專利名稱：軋制寬薄中厚板時抑制浪形的開環(huán)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于軋制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種軋制寬薄中厚板時抑制浪形的開環(huán)控制方法。
背景技術(shù)：
目前大多數(shù)國內(nèi)中厚板廠家在軋機上安裝AGC(自動厚度控制)設(shè)備，而不安裝板形控制設(shè)備，這樣鋼板板形只能用開環(huán)方式進行控制。常規(guī)開環(huán)調(diào)整方式是動態(tài)改變軋制規(guī)程，這種方法需要人工不斷干預(yù)，而且不能在軋制過程中實時根據(jù)軋制力變化進行在線調(diào)整。特別對于一些縱剛度不大的軋機，如果軋制寬薄中厚板，AGC造成的軋制力波動比較大，這非常容易造成浪形，這種情況無法通過動態(tài)改變軋制規(guī)程進行板形調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服傳統(tǒng)的動態(tài)調(diào)整軋制規(guī)程方法的缺陷，本發(fā)明提供一種軋制寬薄中厚板時抑制浪形的開環(huán)控制方法，其目的是在盡量不影響厚度控制精度的前提下，減小AGC系統(tǒng)對板形的影響，從而保證鋼板板形良好。
本發(fā)明包括以下步驟1、根據(jù)坯料規(guī)格和成品尺寸，分配各軋制道次壓下量，并計算出各道次軋制力、溫度、厚寬比(厚度與寬度的比值)和允許的平直度變化。
允許的平直度變化量與厚寬比密切相關(guān)。
kc·(hw)aΔλ<ke·(hw)b---(1)]]>其中，Δλ為平直度變化，h，w分別是軋件出口厚度、寬度，kc、ke、a和b是模型參數(shù)，如果軋件寬厚比越大，則Δλ值越大。
比例凸度的變化與平直度的關(guān)系用式(2)表示，Δλ=ξ·(chh-CHH)=ξ·ΔCp---(2)]]>其中，ξ為板形轉(zhuǎn)化系數(shù)，ch和CH分別是入口和出口的軋件凸度，H是軋件入口厚度。
2、如果當(dāng)前道次出口厚度大于等于30mm，則采用AGC方式進行厚度自動調(diào)節(jié)控制(經(jīng)驗和計算表明，如果道次出口厚度大于等于30mm，正常軋制過程不會出現(xiàn)浪形，所以判斷當(dāng)前道次出口厚度的具體數(shù)值)，否則直接進入第3。
3、因為本道次出口厚度小于30mm，所以需要分析軋制力波動對平直度的影響。
分析上一道次軋制過程中的軋制力波動，并認為本道次軋制力波動與上一道次相似，并進一步計算本道次軋制力波動對平直度的影響效果。一般的，軋制過程的比例凸度Cp與軋制力F存在式(3)的關(guān)系Cp=α·F+βh---(3)]]>其中，α，β是模型系數(shù)。
軋制力波動對比例凸度的影響為，ΔCp=α·ΔFh---(4)]]>將公式(4)代入公式(2)計算出相應(yīng)的平直度變化，判斷該平直度變化是否超過允許變化范圍，如果超出允許范圍，則進入步驟4，否則采用AGC方式對本道次進行控制。
4、分析AGC方式對厚度的控制效果由于AGC的調(diào)節(jié)是一個動態(tài)調(diào)節(jié)過程，各種因素對厚度造成的干擾無法在瞬間消除，而必須通過相應(yīng)的的AGC算法進行逐步消除。以BISRA算法為例，ΔSk(k→∞)=-CKΔP0K+MK+(1-C)M---(5)]]>ΔPk(k→∞)=ΔP0K+MK+(1-C)M---(6)]]>Δhk(k→∞)ΔSk(k→∞)+ΔPk(k→∞)K=(1-C)ΔP0KK+MK+(1-C)M---(7)]]>其中，ΔSk是第k次調(diào)節(jié)后的輥縫采樣值與AGC鎖定輥縫值的差值；ΔP0是干擾引起的初始軋制力波動；ΔPk是第k次調(diào)節(jié)后的軋制力采樣值與AGC鎖定軋制力的差值；Δhk是第k次調(diào)節(jié)后的出口厚度偏差值；M是鋼板塑性系數(shù)；K是軋機縱剛度；C是調(diào)節(jié)系數(shù)。 是初始軋制力波動引起的出口厚度偏差。
根據(jù)公式(7)判斷AGC對軋制力波動引起的的厚度偏差的控制效果，如果控制效果非常小(一般只能消除初始厚度偏差的15％以內(nèi))，則該道次采用APC方式來代替AGC方式，否則繼續(xù)采用AGC方式進行控制。
本發(fā)明方法的基本原理如圖1所示因為溫度分布不均勻是造成軋件塑性系數(shù)波動，并產(chǎn)生厚度波動的主要原因。所以針對軋件塑性系數(shù)變化的情況進行分析，假設(shè)入口厚度H0不變的情況下軋件塑性系數(shù)發(fā)生變化，但是設(shè)定輥縫值S0還是保持不變(對應(yīng)APC方式)，此時軋件的出口厚度從h0變?yōu)閔1，軋制力從F0變?yōu)镕2。但是如果投入AGC，輥縫從S0變?yōu)镾1，軋制力從F0變?yōu)镕1。
根據(jù)圖1，進行如下的推導(dǎo)；Cr0＝α·F0+β，Cp0＝Cr0/h0(8)Cr1＝α·F1+β，Cp1＝Cr1/h0(9)Cr2＝α·F2+β，Cp2＝Cr2/h1(10)式中
Cr0是初始狀態(tài)的軋件出口凸度；Cr1是投入AGC調(diào)節(jié)后的軋件出口凸度；Cr2是投入APC方式對應(yīng)的軋件出口凸度；Cp0是初始狀態(tài)的軋件的出口比例凸度；Cp1是投入AGC調(diào)節(jié)后的軋件出口比例凸度；Cp2是投入APC方式對應(yīng)的軋件出口比例凸度下面需要證明公式(11)成立，|ΔCp1|＝|Cp1-Cp0|＞|ΔCp2|＝|Cp2-Cp0| (11)Cp1-Cp0=1h0(Cr1-Cr0)=αh0(F1-F0)=α·ΔF1h0---(12)]]>Cp2-Cp0=Cr2h1-Cr0h0=(Cr2h0-Cr0h0)+(Cr2h1-Cr2h0)=α·ΔF2h0+h0-h1h0h1Cr2.---(13)]]>因為α·ΔF與Cr2的數(shù)量級相同，而|1h0|>>|h0-h1h0h1|,]]>所以式(13)可以簡化為Cp2-Cp0≈α·ΔF2h0---(14)]]>|Cp1-Cp0Cp2-Cp0|=|ΔF1ΔF2|>1---(15)]]>由此，式(11)得證。
在軋制寬中厚薄板時，最后一兩個道次的平直度變化如果超過0.3％，則容易發(fā)生浪形，所以投入AGC進行厚度控制則很有可能引起板形的缺陷，但是如果改用APC則基本上不會導(dǎo)致板形惡化。
本發(fā)明是針對板形采用開環(huán)控制方式的中厚板軋機，減少AGC系統(tǒng)對板形的干擾，同時還不影響厚度控制的效果，提高軋制過程的穩(wěn)定性。本方法特別適用于軋制寬薄中厚板，尤其是對于縱剛度較小的中厚板軋機。


圖1是本發(fā)明方法的基本原理分析示意圖。
具體實施例方式
例表1是計算條件表1計算條件計算條件 數(shù)值 計算條件 數(shù)值K，/(ton·mm-1) 440 α，/(ton·mm-1) 1.12×10-4M，/(ton·mm-1) 1674 β，/mm 0.256H0，/mm 6.97 F0，/ton 1624H0，/mm 7.1 F1，/ton 1841h0，/mm 6F2，/ton 1667
采用表1所示計算條件進行計算Cp1-Cp0=α·ΔF1h0=0.00405]]>Cp2-Cp0≈α·ΔF2h0=0.0008027]]>AGC方式和APC方式對板形的影響對比，證明了APC對板形的影響遠小于AGC對板形的影響，兩者的影響量基本相差一個數(shù)量級。
假設(shè)該道次平直度允許變化是0.3％，則投入AGC進行厚度控制則很有可能引起板形的缺陷，但是如果改用APC則不會導(dǎo)致板形惡化。
進一步分析AGC對厚度控制精度的影響。此時 大于3，為了保證AGC系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高收斂速度，C值不能太大，一般不超過0.5，取C＝0.3，根據(jù)公式(7)可知，Δhk(k→∞)=ΔP0K11+CK(1-C)(K+M)≈0.918×ΔP0K]]>由干擾引起的出口厚度偏差只有8％能被AGC消除，由此可知AGC的投入對厚度偏差修正沒有明顯效果，這種情況采用APC(自動位置控制)方式進行輥縫控制，對厚度精度影響很小。
權(quán)利要求
1.一種軋制寬薄中厚板時抑制浪形的開環(huán)控制方法，其特征在于包括以下步驟①根據(jù)坯料規(guī)格和成品尺寸，分配各軋制道次壓下量，并計算出各道次軋制力、溫度、厚寬比和允許的平直度變化；②如果當(dāng)前道次出口厚度大于等于30mm，則采用AGC方式進行厚度自動調(diào)節(jié)控制；③如果本道次出口厚度小于30mm，則分析軋制力波動對平直度的影響，如果軋制力波動對平直度影響超出允許范圍，進入步驟④，否則仍采用AGC方式進行控制；④分析AGC方式對厚度的控制效果，如果控制效果非常小，則該道次采用APC來代替AGC方式，否則繼續(xù)采用AGC方式進行控制。
2.如權(quán)利要求1所述的軋制寬薄中厚板時抑制浪形的開環(huán)控制方法，其特征在于①中所述厚度比和允許平直度變化，允許的平直度變化量與厚寬比密切相關(guān)，可用下式表示kc·(hw)a<Δλ<ke·(hw)b]]>其中，Δλ·為平直度變化，h，w分別是軋件出口厚度寬度，kc、ke、b和b是模型參數(shù)，如果軋件寬厚比越大，則Δλ值越大，比例凸度的變化與平直度的關(guān)系用下式表示Δλ=ξ·(chh-CHH)=ξ·ΔCp]]>其中，ξ為板形轉(zhuǎn)化系數(shù)，ch和CH是入口和出口的軋件凸度，H是軋件入口厚度。
3.如權(quán)利要求1所述的軋制寬薄中厚板時抑制浪形的開環(huán)控制方法，其特征在于③中分析軋制力波動對平直度的影響，依據(jù)軋制過程的比例凸度Cp與軋制力F的關(guān)系式進行Cp=α·F+βh]]>其中，α，β是模型系數(shù)，Cp是軋件出口比例凸度，軋制力波動對比例凸度的影響為ΔCp=α·ΔFh]]>將上式公式代入公式Δλ=ξ·(chh-CHH)=ξ·ΔCp]]>計算出相應(yīng)的平直度變化，判斷該平直度變化是否超過允許變化范圍，如果超出允許范圍，則進入步驟④，否則采用AGC方式對本道次進行控制。
4.如權(quán)利要求1所述的軋制寬薄中厚板時抑制浪形的開環(huán)控制方法，其特征在于④中分析AGC方式對厚度的控制效果采用下式ΔSk(k→∞)=-CKΔP0K+MK+(1-C)M]]>ΔPk(k→∞)=ΔP0K+MK+(1-C)M]]>Δhk(k→∞)=ΔSk(k→∞)+ΔPk(k→∞)K=(1-C)ΔP0KK+MK+(1-C)M]]>其中，ΔSk是第k次調(diào)節(jié)后的輥縫采樣值與AGC鎖定輥縫值的差值；ΔP0是干擾引起的初始軋制力波動；ΔPk是第k次調(diào)節(jié)后的軋制力采樣值與AGC鎖定軋制力差值；Δhk是第k次調(diào)節(jié)后的出口厚度偏差值；M是鋼板塑性系數(shù)；K是軋機縱剛度；C是調(diào)節(jié)系數(shù)； 是初始軋制力波動引起的出口厚度偏差。
全文摘要
一種軋制寬薄中厚板時抑制浪形的開環(huán)控制方法，其步驟有根據(jù)坯料規(guī)格和成品尺寸，分配各軋制道次壓下量，并計算各道次軋制力、溫度、厚度比和允許的平直度變化；如當(dāng)前道次出口厚度大于等于30mm，則采用AGC方式進行自動調(diào)節(jié)控制；如本道次出口厚度小于30mm，則分析軋制力波動對平直度的影響，如此影響超出允許范圍且對厚度影響較小，則將AGC方式轉(zhuǎn)化為APC方式(自動位置控制)，否則仍采用AGC方式進行控制；本發(fā)明是針對板形采用開環(huán)控制方式的中厚板軋機，減少AGC系統(tǒng)對板形的干擾，同時還不影響厚度控制的效果，提高軋制過程的穩(wěn)定性，本方法特別適用于軋制寬薄中厚板，尤其是對于縱剛度較小的中厚板軋機。
文檔編號B21B37/28GK1546248SQ20031011900
公開日2004年11月17日 申請日期2003年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月10日
發(fā)明者劉相華, 王國棟, 胡賢磊, 王君, 王昭東, 張殿華, 牛文勇 申請人:東北大學(xué)