一种提高轧制过程稳定性的张应力动态补偿方法技术

一种提高轧制过程稳定性的张应力动态补偿方法，属于冷轧自动控制技术领域，通过在整个轧制速度范围内对机架前张应力和后张应力进行动态补偿，实现稳定的轧制过程。本发明专利技术的特征在于：通过对非高速稳态轧制过程中的张应力补偿，使得轧制力保持稳定，从而解决了带钢在低速轧制、加速轧制、降速轧制等非高速稳态轧制过程中的不稳定问题，提高了冷轧带钢的生产稳定性，为冷轧带钢质量稳定控制和成材率提高创造了前提条件。

A dynamic tension stress compensation method to improve the stability of rolling process

A dynamic compensation method for tensile stress is developed to improve the stability of rolling process. It belongs to the field of automatic control technology for cold rolling. It realizes dynamic rolling process through dynamic compensation for pre tension and post tensioning stresses in the whole rolling speed range. The invention is characterized in that: the tension compensation of non steady high speed rolling process, the rolling force remained stable, so as to solve the problem of strip in rolling speed, acceleration, deceleration and other non rolling rolling speed during steady rolling instability, improves the production stability of cold rolled steel, cold-rolled strip quality stability control and yield increase created prerequisites.

【技术实现步骤摘要】
一种提高轧制过程稳定性的张应力动态补偿方法
本专利技术属于冷轧自动控制
，特别涉及一种提高轧制过程稳定性的张应力动态补偿方法。
技术介绍
冷轧轧制过程稳定性是冷轧生产过程中的首要追求目标之一，只有生产过程保持稳定才能保证正常的生产节奏、较高的生产效率和稳定的质量控制。影响冷轧生产过程稳定性的因素很多，其中轧制速度的变化，例如低速轧制、加速轧制和降速轧制等，是最容易发生生产不稳定的工况，在这些过程中可能会导致带钢跑偏、断带、厚度偏差等质量缺陷和生产故障。但是在实际生产过程中，轧制速度的变化是一个不可避免的轧制状态，在速度变化过程中保证生产稳定和产品质量合格是轧制过程控制系统的基本功能需求和必须解决的问题。通过分析可以知道，速度变化影响生产稳定和质量控制的根本原因在于，轧制速度的变化直接影响轧辊和带钢之间摩擦，而摩擦的变化会对轧制力的大小产生直接影响。轧制力作为冷轧轧制过程中的最活跃因素，轧制力的稳定性直接关系到轧制过程的稳定性。基于上述分析，冷轧自动控制系统通常在轧制速度发生变化的时候，通过对机架前张应力和后张应力进行补偿，用以弥补速度变化导致的摩擦状态的变化，保证轧制过程轧制力的基本稳定。传统的张应力补偿方法是针对低速状态给出固定的张应力补偿系数，但是低速轧制所指的低速是一个速度范围，仅仅给出一个固定的张应力补偿系数显然是无法满足多个低速轧制过程的稳定性需求的。针对常规的固定值张应力补偿方法无法满足多个低速轧制状态对轧制稳定性的需求这一现实问题，本专利技术提供了一种提高轧制过程稳定性的张应力动态补偿方法，在整个轧制速度范围内对机架前张应力和后张应力进行动态补偿，提高了冷轧带钢的生产稳定性，为冷轧带钢质量稳定控制和成材率提高创造了前提条件。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决带钢在低速轧制、加速轧制、降速轧制等非高速稳态轧制过程中的不稳定问题。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种提高轧制过程稳定性的张应力动态补偿方法，其特征在于对整个轧制速度范围进行分段的前提下，计算各速度分段点机架前张应力和后张应力补偿值，张力控制系统根据实际轧制速度计算实际需要的张应力补偿值，并计算新的张力设定值用于张力控制，保证轧制过程的稳定性。一种提高轧制过程稳定性的张应力动态补偿方法，包括以下步骤：步骤一、基于冷轧过程控制，获取高速稳态轧制过程中轧制速度vm、机架前张应力ftfm、机架前张力tfm、机架后张应力ftbm和机架后张力tbm，以及高速稳态轧制过程所对应的轧制力frm；步骤二、将整个轧制速度范围平均分成n段处理，所获得的速度分段点vsi将作为后续各模块计算张应力补偿值的基准点，其中i＝1,2,…,n,n+1；所述的整个轧制速度范围，是指从穿带速度vt到高速稳态轧制过程所对应的轧制速度vm之间的轧制速度范围；步骤三、通过计算各速度分段点的轧制力frsi、各速度分段点轧制力frsi与高速稳态轧制力frm的偏差frdsi、前张应力对轧制力的影响系数eftfsi、后张应力对轧制力的影响系数eftbsi等的中间计算过程，最终获得各速度分段点的前张应力补偿值ftafsi和后张应力补偿值ftabsi；步骤四、根据当前的实际轧制速度va和所获取的各速度分段点的前张应力补偿值ftafsi和后张应力补偿值ftabsi，通过插值计算的方法获得针对当前实际轧制速度的机架前张应力补偿值ftafa和后张应力补偿值ftaba，作为实际需求的张应力补偿值；步骤五、根据初始的张力设定值和所获得的张应力补偿值计算新的张力设定值，作为张力控制系统的张力控制目标。所述的中间计算过程包括以下步骤：步骤a、利用机架前带钢的厚度数据、宽度数据、钢种成分数据；机架后带钢的厚度数据、宽度数据；以及轧辊数据、变形抗力参数、摩擦系数参数、张应力数据，计算得到每个速度分段点对应的轧制力frsi,i＝1,…,n+1；步骤b、计算每个速度分段点对应的轧制力frsi与高速稳态轧制过程所对应的轧制力frm之间的差值frdsi。该差值就是需要通过机架前张应力补偿值和机架后张应力补偿值来弥补的轧制力差值；frdsi＝frsi-frm,i＝1,…,n+1；步骤c、计算每个速度分段点单位机架前张应力对轧制力的影响系数eftfsi和单位机架后张应力对轧制力的影响系数eftbsi；其中：ftfd是给定机架前张应力的一个变化量，本专利技术给定ftfd为ftfm的10％；frdnfsi是当前速度点轧制力frsi与给定前张应力变化量后对应的轧制力frnfsi之间的差值；其中：ftbd是给定机架后张应力的一个变化量，本专利技术给定ftbd为ftbm的10％；frdnbsi是当前速度点轧制力frsi与给定后张应力变化量后对应的轧制力frnbsi之间的差值；步骤d、计算各速度分段点的前张应力补偿值ftafsi和后张应力补偿值ftabsi。计算方法如下所示：所述的插值计算的方法是根据当前的实际轧制速度va和所获取的各速度分段点的前张应力补偿值ftafsi和后张应力补偿值ftabsi，计算获得针对当前实际轧制速度va的机架前张应力补偿值ftafa和后张应力补偿值ftaba，作为实际需求的张应力补偿值。具体步骤如下：步骤e、依据所述的轧制速度分段处理模块的速度分段处理结果vsi，确定当前轧制速度va所处的速度分段区间seg：vsseg≤va<vsseg+1,seg＝1,…,n；步骤f、依据所处速度分段区间seg和该速度区间所对应两个速度分段点的机架前张应力补偿值ftafsseg和ftafsseg+1，调用线性插值方法获得针对当前轧制速度的机架前张应力补偿值ftafa；步骤g、依据所处速度分段区间seg和该速度区间所对应两个速度分段点的机架后张应力补偿值ftabsseg和ftabsseg+1，调用线性插值方法获得针对当前轧制速度的机架后张应力补偿值ftaba；所述的计算新的张力设定值，包括以下步骤：机架前张应力补偿值ftafa转化为机架前张力补偿值tafa的计算方法为：tafa＝ftafa×w0*h0；w0是机架前带钢宽度，h0是机架前带钢厚度；机架后张应力补偿值ftaba转化为机架后张力补偿值taba的计算方法为：taba＝ftaba×w1*h1；w1是机架前带钢宽度，h1是机架前带钢厚度；计算张力控制系统新机架前张力tfa和机架后张力tba的设定值的方法为：tfa＝tafa+tfm；tba＝taba+tbm。所述的动态补偿方法还包括：各速度分段点的前张应力和后张应力补偿值极限检查，该检查步骤包括：包括张应力补偿值极限检查和基于张应力补偿的总张力极限检查；张应力补偿值极限是以高速稳态轧制过程中张应力设定为基础，取高速稳态轧制过程中张应力设定的50％作为张应力补偿值极限。张应力补偿值超过该值，则张应力补偿值取该值；否则保留张应力补偿值计算结果；基于张应力补偿的总张力极限检查过程如下：①基于机架前张应力补偿值ftafsi，计算机架前总张应力ftfsi和机架前总张力tfsi；ftfsi＝ftafsi+ftfm,i＝1,…,n+1；tfsi＝ftfsi×w0*h0,i＝1,…,n+1；式中，w0是机架前带钢宽度，h0是机架前带钢厚度；②机架前总张力极限tful是综合考虑设备极限和工艺极限的给定值，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高轧制过程稳定性的张应力动态补偿方法，其特征在于：步骤一、基于冷轧过程控制，获取高速稳态轧制过程中轧制速度vm、机架前张应力ftfm、机架前张力tfm、机架后张应力ftbm和机架后张力tbm，以及高速稳态轧制过程所对应的轧制力frm；步骤二、将整个轧制速度范围平均分成n段处理，所获得的速度分段点vsi将作为后续各模块计算张应力补偿值的基准点，其中i＝1，2，…，n，n+1；步骤三、通过计算各速度分段点的轧制力frsi、各速度分段点轧制力frsi与高速稳态轧制力frm的偏差frdsi、前张应力对轧制力的影响系数eftfsi、后张应力对轧制力的影响系数eftbsi的中间计算过程，获得各速度分段点的前张应力补偿值ftafsi和后张应力补偿值ftabsi；步骤四、根据当前的实际轧制速度va和各速度分段点的前张应力补偿值ftafsi和后张应力补偿值ftabsi，通过插值计算的方法获得针对当前实际轧制速度的机架前张应力补偿值ftafa和后张应力补偿值ftaba，作为实际需求的张应力补偿值；步骤五、根据初始的张力设定值和所获得的张应力补偿值计算新的张力设定值，作为张力控制系统的张力控制目标。

【技术特征摘要】
1.一种提高轧制过程稳定性的张应力动态补偿方法，其特征在于：步骤一、基于冷轧过程控制，获取高速稳态轧制过程中轧制速度vm、机架前张应力ftfm、机架前张力tfm、机架后张应力ftbm和机架后张力tbm，以及高速稳态轧制过程所对应的轧制力frm；步骤二、将整个轧制速度范围平均分成n段处理，所获得的速度分段点vsi将作为后续各模块计算张应力补偿值的基准点，其中i＝1，2，…，n，n+1；步骤三、通过计算各速度分段点的轧制力frsi、各速度分段点轧制力frsi与高速稳态轧制力frm的偏差frdsi、前张应力对轧制力的影响系数eftfsi、后张应力对轧制力的影响系数eftbsi的中间计算过程，获得各速度分段点的前张应力补偿值ftafsi和后张应力补偿值ftabsi；步骤四、根据当前的实际轧制速度va和各速度分段点的前张应力补偿值ftafsi和后张应力补偿值ftabsi，通过插值计算的方法获得针对当前实际轧制速度的机架前张应力补偿值ftafa和后张应力补偿值ftaba，作为实际需求的张应力补偿值；步骤五、根据初始的张力设定值和所获得的张应力补偿值计算新的张力设定值，作为张力控制系统的张力控制目标。2.如权利要求1所述的动态补偿方法，其特征在于：所述的整个轧制速度范围是指从穿带速度vt到高速稳态轧制过程所对应的轧制速度vm之间的轧制速度范围。3.如权利要求1所述的动态补偿方法，其特征在于：所述的中间计算过程包括以下步骤：步骤a、利用机架前带钢的厚度数据、宽度数据、钢种成分数据；机架后带钢的厚度数据、宽度数据；以及轧辊数据、变形抗力参数、摩擦系数参数、张应力数据，计算得到每个速度分段点对应的轧制力frsi，i＝1，…，n+1；步骤b、计算每个速度分段点对应的轧制力frsi与高速稳态轧制过程所对应的轧制力frm之间的差值frdsi：frdsi＝frsi-frm，i＝1，…，n+1；步骤c、计算每个速度分段点单位机架前张应力对轧制力的影响系数eftfsi和单位机架后张应力对轧制力的影响系数eftbsi；其中：ftfd是给定机架前张应力的一个变化量，本发明给定ftfd为ftfm的10％；frdnfsi是当前速度点轧制力frsi与给定前张应力变化量后对应的轧制力frnfsi之间的差值；其中：ftbd是给定机架后张应力的一个变化量，本发明给定ftbd为ftbm的10％；frdnbsi是当前速度点轧制力frsi与给定后张应力变化量后对应的轧制力frnbsi之间的差值；步骤d、计算各速度分段点的前张应力补偿值ftafsi和后张应力补偿值ftabsi：4.如权利要求1所述的动态补偿方法，其特征在于：所述的插值计算方法具体步骤如下：步骤e、依据所述的轧制速度分段处理模块的速度分段处理结果vsi，确定当前轧制速度va所处的速度分段区间seg：vsseg≤va＜vsseg+1，seg＝1，…，n；步骤f、依据所处速度分段区间seg和该速度区间所对应两个速度分段点的机架前张应力补偿值ftafsseg和ftafsseg+1，调用线性插值方法获得针对当前轧制速度的机架前张应力补偿值ftafa；步骤g、依据所处速度分段区间seg和该速度区间所对应两个速度分段点的机架后张应力补偿值fta...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭立伟，
申请(专利权)人：北京首钢自动化信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11