张减机壁厚前馈结合反馈控制方法技术

本发明专利技术涉及一种无缝钢管张力减径过程的壁厚控制方法，尤其涉及一种基于来料荒管壁厚偏差和张减成品管壁偏差的无缝钢管张减过程壁厚前馈结合反馈自适应控制方法。本发明专利技术是在无缝钢管的张减轧制过程中，首先，根据张减机出口处的测厚仪在线测量得到的张减成品管壁厚数据，修正各轧辊的轧制转速，以克服由于不良的生产状况和模型失配造成的壁厚偏差；然后，以上述轧制转速为基础，比较已轧制钢管的荒管与来料荒管的壁厚差异，依据壁厚分布规律，得到反馈与前馈结合的新的各轧辊的转速分布的自适应调整方法。从而避免由来料荒管壁厚偏差和环境干扰所造成的张减成品钢管壁厚偏差，实现钢管壁厚和控制的目标壁厚的一致性。

Feed forward feedback control method for wall thickness of tension reducing machine

The invention relates to a control method of diameter thick wall tension reducing process of seamless steel tube, in particular to a seamless steel pipe materials based on shell wall thickness deviation and reducing product deviation of pipe wall tension reducing wall thickness with feedforward feedback adaptive control method. The present invention is in the seamless steel tube stretch reducing rolling process, first of all, according to the stretch reducing mill at the outlet of the measured thickness online measurement of reducing product wall thickness data, rolling speed correction of the roll, to overcome the thickness deviation of production status and model mismatch caused by the poor; then, to the rolling speed based comparison of rolled steel tube tube and tube wall thickness difference of the material, on the basis of thickness distribution, get the adaptive adjustment method of speed distribution of feedforward and feedback with the new roll. Thus, the thickness deviation of the finished product steel pipe caused by the material shortage, the pipe wall thickness deviation and the environmental interference can be avoided, and the wall thickness of the steel pipe can be controlled and the uniformity of the target wall thickness can be controlled.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无缝钢管张力减径过程的壁厚控制方法，尤其涉 及一种基于来料荒管壁厚偏差和张减成品管壁偏差的无缝钢管张减过 程壁厚前馈结合反馈自适应控制方法。10
技术介绍
张减机是钢管热轧生产的最后一道变形设备，对最终钢管产品的 质量起着决定性作用，因此，对张减机的控制的研究具有特殊的重要 意义。热轧无缝钢管在生产过程中的壁厚偏差是影响钢管热轧生产收 得率和成品钢管质量的重要因素之一，因此如何控制好钢管的壁厚偏15差是张减过程的控制系统的主要目标。钢管在张力减径机的壁厚变化通过调整钢管在各机架间张力实 现，而各机架间的张力由各轧辊之间的速度差产生，因此控制张减机 壁厚问题转化为调整各轧辊的转速值问题。传统上张减机各轧辊的转速值都是在稳态轧制条件下，根据理想20的材料情况，经过计算预先设定的。然而，在实际的张减过程中不可 避免地存在着各种内部参数变化、外部干扰和荒管壁厚的变化等，可 能发生钢管的壁厚值与标称值偏差较大的情况，此时必须在实际生产 过程中相应调整各轧辊的转速以弥补壁厚的变化。目前，各钢管企业 在钢管生产时，主要是生产操作员根据现场生产情况，依靠经验对轧25 辊的转速分布进行人工调整，可靠性和最优性都得不到保证。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种， 该控制方法根据张减过程轧制前后钢管壁厚的实测数据和钢管的特征 30数据，采用迭代学习控制技术，在轧制过程中在线自适应调整各轧制<formula>formula see original document page 6</formula>机架的转速分布，补偿由来料荒管壁厚变化和环境干扰等因素造成的 轧辊转速分布参数误差。本专利技术是这样实现的 一种， 其包含以下步骤步骤l、读取待轧钢管的相关标准工艺参数数据，由张减轧制表中 读出待轧钢管的相关标准工艺参数数据，标准管坯重量^、标准连轧 管长度^ 、标准连轧管外径"、标准连轧管壁厚《、标准成品管外径"、 标准成品管壁厚《、张减机入口机架工作直径《、张减机出口机架工 作直径《、张减机入口机架速度《、标准张减机出口机架速度《、作用机架为111架时《=《；步骤2、读取在线测得钢管的相关实际工艺参数数据，在线实际测 得管坯重量S、连轧管长度"在线测厚仪测量的壁厚实测值《，各机 架电机电流实测值和钢管头尾到达各机架的时间，各机架的入口机架 速度v:、出口机架速度《；并设置实际的连轧管外径"与理想连轧管外径"一致，即"=";步骤3、根据公式4C，计算当前连轧管实际壁厚《，其中<formula>formula see original document page 6</formula>步骤4、由体积不变规律，在稳定轧制状态下，对于理想数值和实 际测得的数值有<formula>formula see original document page 6</formula>转速调整后，轧辊工作直径的变化不大，可得到<formula>formula see original document page 6</formula><formula>formula see original document page 6</formula>钢管的外径由轧机轧辊的孔型决定，可得到.-<formula>formula see original document page 6</formula><table>table see original document page 7</column></row><table>在壁厚前馈结合反馈自适应控制时，为了保证生产节奏，保持出口轧辊的转速不变，即《=《；另外，后面的精整机架主要参与钢管的 整形，可保持它们的轧辊转速不变，而仅让张力升起机架和工作机架 参与调速；假如让w-i个机架参与调速，即第M个机架的转速固定， 《=《；按照线性扩展形式可以得到各参与调速的机架轧辊速度<table>table see original document page 7</column></row><table>式中，v"表示作用于下一根钢管的第/架机架的轧辊速度，/ = 1，2…m匿l，<、《、《、"、"都是轧制表初始设定的值， 《、《+1表示当前根连轧壁厚和下一根要轧制钢管的连轧壁厚， 《根据张减机后测厚仪实际测出来的当前根钢管的成品管壁厚， <、^表示当前轧制时用的张减机第/架和入口机架的轧辊速度； 步骤5，在上位机上对张减机的算法进行运算和控制，上位机将信 号传递给PLC，由PLC按设定的参数控制电机和轧辊转速；步骤6，张减机按照设定的轧辊转速进行轧制，上位机中的实绩收集模块实时收集钢管轧制的轧辊转速的实际值《、^等参数并记录下 来。本专利技术是在无缝钢管的张减轧制过程中，首先，根据张减机出口 处的测厚仪在线测量得到的张减成品管壁厚数据，修正各轧辊的轧制 转速，以克服由于不良的生产状况和模型失配造成的壁厚偏差；然后， 以上述轧制转速为基础，比较已轧制钢管的荒管与来料荒管的壁厚差 异，依据壁厚分布规律，得到反馈与前馈结合的新的各轧辊的转速分布的自适应调整方法。从而避免由来料荒管壁厚偏差和环境千扰所造 成的张减成品钢管壁厚偏差，实现钢管壁厚和控制的目标壁厚的一致 性。5 附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。 图1为本专利技术框图； 图2为运行示意图； 图3为钢管壁厚最大值的分布示意图； 10 图4为钢管壁厚最小值的分布示意图5为钢管壁厚平均值的分布示意图。具体实施例方式参见图2， 一种，是在无缝钢管 15的张减轧制过程中，首先，根据张减机出口处的测厚仪在线测量得到 的张减成品管壁厚数据，修正各轧辊的轧制转速，克服不良的生产状 况和模型失配造成的壁厚偏差；然后，以上述轧制转速为基础，比较 已轧制钢管的荒管与来料荒管的壁厚差异，依据壁厚分布规律，得到 反馈与前馈结合的新的各轧辊的转速分布的自适应调整方法。 20 实时在线计算连轧荒管壁厚在张减轧制表中包含有理想管坯重量，理想的连轧管长度和理想 的连轧壁厚，首先根据在线实测的管坯重量和连轧管长度与理想值进 行对比，得到实际的连轧荒管壁厚。若理想管坯重量为& ，理想连轧管长度为z"，理想连轧管壁厚为& , 25理想连轧管外径为^，实测管坯重量为S，实测连轧管长度为i，实际 的连轧管外径为D，实际的连轧荒管壁厚为s， 一般认为实际的连轧管外径D与理想连轧管外径""一致，则下列关系式成立，<formula>formula see original document page 8</formula>即<formula>formula see original document page 9</formula>记—，则实际的连轧管壁厚可以如下计算得到<formula>formula see original documen本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种张减机壁厚前馈结合反馈控制方法，其包含以下步骤：步骤１、读取待轧钢管的相关标准工艺参数数据，由张减轧制表中读出待轧钢管的相关标准工艺参数数据，标准管坯重量Ｂ↓［ｄ］、标准连轧管长度Ｌ↓［ｄ］、标准连轧管外径Ｄ↓［０］↑［ｄ］、标 准连轧管壁厚Ｓ↓［０］↑［ｄ］、标准成品管外径Ｄ↓［Ｎ］↑［ｄ］、标准成品管壁厚Ｓ↓［Ｎ］↑［ｄ］、张减机入口机架工作直径φ↓［０］↑［ｄ］、张减机出口机架工作直径φ↓［Ｎ］↑［ｄ］、张减机入口机架速度ｖ↓［０］↑［ｄ］、标准张减机出口机架速度ｖ↓［Ｎ］↑［ｄ］、作用机架为ｍ架时ｖ↓［Ｎ］↑［ｄ］＝ｖ↓［ｍ］↑［ｄ］；步骤２、读取在线测得钢管的相关实际工艺参数数据，在线实际测得管坯重量Ｂ、连轧管长度Ｌ、在线测厚仪测量的壁厚实测值Ｓ↓［Ｎ］↑［ｋ］，各机架电机电流实测值 和钢管头尾到达各机架的时间，各机架的入口机架速度ｖ↓［０］↑［ｋ］、出口机架速度ｖ↓［Ｎ］↑［ｋ］；并设置实际的连轧管外径Ｄ↓［０］↑［ｋ］与理想连轧管外径Ｄ↓［０］↑［ｄ］一致，即Ｄ↓［０］↑［ｄ］＝Ｄ↓［０］↑［ｋ］；步 骤３、根据公式：＊＊＊，计算当前连轧管实际壁厚Ｓ↓［０］↑［ｋ］，其中：Ｄ↓［ｄ］＝Ｄ↓［０］↑［ｄ］＝Ｄ↓［０］↑［ｋ］，Ｃ＝（Ｄ↓［０］↑［ｄ］－Ｓ↓［０］↑［ｄ］）Ｓ↓［０］↑［ｄ］Ｌ↓［ｄ］Ｂ／ＬＢ↓［ｄ］；步骤４、 由体积不变规律，在稳定轧制状态下，对于理想数值和实际测得的数值有：（Ｄ↓［０］↑［ｄ］－Ｓ↓［０］↑［ｄ］）Ｓ↓［０］↑［ｄ］φ↓［０］↑［ｄ］ｖ↓［０］↑［ｄ］＝（Ｄ↓［Ｎ］↑［ｄ］－Ｓ↓［Ｎ］↑［ｄ］）Ｓ↓［Ｎ］↑［ｄ］φ↓［Ｎ ］↑［ｄ］ｖ↓［Ｎ］↑［ｄ］（１）（Ｄ↓［０］↑［ｋ］－Ｓ↓［０］↑［ｋ］）Ｓ↓［０］↑［ｋ］φ↓［０］↑［ｋ］ｖ↓［０］↑［ｋ］＝（Ｄ↓［Ｎ］↑［ｋ］－Ｓ↓［Ｎ］↑［ｋ］）Ｓ↓［Ｎ］↑［ｋ］φ↓［Ｎ］↑［ｋ］ｖ↓［Ｎ］↑［ｋ］ （２）（Ｄ↓［０］↑［ｋ＋１］－Ｓ↓［０］↑［ｋ＋１］）Ｓ↓［０］↑［ｋ＋１］φ↓［０］↑［ｋ＋１］ｖ↓［０］↑［ｋ＋１］＝（Ｄ↓［Ｎ］↑［ｋ＋１］－Ｓ↓［Ｎ］↑［ｋ＋１］）Ｓ↓［Ｎ］↑［ｋ＋１］φ↓［Ｎ］↑［ｋ＋１］ｖ↓［Ｎ］ ↑［ｋ＋１］（３）转速调整后，轧辊工作直径的变化不大，可得到：φ↓［０］↑［ｄ］≈φ↓［０］↑［ｋ］≈φ↓［０］↑［ｋ＋１］（...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王超峰，刘山，薛建国，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，浙江大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]