一种无缝钢管三辊连轧的补偿方法技术

本发明专利技术属于成型技术领域，具体涉及一种无缝钢管三辊连轧的补偿方法。本发明专利技术包括①该弹跳曲线的方程：Ｔ（ｘ）＝∑ｃ↓［ｉ］φ↓［ｉ］；②三辊定中补偿方法；③降低扰动影响的方法；和④弹性形变补偿输入的调节方法。本发明专利技术中的补偿方法解决了无缝钢管三辊连轧机弹性形变问题，并兼顾了三辊轧机的特性以及平缓调节所带来的影响。单就弹性变形补偿的平滑曲线逼近方式而言，不但可以用于三辊轧机，而且同样可以应用在其他各种类型轧机的生产工艺过程中，比如：其他热轧工艺、冷轧工艺等等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于成型
，具体涉及。
技术介绍
当前轧钢工艺的在辊缝控制上针对轧制的要求一般采用的弹性形变的补偿方法在管材轧制过程中并不很适用，尤其是对于应用于无缝钢管生产的三辊轧机而言，轧辊的辊缝大小是有相关性的。在轧制进行过程中，由于轧制压力的作用，轧机工作机座(轧辊及其轴承、压下装置和机架等)产生一定量的弹性变形，工作机座的总变形量很大，工作机座的弹性变形将影响轧辊的辊缝和孔型，从而对轧制产品的精度造成影响。在移动的同时要保持孔型，并且保证轧件的位置是处于轧制中心线上。另外，在测量和补偿方式上也是有很大区别的。传统的方式有两种其一是以离线的方式测量出分段情况下各个轧制力区间的轧机刚度系数。当生产的时候査找出当前轧制力所对应的轧机刚度系数M，再利用弹跳方程来计算出所对应的补偿值("S +丄，hM为补偿值，S为初始位置，F为轧制力)；其二是直接测量数量庞大的轧制实际数据，将数据录入到数据库中，在轧制的过程中实时调用这些数据，有则应用，无则用最接近的数据去搜索。上面的两种方式都是不严谨的。抛开工艺，仅就补偿方式来说，第一种方法的缺点在于用直线去以分段的形式逼近轧机固有的弹跳曲线，是很不准确的，它需要用相当数量的采样点去逼近，以保证精度；第二种方法的缺点在于形成如此庞大的数据库是需要长期积累并维护的，投入过大，未免得不偿失。与其他类型轧机不同的是，三辊轧机在管材轧制的时候要考虑定位的问 题，也就是三辊的几何中心要与轧制中心重合，否则生产出的荒管会发生弯 曲甚至断裂的现象。所以补偿的时候不能一味照搬板材等的经验，要考虑到 三辊连轧的特性。此外，在考虑到上述问题的同时，还要注意到实时调整的 有效性。由于机械设备在控制上存在着大滞后，所以对于电气控制设备而言， 整个控制系统的输出与机械设备的定位是不同步的。这样，当轧制过程中轧 制力波动比较严重时，瞬时产生的补偿值波动会十分巨大，容易因调节频繁 而增加震荡。
技术实现思路
本专利技术目的是提供，解决三辊连轧技 术中，轧机机架出现的弹性形变问题。 本专利技术包括以下内容① 该弹跳曲线的方程rW = l>^ ,该补偿方法适用于所有类型的轧机。以至于可以应用在各种需要轧机参与的热轧和冷轧等等轧钢工艺中；② 三辊定中补偿方法在实际生产的过程中，三辊在弹性形变补偿的效 果产生之前，其固有的位置偏差同样是本专利技术考虑的范围；利用采样定理， 划分出合理的采样区间后，计算出D个采样周期中平衡三辊的定位中心补偿 量；利用弹跳方程和中心补偿量双重作用，以达到定中的目的；③ 降低扰动影响的方法利用液压系统主副腔压强的关系，根据三辊位 置等物理条件，计算并推导出D个采样周期中，瞬时轧制力的均值。将此均值 作为补偿模型输入的参数之一，有两个好处其一是避免频繁调节造成系统严重震荡；其二是降低采样误差对补偿值的影响。④弹性形变补偿输入的调节方法由于产品钢级等规格的不同，在实际 生产时弹跳方程与轧件塑性方程的干涉程度会产生变化，这时就需要针对规 格等情况来具体调节；在调节的时候采用两级调节法 一级为针对逼近曲线 的调节；二级为针对实测轧制力与二级轧制模型推演出的理论轧制力的相关调节。根据三辊轧机在无缝钢管轧制时的工艺要求，通过以平滑曲线逼近轧机 固有弹性形变曲线的方式，于生产过程中不仅在单机架的轧辊间，而且在一 级和二级之间建立起动态补偿关系，同时在一定区间范围内实现人机交互， 便于操作工和工艺人员对各类目标规格的跟踪控制。另外在采样方面也采取 了多点均值采样，延滞控制信号以使其配合机械设备的方式，所以更加合理的完成了补偿的目的。由于采用了c语言开发，所以该软件可以直接以库的形式在原来的PLC控制程序中出现，使应用更加简便，也增强了可移植性。在弹 跳补偿的精确程度上，软件内部采用的是三阶状态空间补偿方程，经过代算， 已经可以达到很好的补偿效果。当产品质量精度要求提高时，还可以通过增 加运算阶数的方式来满足精度方面的要求。本专利技术中的补偿方法解决了无缝钢管三辊连轧机弹性形变问题，并兼顾 了三辊轧机的特性以及平缓调节所带来的影响。单就弹性变形补偿的平滑曲 线逼近方式而言，不但可以用于三辊轧机，而且同样可以应用在其他各种类 型轧机的生产工艺过程中，比如其他热轧工艺、冷轧工艺等等。 附图说明图l为本专利技术开发及实施的软件和硬件载体；图2为本专利技术的主要开发及应用步骤示意图3为待测轧机机架压力测量点采样的过程示意图4为本专利技术在曲线逼近过程中的示意图5为本专利技术在生产过程中的主逻辑流程图。具体实施例方式结合附图对本专利技术作具体说明如图1所示，为本专利技术在应用到轧钢生产时所需要的软件和硬件载体。就硬件而言，它适用于支持高级语言的PLC(可编程控制器)，比如西门子S7-400 系列PLC以及SIMATIC TDC等等，用于测量回馈当前位置的SSI型位置传感器,以及形成压力闭环的压力传感器，操作所需的刚I (人机接口)服务器；就软件而言，除了形成软件时用到的C编译器和应用软件时的PLC编程工具以外， 还需要在HMI画面上通过工控组态软件来增加测量时压力控制闭环的设定控 制项、曲线逼近的逼近率，以及应用时关联一级(实测瞬时轧制力)和二级 (轧制模型计算出的理论轧制力)的相关因数给定。如图2所示，为本专利技术的主要开发及应用步骤示意图。首先在离线的情况 下，以芯棒或机械刚度很强的角架充当轧件(原因是不易变形和损坏)，利 用压力闭环逐阶完成测量点压力和弹性形变量的对应。在从位置控制闭环到 压力控制闭环的切换过程中，要首先保证待测机架的各个轧辊与硬质轧件是 处于实际接触状态，也就是观测每辊的轧制力大于接触门限m。这个门限大小 为0〈m〈F，其中，F为测量起始压力。对于多机架的连轧机组，由于各个机 架之间存在着相关性，所以在测量特定机架时，要同时将所有的机架调整到 待测位置，并均切换为压力闭环控制，这样可以使相互之间的影响降到最低。如图3所示，为待测轧机机架压力测量点采样示意图。采样的过程分为压力上升和压力下降两部分，在将每个采样点的压力和行程跳变值记录下来后。 就可以进行曲线逼近了。如图4所示，为本专利技术在曲线逼近过程中的示意图。这里曲线逼近的方法 是采用最优控制原理而得到的。设采集到的压力检测点为Xk ，所对应的弹跳值为Yk (K=l， 2， 3，…… N， N为测量点的总数)。取n维函数空间的一个基(D = {M2,A,..，p,} i = n. 再设f(x)为实际曲线函数。那么/0^) = &，i = O，l，……，N为使代拟和曲线g(x)与f(x)距离最短，则需要求得 Min{| Ig("-/(x) I |2}。设洲=￡，， 上式可变形为<formula>formula see original document page 0</formula> ............ (1)(1)式是以ai为自变量的函数，因其为目标最小值函数，所以整理可得<formula>formula see original document page 0</formula> ............ (2)此方程组由于①是n维空间的一个基，于是曲线方程的系数可以计算出唯一的一组解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无缝钢管三辊连轧的补偿方法，其特征在于：包括以下内容　　　　　①该弹跳曲线的方程Ｔ（ｘ）＝＊ｃ↓［ｉ］φ↓［ｉ］　　　　该补偿方法适用于所有类型的轧机，以至于可以应用在各种需要轧机参与的热轧和冷轧等等轧钢工艺中；　　　　②三辊定中补偿方法：在实际生产的过程中，三辊在弹性形变补偿的效果产生之前，其固有的位置偏差同样是本专利技术考虑的范围；　　　　③降低扰动影响的方法：利用液压系统主副腔压强的关系，根据三辊位置等物理条件，计算并推导出Ｄ个采样周期中，瞬时轧制力的均值；利用采样定理，划分出合理的采样区间后，计算出Ｄ个采样周期中平衡三辊的定位中心补偿量；利用弹跳方程和中心补偿量双重作用，以达到定中的目的；　　　　④弹性形变补偿输入的调节方法：由于产品钢级等规格的不同，在实际生产时弹跳方程与轧件塑性方程的干涉程度会产生变化，这时就需要针对规格等情况来具体调节；在调节的时候采用两级调节法：一级为针对逼近曲线的调节；二级为针对实测轧制力与二级轧制模型推演出的理论轧制力的相关调节。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘喆，刘树，苟国忠，
申请(专利权)人：中冶赛迪工程技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]