一种避免单机架冷轧带钢平整机S辊打滑的控制方法技术

本发明专利技术提供一种避免单机架冷轧带钢平整机S辊打滑的控制方法，属于冶金自动化技术领域。该方法根据平整带钢厚度的不同，对S辊控制模式进行转矩控制模式和速度控制模式切换，使S辊不打滑。转矩控制模式，给S辊一个超前(出口S辊)或滞后(入口S辊)于带钢的速度，然后对其转矩进行张力限幅，使其工作于转矩闭环；速度控制模式，即以实测带钢速度作为S辊给定速度，同时对S辊转矩进行较小限幅，这样就能保证在平整厚度较薄带钢时，S辊不产生打滑现象。该方法既能满足平整厚带钢时所需的大张力，又能避免在平整薄带钢时S辊打滑的问题。

A Control Method for Avoiding S-roll Slipping of Single Stand Cold Rolled Strip Temper Mill

【技术实现步骤摘要】
一种避免单机架冷轧带钢平整机S辊打滑的控制方法
本专利技术涉及冶金自动化
，特别是指一种避免单机架冷轧带钢平整机S辊打滑的控制方法。
技术介绍
平整过程是冷轧带钢退火后的一道工序，其目的是为了消除材料的屈服平台，改善带钢表面粗糙度，矫正带钢板形等，因此，平整工序质量控制的好坏将直接影响产品的使用效果。平整机质量控制主要包括延伸率控制、张力控制、板形控制和表面质量控制。冷轧平整机组按照工艺要求，需要建立较大的机前、机后张力，为了避免开卷机和卷取机设备的重型化，在平整机前后均配置有S辊，作为张力辊来使用，其目的之一就是为了利用S辊增大平整机前、后张力。根据平整机组S辊的设计目的，在平整较厚退火带钢时，平整机组需要较大的前后张力，此时带钢作用在S辊表面的作用力就较大，S辊与带钢表面的摩擦力就大，因此不易产生打滑情况，并且S辊可以为机组提供一定的张力值。然而，在平整较薄退火带钢时，尤其是0.5mm及以下厚度，平整机组需要的张力就较小，此时，带钢作用在S辊表面的作用力较小，S辊与带钢表面摩擦力也就较小，因此容易产生打滑现象。若S辊在生产过程中产生了打滑现象，必定会在带钢表面产生擦划伤，影响了带钢表面质量，严重时导致产品不合格。所以，避免S辊打滑现象的出现，是提高表面质量的关键。对于平整0.5mm及以下厚度的退火带钢，开卷机和卷取机的设备能力可以提供机组所需的张力，该种情况下，S辊无需为机组提供张力，仅作为转向辊使用即可。所以要根据产品厚度的不同，对S辊控制模式进行切换，在厚规格产品生产时，S辊作为张力辊使用，为机组提供一定的张力；在薄规格产品生产时，S辊作为转向辊使用。在工业生产过程中，避免S辊打滑的一般做法是提高S辊辊面粗糙度，以保证有足够的摩擦力避免其打滑，但是由于带钢与S辊辊面材质硬度的不同，随着生产的进行，S辊辊面粗糙度会逐渐减小，S辊打滑概率逐渐增大，该方法成本高，换辊周期短，可行性差，不能彻底解决打滑问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种避免单机架冷轧带钢平整机S辊打滑的控制方法，该方法根据带钢厚度的不同，对S辊控制模式进行切换，实现避免S辊打滑的目的。该方法根据平整带钢厚度的不同，对S辊控制模式在转矩控制模式和速度控制模式之间进行切换，其中，转矩控制模式为给S辊一个超前或滞后于带钢的速度，然后对其转矩进行张力限幅，使其工作于转矩闭环；速度控制模式为以实测带钢速度作为S辊给定速度，同时对S辊转矩进行较小限幅。该方法具体包括步骤如下：S1：根据欧拉公式，在设定张力T0下，计算S辊间和S辊与平整机间的最大张力：其中，T0为开卷机或卷取机与S辊间张力，T1为上下S辊间的最大张力，T2为S辊与平整机间最大张力，μ1为下S辊辊面摩擦系数，α1为下S辊处带钢包角，μ2为上S辊辊面摩擦系数，α2为上S辊处带钢包角，λ1、λ2为张力补偿系数，根据经验一般取值为0.6～1.0。S2：计算上下S辊能够提供的最大张力及两者之间的比例关系：其中，TTop为上S辊所能提供的最大张力，TBot为下S辊所能提供的最大张力，θ1为上S辊张力比例系数，θ2为下S辊张力比例系数；S3：以Δv为速度步长，在空载情况下，采集m组S辊速度与转矩对应数据，并利用m组数据拟合出S辊速度v与转矩M的关系函数：其中，F1(v)为上S辊转矩和转速关系函数，F2(v)为下S辊转矩与转速关系函数；S4：对带钢实际线速度进行滤波处理：vact＝βvn+(1-β)vact′其中，vn为当前扫描周期速度反馈值，vact’为上扫描周期速度滤波值，β为滤波系数，vact为滤波后的带钢速度值；S5：根据不同的带钢厚度h，对S辊设定速度和设定转矩进行不同的控制模式选择：①当h≥h1时：②当h＜h1时：其中，h1为切换控制模式厚度值，vTop_Ref为上S辊速度设定值，vBot_Ref为下S辊速度设定值，fTop为上S辊速度系数，fBot为下S辊速度系数，v0为平整机速度设定值，Top_Ref为上S辊转矩设定值，MBot_Ref为下S辊转矩设定值，T为S辊张力设定值，RTop为上S辊半径，RBot为下S辊半径。其中，S1中摩擦系数μ1、μ2按照经验取值，取值范围为0.1～0.18。S3中采样数m不小于10。S3中转速和转矩关系采用一次函数进行拟合，拟合函数如下：F1(v)＝a1v+b1F2(v)＝a2v+b2其中，a1，a2为函数一次项系数，b1，b2为函数常数项系数。S4中带钢实际线速度反馈值来自激光测速仪或安装在S辊的速度编码器。S5中S辊速度系数，对于入口S辊有：fBot<fTop<1.0；对于出口S辊有：fBot>fTop>1.0。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：上述方案中，对S辊的控制更合理，根据厚度的不同，对S辊控制模式进行切换，既能满足平整厚带钢时所需的大张力，又能避免在平整薄带钢时S辊打滑的问题。所述方法分别计算上下S辊的张力分配系数，根据分配系数对S辊张力进行合理的分配，也能够避免单个S辊打滑的情况，同时拟合出S辊速度与转矩的对应关系，也避免了由于转矩设定过大导致的S辊打滑。该方法实现简单，在不增加任何硬件的情况下即可实现，成本低，效果明显。附图说明图1为本专利技术的避免单机架冷轧带钢平整机S辊打滑的控制方法所涉及的冷轧带钢平整机设备布置图；图2为本专利技术中S辊受力分析图，其中，T0为开卷机或卷取机与S辊间张力，T1为上下S辊间的最大张力，T2为S辊与平整机间最大张力，α1为下S辊处带钢包角，α2为上S辊处带钢包角。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本专利技术提供一种避免单机架冷轧带钢平整机S辊打滑的控制方法。该方法所涉及设备如图1所示，根据平整带钢厚度的不同，对S辊控制模式在转矩控制模式和速度控制模式之间进行切换，其中，转矩控制模式为给S辊一个超前或滞后于带钢的速度，然后对其转矩进行张力限幅，使其工作于转矩闭环；速度控制模式为以实测带钢速度作为S辊给定速度，同时对S辊转矩进行较小限幅。如图2所示，为S辊受力分析图，通过分析，该方法具体包括步骤如下：S1：根据欧拉公式，在设定张力T0下，计算S辊间和S辊与平整机间的最大张力：其中，T0为开卷机或卷取机与S辊间张力，T1为上下S辊间的最大张力，T2为S辊与平整机间最大张力，μ1为下S辊辊面摩擦系数，α1为下S辊处带钢包角，μ2为上S辊辊面摩擦系数，α2为上S辊处带钢包角，λ1、λ2为张力补偿系数，根据经验一般取值为0.6～1.0；S2：计算上下S辊能够提供的最大张力及两者之间的比例关系：其中，TTop为上S辊所能提供的最大张力，TBot为下S辊所能提供的最大张力，θ1为上S辊张力比例系数，θ2为下S辊张力比例系数；S3：以Δv为速度步长，在空载情况下，采集m组S辊速度与转矩对应数据，并利用m组数据拟合出S辊速度v与转矩M的关系函数：其中，F1(v)为上S辊转矩和转速关系函数，F2(v)为下S辊转矩与转速关系函数；S4：对带钢实际线速度进行滤波处理：vact＝βvn+(1-β)vact′其中，vn为当前扫描周期速度反馈值，vact’为上扫描周期速度滤波值，β为滤波系数，vact为滤波后的带钢速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种避免单机架冷轧带钢平整机S辊打滑的控制方法，其特征在于：根据平整带钢厚度的不同，对S辊控制模式在转矩控制模式和速度控制模式之间进行切换，其中，转矩控制模式为给S辊一个超前或滞后于带钢的速度，然后对其转矩进行张力限幅，使其工作于转矩闭环；速度控制模式为以实测带钢速度作为S辊给定速度，同时对S辊转矩进行较小限幅。

【技术特征摘要】
1.一种避免单机架冷轧带钢平整机S辊打滑的控制方法，其特征在于：根据平整带钢厚度的不同，对S辊控制模式在转矩控制模式和速度控制模式之间进行切换，其中，转矩控制模式为给S辊一个超前或滞后于带钢的速度，然后对其转矩进行张力限幅，使其工作于转矩闭环；速度控制模式为以实测带钢速度作为S辊给定速度，同时对S辊转矩进行较小限幅。2.根据权利要求1所述的避免单机架冷轧带钢平整机S辊打滑的控制方法，其特征在于：包括步骤如下：S1：根据欧拉公式，在设定张力T0下，计算S辊间和S辊与平整机间的最大张力：其中，T0为开卷机或卷取机与S辊间张力，T1为上下S辊间的最大张力，T2为S辊与平整机间最大张力，μ1为下S辊辊面摩擦系数，α1为下S辊处带钢包角，μ2为上S辊辊面摩擦系数，α2为上S辊处带钢包角，λ1、λ2为张力补偿系数，λ1、λ2取值范围为0.6～1.0；S2：计算上下S辊能够提供的最大张力及两者之间的比例关系：其中，TTop为上S辊所能提供的最大张力，TBot为下S辊所能提供的最大张力，θ1为上S辊张力比例系数，θ2为下S辊张力比例系数；S3：以Δv为速度步长，在空载情况下，采集m组S辊速度与转矩对应数据，并利用m组数据拟合出S辊速度v与转矩M的关系函数：其中，F1(v)为上S辊转矩和转速关系函数，F2(v)为下S辊转矩与转速关系函数；S4：对带钢实际线速度进行滤波处理：vact＝βvn+(1-β)vact′其中，vn为当前扫描周期速度反馈值，vact’为上扫描周期速度滤波值，β为滤波系数，vact为滤波后...

【专利技术属性】
技术研发人员：任晓怀，张飞，
申请(专利权)人：北京科技大学设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11