，对设备的运行状态和测量精度要求很高，测温仪和测厚仪的运行状态要良好，否则无法提供道次修正所需的实时数据，一旦轧制过程中仪表出现故障，会导致整块轧件报废。此外，测温仪和测厚仪的测量精度要很高，否则会造成道次修正计算偏差。但铝合金中厚板的轧制环境非常恶劣，乳化液的喷射水雾、空气吹扫的气流以及轧机的高温，都对在线仪表尤其是测温仪的测量精度带来较大的干扰。

发明内容

本发明的目的是提供一种轧制铝及铝合金中厚板的厚度控制方法，这种方法可以解决如何在轧机不配备有在线测温仪和测厚仪的条件下对铝及铝合金中厚板的轧制厚度进行有效控制的问题。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：这种轧制铝及铝合金中厚板的厚度控制方法包括以下步骤：A、根据生产经验，按照合金种类以及成品宽度和成品厚度，预设定倒数4个道次的辊缝值表；轧制时，根据合金种类以及成品宽度和成品厚度，从辊缝值表中获取对应的倒数4个道次的设定辊缝值，排定倒数3个道次的压下量；

B、根据完成倒数第2道次的轧制后的实测板材厚度和该道次的设定辊缝值，修正末道次的设定辊缝值；

C、轧制末道次时，根据本道次的实测轧制力、倒数第2道次的实测轧制力及轧机刚度，对有载辊缝值进行在线修正。

上述轧制铝及铝合金中厚板的厚度控制方法的技术方案中，更具体的技术方案还可以是：步骤B中修正末道次的设定辊缝值方法如下：

当完成了倒数第2道次的轧制后，人工测量此时的板材厚度并输入二级模型系统，假设该实测厚度为H_real-2，单位为毫米；假设该道次的实测轧制力为F_real-2，单位为千牛；二级模型系统根据实测板材厚度H_real-2和该道次的设定辊缝值S_set-2，修正末道次的设定辊缝值S_set-1，假设末道次的初次辊缝修正值为ΔS₁，单位为毫米，则ΔS₁的值为：

ΔS₁＝H_real-2-S_set-2

当ΔS₁＞0时，说明末道次的设定辊缝S_set-1应减小ΔS₁；

当ΔS₁＜0时，说明末道次的设定辊缝S_set-1应增大ΔS₁。

进一步的，步骤C中有载辊缝值的在线修正方法如下：

假设轧机刚度为M，单位为千牛/毫米；假设轧制末道次的实测轧制力为F_real-1，单位为千牛；假设轧制末道次时辊缝值的在线修正值为ΔS₂，单位为毫米；假设轧制末道次时的有载辊缝值为S_load-1，单位为毫米；

当轧制末道次时，轧件进入辊缝后开始计时，由轧制力传感器测量轧制力2-4秒后得到实测轧制力F_real-1，单位为千牛；将该实测轧制力与倒数第2道次的实测轧制力进行比较，则轧制末道次时辊缝值的在线修正值的计算方法为：

当ΔS₂＞0时，说明末道次的有载辊缝值S_load-1应减小ΔS₂；

当ΔS₂＜0时，说明末道次的有载辊缝值S_load-1应增大ΔS₂；

当基础自动化系统完成ΔS₂的数值计算后立即控制轧机的液压缸动作，以实现该辊缝的修正，完成有载辊缝修正后，不再对辊缝进行调整，直至末道次轧制结束。

进一步的，当辊缝值表中没有对应的成品厚度值时，采用线性插值法得到该成品厚度值所对应的倒数4个道次设定辊缝值；假设该成品厚度值所在的区间为[H₁,H₂]，所对应的倒数第4道次的设定辊缝值S_set-4所在的区间为所对应的倒数第3道次的设定辊缝值S_set-3所在的区间为所对应的倒数第2道次的设定辊缝值S_set-2所在的区间为所对应的倒数第1道次的设定辊缝值S_set-1所在的区间为则倒数第4道次的设定辊缝值S_set-4的计算公式为：

倒数第3道次的设定辊缝值S_set-3的计算公式为：

倒数第2道次的设定辊缝值S_set-2的计算公式为：

倒数第1道次的设定辊缝值S_set-1的计算公式为：

其中，H₁、H₂、的单位均为毫米。

由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下有益效果：可以在轧机不配备有在线测温仪和测厚仪的条件下，对铝及铝合金中厚板的轧制厚度进行有效控制，经现场验证，厚度公差可以控制在目标值的±0.1毫米以内；同时，还避免了恶劣生产环境造成的干扰，提高了成品率，降低了成品。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详述：

本轧制铝及铝合金中厚板的厚度控制方法包括以下步骤：

步骤A、根据生产经验，按照合金种类以及成品宽度和成品厚度，预设定倒数4个道次的辊缝值，将这些辊缝值数据汇总成辊缝值表；轧制时，根据合金种类以及成品宽度和成品厚度，从辊缝值表中获取对应的倒数4个道次的设定辊缝值，排定倒数3个道次的压下量；人工设定倒数3个道次的压下量，具体的压下量分配数值见附表1，也可以将该辊缝值表读入二级模型系统，用于倒数3个道次的压下量分配；其目的在于保证后3个道次的轧制力基本相等。该表格来自于生产现场对不同合金、不同规格的轧件的海量实际测量数据，如果能够确保按照辊缝值表中的数值进行压下量分配时，倒数3个道次的轧制力可基本趋于相同。然后将轧机的设定辊缝值与倒数4个道次的出口厚度设定值保持一致。表1是各种合金在不同宽度、厚度的倒数4个道次预设定辊缝值表，表中的设定数据适用于终轧温度大于320℃的条件下。

假设中厚板的成品宽度为W_P，单位为毫米；成品厚度为H_P，单位为毫米；轧制表里倒数第4道次的设定辊缝值为S_set-4，单位为毫米；倒数第3道次设定辊缝值为S_set-3，单位为毫米；倒数第2道次设定辊缝值为S_set-2，单位为毫米；末道次设定辊缝值为S_set-1，单位为毫米。

由于表1中仅例举了的成品厚度值在[15,50]区间内的5的倍数的情况，如果在此区间范围内的实际的成品厚度值不为5的倍数，可以采用线性插值法得到该成品厚度值所对应的倒数4个道次设定辊缝值。在表1中，假设该成品厚度值所在的区间为[H₁,H₂]，所对应的倒数第4道次的设定辊缝值S_set-4所在的区间为所对应的倒数第3道次的设定辊缝值S_set-3所在的区间为所对应的倒数第2道次的设定辊缝值S_set-2所在的区间为所对应的倒数第1道次的设定辊缝值S_set-1所在的区间为则倒数第4道次的设定辊缝值S_set-4的计算公式为：

倒数第3道次的设定辊缝值S_set-3的计算公式为：

倒数第2道次的设定辊缝值S_set-2的计算公式为：

倒数第1道次的设定辊缝值S_set-1的计算公式为：

其中，H₁、H₂、的单位均为毫米。

步骤B、当完成了倒数第2道次的轧制后，人工测量此时的板材厚度并输入二级模型系统，二级模型系统根据该道次的实测板材厚度和设定辊缝值，修正末道次的设定辊缝值。

假设该实测厚度为H_real-2，单位为毫米；假设该道次的实测轧制力为F_real-2，单位为千牛。二级模型系统根据实测板材厚度H_real-2和该道次的设定辊缝值S_set-2，修正末道次的设定辊缝值S_set-1。，假设末道次的初次辊缝修正值为ΔS₁，单位为毫米，则ΔS₁的值为：

ΔS₁＝H_real-2-S_set-2

当ΔS₁＞0时，说明末道次的设定辊缝S_set-1应减小ΔS₁。

当ΔS₁＜0时，说明末道次的设定辊缝S_set-1应增大ΔS₁。

步骤C、轧制末道次时，当轧件初一咬入轧机辊缝时，基础自动化系统根据当前的实测轧制力、上一道次的实测轧制力和轧机刚度，对有载辊缝值进行在线修正，以达到对板材成品厚度进行控制的目的。

假设轧机刚度为M，单位为千牛/毫米；假设轧制末道次的实测轧制力为F_real-1，单位为千牛；假设轧制末道次时辊缝值的在线修正值为ΔS₂，单位为毫米；假设轧制末道次时的有载辊缝值为S_load-1，单位为毫米。

当轧制末道次时，轧件进入辊缝后开始计时，由轧制力传感器测量轧制力2-4秒后得到实测轧制力F_real-1，单位为千牛。将该实测轧制力与倒数第2道次的实测轧制力进行比较，则轧制末道次时辊缝值的在线修正值的计算方法为：

当ΔS₂＞0时，说明末道次的有载辊缝值S_load-1应减小ΔS₂。

当ΔS₂＜0时，说明末道次的有载辊缝值S_load-1应增大ΔS₂。

当基础自动化系统完成ΔS₂的数值计算后立即控制轧机的液压缸动作，以实现该辊缝的修正。完成有载辊缝修正后，不再对辊缝进行调整，直至末道次轧制结束。

实施例1

假设中厚板的成品宽度为W_P＝2000毫米；成品厚度为H_P＝25毫米；假设该中厚板为5XXX合金。由于成品厚度值恰好为5的倍数，无需进行线性插值处理，直接根据成品规格查询表1后可知，轧制表里倒数第4道次的设定辊缝值为S_set-4＝41毫米；倒数第3道次设定辊缝值为S_set-3＝33毫米；倒数第2道次设定辊缝值为S_set-2＝28毫米；末道次设定辊缝值为S_set-1＝25毫米。由此，排定倒数3个道次的压下量。

当完成了倒数第2道次的轧制后，人工测量此时的板材厚度并输入二级模型系统，假设经测量后该实测厚度为H_real-2＝28.55毫米；假设该道次的实测轧制力为F_real-2＝20000千牛。二级模型系统根据实测板材厚度H_real-2和该道次的辊缝值S_set-2，修正末道次的设定辊缝值S_set-1。假设末道次的初次辊缝修正值为ΔS₁，单位为毫米，则ΔS₁的值为：

ΔS₁＝H_real-2-S_set-2＝28.55-28＝0.55毫米

由于ΔS₁＞0，说明末道次的设定辊缝S_set-1应减小ΔS₁。

S_set-1＝25-0.55＝24.45毫米

假设轧机刚度为M＝6000千牛/毫米；假设轧制末道次的实测轧制力为F_real-1，单位为千牛；假设轧制末道次时辊缝值的在线修正值为ΔS₂，单位为毫米；假设轧制末道次时的有载辊缝值为S_load-1，经位置传感器测量为S_load-1＝25.15毫米。

当轧制末道次时，轧件进入辊缝后开始计时，由轧制力传感器测量轧制力2～4秒后得到实测轧制力F_real-1＝22000千牛。将该实测轧制力与倒数第2道次的实测轧制力进行比较，则轧制末道次时辊缝值的在线修正值的计算方法为：

由于ΔS₂＞0，说明末道次的有载辊缝值S_load-1应减小ΔS₂。

S_load-1＝25.15-0.33＝24.82毫米

当基础自动化系统完成ΔS₂的数值计算后立即控制轧机的液压缸动作，将有载辊缝从25.12毫米减少至24.82毫米。完成有载辊缝修正后，不再对辊缝进行调整，直至末道次轧制结束。经现场验证，厚度公差可以控制在目标值的±0.1毫米以内。

实施例2

假设中厚板的成品宽度为W_P＝1500毫米；成品厚度为H_P＝18毫米；假设该中厚板为8XXX合金。由于成品厚度值不为5的倍数，需要进行线性插值处理，根据成品规格查询表1后可知，该成品厚度值H_P所在的区间为[15,20]，所对应的倒数第4道次的设定辊缝值S_set-4所在的区间为[30,38]，所对应的倒数第3道次的设定辊缝值S_set-3所在的区间为[23,30]，所对应的倒数第2道次的设定辊缝值S_set-2所在的区间为[18,24]，所对应的倒数第1道次的设定辊缝值S_set-1所在的区间为[15,20]，则倒数第4道次的设定辊缝值S_set-4的计算公式为：

倒数第3道次的设定辊缝值S_set-3的计算公式为：

倒数第2道次的设定辊缝值S_set-2的计算公式为：

倒数第1道次的设定辊缝值S_set-1的计算公式为：

根据以上计算得到的设定辊缝值，排定倒数3个道次的压下量。

当完成了倒数第2道次的轧制后，人工测量此时的板材厚度并输入二级模型系统，假设经测量后该实测厚度为H_real-2＝17.65毫米；假设该道次的实测轧制力为F_real-2＝16000千牛。二级模型系统根据实测板材厚度H_real-2和该道次的辊缝值S_set-2，修正末道次的设定辊缝值S_set-1。假设末道次的初次辊缝修正值为ΔS₁，单位为毫米，则ΔS₁的值为：

ΔS₁＝H_real-2-S_set-2＝17.65-18＝-0.35毫米

由于ΔS₁＜0时，说明末道次的设定辊缝S_set-1应增大ΔS₁。

S_set-1＝15+0.35＝15.35毫米

假设轧机刚度为M＝6000千牛/毫米；假设轧制末道次的实测轧制力为F_real-1，单位为千牛；假设轧制末道次时辊缝值的在线修正值为ΔS₂，单位为毫米；假设轧制末道次时的有载辊缝值为S_load-1，经位置传感器测量为S_load-1＝14.95毫米。

当轧制末道次时，轧件进入辊缝后开始计时，由轧制力传感器测量轧制力2-4秒后得到实测轧制力F_real-1＝14000千牛。将该实测轧制力与倒数第2道次的实测轧制力进行比较，则轧制末道次时辊缝值的在线修正值的计算方法为：

由于ΔS₂＜0时，说明末道次的有载辊缝值S_load-1应增大ΔS₂。

S_load-1＝14.95+0.33＝15.28毫米

当基础自动化系统完成ΔS₂的数值计算后立即控制轧机的液压缸动作，将有载辊缝从14.95毫米增大至15.28毫米。完成有载辊缝修正后，不再对辊缝进行调整，直至末道次轧制结束。经现场验证，厚度公差可以控制在目标值的±0.1毫米以内。

表1