提高薄規(guī)格熱軋不銹鋼全長寬度均勻性的變張力控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種提高薄規(guī)格熱軋不銹鋼全長寬度均勻性的變張力控制方法，具體包括：步驟一、在精軋穿帶階段時，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的各個活套的初始活套張力值和活套高度來完成精軋的穿帶控制，設(shè)置初始終軋溫度值和活套張力值；步驟二、設(shè)置兩個變張力控制系數(shù)a1和a2；步驟三、記錄多個采樣周期內(nèi)終軋溫度值平均值，根據(jù)其變化量重新設(shè)置活套張力值；步驟四、重復(fù)步驟三，當(dāng)預(yù)設(shè)條件成立時，停止變張力控制，之后進(jìn)行恒張力控制。本發(fā)明的技術(shù)方案采用一種活套變張力控制方法，解決寬度隨溫度升高而逐漸拉窄的問題，并解決了不銹鋼薄規(guī)格生產(chǎn)時產(chǎn)量、能耗和寬度質(zhì)量之間的矛盾。
【專利說明】提高薄規(guī)格熱軋不銹鋼全長寬度均勻性的變張力控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及冶金過程控制技術(shù)，特別涉及一種提高薄規(guī)格熱軋不銹鋼全長寬度均勻性的變張力控制方法。
【背景技術(shù)】:
[0002]熱軋帶鋼寬度一直是熱軋帶鋼產(chǎn)品中的重要指標(biāo)，控制指標(biāo)也從原來的公差O?20mm,逐漸過渡到O?10mm、0?8mm、0?5mm,現(xiàn)在新建的生產(chǎn)線有的要求全長寬度偏差<5mm，特別是不銹鋼的薄規(guī)格生產(chǎn)中，寬度不均意味著熱軋下游生產(chǎn)線切損量的增加，從而增加產(chǎn)品損耗，降低企業(yè)利潤。
[0003]已有的熱連軋生產(chǎn)中，寬度控制都集中在粗軋區(qū)設(shè)備和其控制功能上，主要包括寬度設(shè)定模型、頭尾短行程控制SSC和全長寬度控制AWC。如專利201110431519.1提出了粗軋機(jī)前后各增加一臺測寬設(shè)備來實(shí)現(xiàn)寬度前饋加反饋動態(tài)控制，從而提高中間坯寬度控制精度。專利201110152867.5提出了一種改善寬度設(shè)定模型精度來提高中間坯寬度控制精度的方法。專利200810041954.1提出將軋輥粗糙度引入粗軋寬度控制，建立設(shè)定模型來提高中間坯寬度控制精度。專利201210566715.4提出一種頭尾短行程參數(shù)補(bǔ)償方法，來改善帶鋼頭尾形狀和提高中間坯寬度精度。綜上所述，現(xiàn)有的粗軋寬度控制功能基本能保證粗軋出口中間坯寬度達(dá)到控制要求。目前寬度控制問題主要集中在精軋區(qū)和卷取區(qū)，卷取區(qū)通過優(yōu)化工藝參數(shù)，主要是卷取張力和卷筒超前率等參數(shù)來保證帶鋼不被拉窄；在精軋區(qū)，活套參數(shù)是一個重要的控制參數(shù)，包括活套張力和活套高度，尤其是活套張力值，如果設(shè)置太小會導(dǎo)致穿帶和軋制不穩(wěn)定，如果設(shè)置太大，超過了帶鋼的屈服極限則造成帶鋼寬度拉窄。
[0004]在熱連軋帶鋼生產(chǎn)中，終軋溫度也是很重要的控制指標(biāo)，絕大部分鋼種都要求將帶鋼全長終軋溫度控制在目標(biāo)值，但在不銹鋼的生產(chǎn)中，終軋溫度不需要進(jìn)行控制，而是要求精軋盡量提速，用最短的時間完成軋制，這樣做有三個好處:降低精軋輥耗、減少帶鋼橫向溫差和增加產(chǎn)能。所以目前不銹鋼企業(yè)都希望盡量采用較高的軋制速度，尤其是薄規(guī)格生產(chǎn)中，因?yàn)閹т摮善泛荛L，就更需要精軋高速軋制。
[0005]在當(dāng)前不銹鋼熱連軋生產(chǎn)線上，都配置了熱卷箱設(shè)備，熱卷箱一個重要的作用就是保證帶鋼在中間坯時全長溫度均勻，在熱卷箱不投入情況下，精軋如果投入升速軋制，終軋溫度全長會比較均勻；在熱卷箱投入時，精軋如果勻速軋制，終軋溫度全長比較均勻，如果投入升速軋制，終軋溫度會出現(xiàn)頭低尾高的現(xiàn)象，而且全長溫度是一條斜線上升。
[0006]在熱卷箱投入情況下，精軋采用升速軋制會導(dǎo)致終軋溫度出現(xiàn)頭低尾高斜線上升的趨勢，帶鋼的屈服強(qiáng)度和軋制溫度有密切的關(guān)系，在帶鋼穿帶時，終軋溫度較低，設(shè)定模型中的活套張力值，在確保能順利穿帶的前提下，又能保證頭部寬度良好；在穿帶完成后，隨著精軋軋制速度提高，終軋溫度隨之升高，如果采用同樣的活套張力值，就會造成帶鋼寬度拉窄，出現(xiàn)寬度值斜率向下的趨勢。
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0007]針對薄規(guī)格不銹鋼生產(chǎn)時隨著溫度升高寬度不均勻的問題，本發(fā)明提出一種變張力控制方法，尤其是針對不銹鋼薄規(guī)格產(chǎn)品，比如厚度在2.4mm以下的薄板，在穿帶時通過高精度的精軋?jiān)O(shè)定模型和精軋?jiān)O(shè)定工藝，確保穿帶穩(wěn)定和頭部寬度精度；在軋制時隨著軋制速度和終軋溫度的升高，采用動態(tài)調(diào)整活套張力的方法，可以有效改善全長寬度的均勻性，即活套變張力控制。
[0008]本發(fā)明是基于配置了粗軋、熱卷箱和精軋機(jī)組的不銹鋼熱軋生產(chǎn)線，粗軋寬度控制系統(tǒng)保證軋出全長寬度合格的中間坯，在精軋連軋機(jī)組中軋制時，通過以下措施來保證成品帶鋼全長寬度的一致性:(1)精軋勻速穿帶時，優(yōu)化設(shè)定模型精度和工藝參數(shù)來保證精軋穿帶的穩(wěn)定性和帶鋼頭部寬度指標(biāo)合格；(2)精軋升速軋制時，采用活套變張力控制來確保帶鋼全長寬度的均勻性。
[0009]本發(fā)明提供了一種提高薄規(guī)格熱軋不銹鋼全長寬度均勻性的變張力控制方法，精軋機(jī)架數(shù)N，h表示第j個活套，j=l、2、3…N-1，其特征在于，該控制方法包括以下步驟:
[0010]步驟一、在精軋穿帶階段時，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的各個活套Lj的初始活套張力值TjQ和活套高度Θ ^來完成精軋的穿帶控制，在穿帶完成后，記錄帶鋼頭部的初始終軋溫度值Temp0,并設(shè)置 Temp=Temptl, Tj=Tjoo
[0011]步驟二、設(shè)置兩個變張力控制系數(shù)al和a2，其中al為張力變化總百分?jǐn)?shù)；a2為溫度變化ε度張力變化系數(shù)。
[0012]步驟三、周 期檢測精軋末機(jī)架出口的終軋溫度值，將M個采樣周期內(nèi)終軋溫度值平均值記錄為Τ^，當(dāng)-Temp)變化量超過ε度時，將活套張力值T/設(shè)置為:
T/ =Tj* (100-a2)/100,并且設(shè)置如下:Tonip=Temp，Tj=T/ O
[0013]步驟四、重復(fù)步驟三，檢測如果T/ <TjQ* (100-al)/100成立，則停止變張力控制，并將T/賦值為Tjtl*(100-al)/100，之后進(jìn)行恒張力控制。
[0014]優(yōu)選地，ε值設(shè)置為5。
[0015]優(yōu)選地，al和 a2 的范圍為:al e [10%, 35%]，a2 e [1%, 5%]。
[0016]優(yōu)選地，所述采樣周期為100ms。
[0017]本發(fā)明根據(jù)帶鋼的鋼種，成品厚度和寬度分檔，來設(shè)置精軋負(fù)荷、速度制度、活套張力和活套高度等工藝參數(shù)。活套張力大利于穿帶和軋制穩(wěn)定，但過大容易出現(xiàn)帶鋼寬度拉窄。在薄規(guī)格尤其是極限材生產(chǎn)時，負(fù)荷分配不合理容易導(dǎo)致某一機(jī)架負(fù)荷超限而停機(jī)。速度制度也需要根據(jù)模型分檔和設(shè)備狀況來優(yōu)化設(shè)定，速度設(shè)置低影響到產(chǎn)量和能耗，設(shè)置高會導(dǎo)致電機(jī)過載和生產(chǎn)不穩(wěn)定。所以一套優(yōu)化的精軋工藝參數(shù)對穩(wěn)定不銹鋼薄規(guī)格的生產(chǎn)很重要。
[0018]本發(fā)明在精軋控制系統(tǒng)中引入了一種改善寬度指標(biāo)的控制方法，從而有效解決了在不銹鋼薄規(guī)格產(chǎn)品生產(chǎn)中，精軋穿帶穩(wěn)定性和帶鋼頭部寬度拉窄的矛盾，精軋升速軋制和帶鋼全長寬度變窄趨勢的矛盾。尤其是通過技術(shù)方案的實(shí)施，確保生產(chǎn)企業(yè)在薄規(guī)格生產(chǎn)時可以采取升速軋制，既解決了產(chǎn)量問題，降低了能耗，又能保證產(chǎn)品質(zhì)量，減少寬度缺陷造成的損耗，增加了企業(yè)效益。【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是活套參數(shù)控制示意圖。
[0020]圖2活套變張力控制示意圖。
[0021 ]圖3是鋼卷I全長寬度示意圖。
[0022]圖4是鋼卷2全長寬度、溫度和末機(jī)架速度示意圖。
[0023]圖5是鋼卷3全長寬度、溫度和末機(jī)架速度示意圖。
[0024]圖6是鋼卷3活套變張力控制曲線示意圖。
[0025]圖7是鋼卷4活套變張力控制曲線示意圖。
[0026]圖8是鋼卷5活套變張力控制曲線示意圖。
【具體實(shí)施方式】:
[0027]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說明，本發(fā)明是一種提高薄規(guī)格熱軋不銹鋼全長寬度均勻性的變張力控制方法，應(yīng)用在某不銹鋼熱連軋生產(chǎn)線上，采用精軋機(jī)架數(shù)N=8的精軋機(jī)架連軋，對薄規(guī)格產(chǎn)品(成品厚度1.97mm，寬度1240mm)進(jìn)行測試。其中Fi分別表示第i架精軋機(jī)架，i=l、2、3-N，Lj表示第j個活套，j=l、2、3…N-1 ;其中Lj =i表示Fi~Fi+1機(jī)架間活套，如圖1所示，Tj為活套張力值[Kg] ； Θ」一活套高度(角度);Vi+1為Fi+1機(jī)架出口速度 [mps]。
[0028]在熱卷箱投入時，精軋采用勻速軋制，工藝表數(shù)據(jù)采用表1~表4的參數(shù)，其中，表I是末機(jī)架精軋速度參數(shù)表；表2是精軋活套張力參數(shù)表；表3是精軋活套角度參數(shù)表；表4是精軋負(fù)荷分配參數(shù)表，其中的軋制規(guī)格是帶鋼成品寬度X成品厚度，單位為mmXmm。采用上述工藝參數(shù)，帶鋼全長寬度均勻，整體偏差小于3_，如圖3控制寬度曲線所示，其中，WIDE_FM_EXT表示精軋出口寬度曲線，F(xiàn)DT表示精軋出口溫度曲線，fbkSPD8表示精軋末機(jī)架速度曲線。
[0029]其中，在表2中提供了活套張力參數(shù)表，參數(shù)表中的數(shù)值為各活套Lj的張應(yīng)力系數(shù)σ彳單位為Kg/mnT2]，根據(jù)張應(yīng)力系數(shù)來計(jì)算各活套h的活套張力1^[單位為Kg]時，可采用下面的公式計(jì)算=Tj= σ式中Bj為該活套上帶鋼寬度[單位為臟]，比為該活套上帶鋼厚度[單位為mm]。
[0030]在熱卷箱投入時，精軋采用升速軋制，工藝表數(shù)據(jù)采用表1~表4的參數(shù)，帶鋼頭部寬度合格，隨著精軋末機(jī)架速度的升高，精軋出口溫度值(FDT曲線)逐漸升高，如果不采用變張力控制方法，帶鋼本體寬度會逐漸變窄，采用變張力控制方法，帶鋼全長寬度可保持均勻，如圖2變張力控制示意圖所示。
[0031]本發(fā)明中變張力控制方法的具體步驟如下:
[0032]步驟一、在精軋穿帶階段時，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的各個活套Lj (j=l、2、3…N-1)的初始活套張力值T^1和活套高度Θ j來完成精軋的穿帶控制，在穿帶完成后，記錄帶鋼頭部的初始終軋溫度值Temp。，并設(shè)置Temp=Temptl, Tj=Tjo ;其中，本發(fā)實(shí)施例中預(yù)先設(shè)置的Tjtl和Θ」可以根據(jù)表2、表3中的參數(shù)設(shè)置。
[0033]步驟二、控制系統(tǒng)根據(jù)帶鋼鋼種、帶鋼厚度和寬度分檔，設(shè)置兩個變張力控制系數(shù):張力變化總百分?jǐn)?shù)al和溫度變化ε度張力變化系數(shù)a2，其中，al e [10%，35%])，a2 e [1%，5%];本實(shí)施例中溫度變化參數(shù)ε為5。[0034]步驟三、周期檢測精軋末機(jī)架出口的終軋溫度值，在M=5個采樣周期(采樣周期為100ms)內(nèi)終軋溫度值平均值記錄為Temp,當(dāng)(Temp -Temp)變化量超過ε度時,將各活
套張力值T/設(shè)置為:T/ =Tj* (100-a2)/100，并且設(shè)置如下:Terap=Temp, Tj=T/ ；
[0035]步驟四、重復(fù)步驟三，檢測如果T/ <TjQ* (100-al)/100成立，則停止變張力控制，將T/記為張力控制下限值，即T/ =Tjtl*(100-al)/100，之后進(jìn)行恒張力控制。
[0036]由于各個活套Lj的工作環(huán)境是一致的，其張力的變化幅度也是一致的，因此在步驟四中各個活套Lj將同時停止變張力控制。
[0037]實(shí)施例一
[0038]選用鋼種J1，成品厚度1.8mm,成品寬度1240mm,對兩卷帶鋼(鋼卷2和鋼卷3)進(jìn)行測試，鋼卷2采用恒張力控制方式，鋼卷3采用變張力控制方式。測試情況如下:
[0039]熱卷箱投入情況下，精軋采用升速軋制，不投入變張力控制，鋼卷2末機(jī)架采用IOmps的速度(基準(zhǔn)速度)穿帶，運(yùn)行速度升到IL 5mps，其第一和第二加速度分別為
0.02mps/s 和 0.08mps/s, L1 ?L7 活套張應(yīng)力系數(shù)分別為 0.45，0.75，0.95，1.05, 1.25，1.45，1.60 [Kg/mm~2] ,L1-L7 活套高度 Θ 分別為 26.00，26.00，24.00，24.00，22.00，22.00，2
2.00[° ]，控制實(shí)際曲線如圖4所示，在升速過程中，F(xiàn)DT溫度值上升了 25.93°C，寬度偏差大于5mm,升速完成后，寬度基本均勻。
[0040]熱卷箱投入情況下，精軋采用升速軋制，投入變張力控制功能，對鋼卷3進(jìn)行測試，控制參數(shù)和鋼卷2相同，變張力控制系數(shù)為al=35%，a2=3%。寬度控制曲線如圖5所示，變張力控制及實(shí)際反饋曲線如圖6所示，其中，VTA表示張力變化百分比曲線。在升速時，
溫度(Temp - Tempo)大約升高了 40°C，圖6中張力也變化了 7次，為預(yù)設(shè)定張力值的
(1-3%*7)= (1-0.21)=0.79倍，后面在勻速過程中隨著溫度的升高，張力又變化了 3次梯度，從全長寬度曲線看，全長寬度偏差小于3mm，達(dá)到了預(yù)期的控制目標(biāo)。
[0041]實(shí)施例二
[0042]選用鋼種J4，成品厚度2.2_，成品寬度1240_，對鋼卷4進(jìn)行測試，采用變張力控制方式，測試情況如下:
[0043]在熱卷箱投入情況下投入升速軋制，末機(jī)架穿帶基準(zhǔn)速度9.5mps,運(yùn)行速度
10.5mps,其第一和第二加速度分別為0.02mps/s和0.05mps/s, L1?L7活套張應(yīng)力系數(shù)分別為 0.45，0.60，0.80，0.95，1.05，1.25，1.45 [Kg/mm~2], L1 ?L7 活套高度 Θ 參數(shù)分別為 2
6.00，26.00，24.00，24.00，22.00，22.00，22.00 [。]，變張力控制系數(shù)為 a I=30%, a2=3%。
[0044]寬度控制曲線如圖7所示。在軋制過程中，溫度Tempfl)大約升高了
45°C以上，圖7中張力變化了 9次，為預(yù)設(shè)定張力值的(1-3%*9)= (1_0.27) =0.73倍，從全長寬度曲線看，全長寬度偏差小于3mm，達(dá)到了預(yù)期的控制目標(biāo)。
[0045]實(shí)施例三
[0046]選用鋼種J4，成品厚度2.41mm，成品寬度1240mm，對鋼卷4進(jìn)行測試，采用變張力控制方式，測試情況如下:
[0047]在熱卷箱投入情況下投入升速軋制，末機(jī)架穿帶基準(zhǔn)速度為9.4mps,運(yùn)行速度為
10.5mps,其第一和第二加速度分別為0.02mps/s和0.05mps/s, L1?L7活套張應(yīng)力系數(shù)分別為 0.45，0.60，0.80，0.95，1.05，1.25，1.45 [Kg/mm~2], L1 ~L7 活套高度 Θ 參數(shù)分別為 2
6.00，26.00，24.00，24.00，22.00，22.00，22.00 [。]，變張力控制系數(shù)為 a I=30%, a2=3%。
[0048]寬度控制曲線如圖8所示。在軋制過程中，溫度(Temp - Tempc)大約升高了
45°C以上，圖8中張力變化了 9次，為預(yù)設(shè)定張力值的(1-3%*9)= (1_0.27) =0.73倍，從全長寬度曲線看，全長寬度偏差小于3mm，達(dá)到了預(yù)期的控制目標(biāo)。
[0049]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
[0050]表1精軋速度參數(shù)表
[0051]
【權(quán)利要求】
1.一種提高薄規(guī)格熱軋不銹鋼全長寬度均勻性的變張力控制方法，精軋機(jī)架數(shù)N，Lj表示第j個活套，j=l、2、3…N-1，其特征在于，該控制方法包括以下步驟: 步驟一、在精軋穿帶階段時，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的各個活套h的初始活套張力值T#和活套高度Θ ^來完成精軋的穿帶控制，在穿帶完成后，記錄帶鋼頭部的初始終軋溫度值Temptl，并設(shè)置 Temp=Temp0, Tj=Tjo； 步驟二、設(shè)置兩個變張力控制系數(shù)al和a2，其中al為張力變化總百分?jǐn)?shù)；a2為溫度變化ε度張力變化系數(shù)； 步驟三、周期檢測精軋末機(jī)架出口的終軋溫度值，將M個采樣周期內(nèi)終軋溫度值平均值記錄為Temp，當(dāng)(Temp -Temp)變化量超過ε度時，將活套張力值T/設(shè)置為:T/ =Tj* (100-a2)/100,并且設(shè)置如下:Tomp=Temp, Tj=T/。 步驟四、重復(fù)步驟三，檢測如果T/ <I^*(100-al)/100成立，則停止變張力控制，并將T/賦值為TjQ*(100-al)/100，之后進(jìn)行恒張力控制。
2.一種如權(quán)利要求1所述的提高薄規(guī)格熱軋不銹鋼全長寬度均勻性的變張力控制方法，其特征在于，ε值設(shè)置為5。
3.—種如權(quán)利要求1所述的提高薄規(guī)格熱軋不銹鋼全長寬度均勻性的變張力控制方法，其特征在于，al和a2的范圍為:al e [10%, 35%]，a2 e [1%, 5%]。
4.一種如權(quán)利要求1所述的提高薄規(guī)格熱軋不銹鋼全長寬度均勻性的變張力控制方法，其特征在于，所述采樣周期為100ms。
【文檔編號】B21B37/22GK103464472SQ201310403246
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】荊豐偉, 宋勇, 宗勝悅 申請人:北京科技大學(xué)