无缝钢管壁厚的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种无缝钢管壁厚的控制方法，通过检测连轧机出口侧沿无缝钢管长度方向的壁厚分布，调节定减径轧机的设定参数，解决定减径轧机出口侧的无缝钢管长度方向的壁厚分布不均，从而均匀化无缝钢管的壁厚。当无缝钢管长度方向的壁厚为凸状分布时，增加第2-n机架的轧辊速度，减小第1机架的轧辊速度；当无缝钢管长度方向的壁厚为凹状分布时，减小第2-n机架的轧辊速度，增加第1机架的轧辊速度；当无缝钢管的头部与尾部相比壁厚减薄的场合，降低各机架轧辊的速度；当无缝钢管的头部与尾部相比壁厚增厚的场合，增加各个机架轧辊的速度；当无缝钢管的整体超厚时，增加各个机架轧辊的速度；当无缝钢管的整体超薄时，降低各个轧辊的速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
无缝钢管主要应用于能源开发、交通运输、机械结构、化工装置等领域。随着世界经济和生产技术的发展，用户对无缝钢管的壁厚精度要求不断提高，而壁厚精度已成为无缝钢管越来越重要的一个质量指标和决定其市场竞争力的主要因素，这促使企业重视壁厚控制技术，开发具有高壁厚精度的无缝钢管，以提高无缝钢管的使用性能和质量，以满足社会发展的需要。壁厚误差是衡量热轧无缝钢管产品的主要尺寸精度之一，直至目前都是困扰生产企业的难题之一。究其原因，无缝钢管轧制条件复杂恶劣，轧制力的变化、毛管料的误差、轧辊的误差、轧制张力的变化、轧辊接触状态、轧辊热变形、轧辊缝的变化等都影响壁厚误差的控制，这些干扰因素可集中表现为轧制过程中轧制力和压下量的波动以及轧辊的变形， 轧制力和压下量的波动将导致壁厚误差的波动。目前，人们对壁厚误差涉及到的各个领域都进行了大量的理论研究和实践。例如， “无缝钢管张力减径过程壁厚不均勻模拟分析”(《现代制造工程》2010年，9期110-114)研究了无缝钢管张力减径过程中钢管壁厚不均现象；“无缝钢管张减过程平均壁厚控制迭代自学习方法”(《钢铁》2002年，37卷4期观-34)基于轧制过程前后钢管壁厚的实测数据和钢管的特征数据，提出了无缝钢管轧制过程的平均壁厚控制的迭代自学习控制算法；“热轧钢管壁厚调节装置”(专利申请号200910(^842 利用电气控制装置和电控液压装置提高钢管成材率及减低轧钢管纵向壁厚不均；“一种无缝钢管生产过程信息跟踪方法”(专利申请号200810230016)公开了一种无缝钢管生产过程信息跟踪方法，实现对无缝钢管生产中每一支钢管从原料管坯上线到成品钢管下线全过程的实际生产信息的实时跟踪记录。壁厚精度控制技术，目前有三种技术方案第一种在定减径轧机的入口侧测量无缝钢管长度方向的壁厚分布，基于测量结果调整轧辊的压下量和速度；第二种在定减径轧机的出口侧测量无缝钢管的端部通过时间，增加管体端部通过机架时的张力，动态增加压下量和轧制速度进行补偿，解决管体端部的壁厚化问题；第三种在定减径轧机的出口侧测量无缝钢管长度方向的壁厚分布，调整轧辊的压下量和控制速度轧制的无缝钢管壁厚在目标壁厚范围内。其中，第一种技术方案在定减径轧机的入口侧测量无缝钢管长度方向的壁厚分布，如果定减径轧机出口侧的无缝钢管长度方向壁厚分布不均的场合，就不能调整定减径轧机的轧制参数，产生无缝钢管长度方向的壁厚分布不均问题；第二种技术方案在定减径轧机的出口侧测量无缝钢管的端部通过时间，需要区分非稳定状态的轧制过程，准确捉捕无缝钢管的端部通过时间，这种情况要得到高精度的壁厚是不容易的；第三种技术方案 在定减径轧机的出口侧测量无缝钢管长度方向的壁厚分布，管端部的壁厚增厚现象及来料的壁厚不均导致无缝钢管长度方向的壁厚分布不均。这些方案的缺点在于定减径轧机的来料毛管来源于前段工序的连轧机，壁厚不均问题必须考虑连轧机的张力不平衡影响和无缝钢管长度方向的壁厚分布变化情况。 总体而言，无缝钢管生产过程中的壁厚误差的影响因素太多，各影响因素之间还存在不确定、非线性、强耦合的关系，难以建立精确的数学模型。目前还没有关于壁厚误差控制系统的全面方法，只能分析和解决相对简单的误差问题，不能全面、最优地分析和解决高难度的壁厚误差问题，难以保证管体的综合质量。
技术实现思路
本专利技术是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种， 通过检测连轧机和定减径轧机出口侧沿无缝钢管长度方向的壁厚分布，调节定减径轧机的设定参数，不依赖无缝钢管的端部通过机架的时间，解决定减径轧机出口侧的无缝钢管长度方向的壁厚分布不均，从而均勻化无缝钢管的壁厚，得到质量稳定的无缝钢管。本专利技术通过下述技术方案实现一种，其特征在于，包括下述步骤(1)建立不同壁厚分布时的定减径轧机轧辊的轧制速度模型①当无缝钢管长度方向的壁厚呈现凸状分布时，增加第2机架到第η机架的轧辊速度，减小第ι机架的轧辊速度，第1机架的轧辊速度减小量等同于第2机架轧辊速度的增加量；第j机架上相应轧辊速度的变化量为权利要求1. 一种，其特征在于，包括下述步骤 (1)建立不同壁厚分布时的定减径轧机轧辊的轧制速度模型①当无缝钢管长度方向的壁厚呈现凸状分布时，增加第2机架到第η机架的轧辊速度， 减小第1机架的轧辊速度，第1机架的轧辊速度减小量等同于第2机架轧辊速度的增加量；第j机架上相应轧辊速度的变化量为_ {j-St^2n式中△ Vi, j为轧制第i根无缝钢管时的定减径轧机轧制速度修正量反映在第j机架上相应轧辊速度的变化量；Avi为轧制第i根无缝钢管时的定减径轧机的轧制速度的最大修正量，通过下述公式得到Δν _ (2Dt - AWTtop - AWTbop) ■ (AWTtop + AWTbop) ^⑵V'=^(D1-S1)-S1V'②当无缝钢管长度方向的壁厚呈现凹状分布时，减小第2机架到第η机架的轧辊速度， 增加第1机架的轧辊速度，第1机架轧辊速度的增加量等同于第2机架轧辊速度的减小量；第j机架上相应轧辊速度的变化量为Avij =^4^ (产2，3，......⑷(3)2n式中△ Vi, j为轧制第i根无缝钢管时的定减径轧机轧制速度修正量反映在第j机架上相应轧辊速度的变化量；Avi为轧制第i根无缝钢管时的定减径轧机的轧辊速度的最大修正量，通过下述公式得到Δν _ (2Dt - AWTtop - AWTbop) ■ (AWTtop + AWTbop) ^⑷V'=^(D1-S1)-S1V'③当无缝钢管的头部与尾部相比壁厚减薄的场合，整体降低各机架轧辊的速度，各个机架轧辊速度的减少量为A (AWTtop-AWTbop)-A, .、 =UM: (产1，2，3，…，n、(5)④当无缝钢管的头部与尾部相比壁厚增厚的场合，整体增加各个机架轧辊的速度，各个机架轧辊速度的增加量为Λ (AWTtop-AWTbop)-Ar . . _、“、Δ〒啦,-《,R, (产1，2，3，…,n)(6)⑤当无缝钢管的整体超厚时，整体增加各个机架轧辊的速度，各个机架轧辊速度的增加量为A,j = ^-A7Tt0P)'^"AWTt0P)·^ (7 = 1,2,3,-(7)^(d -S. YsJV z,; ζ," h]⑥当无缝钢管的整体超薄时，整体降低各个轧辊的速度，各个机架轧辊速度的增加量为2.根据权利要求1所述的，其特征在于，测量定减径轧机出口处的壁厚值，在步骤C3)调节定减径轧机的各机架轧辊速度后，将定减径轧机出口处的实际壁厚值与目标壁厚值的偏差作为壁厚差值，采用基于数字PID控制器的算法调整定减径轧机各机架的轧制速度，计算公式如下式(9)中，ey(k)为第i根无缝钢管的第j机架的第k控制周期的壁厚差； ^,,-(k)为第i根无缝钢管的第j机架的第k控制周期的目标壁厚； Yactli, j(k)为第i根无缝钢管的第j机架的第k控制周期的实际壁厚；全文摘要本专利技术公开了一种，通过检测连轧机出口侧沿无缝钢管长度方向的壁厚分布，调节定减径轧机的设定参数，解决定减径轧机出口侧的无缝钢管长度方向的壁厚分布不均，从而均匀化无缝钢管的壁厚。当无缝钢管长度方向的壁厚为凸状分布时，增加第2-n机架的轧辊速度，减小第1机架的轧辊速度；当无缝钢管长度方向的壁厚为凹本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种无缝钢管壁厚的控制方法，其特征在于，包括下述步骤：（１）建立不同壁厚分布时的定减径轧机轧辊的轧制速度模型：①当无缝钢管长度方向的壁厚呈现凸状分布时，增加第２机架到第ｎ机架的轧辊速度，减小第１机架的轧辊速度，第１机架的轧辊速度减小量等同于第２机架轧辊速度的增加量；第ｊ机架上相应轧辊速度的变化量为：＊＊＊式中：Δｖｉ，ｊ为轧制第ｉ根无缝钢管时的定减径轧机轧制速度修正量反映在第ｊ机架上相应轧辊速度的变化量；Δｖｉ为轧制第ｉ根无缝钢管时的定减径轧机的轧制速度的最大修正量，通过下述公式得到：＊＊＊②当无缝钢管长度方向的壁厚呈现凹状分布时，减小第２机架到第ｎ机架的轧辊速度，增加第１机架的轧辊速度，第１机架轧辊速度的增加量等同于第２机架轧辊速度的减小量；第ｊ机架上相应轧辊速度的变化量为：＊＊＊式中：Δｖｉ，ｊ为轧制第ｉ根无缝钢管时的定减径轧机轧制速度修正量反映在第ｊ机架上相应轧辊速度的变化量；Δｖｉ为轧制第ｉ根无缝钢管时的定减径轧机的轧辊速度的最大修正量，通过下述公式得到：＊＊＊③当无缝钢管的头部与尾部相比壁厚减薄的场合，整体降低各机架轧辊的速度，各个机架轧辊速度的减少量为：＊＊＊④当无缝钢管的头部与尾部相比壁厚增厚的场合，整体增加各个机架轧辊的速度，各个机架轧辊速度的增加量为：＊＊＊⑤当无缝钢管的整体超厚时，整体增加各个机架轧辊的速度，各个机架轧辊速度的增加量为：＊＊＊⑥当无缝钢管的整体超薄时，整体降低各个轧辊的速度，各个机架轧辊速度的增加量为：＊＊＊上述公式中：ｊ为机架号，ΔＷＴｔｏｐ为无缝钢管的头部和中间部分的壁厚差；ΔＷＴｂｏｐ无缝钢管尾部和中间部分的壁厚差；Ｄｉ为轧制第ｉ根无缝钢管时设定的定减径轧机出口处的无缝钢管直径；Ｓｉ为轧制第ｉ根无缝钢管时设定的定减径轧机出口处的无缝钢管壁厚；ｖｉ为轧制第ｉ根无缝钢管时设定的定减径轧机出口处的轧制速度；Ｄｉ，ｊ为轧制第ｉ根无缝钢管时设定的定减径轧机第ｊ机架出口处的无缝钢管直径；Ｓｉ，ｊ为轧制第ｉ根无缝钢管时设定的定减径轧机第ｊ机架出口处的无缝钢管壁厚；ｖｉ，ｊ为轧制第ｉ根无缝钢管时设定的定减径轧机第ｊ机架的轧制速度；（２）测量连轧机出口处沿无缝钢管长度方向的壁厚值；（３）根据测量的连轧机出口处无缝钢管长度方向的壁厚值，①首先判断无缝钢管头部和中间部分的壁厚差ΔＷＴｔｏｐ、无缝钢管尾部和中间部分的壁厚差ΔＷＴｂｏｐ是否在允许的范围内，②进而比较上述测量的壁厚分布和目标壁厚分布得出壁厚分布是否均匀，③再判断无缝钢管的壁厚是否在允许的范围内；如果步骤①和步骤③的判断在允许范围内、以及步骤②判断的壁厚分布是均匀的，则轧制速度不变；如果壁厚差ΔＷＴｔｏｐ和ΔＷＴｂｏｐ至少一个在允许范围外、壁厚分布不均匀、壁厚在允许的范围外有一种情况存在，都要根据壁厚的分布种类按步骤（１）的模型选择调整定减径轧机各轧辊速度，将计算获得的定减径轧机各轧辊速度的变化量分别按轧辊进行叠加，计算方法如下：＊＊＊判断各轧辊叠加后总的轧制速度变化量，要求各轧辊叠加后总的轧制速度变化量都不得大于现轧制速度的２０％；如果叠加后的轧制速度变化量大于现轧制速度的２０％，则取轧制速度变化量最大的第ｊｍ机架的总轧制速度变化量为现轧制速度的２０％，即＊＊＊其他轧辊的轧制速度变化也都按此比例进行等比减小，具体计算如下：＊＊＊上述公式中：ｊｍ为轧制速度变化量超过现轧制速度２０％时的轧制速度变化量最大的机架号；为轧制第ｉ根无缝钢管时的定减径轧机第ｊ机架轧辊的轧制速度变化量；为轧制第ｉ根无缝钢管时的定减径轧机的轧制速度变化量最大的第ｊｍ机架轧辊的轧制速度变化量；ｖｉ，ｊｍ为轧制第ｉ根无缝钢管时的定减径轧机的轧制速度变化量最大的第ｊｍ机架的现轧制速度；∑Δｖｉ，ｊ为轧制第ｉ根无缝钢管时的定减径轧机第ｊ机架轧辊的轧制速度变化量计算结果的叠加；∑Δｖｉ，ｊｍ为轧制第ｉ根无缝钢管时的定减径轧机轧制速度变化量最大的第ｊｍ机架的轧制速度变化量计算结果的叠加。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李连进，王慧斌，张传友，王岭松，洪林，
申请(专利权)人：天津商业大学，
类型：发明
国别省市：12