一种基于ESP精轧机组撤辊的动态变规程方法技术

本发明专利技术提供一种基于ESP精轧机组撤辊的动态变规程方法，根据输入轧制工艺及轧机参数，首先计算撤辊机架的架次，随后对各个机架均需要进行调节，对撤辊机架上游各机架进行调节，当变厚点到达撤辊机架时，撤辊机架轧辊抬升并调节，当撤辊机架Fi撤出轧制后，对撤辊机架下游各机架调节，实现通过撤辊的方式完成动态变规程。本发明专利技术通过计算撤辊机架的架次，并调节换辊过程中各个阶段的轧辊转速和辊缝，在保证轧机稳定轧制的前提下，实现不停机撤辊完成动态变规程，保证了ESP生产线的连续性，减少了因停机造成的能源损失，具有较高的应用价值。

A Dynamic Variable Regulation Method for Roll Removal in ESP Finishing Mill

The present invention provides a dynamic regulation method for roll withdrawal based on ESP finishing mill. According to the input rolling process and mill parameters, the sorties of roll withdrawal stand are calculated first, and then the upper frames of roll withdrawal stand need to be adjusted. When the thickening point reaches the roll withdrawal stand, the roll of roll withdrawal stand is lifted and adjusted. When the roll withdrawal stand Fi is withdrawn from rolling, the roll withdrawal stand is lifted and adjusted. By adjusting the downstream frames of the roll withdrawal frame, the dynamic regulation can be accomplished by roll withdrawal. By calculating the sorties of the roll withdrawal stand and adjusting the roll speed and gap in each stage of the roll changing process, the method realizes the non-stop roll withdrawal to complete the dynamic change regulation on the premise of ensuring the stable rolling of the rolling mill, ensures the continuity of the ESP production line, reduces the energy loss caused by the shutdown, and has high application value.

【技术实现步骤摘要】
一种基于ESP精轧机组撤辊的动态变规程方法
本专利技术涉及冶金连铸连轧领域，尤其涉及一种基于ESP精轧机组撤辊的动态变规程方法。
技术介绍
热轧薄带钢可用作成品或冷轧的原料，其需求在世界范围内持续增长，但是传统带钢热轧工艺环境污染严重、能源消耗巨大，不利于节能环保型社会建设。目前国内外的研究热点是开发薄板坯连铸连轧工艺，“以热代冷”生产薄规格板带产品，从而减小能源消耗和环境污染。热轧板带无头轧制技术(EndlessStripProduction，ESP)是目前国内外短流程热轧带钢领域的前沿技术，能够充分利用钢水热能，在高效、紧凑的生产线上生产出能够替代冷轧产品的优质薄规格热轧带钢，因而可比传统热轧生产线节能40％，可极大降低生产成本节能减排。但是由于ESP生产线产品主要以薄规格板带材产品为主，轧制过程中精轧机组的轧辊磨损非常严重，换辊周期一般是常规轧制换辊周期的两倍，换辊频繁，严重影响了生产质量和生产效率。近年来随着薄板坯连铸连轧技术的发展，动态变规程技术逐步应用于热轧带钢的生产。它不仅可以缩短非稳态轧制时间，提高生产效率，改善带钢质量，降低带钢切除量，同时也保证了轧制的连续性。目前ESP精轧机组变规程在线换辊是在五机架连轧时通过减少一台需换辊机架来实现在线换辊，由于在撤辊过程中需要在极短时间内对辊缝和辊速进行多次调整，所以在线换辊过程的动态变规程控制显得尤为重要。
技术实现思路
针对在线换辊设备，本专利技术旨在提供一种基于ESP精轧机组撤辊的动态变规程方法，即通过策略计算确定一个撤出机架的架次，将原常态的五机架轧制规程过渡到非常态的四机架轧制规程，通过各机架的辊缝及辊速调整，在保证轧机稳定轧制的前提下完成动态变规程。本专利技术目的通过下述技术方案实现：一种基于ESP精轧机组撤辊的动态变规程方法，通过确立撤辊架次以及各机架的辊缝及辊速调整，实现由五机架轧制到四机架轧制的转变。所述方法根据轧制工艺及轧机参数，首先确定撤出机架Fi架次，随后自变厚度区产生，对撤出机架Fi(1≤i≤5)的上游各机架进行辊缝及辊速调节并跟踪其运动距离，直到变厚度点到达撤出机架Fi，撤出机架抬升并调节，当撤出机架Fi撤出轧制后，对撤出机架下游各机架调节，实现在线换辊过程的动态变规程，具体包括以下步骤：(1)收集并输入工艺、板带、轧机参数；(2)计算撤辊机架Fi架次阶段：首先，确定并计算撤辊机架Fi架次。根据变化前后新旧规程的对比，在撤辊前，计算撤出每一个机架对整个变规程过程中轧制稳定性的影响大小以及产生超差区所造成的带材损耗大小，综合二者因素，选择影响最小的轧机进行撤出。2a)考虑整个调整过程中液压压下系统的行程。通过稳定性影响系数模型，计算各机架撤出时对系统稳定性造成的影响；2b)考虑整个调整过程中最终成品带钢楔形区的长度。首先要通过损耗计算机架模型来确定计算损耗的机架架次。随后通过带材损耗系数模型，计算各机架撤出时带材损耗的大小；2c)通过稳定性影响系数模型和带材损耗系数模型，建立综合评估模型，综合二者因素，选择影响最小的轧机架次进行撤出；(3)撤辊机架Fi上游各机架调节阶段：3a1)轧机架次n为变量，其初值为n＝1；3a2)判断当前机架Fn是否为撤辊机架Fi，即n是否等于i，若机架Fn为撤辊机架Fi时直接执行步骤(4)，否则执行步骤3b)；3b)机架Fn辊缝及辊速调节阶段：3b1)机架Fn辊缝及辊速调节：通过辊缝控制模型、张力控制模型和轧辊速度控制模型一，改变机架Fn的辊缝及辊速值使其达到设定值，保证改变辊缝时机架Fn单位后张力保持不变，使其动作时对上游生产无影响，与此同时也产生了变厚度区。通过跟踪变厚度区离开机架Fn的距离，将变厚度区控制在两个机架内，设变厚度区从产生到达到机架Fn+1的入口所需的时间为TMAX，其中L为相邻机架间距离，Vf,n为机架Fn轧辊线速度，则整个辊缝调节过程的时间T应小于TMAX；3b2)机架Fn下游机架辊速调节：通过轧辊速度控制模型二对机架Fn下游机架辊速调节，以保证下游各机架间张力值的稳定；3b3)计算变厚区离开机架Fn距离：通过距离模型不断累积计算变厚区离开机架Fn的距离Ln，当满足Ln-L≥0时，令n＝n+1，重复执行步骤3a2)，直至变厚度区到达撤辊机架Fi前；(4)撤辊机架Fi撤出轧制调节阶段：4a1)判断撤辊机架Fi是否为末机架，即i是否等于5，若为末机架则执行完步骤4a2)便结束撤出轧制的过程，否则执行接下来的步骤；4a2)撤辊机架Fi辊缝及辊速调节：通过张力控制模型和轧辊速度控制模型一，改变撤辊机架Fi的辊速值使其达到设定值，保证改变辊缝时其后张力保持不变，动作时对上游机架轧制无影响，同时改变撤辊机架Fi辊缝值保证入口为变厚区时其出口厚度达到设定值；当变厚区完全通过撤辊机架Fi后，则不必控制出口厚度进行快速的轧辊抬升，直至轧制力为零；4a3)机架Fi+1辊缝及辊速调节：通过辊缝控制模型和张力变换及轧辊速度控制模型进行计算和调整，在撤辊机架Fi调节辊缝的同时将机架Fi+1后张力值变为撤辊机架Fi的后张力值，同时改变机架Fi+1出口厚度保持不变；4a4)机架Fi+1下游机架辊速调节：通过轧辊速度控制模型二对机架Fi+1下游各机架进行辊速调节，以保证下游各机架间张力值的稳定；4a5)计算变厚区离开撤辊机架Fi距离：通过距离模型进行不断累积计算变厚区离开机架Fi的距离Li，当满足Li-L≥0时，机架Fi+1开始调节；4b)撤辊机架下游各机架辊缝及辊速调节阶段：4b1)轧机架次变量值n此时为：n＝i+1；4b2)判断当前机架Fn是否为末机架，即i+1是否等于5，若为末机架则执行完步骤4a4)便结束整个撤出轧制过程，否则执行接下来的步骤4b3)；4b3)机架Fn辊缝及调速：通过张力控制模型和轧辊速度控制模型一，改变撤辊机架Fn的辊速值使其达到设定值，保证改变辊缝时其后张力保持不变，动作时对上游机架轧制无影响，通过辊缝控制模型，在入口变厚度区刚通过后，将产品出口厚度调整为新的设定厚度值；4b4)机架Fn下游机架辊速调节：通过轧辊速度控制模型二对机架Fn下游各机架进行辊速调节，以保证下游各机架间张力值的稳定；4b5)计算变厚区离开机架Fn距离：通过距离模型进行不断累积计算变厚区离开机架Fn的距离Li+1，当满足Li+1-L≥0时，令n＝n+1，重复执行步骤4b2)，直至变厚区到达末机架前；4c)机架F5调节阶段：4c1)机架F5辊缝及辊速调节阶段：通过张力控制模型和轧辊速度控制模型一，改变撤辊机架F5的辊速值使其达到设定值，保证改变辊缝时其后张力保持不变，动作时对上游机架轧制无影响，通过辊缝控制模型，在入口变厚度区刚通过后，将产品最终轧件厚度调整为新的设定厚度值；4c2)撤辊机架撤出轧制的过程结束，精轧机组五机架连轧转为四机架连轧的变规程过程完成。优选地，本专利技术步骤(1)中，所述的工艺、板带、轧机参数包括：工作辊直径D，轧机刚度Km，机架间距离L，五架F1～F5，入口厚度H1～H5，出口厚度h1～h5，单位前张力σf,1～σf,5，单位后张力σb,1～σb,5，钢板宽度b，首机架入口速度Vb,1。本专利技术步骤2a)中所述的稳定性影响系数模型如下：其中,γ为载荷影响系数，St,0是原规程中机架Ft的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ESP精轧机组撤辊的动态变规程方法，其特征在于：用于由五机架轧制到四机架轧制的转变,所述方法根据轧制工艺及轧机参数，首先确定撤出机架Fi架次，其中1≤i≤5，随后自变厚度区产生，对撤出机架Fi的上游各机架进行辊缝及辊速调节并跟踪其运动距离，直到变厚度点到达撤出机架Fi，撤出机架抬升并调节，当撤出机架Fi撤出轧制后，对撤出机架下游各机架调节，实现在线换辊过程的动态变规程，具体包括以下步骤：(1)收集并输入工艺、板带、轧机参数，其中Fn代表精5轧机组轧机的架次，下脚标n值为当前轧机架次值，且1≤n≤5并为整数；(2)计算撤辊机架Fi架次阶段：2a)考虑整个调整过程中液压压下系统的行程，计算各机架撤出时对系统造成的稳定性影响；2b)考虑整个调整过程中最终成品带钢楔形区的长度，首先要通过损耗计算机架模型来确定计算损耗的机架架次，随后通过带材损耗系数模型，计算各机架撤出时带材损耗的大小；2c)根据步骤2a)中的稳定性影响计算和步骤2b)中的带材损耗计算，综合评估二者因素，选择影响最小的轧机架次进行撤出；(3)撤辊机架Fi上游各机架调节阶段：3a1)轧机架次n为变量，其初值为n＝1；3a2)判断当前机架Fn是否为撤辊机架Fi，即n是否等于i，若机架Fn为撤辊机架Fi时直接执行步骤(4)，否则执行步骤3b)；3b)机架Fn辊缝及辊速调节阶段：3b1)机架Fn辊缝及辊速调节：通过辊缝控制模型、张力控制模型和轧辊速度控制模型一，改变机架Fn的辊缝及辊速值使其达到设定值，保证改变辊缝时机架Fn单位后张力保持不变，使其动作时对上游生产无影响，与此同时也产生了变厚度区；通过跟踪变厚度区离开机架Fn的距离，将变厚度区控制在两个机架内，设变厚度区从产生到达到机架Fn+1的入口所需的时间为TMAX，...

【技术特征摘要】
1.一种基于ESP精轧机组撤辊的动态变规程方法，其特征在于：用于由五机架轧制到四机架轧制的转变,所述方法根据轧制工艺及轧机参数，首先确定撤出机架Fi架次，其中1≤i≤5，随后自变厚度区产生，对撤出机架Fi的上游各机架进行辊缝及辊速调节并跟踪其运动距离，直到变厚度点到达撤出机架Fi，撤出机架抬升并调节，当撤出机架Fi撤出轧制后，对撤出机架下游各机架调节，实现在线换辊过程的动态变规程，具体包括以下步骤：(1)收集并输入工艺、板带、轧机参数，其中Fn代表精5轧机组轧机的架次，下脚标n值为当前轧机架次值，且1≤n≤5并为整数；(2)计算撤辊机架Fi架次阶段：2a)考虑整个调整过程中液压压下系统的行程，计算各机架撤出时对系统造成的稳定性影响；2b)考虑整个调整过程中最终成品带钢楔形区的长度，首先要通过损耗计算机架模型来确定计算损耗的机架架次，随后通过带材损耗系数模型，计算各机架撤出时带材损耗的大小；2c)根据步骤2a)中的稳定性影响计算和步骤2b)中的带材损耗计算，综合评估二者因素，选择影响最小的轧机架次进行撤出；(3)撤辊机架Fi上游各机架调节阶段：3a1)轧机架次n为变量，其初值为n＝1；3a2)判断当前机架Fn是否为撤辊机架Fi，即n是否等于i，若机架Fn为撤辊机架Fi时直接执行步骤(4)，否则执行步骤3b)；3b)机架Fn辊缝及辊速调节阶段：3b1)机架Fn辊缝及辊速调节：通过辊缝控制模型、张力控制模型和轧辊速度控制模型一，改变机架Fn的辊缝及辊速值使其达到设定值，保证改变辊缝时机架Fn单位后张力保持不变，使其动作时对上游生产无影响，与此同时也产生了变厚度区；通过跟踪变厚度区离开机架Fn的距离，将变厚度区控制在两个机架内，设变厚度区从产生到达到机架Fn+1的入口所需的时间为TMAX，其中L为相邻机架间距离，Vf,n为机架Fn轧辊线速度，则整个辊缝调节过程的时间T应小于TMAX；3b2)机架Fn下游机架辊速调节：通过轧辊速度控制模型二对机架Fn下游机架辊速调节，以保证下游各机架间张力值的稳定；3b3)计算变厚区离开机架Fn距离：通过距离模型不断累积计算变厚区离开机架Fn的距离Ln，当满足Ln-L≥0时，令n＝n+1，重复执行步骤3a2)，直至变厚度区到达撤辊机架Fi前；(4)撤辊机架Fi撤出轧制调节阶段：4a1)判断撤辊机架Fi是否为末机架，即i是否等于5，若为末机架则执行完步骤4a2)便结束撤出轧制的过程，否则执行接下来的步骤；4a2)撤辊机架Fi辊缝及辊速调节：通过张力控制模型和轧辊速度控制模型一，改变撤辊机架Fi的辊速值使其达到设定值，保证改变辊缝时其后张力保持不变，动作时对上游机架轧制无影响，同时改变撤辊机架Fi辊缝值保证入口为变厚区时其出口厚度达到设定值；当变厚区完全通过撤辊机架Fi后，则不必控制出口厚度进行快速的轧辊抬升，直至轧制力为零；4a3)机架Fi+1辊缝及辊速调节：通过辊缝控制模型和张力变换及轧辊速度控制模型进行计算和调整，在撤辊机架Fi调节辊缝的同时将机架Fi+1后张力值变为撤辊机架Fi的后张力值，同时改变机架Fi+1出口厚度保持不变；4a4)机架Fi+1下游机架辊速调节：通过轧辊速度控制模型二对机架Fi+1下游各机架进行辊速调节，以保证下游各机架间张力值的稳定；4a5)计算变厚区离开撤辊机架Fi距离：通过距离模型进行不断累积计算变厚区离开机架Fi的距离Li，当满足Li-L≥0时，机架Fi+1开始调节；4b)撤辊机架下游各机架辊缝及辊速调节阶段：4b1)轧机架次变量值n此时为：n＝i+1；4b2)判断当前机架Fn是否为末机架，即i+1是否等于5，若为末机架则执行步骤4c)，否则执行接下来的步骤4b3)；4b3)机架Fn辊缝及调速：通过张力控制模型和轧辊速度控制模型一，改变撤辊机架Fn的辊速值使其达到设定值，保证改变辊缝时其后张力保持不变，动作时对上游机架轧制无影响，通过辊缝控制模型，在入口变厚度区刚通过后，将产品出口厚度调整为新的设定厚度值；4b4)机架Fn下游机架辊速调节：通过轧辊速度控制模型二对机架Fn下游各机架进行辊...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭艳，张敏，杨彦博，刘才溢，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13