可减轻加热炉步进梁水印对成品厚度影响的轧制控制方法技术

本发明专利技术揭示了一种可减轻加热炉步进梁水印对成品厚度影响的轧制控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，检测加热炉中步进梁的数量和加热炉的尺寸；步骤2，根据步进梁的数量和加热炉的尺寸计算水印点的数量和每一个水印点的位置；步骤3，计算每一个水印点对于轧制力的水印影响系数；步骤4，根据水印影响系数计算水印点的实际轧制力。采用了本发明专利技术的技术方案，能够减轻加热炉步进梁水印对中厚板成品厚度的影响，特别是可以在加热炉在炉时间较短情况下，仍能有效地减少水印造成的厚度波动，能够确保厚板小时产量和成品厚度精度，减少质量损失。

【技术实现步骤摘要】
可减轻加热炉步进梁水印对成品厚度影响的轧制控制方法
本专利技术涉及厚板轧机的厚度控制方法，更具体地说，涉及一种可减轻加热炉步进梁水印对成品厚度影响的轧制控制方法。
技术介绍
影响中厚板热轧钢板厚度的因素有若干项，其中包括了来料板坯温度不均匀造成的钢板厚度变化。造成来料板坯温度不均匀的原因之一是水印的影响。水印，又称为炉底黑印或加热炉黑印，即钢板长度方向上的局部冷硬区，这是板坯在加热炉中与加热炉底部托起支撑物接触而产生的，严重时肉眼可见板坯该区域颜色较暗。板坯沿长度方向的温度不均匀能造成钢板沿长度方向的厚度波动，具体可见《高精度板带材轧制理论与实践》(V.B.金兹伯格，冶金工业出版社，2002)的8.3小节-热轧带钢的厚度变化。水印的定义见《热轧生产自动化技术》(刘玠，冶金工业出版社，2006)的4.4.1.2小节-水印温度。步进式连续加热炉是当前中厚板轧机产线的主流加热炉配置，它的底部托起支撑物是安装在内部通水或蒸汽冷却的步进梁和固定梁上的垫块，虽比老式的推钢式连续加热炉造成的水印程度轻面积小，但仍会在加热后的板坯上产生一定程度的水印，特别是在板坯的在炉时间较短的情况下，水印较严重，对中厚板成品厚度精度的影响不可忽视。水印点及水印温差：板坯接触水冷梁的部位称为水印点，一般受热温度较非接触部位低，和非接触部位的温度差称为水印温差。由于梁中通水循环冷却，在冷却水梁的同时也对梁上垫块实施了冷却，在垫块和板坯之间因温度传导的作用使接触点的温度低而产生水印温差。水印温差因水梁的功能可分为步进梁水印温差和固定梁水印温差。步进梁托起板坯时的接触点称步进梁水印点；步进梁下降后，板坯放在固定梁上的接触点，称之为固定梁水印点。本技术方案中，由于主要技术实施要点在中厚板可逆轧机的控制系统中，所以不区分步进梁水印和固定梁水印，统称水印点，而水印温差简称为水印。现有的减轻、消除水印带来的成品厚度波动的技术，主要集中在加热炉设备的设计及步进梁动作控制技术方面。比如合理设计步进梁和固定梁垫块的形状(KR20030008119A)，研发制备采用新材料的垫块(JP62290821A)，完善步进梁运动的控制策略(200720068986)等。加热炉方面的技术方案都体现了尽量降低水印产生的可能性及影响程度。另一方面，若在加热炉水印的产生不可避免的情况下，从轧机厚度控制角度，如何降低水印对成品钢板厚度的影响，目前中厚板轧机主要依靠厚度自动控制(AutomaticGaugeControl，AGC)功能。AGC功能能够在一定程度上减轻各种因素对厚度波动的影响，也包括水印的影响。中厚板轧机的轧制钢板长度比热连轧机短得多，而且靠近轧机的区域水汽弥漫，振动严重，测量环境十分恶劣，所以通常不能采用热连轧机的测厚仪反馈式自动厚度控制方式和监控式厚度自动控制方式，通常采用轧制力AGC控制模式，没有特定消除水印厚度影响的针对性技术方案。与中厚板轧机不同，热连轧轧机除了AGC功能有多种控制模式，而且还出现了直接消除水印影响的几种技术方案：(1)在粗轧机和精轧机之间安装加热装置，对中间坯水印点位置直接补热(JP62207510A)；(2)在精轧机架间安装加热装置，对带钢水印点位置直接补热(JP6269835A、JP9271821A)；(3)增加温度测量装置，进行厚度反馈控制(JP61009917A)。以上几种技术方案，除常规的轧制力AGC功能以外，都需要额外增加装置，需要设备投资。下面具体叙述上述几种典型的减轻水印对成品厚度影响的技术方案的不足之处。现有加热炉方面的技术方案中，一旦中厚板产线已投入生产，设备设计的方案，除非投资进行加热炉设备改造，否则几乎没有改进空间。加热炉步进梁动作策略的优化，主要针对的是生产线异常停顿情况下的补救措施，而对于正常生产过程来说，步进梁动作必须满足生产节奏的要求，申请号为200720077367.9的中国专利的技术方案实质上是在平衡固定梁和步进梁造成的水印，使步进梁垫块和固定梁垫块接触板坯的时间较均衡。但如果板坯在炉时间较短，由于板坯加热过程本身是个缓慢变化过程，板坯温度均匀性较差，即使步进梁垫块和固定梁垫块接触板坯的时间较均衡，但水印点由于与垫块接触，温度散失多，升温尤其慢，水印点的温度根本还没加热到位，就已出炉了，所以在这种条件下，不论如何调整步进梁动作，水印依然会很明显。在轧机方面的技术方案中，热连轧的直接消除水印影响的方案，是在热连轧机组中增加直接的水印点补温装置，需要设备投资，而且需要考虑设备空间布置限制，真正实施的难度很大。中厚板轧机通常采用轧制力AGC(P-AGC)控制系统。轧制力AGC系统具有应对阶跃响应慢的固有缺陷，水印影响恰恰是一种较典型的阶跃干扰。(关于水印点的影响，摘录自《热轧生产自动化技术》4.4.1.2小节，刘玠，冶金工业出版社，2006)由于水印处温度变化率大，导致轧制力、轧机弹跳和轧件厚度的变化都很″陡″。对于这一类高幅值的快变扰动，采用反馈控制方式，厚差消除效果通常不理想，如可采用前馈控制方式，也可明显改善水印抑制效果。由于轧制力AGC系统固有的反馈收敛较慢的特性，在应对变化″陡峭″的水印影响时，就显得力不从心。这可以从改进AGC反馈响应性能着手或设计合理的前馈控制。本设计方案就是提出了一种新的针对中厚板轧机的基于在炉时间预测水印影响的前馈控制方法。而文献中已有的前馈方案都是为热连轧机组设计的，比如：兼顾板形的硬度前馈自动厚度控制在热连轧上的应用(李伯群等，冶金自动化，2012年1月)。而且热连轧机组的前馈是从前机架，设法提取材料硬度、温度变化的信息，而不是本技术方案中的从水印产生的源头--加热炉机组获取有效信息，给出合理的中厚板轧机的前馈动作。以下关于轧制力AGC原理的描述，摘自《中国中厚板轧制技术与装备》6.4.3节，王国栋，冶金工业出版社，2009。轧制力AutomaticGaugeControl，AGC是利用轧机机架的弹跳方程直接计算得到板厚的方法，它相当于将机架作为厚度计(gaugemeter)，无滞后时间测得厚度，所以又称它为厚度计法，其厚度控制系统被称为厚度计法厚度控制系统，简称为GM-AGC(gaugemeter-automaticgaugecontrol)。由西姆斯最早提出的弹跳方程：h＝S0+P/Km(1)其中h：计算出的钢板厚度，S0：辊缝，P：实测轧制力，Km：轧机刚度系数。得到了厚度计法的控制模型公式：ΔS＝(P-P0)/Km(2)其中，ΔS是需要调整的辊缝变化量，P0是设定轧制力。如图1所示，现有的带钢轧制方法可以概括为以下5个步骤：S11：钢板进钢之前的设定；S12：计算下一道次的多点设定的设定特征点的设定轧制力P0；S13：轧制力AGC控制模块接收、保存设定轧制力P0目标曲线；S14：钢板进入轧机开始轧制；S15：轧制力AGC控制模块接收实时测量轧制力P，采用厚度计法，实时调整轧机辊缝。实践表明，当有阶跃扰动时，经过此控制系统多次调解之后，最后是可以收敛到厚度偏差，但是这种轧制力AGC其收敛的速度很慢，系统的动态响应不理想。现有的厚板轧机通常采用轧制力AGC(P-AGC)控制系统，轧制力AGC系统具有应对阶跃响应慢的固有缺陷。目前，还没有专门针对水印影本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可减轻加热炉步进梁水印对成品厚度影响的轧制控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，检测加热炉中步进梁的数量和加热炉的尺寸；步骤2，根据所述步进梁的数量和加热炉的尺寸计算水印点的数量和每一个水印点的位置；步骤3，计算每一个水印点对于轧制力的水印影响系数；步骤4，根据所述水印影响系数计算水印点的实际轧制力。

【技术特征摘要】
1.一种可减轻加热炉步进梁水印对成品厚度影响的轧制控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，检测加热炉中步进梁的数量和加热炉的尺寸；步骤2，根据所述步进梁的数量和加热炉的尺寸计算水印点的数量和每一个水印点的位置；步骤3，计算每一个水印点对于轧制力的水印影响系数；步骤4，根据所述水印影响系数计算水印点的实际轧制力步骤5，绘制轧制力目标曲线，所述目标曲线包括所述水印点的实际轧制力和非水印点的轧制力；步骤6，根据所述目标曲线，在实时轧制过程中结合厚度计法，实时调整轧机辊缝；所述加热炉中步进梁的数量N为2～5，所述步进梁以炉列宽度方向的中心对称布置；当N＝2时，其中，sr1是从板坯左侧端部起的第1个水印点的相对位置，以板坯左侧端部为起点位置0，单位：％，范围：0～50％；sr2是从板坯左侧端部起的第2个水印点的相对位置，单位：％，范围：50～100％；L：板坯长度，单位：m，范围：2～8m；d12：第1和第2个梁之间的距离，单位：m，范围：1.6～6m；当N＝3时，3个梁以第2个梁为中心对称布置，第2、3个梁间的距离与第1、2个梁间的距离相同，并且有：其中，sr1是从板坯左侧端部起的第1个水印点的相对位置，以板坯左侧端部为起点位置0，单位：％，范围：0～50％；sr2是从板坯左侧端部起的第2个水印点的相对位置，单位：％，数值：50％；sr3是从板坯左侧端部起的第3个水印点的相对位置，单位：％，范围：50～100％；L：板坯长度，单位：m，范围：2～8m；d12：是第1和第2个梁之间的距离，单位：m，范围：0.8～3m；当N＝4时，4个梁以第2、3个梁之间距离的中点为中心对称分布，第1、2个梁间的距离与第3、4个梁间的距离相同，并且有：其中，sr1是从板坯左侧端部起的第1个水印点的相对位置，以板坯左侧端部为起点位置0，单位：％，范围：0～40％；sr2是从板坯左侧端部起的第2个水印点的相对位置，单位：％，范围：10～50％；sr3是从板坯左侧端部起的第3个水印点的相对位置，单位：％，范围：50～90％；sr4是从板坯左侧端部起的第4个水印点的相对位置，单位：％，范围：60～100％；L：板坯长度，单位：m，范围：2～8m；d12：是第1和第2个梁之间的距离，单位：m，范围：0.8～2.4m；d23：是第2和第3个梁之间的距离，单位：m，范围：1.2～4.4m；当N＝5时，5个梁以第3个梁为中心对称布置，第1、...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗雨川，王全胜，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31