一种基于弹跳理论的轧钢甩尾自动调整方法
阅读说明：本技术 一种基于弹跳理论的轧钢甩尾自动调整方法 (Steel rolling drift automatic adjusting method based on bounce theory ) 是由 胡德勇 周少见 鲁剑龙 张永刚 陆凤慧 赵颖 于 2020-05-09 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种基于弹跳理论的轧钢甩尾自动调整方法,属于钢铁工业生产和自动化控制技术领域。本发明的技术方案是：通过带钢稳定轧制时的轧制力偏差、抛钢尾部轧制力偏差、轧机刚度、轧制速度、带钢宽度、带钢厚度等,判断带钢抛钢尾部跑偏方向及跑偏量,从自动化一级将带钢跑偏量叠加到辊缝调整,从而实现带钢抛钢水平值的自动调整。本发明从抛钢过程的轧制力变化分析带钢尾部跑偏方向和跑偏量,结合轧钢弹跳理论对带钢尾部进行自动调整,避免带钢抛钢甩尾、特别是薄规格抛钢甩尾的发生,为提高产品质量和生产效能奠定基础。(The invention relates to a steel rolling drift automatic adjusting method based on a bounce theory, and belongs to the technical field of steel industrial production and automatic control. The technical scheme of the invention is as follows: the deviation direction and the deviation amount of the steel throwing tail of the strip steel are judged through the rolling force deviation, the deviation of the steel throwing tail rolling force, the rigidity of a rolling mill, the rolling speed, the width of the strip steel, the thickness of the strip steel and the like when the strip steel is stably rolled, the deviation amount of the strip steel is superposed to the roll gap adjustment from the automation level, and therefore the automatic adjustment of the steel throwing level of the strip steel is achieved. The invention analyzes the deviation direction and the deviation amount of the tail part of the strip steel from the rolling force change in the steel throwing process, and automatically adjusts the tail part of the strip steel by combining the steel rolling bounce theory, thereby avoiding the steel throwing drift of the strip steel, particularly the thin steel throwing drift, and laying a foundation for improving the product quality and the production efficiency.)
技术领域
本发明涉及一种基于弹跳理论的轧钢甩尾自动调整方法，属于钢铁工业生产和自动化控制的交叉技术领域。
背景技术
随着我国钢铁工业的发展，行业整体进入微利时代，形式越来越严峻，各大钢铁企业均在寻求自身的突破，如装备升级、调整市场结构、产品结构等，而最终的目标，都是为了提升产品的盈利能力，降低生产成本。高强度薄规格是具有极大的市场竞争力的产品之一，主要体现在两点：一为轻量化，二为“以热代冷”。对于高强薄规格的生产，对产线要求较高，对装备水平和控制能力有极大的要求。目前ESP对高强薄规格生产具有先天的技术瓶颈，主要体现在压缩比不足导致的性能问题；而常规产线的技术瓶颈是轧制稳定性的控制，主要体现在废钢、刮撕和甩尾造成的损耗过大，生产成本高。在这种情况下，近年新起的轧机刚度管理、间隙管理等方法缓解了部分压力，但刮撕、甩尾的控制仍然是薄规格生产的重大技术瓶颈之一。
随着计算机技术、通信技术和信息技术的发展，热轧生产线已具备采集储存大量生产数据的能力。因此，基于工业数据的轧制稳定性控制引起了研究者们的广泛关注。通过安装专用摄像头对抛钢尾部进行监控是比较常用的方法之一，但由于需要将摄像头安装到轧机上方，轧机振动和机架间水汽导致监控比较困难甚至出现偏差，可能会导致调整错误。
发明内容
本发明目的是提供一种基于弹跳理论的轧钢甩尾自动调整方法，根据热轧带钢工艺特点，从抛钢过程的轧制力变化分析带钢尾部跑偏方向和跑偏量，结合轧钢弹跳理论对带钢尾部进行自动调整，避免带钢抛钢甩尾、特别是薄规格抛钢甩尾的发生，为提高产品质量和生产效能奠定基础，有效地解决了背景技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案是：一种基于弹跳理论的轧钢甩尾自动调整方法，包含以下步骤：
步骤1：更换支承辊后测量各机架轧机刚度值，传动侧刚度记为MDi，操作侧刚度记为MOi，并在自动化一级进行记录，每次更换支承辊后自动更新；
步骤2：从自动化一级记录抛钢时的实时数据，包括：轧制力、轧制速度、辊缝、轧机水平值、产品宽度、产品厚度和更换支承辊时的轧机刚度等相关参数；
步䠫3：对从步骤2中采集的数据进行相关计算，具体步骤如下：
步骤3-1：以F1机架抛钢时刻为起点，计算持续2秒的F2轧制力偏差平均值，记为P2；
步骤3-2：计算F1抛钢到F2抛钢期间的F3轧制力偏差平均值，记为P3；
步骤3-3：计算F2抛钢到F3抛钢期间的F4的轧制力偏差平均值，记为P4；
步䠫4：针对步骤2的数据计算完毕后，对抛钢轧制力偏差的变化量进行计算，具体步䠫如下：
步䠫4-1：在步骤3-1计算完毕后，采集F2轧制力偏差实时值，记为P2X，计算抛钢轧制力偏差的变化量δP2=P2X-P2；
步骤4-2：F2抛钢时刻起，采集F3轧制力偏差实时值，记为P3X，计算抛钢轧制力偏差的变化量δP3=P3X-P3；
步骤4-3：F3抛钢时刻起，采集F4轧制力偏差实时值，记为P4X，计算抛钢轧制力偏差的变化量δP4=P4X-P4；
步骤5：判断带钢尾部跑偏方向，根据系统计算规则，各机架的轧制力偏差值=传动侧轧制力-操作侧轧制力；机架抛钢轧制力偏差变化量为δPiX（i-表示机架号），如果δPiX＞0，则带钢尾部往传动侧跑偏，如果δPiX＜0，则带钢尾部往操作侧跑偏；
步骤6：依托步骤1和步骤5计算轧制力偏差变化量导致的辊缝弹跳量，如果δPiX＞0，则传动侧的辊缝弹跳量为fDi=δPiX/MDi，如果δPiX＜0，则操作侧的辊缝弹跳量为fOi=δPiX/MOi；
步骤7：甩尾自动调整，根据步骤6，如果δPiX＞0，则需要对传动侧辊缝压下fDi，如果δPiX＜0，则需要对传动侧辊缝上抬fOi。
步䠫5所述的判断尾部跑偏方向，跑偏方向的确定指导了尾部方向的调整。
步䠫6所述的辊缝弹跳量的确定，确保调整不出现欠调整和过调整现象。
本发明的有益效果是：根据热轧带钢工艺特点，从抛钢过程的轧制力变化分析带钢尾部跑偏方向和跑偏量，结合轧钢弹跳理论对带钢尾部进行自动调整，避免带钢抛钢甩尾、特别是薄规格抛钢甩尾的发生，为提高产品质量和生产效能奠定基础。
附图说明
图1是本发明的分宽度设定调整频率示意图；
图2是本发明的功能投用选择按钮图；
图3是本发明实施例1的甩尾自动调整示意图；
图4是本发明实施例2的甩尾自动调整示意图。
具体实施方式
为了使发明实施案例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施案例中的附图，对本发明实施案例中的技术方案进行清晰的、完整的描述，显然，所表述的实施案例是本发明一小部分实施案例，而不是全部的实施案例，基于本发明中的实施案例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施案例，都属于本发明保护范围。
一种基于弹跳理论的轧钢甩尾自动调整方法，包含以下步骤：
步骤1：更换支承辊后测量各机架轧机刚度值，传动侧刚度记为MDi，操作侧刚度记为MOi，并在自动化一级进行记录，每次更换支承辊后自动更新；
步骤2：从自动化一级记录抛钢时的实时数据，包括：轧制力、轧制速度、辊缝、轧机水平值、产品宽度、产品厚度和更换支承辊时的轧机刚度等相关参数；
步䠫3：对从步骤2中采集的数据进行相关计算，具体步骤如下：
步骤3-1：以F1机架抛钢时刻为起点，计算持续2秒的F2轧制力偏差平均值，记为P2；
步骤3-2：计算F1抛钢到F2抛钢期间的F3轧制力偏差平均值，记为P3；
步骤3-3：计算F2抛钢到F3抛钢期间的F4的轧制力偏差平均值，记为P4；
步䠫4：针对步骤2的数据计算完毕后，对抛钢轧制力偏差的变化量进行计算，具体步䠫如下：
步䠫4-1：在步骤3-1计算完毕后，采集F2轧制力偏差实时值，记为P2X，计算抛钢轧制力偏差的变化量δP2=P2X-P2；
步骤4-2：F2抛钢时刻起，采集F3轧制力偏差实时值，记为P3X，计算抛钢轧制力偏差的变化量δP3=P3X-P3；
步骤4-3：F3抛钢时刻起，采集F4轧制力偏差实时值，记为P4X，计算抛钢轧制力偏差的变化量δP4=P4X-P4；
步骤5：判断带钢尾部跑偏方向，根据系统计算规则，各机架的轧制力偏差值=传动侧轧制力-操作侧轧制力；机架抛钢轧制力偏差变化量为δPiX（i-表示机架号），如果δPiX＞0，则带钢尾部往传动侧跑偏，如果δPiX＜0，则带钢尾部往操作侧跑偏；
步骤6：依托步骤1和步骤5计算轧制力偏差变化量导致的辊缝弹跳量，如果δPiX＞0，则传动侧的辊缝弹跳量为fDi=δPiX/MDi，如果δPiX＜0，则操作侧的辊缝弹跳量为fOi=δPiX/MOi；
步骤7：甩尾自动调整，根据步骤6，如果δPiX＞0，则需要对传动侧辊缝压下fDi，如果δPiX＜0，则需要对传动侧辊缝上抬fOi。
步䠫5所述的判断尾部跑偏方向，跑偏方向的确定指导了尾部方向的调整。
步䠫6所述的辊缝弹跳量的确定，确保调整不出现欠调整和过调整现象。
一种基于弹跳理论的轧钢甩尾自动调整方法主要包括轧机刚度计算、轧制力偏差计算、轧制力偏差变化量计算、轧制力跑偏辊缝弹跳计算和轧机辊缝水平值调整等，具体步䠫如下：
1.更换支承辊后，对轧机进行压靠测试轧机刚度，公式为：
y=Mx+b
M为刚度，x为辊缝，y为压靠轧制力
为了消除非线性区影响，y≥200吨时开始计算。按公式分别计算出各机架两侧刚度值，其中，第i机架的传动侧刚度记为MDi，操作侧刚度记为MOi。更换支承辊后对刚度值进行自动更新，避免刚度差异大导致调整不准确。
2. 以F1机架抛钢时刻为起点，计算持续2秒的F2轧制力偏差平均值，记为P2；计算F1抛钢到F2抛钢期间的F3轧制力偏差平均值，记为P3；计算F2抛钢到F3抛钢期间的F4的轧制力偏差平均值，记为P4。计算轧制力偏差的平均值，是为了避免因轧制力周期性波动导致计算辊缝调整出现偏差或调整错误。
3. F1抛钢2秒后，记录F2实时轧制力偏差为P2X，计算F2机架尾部轧制力偏差变化量为δP2=P2X-P2；如δP2＞0，则F2抛钢辊缝调整量为传动侧下压辊缝fD2=δP2X/MD2；如δP2＜0，则F2抛钢辊缝调整量为传动侧上抬辊缝fO2=δP2X/MO2。F2抛钢后，记录F3实时轧制力偏差为P3X，计算F3机架尾部轧制力偏差变化量为δP3=P3X-P3；如δP3＞0，则F3抛钢辊缝调整量为传动侧下压辊缝fD3=δP3X/MD3；如δP3＜0，则F3抛钢辊缝调整量为传动侧上抬辊缝fO3=δP3X/MO3。F3抛钢后，记录F4实时轧制力偏差为P4X，计算F4机架尾部轧制力偏差变化量为δP4=P4X-P4；如δP4＞0，则F4抛钢辊缝调整量为传动侧下压辊缝fD4=δP4X/MD4；如δP4＜0，则F4抛钢辊缝调整量为传动侧上抬辊缝fO4=δP4X/MO4。
4. 由于机架抛钢时带钢尾部总是向单侧跑偏（传动侧或者操作侧），轧制力偏差的变化量呈单边变化（递增或者递减），由于辊缝调整量为实时计算变化，则需要将需要调整量和已调整量进行累加计算，则：
新调整量=需要调整总量-已调整量
5. 为了避免因粗轧来料“镰刀弯”、“S弯”较大导致调整错误，根据轧机速度和成品宽度对调整量和调整的时间间隔进行控制，如图1。
6.为了针对不同厚度选用不同机架进行甩尾调整控制，在画面上增加了甩尾自动调整功能选用按钮，如图2。
实施例1：
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明提供了一种基于弹跳理论的轧钢甩尾自动调整方法，主要分为在线计算轧机刚度、抛钢轧制力偏差变化量、计算轧制力跑偏导致的辊缝弹跳量、对辊缝进行调整等步骤。
以某日轧制Q235B，厚度1.2mm，宽度1250mm时F4机架的调整为例：
1.F4轧机刚度已经在更换支承辊时计算出传动侧刚度284t/mm，操作侧300t/mm。
2.F2机架抛钢到F3机架抛钢期间的F4机架的轧制力偏差平均值为9.7吨。
3.F4机架抛钢可以看出轧制力偏差是逐步增大的，判断为带钢尾部往传动侧偏移。
4.根据带钢尾部偏移方向和轧机刚度，自动计算辊缝调整量，并进行甩尾自动调整，本块钢为传动侧辊缝下压。
以上判断、计算及调整如图3。
实施例2：
以某日轧制SS400，厚度1.4mm，宽度1250mm时F4机架的调整为例：
1.F4轧机刚度已经在更换支承辊时计算出传动侧刚度284t/mm，操作侧300t/mm。
2.F2机架抛钢到F3机架抛钢期间的F4机架的轧制力偏差平均值为0.23吨。
3.F4机架抛钢可以看出轧制力偏差是逐步减小的，判断为带钢尾部往操作侧偏移。
4.根据带钢尾部偏移方向和轧机刚度，自动计算辊缝调整量，并进行甩尾自动调整，本块钢为传动侧辊缝上抬。
以上判断、计算及调整如图4。