一种针对热连轧下游机架工作辊的异步窜辊控制方法

摘要

本发明涉及一种针对带钢热轧下游机架工作辊的异步窜辊控制方法，在一块轧件完成轧制后，上下工作辊反向横移相同的距离，然后进行下一块轧件的轧制，在带钢轧制生产过程中，上下工作辊在正向与反向最大窜辊行程位置之间进行周期性往复地窜辊，将之前的下游三个机架在同一窜辊函数的基础上，分别进行相位的正向与负向偏移，使三个机架形成异步窜辊。本发明的窜辊控制方法一方面可以通过异步相位的调整，增强对楔形和跑偏的控制能力，另一方面可以避免整个窜辊周期内多机架窜辊零位互相叠加的不良影响，提高各项板形指标控制稳定性，延长轧制公里数。

说明书

技术领域

本发明涉及热连轧精轧下游机架窜辊控制技术领域，尤其涉及一种针对热连轧下游机架工作辊的异步窜辊控制方法，属于板带轧制领域中板形控制技术中的窜辊控制方法。

背景技术

窜辊控制方法的发展经历了等参数窜辊和变参数窜辊两个阶段。等参数窜辊是指在整个轧制周期内，保持固定的窜辊行程、窜辊步长和窜辊频率来进行周期性往复窜辊。变参数窜辊是指在整个窜辊过程中，窜辊行程、窜辊步长和窜辊频率等发生变化的窜辊控制方法，该类方法包含变行程等步长窜辊控制方法和变行程变步长窜辊控制方法。

在带钢热轧过程中，下游机架的工作辊在轧制每一块带钢时都被磨损出一个类梯形磨损箱体。其中，梯形的底边是轧辊的中心磨损量，侧边是轧辊的边部磨损量，底边与侧边相接触而突出的地方是所谓的“猫耳形”，轧辊位于窜棍零位时，带钢边部压缩较多，导致其边降较大，命中率较低，轧辊位于窜棍极限位时，带钢边部压缩较少，边降较小，命中率较高。

从最初的等行程窜辊控制方法到现在的优化过的变行程变步长窜辊控制方法，轧辊的磨损状况有了很大的改善，轧制末期的板形也有改良。但是目前所有窜辊控制方法均局限于各个机架同向或反向窜辊，即各机架窜辊位置的零位重合，各机架窜辊极限位重合，这种窜辊控制方法，不利于产品控制指标的整体稳定性，即容易导致在轧制某些带钢的时候出现“猫耳形”磨损箱体最严重的窜辊零位相互叠加，而轧制另外一些带钢的时候出现磨损最小的窜辊极限位相互叠加，导致在整个轧辊服役周期内带钢断面与边降指标呈现连续波动的情况，不利于产品指标的稳定性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种针对热连轧下游机架工作辊的异步窜辊控制方法。

在一块轧件完成轧制后，上下工作辊反向横移相同的距离，然后进行下一块轧件的轧制，即窜辊；在带钢轧制生产过程中，上下工作辊在正向与反向最大窜辊行程位置之间进行周期性往复地窜辊，即每一块轧件轧制完成后按照预定步长进行窜辊，达到窜辊极限位后上下工作辊窜辊方向均进行反向，以上下工作辊相重合的位置为窜辊零位，经过窜辊极限位各一次后再次回到窜辊零位为单个往复窜辊周期，下游机架在同一窜辊函数的基础上，分别进行相位的正向或负向偏移，使机架形成异步窜辊。

优选的，下游机架的基础窜辊控制采用同一窜辊函数，写成下式：

L(i)＝L₀×k^m‐1×f(i)

式中，L(i)为轧制第i块带钢的窜辊值；

L₀为第1个往复周期的窜辊行程，其值根据带钢轧制块数、带钢宽度以及现场实际工况确定；

k为行程衰减系数，表示整个窜辊周期的行程的衰减的快慢；

m为窜辊往复周期数，其值与轧辊经过窜辊零位的次数有关，每经过两次窜辊零位，为一个窜辊周期；

f(i)为窜辊函数的变化函数，表示整个窜辊函数的变化形式。

优选的，异步窜辊控制方法包括如下步骤：

步骤1，明确下游各机架的最大窜辊行程L_m：

根据现场实际工况的不同，确定每个现场可用的最大窜辊行程L_m；

步骤2，确定异步窜辊控制方法的异步系数q：

异步系数值的大小表征机架之间进行异步的程度，q值取值范围为[0,1]，根据现场反馈的情况进行调整；

步骤3，确定异步的机架：

确定正向偏移的机架和负向偏移的机架，其中正向偏移通过取q在[0,0.5]范围内确定，负向偏移通过取q在(0.5,1]范围内确定；

步骤4，确定异步块数t：

确定了每个机架的异步相位之后，将异步相位值转换为异步块数t，计算公式如下所示：

t＝t₀×q

t₀为首周期轧制块数，其取值范围是[1,30]；

步骤5，确定最终窜辊函数：

每个机架计算出异步块数t之后，按照下面的公式得出新的异步窜辊策略的各机架窜辊值：

L(i)＝L₀×k^m‐1×f(i+t)

至此，完成异步窜辊策略的设计。

优选的，步骤3，确定异步的机架：对下游三个机架F5，F6和F7实施异步窜辊控制，其中，F6机架保持原有相位不变，F5和F7两个机架的函数分别进行正向或者负向的偏移，F5和F7机架进行正偏移或负偏移根据现场实际工况确定。

优选的，下游F5和F7两个机架的异步系数q之和等于1。

优选的，窜辊的最大行程L_m，其取值范围是0mm～150mm。

工作辊窜辊设计与优化的根本目标，是尽可能实现工作辊与带钢之间的接触的均匀化，从而实现工作辊磨损的均匀化，延缓“猫耳形”磨损箱体的产生，同时，尽可能减少已经产生的磨损辊形引起的后续轧制边降增大与浪形问题，最终延长轧制公里数。

然而，之前的窜辊控制方法，虽然下游有三个机架，但是从来没有想到下游三个机架之间的异步配合，总是局限于单个机架单独考虑，这就会出现三个机架同时到达窜辊零位或者窜辊极限位的现象，而窜辊零位和窜辊极限位具有不同的磨损箱体，窜辊零位的磨损箱体较为严重，导致窜辊零位的凸度和楔形指标比窜辊极限位的指标较差，造成带钢断面与边降质量的突降。

本发明提供一种着眼于下游三个机架的异步窜辊控制方法，相比于之前的窜辊控制方法，有如下优点：

1)能够最大限度的避免各机架同时窜辊到窜辊零位或者窜辊极限位，避免机架之间严重磨损区的叠加，有利于优化带钢的凸度和楔形指标，改善轧辊服役后期的断面轮廓，延长轧制公里数；

2)三个机架异步值的合理设置，能够更好的抑制带钢的楔形和跑偏。

附图说明

图1是本发明中所述目前较为先进的周期内变步长窜辊控制方法示意图。

图2是本发明所述方法中实施例提供的异步窜辊控制方法示意图。

具体实施方式

为了深入的了解本发明，以现在工业现场最为先进的单周期内变步长窜辊策略(又名正弦窜辊策略)为例，具体说明如何进行下游机架之间的异步操作。

如图1‐图2所示，本发明所述方法中包括异步系数q，异步块数t，首周期轧制块数t₀和最大窜辊行程L_m四个参数。

其中，q为异步系数，用来表征各个机架之间进行异步的程度，单位为1；

t为异步块数，用来将异步相位的值落实到窜辊函数中，单位为1；

t₀为首个窜辊周期的轧制块数，单位为1；

L_m为最大窜辊行程，用来表征整个窜辊周期中的最大窜辊值，单位为mm。

优选的，异步系数q，其取值区间是[0,1],。

优选的，首周期的轧制块数t₀，其取值范围是1～25，优选为8～10。

优选的，窜辊的最大行程L_m，其取值范围是0mm～150mm。

将异步相位值转换为异步块数的计算公式如下所示：

t＝t₀×q；

每个机架计算出异步块数之后，得出新的异步窜辊策略的各机架窜辊值的公式如下：

L(i)＝L₀×k^m‐1×f(i+t)；

该异步窜辊控制方法的具体设计步骤如下：

步骤1，明确下游各机架的最大窜辊行程L_m：

规定下述窜辊函数为各机架的上工作辊的窜辊函数，同时根据带钢轧制块数、带钢宽度以及现场实际工况，确定每个现场可用的最大窜辊行程L_m；

步骤2，确定异步窜辊控制方法的异步系数q：

异步系数值的大小表征机架之间进行异步的程度，鉴于该值选取整数时，效果都一样，因此将q值限制在[0,1]之内，保证有一定的异步效果。q的具体取值根据现场反馈的情况进行调整；

步骤3，确定异步的机架：

应当明确，三个机架应该是其中一个机架的窜辊函数保持不变，另外两个机架的窜辊函数分别进行正向和负向的偏移，考虑到分别进行正负向偏移之后的窜辊值相差较大，为了减弱这种机架之间的窜辊值突变，选取F6机架的窜辊函数不变，而F5和F7两个机架分别相应的正偏或者负偏一个异步相位。F5和F7机架哪个进行正偏移哪个进行负偏移根据现场实际情况确定，其中正偏移通过取q在[0,0.5]范围内确定，负偏移通过取θ在(0.5,1]范围内确定；

步骤4，确定异步块数t：

确定了F5和F7机架的异步相位之后，为了便于讨论和实现，将异步相位值转换为异步块数，计算公式如下所示：

t＝t₀×q

步骤5，确定最终窜辊函数：

每个机架计算出异步块数之后，按照下面的公式得出新的异步窜辊策略的各机架窜辊值：

L(i)＝L₀×k^m‐1×f(i+t)

至此，完成异步窜辊策略的设计。

工作辊窜辊设计与优化的根本目标，是尽可能实现工作辊与带钢之间的接触的均匀化，从而实现工作辊磨损的均匀化，延缓“猫耳形”磨损箱体的产生，同时，尽可能减少已经产生的磨损辊形引起的后续轧制边降增大与浪形问题，最终延长轧制公里数。

然而，之前的窜辊控制方法，虽然下游有三个机架，但是从来没有想到下游三个机架之间的异步配合，总是局限于单个机架单独考虑，这就会出现三个机架同时到达窜辊零位或者窜辊极限位的现象，而窜辊零位和窜辊极限位具有不同的磨损箱体，窜辊零位的磨损箱体较为严重，导致窜辊零位的凸度和楔形指标比窜辊极限位的指标较差，造成带钢断面与边降质量的突降。

本发明提供一种着眼于下游三个机架的异步窜辊控制方法，相比于之前的窜辊控制方法，有如下优点：

3)能够最大限度的避免各机架同时窜辊到窜辊零位或者窜辊极限位，避免机架之间严重磨损区的叠加，有利于优化带钢的凸度和楔形指标，改善轧辊服役后期的断面轮廓，延长轧制公里数；

三个机架异步值的合理设置，能够更好的抑制带钢的楔形和跑偏。

上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。