阅读说明：本技术 一种缩短可逆粗轧机轧制道次间隔时间的控制方法 (Control method for shortening rolling pass interval time of reversible roughing mill ) 是由 任晓怀 张飞 裴红平 刘禹汐 于 2019-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种缩短可逆粗轧机轧制道次间隔时间的控制方法,属于金属压力加工技术领域。该方法首先在轧机抛出时锁定此刻的轧机线速度和轧机出口侧导板开口度,同时,轧制道次切换为下一道次,轧机开始减速至零速,轧机辊缝开始预摆至下道次辊缝预设值；然后计算轧机减速至零速的减速时间、轧件抛出轧机的距离和轧机出口侧导板对中所需时间,当轧机抛出并延时特定时间后,开始启动轧机出口侧导板的对中控制,完成后,锁定此刻轧机出口侧导板开口度,进而计算轧机辊缝摆位完成剩余所需时间、轧机反向升速至轧机咬入时间,最后确定计算轧机反向启动的时刻。该方法有效的缩短了可逆粗轧机轧制道次间隔时间,提高了轧制节奏和小时产量。(The invention provides a control method for shortening rolling pass interval time of a reversible roughing mill, belonging to the technical field of metal pressure machining. The method comprises the steps that firstly, when a rolling mill throws out, the linear speed of the rolling mill and the opening degree of a side guide plate at the outlet of the rolling mill are locked, meanwhile, the rolling pass is switched to the next pass, the rolling mill starts to decelerate to zero speed, and the roll gap of the rolling mill starts to pre-swing to the preset value of the roll gap of the next pass; and then calculating the deceleration time of the rolling mill when the rolling mill decelerates to zero speed, the distance of a rolled piece thrown out of the rolling mill and the time required by centering of a guide plate at the outlet side of the rolling mill, starting the centering control of the guide plate at the outlet side of the rolling mill after the rolling mill is thrown out and delayed for a specific time, locking the opening degree of the guide plate at the outlet side of the rolling mill after the centering control is finished, further calculating the time required by finishing the roll gap positioning of the rolling mill, reversely raising the rolling mill to the biting time of the rolling mill, and finally determining the. The method effectively shortens the rolling pass interval time of the reversible roughing mill, and improves the rolling rhythm and the hourly yield.)

一种缩短可逆粗轧机轧制道次间隔时间的控制方法

技术领域

本发明涉及金属压力加工技术领域，特别是指一种缩短可逆粗轧机轧制道次间隔时间的控制方法。

背景技术

粗轧轧制是金属热轧过程中非常重要的一道工序，粗轧区一般布局为单机架可逆轧机，铸锭经过多道次的可逆轧制过程，变为厚度较薄的中间坯或板材产品。因为粗轧轧制道次数较多，所以在轧制过程中就会存在多次的加减速和启停过程，导致轧制节奏较慢，轧制时间较长，比如对于钢铁轧制的可逆粗轧机，其轧制道次数一般为3～7道次，而对于铝合金轧制的可逆粗轧机，其轧制道次一般都在17道次以上。在粗轧轧制过程中，轧制道次间隔时间指本道次轧机抛出至下道次轧机咬入的时间间隔，主要包括轧机辊缝摆位时间、侧导板对中时间(每道次咬入前都需要对轧件进行对中控制)和轧机升降速时间等，并且这些设备在动作的时候，都有一定的连锁保护，比如：侧导板在对中时，轧件一定要处于静止状态，轧机辊缝没有到预设定值，则不允许轧机咬入等，在自动轧制模式下，粗轧轧制道次间隔时间一般控制在8～12秒左右。常规的粗轧机道次切换设备控制流程为：本道次轧机抛出以后，轧机开始降速至零速，同时开始预摆下道次轧机辊缝，当轧件速度停止以后，启动侧导板对中控制，等待侧导板对中完成且轧机辊缝也达到预设值，才开始启动轧机反向轧制。这种控制方式的优点是连锁条件充足，安全性高，缺点是控制时间较长，影响了轧制效率和产量。

在目前快节奏的轧制过程中，如何在保证设备安全的情况下进一步缩短可逆粗轧机轧制道次间隔时间，意义重大，缩短轧制道次间隔时间也就缩短了粗轧区轧制时间，不仅可以提高轧制效率和产量，也可在一定程度上降低了单位能耗。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种缩短可逆粗轧机轧制道次间隔时间的控制方法，通过计算侧导板对中时间、轧机辊缝摆位时间和轧机升降速时间，在不发生设备相互干涉的前提下，合理控制每个设备动作的启动时刻，减少设备动作间隔时间。

该方法包括步骤如下：

(1)在轧机抛出时，锁定此刻的轧机线速度v_LK和轧机出口侧导板开口度w_LK1，同时，轧制道次切换为下一道次，轧机开始减速至零速，轧机辊缝开始预摆至下道次辊缝预设值s_set；

(2)计算轧机减速至零速的减速时间T_dc、轧件抛出轧机的距离L_dc和轧机出口侧导板对中所需的时间T_cl，计算公式为：T_dc＝v_LK/a₁，L_dc＝v_LK ²(1+f)/2a₁，T_cl＝(w_LK1-W₀+ΔW)/V_SG，

式中，f为轧机前滑值，a₁为轧机减速时的加速度，W₀为轧件宽度，ΔW为宽度补偿值，V_SG为侧导板对中闭合速度；

(3)当轧机抛出并延时T_cls时间后，开始启动轧机出口侧导板的对中控制，T_cls计算公式为：

(4)待轧机出口侧导板对中完成以后，锁定此刻轧机出口侧导板开口度w_LK2，并将侧导板打开至w_LK2+θ，其中，θ为轧机出口侧导板对中后开口度增量值；

(5)待轧机出口侧导板打开到位之后锁定轧机实际辊缝s_LK，并计算轧机辊缝摆位完成剩余所需时间T_s，计算公式为：T_s＝(s_LK-s_set)/V_s，

其中，V_s为轧机辊缝闭合速度；

(6)根据轧件抛出距离L_dc计算轧机反向升速至轧机咬入的时间T_ac，计算公式为：

式中，β为轧机后滑值，a₂为轧机加速时的加速度；

(7)根据辊缝摆位完成剩余所需时间T_s和轧机反向升速至轧机咬入的时间T_ac，确定轧机反向启动的时刻，如果T_ac≥T_s+ΔT，则在轧机出口侧导板对中完成并打开到位之后就启动轧机反向轧制；如果T_ac<T_s+ΔT，则在轧机出口侧导板打开到位之后并延时T_s+ΔT-T_ac时间，才开始启动轧机反向轧制，其中，ΔT为辊缝摆位时间保护阈值，ΔT取值范围为0.0～3.0s。

其中，轧机出口侧导板是指轧机抛出后轧件所在那一侧的侧导板。

步骤(2)中轧件宽度W₀等于侧导板对中完成后的锁定宽度w_LK2，且每次侧导板对中完成以后都会对w_LK2进行更新。

步骤(3)中侧导板对中控制为开环控制方式，即给侧导板一个恒定的控制输出量x，控制其快速闭合，x取值范围为60％～100％。

步骤(4)中侧导板对中完成的判断依据为：侧导板在给定控制输出量x的情况下，其实际开口度在一定的死区范围DZ内保持不变且持续T_clamp的时间，其中，DZ取值范围为1.0～5.0mm，T_clamp取值范围为0.3～2.0s。

步骤(5)中轧机辊缝为电动辊缝和液压辊缝之和，轧机辊缝闭合速度V_s为电动辊缝的闭合速度。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，通过计算每个设备的动作时间，合理控制每个设备的启动时刻，在保证设备之间不发生干涉的前提下，减少了设备动作间隔时间，从而减小了轧制道次间隔时间，提高了生产效率。该方法实现简单，可逆粗轧机在不增加任何硬件的前提下即可以实现，成本低，效果明显。

附图说明

图1为本发明的缩短可逆粗轧机轧制道次间隔时间的控制方法应用的设备控制时序图；

图2为常规控制方式下的设备控制时序图；

图3为本发明的缩短可逆粗轧机轧制道次间隔时间的控制方法的控制流程图；

图4为本发明的缩短可逆粗轧机轧制道次间隔时间的控制方法的轧制示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种缩短可逆粗轧机轧制道次间隔时间的控制方法。

如图3所示，该方法包括步骤如下：

(1)在轧机抛出时，锁定此刻的轧机线速度v_LK和轧机出口侧导板开口度w_LK1，同时，轧制道次切换为下一道次，轧机开始减速至零速，轧机辊缝开始预摆至下道次辊缝预设值s_set；

其中，轧机出口侧导板是指轧机抛出后轧件所在那一侧的侧导板，如图4所示；

(2)计算轧机减速至零速的减速时间T_dc、轧件抛出轧机的距离L_dc和轧机出口侧导板对中所需的时间T_cl，计算公式为：T_dc＝v_LK/a₁，L_dc＝v_LK ²(1+f)/2a₁，T_cl＝(w_LK1-W₀+ΔW)/V_SG，

式中，f为轧机前滑值，a₁为轧机减速时的加速度，W₀为轧件宽度，ΔW为宽度补偿值，V_SG为侧导板对中闭合速度；

其中，轧件宽度W₀等于侧导板对中完成后的锁定宽度w_LK2，且每次侧导板对中完成以后都会w_LK2进行更新。

(3)当轧机抛出并延时T_cls时间后，开始启动轧机出口侧导板的对中控制，T_cls计算公式为：

其中，侧导板对中控制为开环控制方式，即给侧导板一个恒定的控制输出量x，控制其快速闭合，x取值范围为60％～100％；

(4)待轧机出口侧导板对中完成以后，锁定此刻轧机出口侧导板开口度w_LK2，并将侧导板打开至w_LK2+θ，其中，θ为轧机出口侧导板对中后开口度增量值；

其中，侧导板对中完成的判断依据为：侧导板在给定控制输出量x的情况下，其实际开口度在一定的死区范围DZ内保持不变且持续T_clamp的时间，DZ取值范围为1.0～5.0mm，T_clamp取值范围为0.3～2.0s；

(5)待轧机出口侧导板打开到位之后锁定轧机实际辊缝s_LK，并计算轧机辊缝摆位完成剩余所需时间T_s，计算公式为：T_s＝(s_LK-s_set)/V_s，

其中，V_s为轧机辊缝闭合速度；

(6)根据轧件抛出距离L_dc计算轧机反向升速至轧机咬入的时间T_ac，计算公式为：

式中，β为轧机后滑值，a₂为轧机加速时的加速度；

(7)根据辊缝摆位完成剩余所需时间T_s和轧机反向升速至轧机咬入的时间T_ac确定轧机反向启动的时刻，如果T_ac≥T_s+ΔT，则在轧机出口侧导板对中完成并打开到位之后就启动轧机反向轧制；如果T_ac<T_s+ΔT，则在轧机出口侧导板打开到位之后并延时T_s+ΔT-T_ac时间，才开始启动轧机反向轧制，其中，ΔT为辊缝摆位时间保护阈值，ΔT取值范围为0.0～3.0s。

本发明方法设备控制时序如图1所示，其中，t₀为本道次轧机抛出时刻；t₁为轧机出口侧导板开始对中时刻；t₂为轧机速度减为零的时刻；t₃为轧机出口侧导板对中完成时刻；t₄为轧机出口侧导板对中后打开时刻，同时轧机启动反向轧制；t₅为下道次轧机咬入时刻。对比常规的控制方式下的设备控制时序(如图2，其中，t₀'为本道次轧机抛出时刻；t₁'为轧机速度减为零的时刻，同时启动轧机出口侧导板对中；t₂'为轧机出口侧导板对中完成时刻；t₃'为轧机出口侧导板对中后打开时刻；t₄'为轧机辊缝摆位完成时刻，同时轧机启动反向轧制；t₅'为下道次轧机咬入时刻)，可以明显看出，本发明方法减少了设备动作间隔时间，从而减小了轧制道次间隔时间，提高了生产效率。

下面结合具体实施例予以说明。

该方案在某铝厂单机架可逆粗轧机上实施，轧制总道次数为21，铸锭宽度为1650mm，铸锭厚度为530.0mm。

具体实施步骤如下：

步骤一：在轧机抛出时锁定此刻的轧机线速度v_LK和轧机出口侧导板开口度w_LK1，同时，轧制道次切换为下一道次，轧机开始减速至零速，轧机辊缝开始预摆至下道次辊缝预设值s_set。

步骤二：计算轧机减速至零速的减速时间T_dc、轧件抛出轧机的距离L_dc和轧机出口侧导板对中所需的时间T_cl，计算公式为：T_dc＝v_LK/a₁，L_dc＝v_LK ²(1+f)/2a₁，T_cl＝(w_LK1-W₀+ΔW)/V_SG，

其中，轧机前滑值f＝1.08，轧机减速时的加速度a₁＝0.8m/s²，W₀为轧件宽度，宽度补偿值ΔW＝12.0mm，侧导板对中闭合速度V_SG＝150.0mm/s。

步骤三：当轧机抛出并延时T_cls时间后，开始启动轧机出口侧导板的对中控制，T_cls计算公式为：

步骤四：待轧机出口侧导板对中完成以后，锁定此刻轧机出口侧导板开口度w_LK2，并将侧导板打开至w_LK2+θ，其中，θ＝25.0mm。

其中，侧导板对中完成的判断依据为：侧导板在给定控制输出量x＝90％的情况下，其实际开口度在一定的死区范围DZ内保持不变且持续T_clamp的时间，其中，DZ＝3.0mm，T_clamp＝0.4s；

步骤五：待轧机出口侧导板打开到位之后锁定轧机实际辊缝s_LK，并计算轧机辊缝摆位完成剩余所需时间T_s，计算公式为：T_s＝(s_LK-s_set)/V_s，

其中，轧机辊缝闭合速度V_s＝15.0mm/s；

步骤六：根据轧件抛出距离计算轧机反向升速至轧机咬入的时间T_ac，计算公式为：

式中，轧机后滑值β＝0.24，轧机加速时的加速度a₂＝0.3m/s²；

步骤七：根据辊缝摆位完成剩余所需时间T_s和轧机反向升速至轧机咬入的时间T_ac确定轧机反向启动的时刻，如果T_ac≥T_s+ΔT，则在轧机出口侧导板对中完成并打开到位之后就启动轧机反向轧制；如果T_ac<T_s+ΔT，则在轧机出口侧导板打开到位之后并延时T_s+ΔT-T_ac时间，才开始启动轧机反向轧制，其中，辊缝摆位时间保护阈值ΔT＝0.8s。

该粗轧机采用上述控制方法之后，轧制道次间隔时间由原来的9.0s左右缩短到了6.5s左右，有效节省了轧制时间，提高了生产效率。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。