本發(fā)明涉及軋鋼自動(dòng)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種楔形坯寬度控制方法。

背景技術(shù)：

楔形坯是連鑄澆鑄過程中結(jié)晶器調(diào)寬時(shí)所產(chǎn)生的過渡坯。這種楔形坯依靠現(xiàn)有的熱軋自動(dòng)化技術(shù)和控制模型是無法進(jìn)行自動(dòng)寬度的設(shè)定和控制，因此需要專門設(shè)計(jì)一些控制模型。

中國專利cn201210211053.9中公開了楔形板坯的熱軋寬度控制方法中，主要公開了一種楔形板坯的熱軋寬度控制方法，用于在粗軋機(jī)的熱軋軋制中，對(duì)楔形板坯的熱軋寬度進(jìn)行控制，該方法包括如下步驟：(1)根據(jù)待進(jìn)入粗軋機(jī)進(jìn)行粗軋?zhí)幚淼膩砹习迮鞯念^尾寬度差，確定來料板坯是否為楔形板坯；(2)當(dāng)確定所述來料板坯為楔形板坯后，根據(jù)頭尾寬度差，確定該楔形板坯的軋制道次類型；(3)根據(jù)在步驟2中確定的軋制道次類型，對(duì)該楔形板坯進(jìn)入粗軋機(jī)后利用立輥機(jī)架進(jìn)行寬度控制；有效地改善了熱連軋機(jī)組在楔形坯軋制過程中的寬度控制效果，對(duì)于提升異常板坯的軋制起到了積極的作用；但這一專利只能應(yīng)用于熱軋粗軋機(jī)的立輥機(jī)架，無法在定寬側(cè)壓機(jī)中應(yīng)用，而且來料板坯的頭尾寬度差不能超過100mm，否則將超出立輥的設(shè)備控制能力而泄壓；此外，受限于立輥的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)響應(yīng)能力，立輥輥縫的長行程控制曲線只能是一條直線或兩段直線組成的折線，再加上立輥的位置跟蹤誤差，對(duì)于實(shí)際形狀較為復(fù)雜且頭尾寬度差較大的楔形坯，應(yīng)用上述專利進(jìn)行寬度自動(dòng)控制難以取得很好的效果。

目前，國內(nèi)新建的熱連軋機(jī)都配備了定寬側(cè)壓機(jī)，許多老廠經(jīng)過技術(shù)改造也增加了定寬側(cè)壓機(jī)，并且有的產(chǎn)線還增加了爐前測寬儀，為楔形坯的寬度控制提供了良好的設(shè)備條件和檢測條件。隨著市場競爭的日益激烈，用戶對(duì)帶鋼寬度精度的要求不斷提升，如何利用定寬側(cè)壓機(jī)實(shí)現(xiàn)楔形板坯軋制時(shí)的全自動(dòng)寬度控制，提高楔形板坯的寬度精度，已成為迫切需要解決的問題。因此，急需開發(fā)出一種基于定寬側(cè)壓機(jī)的楔形坯寬度精確控制方法。

另外，現(xiàn)有技術(shù)中沒有涉及在軋制楔形坯時(shí)如何保證板坯表面質(zhì)量這一問題；在立輥扎邊時(shí)由于受到未變形部位的約束，使延伸受到限制，會(huì)在兩邊部形成如圖1所示的邊緣厚度增加形成凸起，通常將該凸起稱為狗骨，這種凸起嚴(yán)重影響板形質(zhì)量，狗骨經(jīng)后續(xù)水平機(jī)架軋制后，除了一部分變成長度方向上的延伸外，另一部分在寬度方向上展出，我們稱之為狗骨寬展；該凸起是由于扎邊時(shí)寬度壓下量和板寬相比非常小，塑性變形只集中在板寬邊緣部位產(chǎn)生的，在現(xiàn)有技術(shù)中缺乏對(duì)狗骨進(jìn)行控制以提高板形質(zhì)量的定寬側(cè)壓機(jī)控制方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于定寬側(cè)壓機(jī)的楔形坯寬度控制方法，解決了熱連軋生產(chǎn)中頭尾寬度差超過100mm的楔形坯的寬度控制問題，通過對(duì)楔形坯寬度位置信息以及爐前測寬儀實(shí)測板坯形狀的確認(rèn)，利用定寬側(cè)壓機(jī)壓下能力大、步長可控的特點(diǎn)，結(jié)合板坯粗軋出口目標(biāo)寬度及側(cè)壓后的寬展量，對(duì)楔形坯的頭尾及調(diào)寬部分分別計(jì)算其壓下量和側(cè)壓輥縫，并根據(jù)調(diào)寬部的寬度變化率計(jì)算步進(jìn)長度，從而達(dá)到楔形坯寬度的精確控制。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種基于定寬側(cè)壓機(jī)的楔形坯寬度控制方法，以頭尾寬度不相等的板坯為楔形坯，設(shè)定待加工板坯的目標(biāo)寬度；當(dāng)從獲取的板坯尺寸參數(shù)確定待加工板坯為楔形坯后，按照以下步驟進(jìn)行：

s1：將楔形坯分為三段，三段分別為頭部等寬段、中部調(diào)寬段和尾部等寬段；

s2：分別計(jì)算頭部等寬段和尾部等寬段的狗骨寬展；

s3：根據(jù)目標(biāo)寬度和板坯尺寸參數(shù)分別計(jì)算頭部等寬段和尾部等寬段的板坯壓下量，并用狗骨寬展對(duì)板坯壓下量進(jìn)行修正，得到頭部等寬段、尾部等寬段的修正壓下量和中部調(diào)寬段的平均壓下量；

s4：根據(jù)修正壓下量和平均壓下量計(jì)算得到三段的步進(jìn)次數(shù)和步進(jìn)量；

s5：根據(jù)中部調(diào)寬段的步進(jìn)量和步進(jìn)次數(shù)計(jì)算得到中部調(diào)寬段的每次步進(jìn)壓下量，完成該待加工板坯的加工參數(shù)設(shè)定。

所述步驟s2中頭部等寬段和尾部等厚段的狗骨寬展通過公式1計(jì)算得到，頭部等寬段狗骨寬展dh，尾部等寬段尾部狗骨寬展dt；

d＝δw×(1-e)(1)

式中，e為壓下效率；e＝(a1×δw/w0+b1)×c1

δw為板坯壓下量；

a1,b1,c1為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)取得；

當(dāng)計(jì)算頭部等寬段的壓下效率和狗骨寬展時(shí)，δw＝wh-wspw0＝wh

當(dāng)計(jì)算尾部等寬段的壓下效率和狗骨寬展時(shí)，δw＝wt-wspw0＝wt

wh為頭部等寬段寬度；

wt為尾部等寬段寬度；

wsp為目標(biāo)寬度。

所述步驟s3中，修正壓下量和平均壓下量為；

頭部等寬段修正壓下量δwh＝wh-wsp+dh；

尾部等寬段修正壓下量δwt＝wt-wsp+dt；

中部調(diào)寬段平均壓下量δwb＝(δwh+δwt)/2。

所述步驟s4中計(jì)算步進(jìn)次數(shù)和步進(jìn)量的具體步驟為，

步驟一，根據(jù)公式2計(jì)算得到板坯經(jīng)過側(cè)壓后的長度；

式中，l1為板坯的側(cè)壓后長度；

l0為板坯的側(cè)壓前長度；

h為板坯進(jìn)入定寬側(cè)壓機(jī)時(shí)的入口厚度；

a2,b2,c2為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)取得；

當(dāng)計(jì)算頭部等寬段的側(cè)壓后長度l′h＝l1時(shí)：δw＝δwh，w0＝wh，l0＝lh；

當(dāng)計(jì)算尾部等寬段的側(cè)壓后長度l′t＝l1時(shí)：δw＝δwt，w0＝wt，l0＝lt；

當(dāng)計(jì)算中部調(diào)寬段的側(cè)壓后長度l'b＝l1時(shí)：δw＝δwb，w0＝(wh+wt)/2，l0＝lb；

lh為頭部等寬段側(cè)壓前長度；

lt為尾部等寬段側(cè)壓前長度；

lb為中部調(diào)寬段側(cè)壓前長度；

步驟二，根據(jù)公式3計(jì)算得到定寬側(cè)壓機(jī)拍打模塊與板坯的接觸長度lc；

lc＝l0+(l1-l0)×k(3)

式中，k為經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，通過實(shí)驗(yàn)取得；

計(jì)算頭部等寬段與側(cè)壓機(jī)模塊的接觸長度lhc時(shí)：lhc＝lc，l′h＝l1，l0＝lh；

計(jì)算尾部等寬段與側(cè)壓機(jī)模塊的接觸長度ltc時(shí)：ltc＝lc，l′t＝l1，l0＝lt；

計(jì)算中部調(diào)寬段與側(cè)壓機(jī)模塊的接觸長度lbc時(shí)：lbc＝lc，l′b＝l1，l0＝lb；

步驟三，根據(jù)定寬側(cè)壓機(jī)的最大板坯搬送長度lp計(jì)算得到三段各自的步進(jìn)次數(shù)，

頭部等寬段步進(jìn)次數(shù)nhc＝lhc/lp+1；

尾部等寬段步進(jìn)次數(shù)ntc＝ltc/lp+1；

中部調(diào)寬段步進(jìn)次數(shù)nbc＝lbc/lp+1；

nhc、ntc、nbc為去尾的整數(shù)；

步驟四，根據(jù)步進(jìn)次數(shù)計(jì)算得到步進(jìn)量，

頭部等寬段步進(jìn)量δlh＝lhc/nhc；

中部調(diào)寬段步進(jìn)量δlb＝lbc/nbc；

尾部等寬段步進(jìn)量δlt＝lp。

所述中部調(diào)寬段的每次步進(jìn)壓下量通過公式4計(jì)算得到；

δwbi＝δwh-(δwh-δwt)/nbc×i(4)

式中，i＝1,2,…,nbc；

δwbi為中部調(diào)寬段第i次步進(jìn)時(shí)的壓下量。

本發(fā)明基于定寬側(cè)壓機(jī)的楔形坯寬度控制方法根據(jù)上位機(jī)下發(fā)的軋制計(jì)劃中包含的楔形坯寬度位置信息及爐前測寬儀實(shí)測的板坯實(shí)際形狀，結(jié)合定寬側(cè)壓機(jī)的拍打模塊形狀和輥道運(yùn)行速度等條件，分別計(jì)算楔形坯頭部、尾部及調(diào)寬部分的壓下量和相應(yīng)的狗骨寬展，并據(jù)此對(duì)板坯頭部、尾部及調(diào)寬部壓下位置及步進(jìn)長度的分別進(jìn)行設(shè)定計(jì)算，采用逐次遞進(jìn)和變壓下、變步長的控制方式，確保楔形坯經(jīng)定寬側(cè)壓機(jī)軋制后全長寬度的均勻一致；

本發(fā)明在控制時(shí)充分利用了定寬側(cè)壓機(jī)壓下能力大、步長可控的特點(diǎn)，針對(duì)楔形坯的寬度位置信息，結(jié)合板坯粗軋出口目標(biāo)寬度及側(cè)壓后的寬展量，對(duì)楔形坯的頭尾及調(diào)寬部分別計(jì)算其壓下量和側(cè)壓輥縫，并根據(jù)調(diào)寬部分的寬度變化率計(jì)算步進(jìn)長度，從而達(dá)到楔形坯寬度的精確控制要求，有效地降低了楔形坯全長的寬度波動(dòng)，提高了軋制的穩(wěn)定性和成材率。

附圖說明

圖1為側(cè)壓時(shí)板坯邊緣厚度增加形成凸起的示意圖；

圖2為使用本發(fā)明基于定寬側(cè)壓機(jī)的楔形坯寬度控制方法進(jìn)行控制的楔形坯示意圖；

圖3為本發(fā)明基于定寬側(cè)壓機(jī)的楔形坯寬度控制方法的流程框圖；

圖4為被加工楔形坯的加工前后形狀對(duì)比圖；

圖5為本發(fā)明方法加工得到的板坯寬度精度示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明表述的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

實(shí)施例1

如圖3所示，一種基于定寬側(cè)壓機(jī)的楔形坯寬度控制方法，以頭尾寬度不相等的板坯為楔形坯，設(shè)定待加工板坯的目標(biāo)寬度；待加工的楔形坯形狀如圖2所示，其中，wh為頭部等寬段寬度，wt為尾部等寬段寬度，wsp為目標(biāo)寬度，lh為頭部等寬段長度，lt為尾部等寬段長度，lb為中部調(diào)寬段長度；上述楔形坯的尺寸參數(shù)由上位計(jì)算機(jī)下發(fā)或通過爐前測寬儀實(shí)測；

當(dāng)從獲取的板坯尺寸參數(shù)確定待加工板坯為楔形坯后，按照以下步驟進(jìn)行：

s1：將楔形坯分為三段，三段分別為頭部等寬段、中部調(diào)寬段和尾部等寬段；

s2：分別計(jì)算頭部等寬段和尾部等寬段的狗骨寬展；

板坯經(jīng)過定寬側(cè)壓機(jī)壓下后，由于板坯的寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于厚度，因此板坯邊部的受力不能完全滲透至板坯中央，板坯的邊部會(huì)產(chǎn)生隆起，使厚度增加，稱之為狗骨。狗骨經(jīng)后續(xù)水平機(jī)架軋制后，除了一部分變成長度方向上的延伸外，另一部分在寬度方向上展出，我們稱之為狗骨寬展。

狗骨寬展d通過公式1計(jì)算得到，頭部等寬段狗骨寬展dh，尾部等寬段尾部狗骨寬展dt；

d＝δw×(1-e)(1)

式中，e為壓下效率；e＝(a1×δw/w0+b1)×c1

δw為板坯壓下量；

a1,b1,c1為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)取得；

當(dāng)計(jì)算頭部等寬段的壓下效率和狗骨寬展時(shí)，δw＝wh-wspw0＝wh；

當(dāng)計(jì)算尾部等寬段的壓下效率和狗骨寬展時(shí)，δw＝wt-wspw0＝wt；

s3：根據(jù)目標(biāo)寬度和板坯尺寸參數(shù)分別計(jì)算頭部等寬段和尾部等寬段的板坯壓下量，并用狗骨寬展對(duì)板坯壓下量進(jìn)行修正，得到頭部等寬段、尾部等寬段的修正壓下量和中部調(diào)寬段的平均壓下量；

在本發(fā)明中，為了消除狗骨產(chǎn)生的誤差，需要對(duì)板坯壓下量進(jìn)行修正，修正壓下量和平均壓下量為；

頭部等寬段修正壓下量δwh＝wh-wsp+dh；

尾部等寬段修正壓下量δwt＝wt-wsp+dt；

中部調(diào)寬段平均壓下量δwb＝(δwh+δwt)/2。

s4：根據(jù)修正壓下量和平均壓下量計(jì)算得到三段的步進(jìn)次數(shù)和步進(jìn)量；

計(jì)算步進(jìn)次數(shù)和步進(jìn)量的具體步驟為，

步驟一，根據(jù)公式2計(jì)算得到板坯經(jīng)過側(cè)壓后的長度；

式中，l1為板坯的側(cè)壓后長度；

l0為板坯的側(cè)壓前長度；

h為板坯進(jìn)入定寬側(cè)壓機(jī)時(shí)的入口厚度；

a2,b2,c2為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)取得；

當(dāng)計(jì)算頭部等寬段的側(cè)壓后長度l′h＝l1時(shí)：δw＝δwh，w0＝wh，l0＝lh；

當(dāng)計(jì)算尾部等寬段的側(cè)壓后長度l′t＝l1時(shí)：δw＝δwt，w0＝wt，l0＝lt；

當(dāng)計(jì)算中部調(diào)寬段的側(cè)壓后長度l'b＝l1時(shí)：δw＝δwb，w0＝(wh+wt)/2，l0＝lb；

步驟二，根據(jù)公式3計(jì)算得到定寬側(cè)壓機(jī)拍打模塊與板坯的接觸長度lc；

當(dāng)板坯在定寬側(cè)壓機(jī)中拍打時(shí)，被壓縮的寬度除了部分形成狗骨之外，還會(huì)向前、向后伸展，而向后伸展的長度將直接影響到側(cè)壓機(jī)拍打模塊與板坯的接觸長度，因此加工楔形坯時(shí)需要對(duì)三段的接觸長度分別進(jìn)行計(jì)算：

lc＝l0+(l1-l0)×k(3)

式中，k為經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，通過實(shí)驗(yàn)取得；

計(jì)算頭部等寬段與側(cè)壓機(jī)模塊的接觸長度lhc時(shí)：lhc＝lc，l′h＝l1，l0＝lh；

計(jì)算尾部等寬段與側(cè)壓機(jī)模塊的接觸長度ltc時(shí)：ltc＝lc，l′t＝l1，l0＝lt；

計(jì)算中部調(diào)寬段與側(cè)壓機(jī)模塊的接觸長度lbc時(shí)：lbc＝lc，l′b＝l1，l0＝lb；

步驟三，根據(jù)定寬側(cè)壓機(jī)的最大板坯搬送長度lp計(jì)算得到三段各自的步進(jìn)次數(shù)，

由于壓下的時(shí)候板坯有延展，每次步進(jìn)長度中必須要考慮到它前一次壓下的延展，因此定寬側(cè)壓機(jī)的模塊對(duì)楔形坯的步進(jìn)次數(shù)，即擊打次數(shù)由壓下變形后的板坯長度，即接觸長度與最大板坯搬送長度lp決定，其計(jì)算方法如下：

頭部等寬段步進(jìn)次數(shù)nhc＝lhc/lp+1；

尾部等寬段步進(jìn)次數(shù)ntc＝ltc/lp+1；

中部調(diào)寬段步進(jìn)次數(shù)nbc＝lbc/lp+1；

nhc、ntc、nbc為去尾的整數(shù)；

步驟四，根據(jù)步進(jìn)次數(shù)計(jì)算得到步進(jìn)量，

頭部等寬段步進(jìn)量δlh＝lhc/nhc；

中部調(diào)寬段步進(jìn)量δlb＝lbc/nbc；

在楔形坯的尾部，為了加速軋制，提高軋制節(jié)奏，本發(fā)明中，以最大步進(jìn)量進(jìn)行搬送，因此，尾部等寬段步進(jìn)量δlt＝lp。

s5：根據(jù)中部調(diào)寬段的步進(jìn)量和步進(jìn)次數(shù)計(jì)算得到中部調(diào)寬段的每次步進(jìn)壓下量，完成該待加工板坯的加工參數(shù)設(shè)定。

所述中部調(diào)寬段的每次步進(jìn)壓下量用線性插值的方法計(jì)算，通過公式4計(jì)算得到：

δwbi＝δwh-(δwh-δwt)/nbc×i(4)

式中，i＝1,2,…,nbc；

δwbi為中部調(diào)寬段第i次步進(jìn)時(shí)的壓下量。

為了保證加工精度，通常還會(huì)計(jì)算中部調(diào)寬段第i次步進(jìn)的壓下前寬度wbi，同樣利用線性插值的方法由公式5計(jì)算得到：

wbi＝wh-(wh-wt)/nbc×i(5)

i＝1,2，…,nbc

由于楔形坯頭尾寬度不一樣，寬度大的一端壓下多，產(chǎn)生的狗骨也多，因此，如圖4所示，楔形坯經(jīng)過定寬側(cè)壓機(jī)壓下后，其形狀會(huì)由梯形變成倒梯型。

以某次楔形坯加工過程中的寬度控制為例：

該楔形坯頭部等寬段寬度wh＝1370.8mm，尾部等寬段寬度wt＝1202.7mm，板坯總長度9700mm，頭部等寬段長度lh＝2009mm，中部調(diào)寬段長度lb＝3068mm，目標(biāo)寬度wsp目標(biāo)寬度為1134mm。

首拍位置規(guī)程值300mm。

設(shè)備限制最大步進(jìn)量為428mm。

則計(jì)算后得到：

1)狗骨寬展

狗骨寬展＝δw×(1-(a1×δw/w0+b1)×c1)

頭部等寬段壓下量＝1370.8-1134＝236.8mm，計(jì)算得到頭部等寬段狗骨寬展dh為19.01mm；

尾部等寬段壓下量＝1202.7-1134＝68.7mm，計(jì)算得到尾部等寬段尾部狗骨寬展dt為9.62mm；

2)修正后的頭部等寬段修正壓下量δwh＝236.8+19.01＝255.81mm；

尾部等寬段修正壓下量δwt＝68.7+9.62＝78.32mm；

這樣經(jīng)過后續(xù)水平道次寬展后，可以消除頭尾偏差，形成矩形的板坯。

3)壓下次數(shù)

頭部等寬段長度為2009mm，計(jì)算得到接觸長度為2184.99mm，考慮到首拍位置為300，因此每步步進(jìn)小于428mm有5次，每次壓下步進(jìn)量為(2184.99-300)/5＝376.99mm；

中部調(diào)寬段長度為3068mm，計(jì)算得到接觸長度為3257.83mm，因此每步步進(jìn)小于428mm有8次，每次壓下步進(jìn)量為3257.83/8＝407.22mm；

尾部等寬段長度為9700-2009-3068＝4623mm，計(jì)算得到接觸長度為4768.31。因?yàn)槲膊棵坎綁合挛恢檬且恢碌模钡桨迮魉统龃髠?cè)壓，因此可以以最大步長搬送以節(jié)約時(shí)間，因此尾部每次壓下步進(jìn)量為428mm，壓下次數(shù)為12次。

4)根據(jù)步進(jìn)量和壓下量計(jì)算每步壓下位置，尾部等寬段用線性插值法確定。計(jì)算結(jié)果如表1所示，終軋后的寬度精度如圖5所示，全長的寬度波動(dòng)控制在4mm以內(nèi)，達(dá)到了較高的寬度控制精度。

表1加工參數(shù)表。