立辊轧机及其控制方法、控制系统

文档序号:178757 发布日期:2021-11-02 浏览:24次 >En<

阅读说明:本技术 立辊轧机及其控制方法、控制系统 (Vertical rolling mill and control method and control system thereof ) 是由 霍光帆 崔二宝 张华文 王伦 张鹏 王蕾 刘志 于 2021-07-28 设计创作,主要内容包括:本发明公开了了一种立辊轧机的控制方法,包括:获取立辊轧机的主电机的转矩限幅值和立辊的过载轧制力;在立辊带载后,获取立辊主传动转矩,以及立辊负载转矩和立辊轧制力;在立辊带载后、平辊带载前,若立辊主传动转矩小于主电机的转矩限幅值,当立辊负载转矩增加时,降低立辊的转速,当立辊负载转矩降低时,增加立辊的转速;在立辊带载后、平辊带载前,若立辊轧制力大于等于过载轧制力,降低立辊的转速,并同步降低平辊的转速;上述控制方法能够在保证设备稳定运行的前提下,进一步提高立辊的最大减宽量和有效减宽量。(The invention discloses a control method of a vertical rolling mill, which comprises the following steps: acquiring a torque amplitude limit value of a main motor of the vertical rolling mill and an overload rolling force of a vertical roll; after the vertical roll is loaded, acquiring the main transmission torque of the vertical roll, the load torque of the vertical roll and the rolling force of the vertical roll; after the vertical roll is loaded and before the flat roll is loaded, if the main transmission torque of the vertical roll is smaller than the torque amplitude limit value of the main motor, when the load torque of the vertical roll is increased, the rotating speed of the vertical roll is reduced, and when the load torque of the vertical roll is reduced, the rotating speed of the vertical roll is increased; after the vertical roll is loaded and before the flat roll is loaded, if the rolling force of the vertical roll is greater than or equal to the overload rolling force, reducing the rotating speed of the vertical roll and synchronously reducing the rotating speed of the flat roll; the control method can further improve the maximum width reducing amount and the effective width reducing amount of the vertical roll on the premise of ensuring the stable operation of the equipment.)

立辊轧机及其控制方法、控制系统

技术领域

本申请涉及板带热轧控制技术领域,尤其涉及一种立辊轧机及其控制方法、控制系统。

背景技术

常规热轧产线主要控宽设备主要有:定宽压力机及立辊轧机。实际生产中,由于立辊轧机的主电机为恒转矩控制以及主电机的转矩切断保护,立辊的最大减宽量不高,一般为50mm左右,有效减宽量较小,一般约30-40mm,导致定宽压力机投入率较高,不仅增加粗轧纯轧时间而且增加粗轧温降,更为重要的是限制热轧产能发挥,增加生产成本。所以提高立辊轧机有效减宽量,减少定宽压力机投入率已经成为热轧产线降本增效必不可少的攻关工作之一。

发明内容

本发明提供了一种立辊轧机及其控制方法、控制系统,以解决或者部分解决目前立辊轧机对板坯的有效减宽量较低,增加热轧板卷生产成本的技术问题。

为解决上述技术问题,根据本发明一个可选的实施例,提供了一种立辊轧机的控制方法,包括:

获取所述立辊轧机的主电机的转矩限幅值和立辊的过载轧制力;

在所述立辊带载后,获取立辊主传动转矩,以及立辊负载转矩和立辊轧制力;

在所述立辊带载后、平辊带载前,若所述立辊主传动转矩小于所述主电机的转矩限幅值,当所述立辊负载转矩增加时,降低所述立辊的转速,当所述立辊负载转矩降低时,增加所述立辊的转速;

在所述立辊带载后、平辊带载前,若所述立辊轧制力大于等于所述过载轧制力,降低所述立辊的转速,并同步降低所述平辊的转速。

可选的,在所述立辊带载后,平辊带载前,所述控制方法包括:

若所述立辊主传动转矩等于所述主电机的转矩限幅值,控制所述立辊的转速保持恒定;

若所述立辊主传动转矩大于所述主电机的转矩限幅值,降低所述立辊的转速,以使所述立辊主传动转矩小于所述主电机的转矩限幅值。

可选的,所述当所述立辊负载转矩增加时,降低所述立辊的转速,当所述立辊负载转矩降低时,增加所述立辊的转速,包括:

获取所述主电机的实时功率和立辊主传动转矩;

当所述立辊负载转矩增加时,根据所述主电机的实时功率、立辊主传动转矩和预设的主电机功率-立辊主传动转矩-立辊转速的对应关系,降低所述立辊的实时转速;

当所述立辊负载转矩降低时,根据所述主电机的实时功率、立辊主传动转矩和预设的主电机功率-立辊主传动转矩-立辊转速的对应关系,增加所述立辊的实时转速。

可选的,所述同步降低所述平辊的转速,具体包括:

获取所述立辊的实时转速和所述平辊的当前转速;

根据所述立辊的实时转速,计算立辊转速的实时变化率;

根据所述立辊转速的实时变化率和所述述平辊的当前转速,确定所述平辊的实时转速。

可选的,控制方法还包括:

若所述立辊轧制力大于等于所述过载轧制力,根据所述立辊轧制力,确定立辊辊缝补偿量;

根据所述立辊辊缝补偿量,增大所述立辊的辊缝。

可选的,控制方法还包括:

在所述立辊带载、平辊带载后,若所述立辊负载转矩增加,增加立辊自由张力控制FTC模块中的所述立辊的头部短行程参数和尾部短行程参数。

可选的,控制方法还包括:

获取立辊理论最大侧压量、板坯理论最大减宽量;

根据所述主电机的转矩限幅值,确定立辊传动系统过载允许量;

根据所述立辊的过载轧制力,确定立辊轧制力过载允许量;

根据所述立辊理论最大侧压量、所述板坯理论最大减宽量、所述立辊传动系统过载允许量和所述立辊轧制力过载允许量中的最小值,确定所述立辊轧机的最大减宽量。

根据本发明又一个可选的实施例,提供了一种立辊轧机的控制系统,包括:

获取模块,用于获取所述立辊轧机的主电机的转矩限幅值和立辊的过载轧制力;以及在所述立辊带载后,获取立辊主传动转矩,以及立辊负载转矩和立辊轧制力;

控制模块,用于在所述立辊带载后、平辊带载前,若所述立辊主传动转矩小于所述主电机的转矩限幅值,当所述立辊负载转矩增加时,降低所述立辊的转速,当所述立辊负载转矩降低时,增加所述立辊的转速;以及在所述立辊带载后、平辊带载前,若所述立辊轧制力大于等于所述过载轧制力,降低所述立辊的转速,并同步降低所述平辊的转速。

可选的,所述控制模块还用于:

若所述立辊主传动转矩等于所述主电机的转矩限幅值,控制所述立辊的转速保持恒定;

若所述立辊主传动转矩大于所述主电机的转矩限幅值,降低所述立辊的转速,以使所述立辊主传动转矩小于所述主电机的转矩限幅值。

根据本发明一个可选的实施例,提供了一种立辊轧机,所述立辊轧机包括如前述技术方案中的控制系统。

通过本发明的一个或者多个技术方案,本发明具有以下有益效果或者优点:

本发明提供了一种立辊轧机的控制方法,通过引入主电机的转矩限幅保护和立辊的过载轧制力保护,一方面在立辊带载、平辊未带载这一阶段,将原先主电机的恒转矩控制逻辑转变为动态转矩控制逻辑,在转矩限幅值决定的电机过载保护范围内,当检测到立辊负载转矩增加,则减小立辊转速,以减缓立辊主传动转矩的增加速率;当检测到立辊负载转矩减小时,增加立辊转速,使立辊主传动转矩变化更加平稳,减小立辊带载期间立辊主传动转矩,即主电机实际转矩的增加速率,避免立辊主传动因为转矩超限幅或达到切断转矩产生阻断跳闸;另一方面,在立辊带载、平辊未带载这一阶段监控立辊轧制力,当立辊负载较大,即立辊轧制力超过预设的过载轧制力时,降低立辊速度,并同步降低平辊速度,使立辊与平辊之间的速差幅度保持稳定,如此在立辊负载较大时的平辊咬钢瞬间,有效减小平辊咬钢瞬间的冲击速降,避免立辊主传动的过流跳闸,以及因平辊冲击速降导致的立辊负载的二次增加,避免主电机的转矩超限。总的来说,通过上述两方面的结合,能够在立辊带载后控制主电机的转矩增加速率,避免电机转矩快速到达转矩限幅保护或切断转矩保护引起的阻断跳闸,以及平辊冲击速降引起的立辊主传动过流跳闸,从而可以在原先的基础上,在保证设备稳定运行的前提下,进一步提高立辊的最大减宽量和有效减宽量,减少定宽压力机的投用投入率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本发明的

具体实施方式

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中,用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中:

图1示出了根据本发明一个实施例的立辊转矩阻断跳闸的曲线示意图;

图2示出了根据本发明一个实施例的立辊轧机的控制方法流程示意图;

图3示出了根据本发明一个实施例的立辊带载、平辊未带载的主电机动态转矩控制示意图;

图4示出了根据本发明一个实施例的立辊、平辊的速差同步控制示意图;

图5示出了根据本发明一个实施例的立辊极限减宽量设定图;

图6示出了根据本发明又一个实施例的E1第一道次立辊负荷提升后的轧制曲线;

图7示出了根据本发明又一个实施例的E2第一道次立辊负荷提升后的轧制曲线;

图8示出了根据本发明又一个实施例的立辊轧机的控制装置示意图。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请,下面结合附图,通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。在整个说明书中,除非另有特别说明,本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此,除非另有定义,本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾,本说明书优先。除非另有特别说明,本发明中用到的各种设备等,均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

研究发现,阻碍立辊轧机进一步提高有效减宽量的主要因素是立辊主传动跳闸的限制,主要体现在两个方面:一方面,在立辊带载,平辊未带载时,立辊转矩超过切断转矩限幅,导致阻转跳闸;其原因是,常规的立辊轧机在立辊带载后,平辊带载前,以立辊检测负载后的转矩值作为基准值,以维持立辊设定速度为目标,执行立辊恒转矩控制逻辑;如此的问题是,一旦增加立辊减宽量,立辊带载后负载将急剧上升,使主电机实际转矩很快达到预设的转矩切断限幅时,触发立辊过载保护,立辊速度被动降速至0m/s,出现立辊阻转跳闸,如图1所示。另一方面,在立辊带载、平辊带载的立辊轧机升速阶段,在平辊咬钢瞬间,由于传动特性、轧制负荷、钢种、温度、速度等多重因素影响,板坯在平辊轧机咬入瞬间,平辊速度产生冲击速降,导致立辊与平辊间速度不匹配,呈现推钢轧制的情况,立辊与平辊速度不匹配容易导致立辊传动过流跳闸,同时导致立辊负载增加,主电机转矩二次增加,不利于立辊减宽量提升。

基于上述的研究结论,为了解决立辊轧机对板坯的有效减宽量不高的问题,达到在设备稳定运行的前提下,提升立辊有效减宽量的目的,本发明提出了一种立辊轧机的控制方法,其整体思路如下:

获取所述立辊轧机的主电机的转矩限幅值和立辊的过载轧制力;在所述立辊带载后,获取立辊主传动转矩,以及立辊负载转矩和轧制力;在所述立辊带载后、平辊带载前,若所述立辊主传动转矩小于所述主电机的转矩限幅值,当所述立辊负载转矩增加时,降低所述立辊的转速,当所述立辊负载转矩降低时,增加所述立辊的转速;在所述立辊带载后、平辊带载前,若所述立辊轧制力大于等于所述过载轧制力,降低所述立辊的转速,并同步降低所述平辊的转速。

上述方法能够显著提高立辊有效减宽量的原理是:在立辊控制系统中的主电机转矩过载保护机制中增加转矩限幅过载保护,在立辊带载后,平辊未带载这一阶段,将原先主电机的恒转矩控制逻辑转变为动态转矩控制逻辑,在转矩限幅值决定的电机过载保护范围内,当检测到立辊负载转矩增加,则减小立辊转速,以减缓立辊主传动转矩的增加速率;当检测到立辊负载转矩减小时,增加立辊转速;通过上述的动态转矩控制,使立辊主传动转矩变化更加平稳,减小立辊带载期间立辊主传动转矩,即主电机实际转矩的增加速率,避免立辊主传动因为转矩超限幅或达到切断转矩产生阻断跳闸;另一方面,在立辊带载后,平辊未带载这一阶段还需要监控立辊的负载,即实际轧制力,当立辊负载较大,即立辊轧制力超过预设的过载轧制力时,降低立辊速度,并同步降低平辊速度,使立辊与平辊之间的速差幅度保持稳定,如此在立辊负载较大时的平辊咬钢瞬间,有效减小平辊咬钢瞬间的冲击速降,避免立辊主传动的过流跳闸,以及因平辊冲击速降导致的立辊负载的二次增加,避免主电机的转矩超限。总的来说,通过上述两方面的结合,能够在立辊带载后控制主电机的转矩增加速率,避免电机转矩快速到达转矩限幅保护或切断转矩保护引起的阻断跳闸,以及平辊冲击速降引起的立辊主传动过流跳闸,从而可以在原先的基础上,在保证设备稳定运行的前提下,进一步提高立辊的最大减宽量和有效减宽量。

接下来,在一个可选的实施例中,对上述方案进行更进一步的说明。

如图2所示,本实施例中的立辊轧机的控制方法应用到立辊轧机的控制系统,具体如下:

S1:获取所述立辊轧机的主电机的转矩限幅值和立辊的过载轧制力;

主电机的跳闸保护转矩是根据立辊的主传动系统的过载保护特性确定的。例如,主电机在1.15倍额定转矩值可长期运行,而在2.75倍额定转矩时则瞬间切断跳闸。而本实施例中的转矩限幅值,是同时综合考虑立辊、平辊单道次轧制时间,在立辊主电机跳闸条件风险范围内,引入主电机过载保护限幅机制,并通过逐步增加立辊减宽量,在保证设备稳定运行的前提下,以立辊主电机限幅保护时间t<立辊、平辊单道次轧制时间t1为目标,确定出最终的转矩限幅值。以立辊、平辊单道次轧制时间持续60秒为例,转矩限幅值包括在2倍额定转矩值持续60秒跳闸,或在2.25倍额定转矩值持200秒跳闸。

接下来,在主电机设计过载能力、持续时间范围内和立辊设备允许范围内,如在,可逐步增加立辊负载量,由于立辊负载受立辊负荷量、钢种、温度、速度等多方面因素影响,为防止立辊负载较大对于设备的冲击,在一级控制程序中增加立辊轧制力过载保护功能,即引入过载轧制力F过载

因此可选的,本方案还包括:

若所述立辊轧制力大于等于所述过载轧制力,根据所述立辊轧制力,确定立辊辊缝补偿量;根据所述立辊辊缝补偿量,增大所述立辊的辊缝。

即:在立辊实际轧制力F实际超过过载轧制力F过载时,控制系统将产生一个补偿量,通过增大立辊辊缝,以减小实际轧制力F实际,保持立辊实际轧制力F实际≤F过载,F实际≤F过载≤Fmax

S2:在所述立辊带载后,获取立辊主传动转矩,以及立辊负载转矩和立辊轧制力;

立辊带载是指立辊开始对板坯进行侧压,此时开始采集立辊主传动转矩、立辊负载转矩和立辊轧制力。其中,立辊主传动转矩相当于主电机的实际转矩或输出转矩,立辊负载转矩是立辊轧制板坯产生的负载,即立辊轧制力产生的负载转矩。

S3:在所述立辊带载后、平辊带载前,若所述立辊主传动转矩小于所述主电机的转矩限幅值,当所述立辊负载转矩增加时,降低所述立辊的转速,当所述立辊负载转矩降低时,增加所述立辊的转速;

由于常规的立辊轧机,在立辊带载后,平辊带载前执行立辊恒转矩控制逻辑,并且立辊转速按照立辊设定速度进行控制;如此在增加立辊压宽量时,会导致立辊主传动转矩迅速上升,很快超过主电机切断转矩保护值引起过载超限跳闸。

为了解决这个问题,在立辊带载后、平辊带载前这一阶段实行主电机动态转矩控制,在转矩限幅值决定的电机过载保护范围内,以立辊实际转速趋向设定转速为控制目标,在检测到立辊负载转矩增加时,减小立辊转速,以减缓立辊主传动转矩的增加速率;当检测到立辊负载转矩减小时,可以增加立辊转速;图3示出了某卷钢使用上述主电机动态转矩控制的立辊轧制曲线。通过上述的动态转矩控制,在进一步增加立辊侧压量后,使立辊主传动转矩变化更加平稳,减小立辊带载期间立辊主传动转矩,即主电机实际转矩的增加速率,避免主电机实际转矩超限幅或达到切断转矩产生阻断跳闸。

为了保证立辊负载转矩变化时,立辊转速能够及时响应调节,可选的,上述根据立辊负载转矩,对立辊转速进行动态控制的方案可以是:

S301:获取所述主电机的实时功率和立辊主传动转矩;

S302:当所述立辊负载转矩增加时,根据所述主电机的实时功率、立辊主传动转矩和预设的主电机功率-立辊主传动转矩-立辊转速的对应关系,降低所述立辊的实时转速;

S303:当所述立辊负载转矩降低时,根据所述主电机的实时功率、立辊主传动转矩和预设的主电机功率-立辊主传动转矩-立辊转速的对应关系,增加所述立辊的实时转速。

上述方案的控制原理如下:

根据主电机转矩、主电机功率、立辊转速的数学式:

主电机实际转矩=立辊主传动转矩T=F×R; (1)

立辊转速(线速度)V=2πR×n; (2)

主电机功率=F×V; (3)

其中,F为主传动扭力;R为作用半径,即立辊半径;n为转速,单位为转/秒。

通过(1)~(3)式联立,得出:

P=T/R×2πR×n=2π×T×n; (4)

由此可知,主电机功率与主电机转矩、立辊转速成正比,而主电机转矩与立辊转速成反比,为了提高立辊电机转矩的平稳控制,保证在立辊转矩变化时,转速及时响应,根据式(4)的关系式,预先确定主电机功率-立辊主传动转矩-立辊转速的对应关系,将其存储至控制程序,如此,在实际生产时,根据实时获取的主电机功率和立辊主传动转矩,可以从主电机功率-立辊主传动转矩-立辊转速的对应关系中快速确定出立辊转速,从而达到立辊转矩的平稳控制,避免立辊转矩快速上升。

上述方案给出了在所述立辊主传动转矩小于所述主电机的转矩限幅值时的主电机动态转矩控制逻辑,若立辊主传动转矩持续上升,达到或超过主电机的转矩限幅,为了设备安全,在立辊带载后、平辊带载前这一阶段,还可以包括如下的方案:

S31:若所述立辊主传动转矩等于所述主电机的转矩限幅值,控制所述立辊的转速保持恒定。

S32:若所述立辊主传动转矩大于所述主电机的转矩限幅值,降低所述立辊的转速,以使所述立辊主传动转矩小于所述主电机的转矩限幅值。

上述方案的控制逻辑是:在立辊负载转矩平稳,但立辊主传动转矩达到主电机的转矩限幅值时,立辊转速维持现状不再调整,直至平辊带载;在立辊主传动转矩持续增加,超过主电机的转矩限幅值时,此时持续降低立辊转速,以降低立辊主传动转矩;若立辊主传动转矩还在上升,达到转矩限幅值规定的时间,如200%额定转矩持续60秒,或达到切断转矩,如275%额定转矩,则主电机出现转矩过载超限跳闸。

上述方案控制了平辊带载后电机实际转矩因为超限幅或达到切断转矩值引起的阻断跳闸。另一方面,在立辊带载、平辊带载时,平辊受到冲击速降引起的立辊主传动过流跳闸的问题,采用接下来的方案解决:

S4:在所述立辊带载后、平辊带载前,若所述立辊轧制力大于等于所述过载轧制力,降低所述立辊的转速,并同步降低所述平辊的转速。

本步骤的控制原理是在立辊带载,平辊未带载前,使立辊与平辊速度同步变化,当立辊轧制力大于等于过载轧制力时,说明此时立辊负载较大,在降低立辊转速的同时,控制平辊速度同步降低,使立辊与平辊之间的速差幅度保持稳定,如图4所示,立辊实际速度与平辊实际速度按相同的斜率下降,从而保持速差稳定;如此可在立辊负载大、平辊咬钢的瞬间,有效减小平辊咬钢瞬间的冲击速降,避免立辊传动的过流跳闸,还可以控制因平辊冲击速降导致的立辊负载的二次增加,避免主电机的转矩超限。

平辊转速跟随立辊转速同步降低的方法可以是:

S401:获取所述立辊的实时转速和所述平辊的当前转速;

S402:根据所述立辊的实时转速,计算立辊转速的实时变化率;

S403:根据所述立辊转速的实时变化率和所述述平辊的当前转速,确定所述平辊的实时转速。

上述方法是先根据立辊转速的降低,计算立辊转速的实时变化率或实时斜率,然后根据立辊转速的实时变化率,对平辊的当前转速进行调整,以使平辊的实时转速的变化率与立辊转速的实时变化率相同,如此,平辊的转速曲线与立辊的转速曲线的斜率相同,在实现平辊转速同步跟随立辊转速降低的同时,保持两者之间的速差幅度一致。

总的来说,上述控制方案能够在立辊带载后控制主电机的转矩增加速率,避免电机转矩快速到达转矩限幅保护或切断保护引起的立辊主传动的阻断跳闸,以及平辊冲击速降引起的立辊主传动过流跳闸,从而可以在原先的基础上,在保证设备稳定运行的前提下,进一步提高立辊的最大减宽量和有效减宽量。

可选的,上述控制方法还可以包括:

S5:在所述立辊带载、平辊带载后,若所述立辊负载转矩增加,增加立辊自由张力控制FTC模块中的所述立辊的头部短行程参数和尾部短行程参数。

立辊轧制中的FTC(立辊自由张力控制技术,free tension control)功能是立辊、平辊同时带载时,起到平衡立辊与平辊间负载的作用,保证立辊与平辊间保持微张力轧制。当板坯进入立辊轧机时,立辊负载后的转矩作为基准值被保存,当板坯进入平辊轧机时,该转矩会发生变化,FTC控制通过对主传动进行速度修正,从而调整转矩恢复到基准值。

立辊与平辊之间的微张力计算公式如下:

ΔM=(ME1-ME0)/ME0 (5)

其中:ME0:立辊带载后电机转矩;

ME1:平辊带载后电机转矩;

ΔM:相对转矩差(微张力)。

随着立辊负载的增加,由于板坯端部金属不受束缚,极易导致板坯头、尾存在鱼尾型,中间坯头、尾存在偏窄情况,故需要在增加立辊负荷的同时,增加立辊头、尾的短行程参数,即SSC参数。

通过上述的控制方案的实时,稳定了立辊带载后的转矩增加速率,推迟了立辊主传动的阻断跳闸和过流跳闸,从而可以在保障设备稳定运行的前提下,逐步提高转矩限幅值和立辊的过载轧制力,实现立辊的最大减宽量和有效减宽量的提升。

基于此,一种可选的立辊轧机的最大减宽量的确定方法如下:

S61:获取立辊理论最大侧压量、板坯理论最大减宽量;

S62:根据所述主电机的转矩限幅值,确定立辊传动系统过载允许量;

S63:根据所述立辊的过载轧制力,确定立辊轧制力过载允许量;

S64:根据所述立辊理论最大侧压量、所述板坯理论最大减宽量、所述立辊传动系统过载允许量和所述立辊轧制力过载允许量中的最小值,确定所述立辊轧机的最大减宽量。

立辊理论最大侧压量是根据立辊设备确定的理论最大侧压量,采用下式计算:

其中:

Δh:立辊侧压量;

Δhmax:立辊理论最大侧压量;

D:立辊直径;

f:立辊与轧件(热轧板坯)之间的摩擦系数。

规热轧产线立辊材质采用高铬钢轧辊,根据相关材料,热轧碳钢当t>700℃及V<5m/s时,高铬钢轧辊摩擦系数可采用下面公式计算:

f=1.05-0.0005t-0.056v (7)

其中:

t:热轧板坯在立辊轧制时温度;

v:热轧板坯在立辊轧制时速度。

由上述信息可知,在立辊轧机其它因素保持不变的情况下,立辊理论最大侧压量与辊径成正比,同时可以计算出立辊不同辊径时的最大侧压量。

板坯理论最大减宽量是与板坯规格相关的理论最大侧压量,由于立辊减宽渗透性没有定宽压力机能力强,故随着立辊减宽量的增加,板坯变形主要在板坯边部变化,且随减宽量的增加,板坯逐步呈现单边部翘曲、双边翘曲的情况。

板坯理论最大减宽量的计算公式如下:

Dmax:板坯理论最大减宽量,单位为mm;

w0:板坯宽度,单位为mm;

h0:板坯厚度,单位为mm。

图5示出了一种根据板坯理论最大减宽量/板坯宽度计算的最大宽度侧压率vs板坯宽厚比的立辊极限减宽量设定图,立辊极限减宽量在曲线以下时,可正常轧制;在曲线以上时,随着极限减宽量的增加,逐渐呈现单边翘曲、双边翘曲的情况。

根据主电机的转矩限幅值,如200%额定转矩持续60秒,225%额定转矩持续20秒,可以计算出在此范围内的立辊主传动转矩所对应的立辊传动系统过载允许量,即立辊传动系统决定的板坯最大减宽允许量;

根据立辊的过载轧制力F过载,可以计算出在F过载轧制力下的板坯最大减宽允许量,即立辊轧制力过载允许量。

得到上述四个最大侧压量或减宽量后,为了设备稳定运行,从中取最小值,作为当前立辊轧机的最大减宽量。

基于前述实施例相同的发明构思,在又一个可选的实施例中,结合具体实施数据,对上述方案进行说明:

某热轧厂的某粗轧属于半连续式生产线,粗轧区域控宽设备主要有:定宽压力机、两架立辊轧机(E1、E2),属于半连续式产线,常规轧制模式有1+5、3+3模式。在优化前立辊轧机的最大减宽量限定50mm,且多次发生由于立辊减宽量大,导致转矩超限,立辊阻转跳闸及R2带载后升速过程中,立辊与平辊负载不匹配,导致立辊过流跳闸的情况。该产线为进一步产能提升、降本增效、增加定宽压力机SSP空过率,急需提升立辊轧机有效减宽量。

1、立辊轧机基础参数

立辊轧机的基础设备参数如表1所示:

表1:立辊设备基础参数

2、轧制信息

1)钢种:SDC01,板坯规格为:230mm×1340mm×10000mm、热轧板成品规格2.5mm×1257mm、中间坯厚度48mm;出炉温度1218℃、RT2温度:1072℃;立辊辊径1165mm;

2)粗轧采用1+5模式,根据平辊负荷设定、模型预计算立辊入口温度、速度设定、立辊理论最大侧压量(式6)、板坯理论最大减宽量(式8)计算,确定立辊轧机的最大减宽量。立辊轧机的最大减宽量的设定原则是取立辊理论最大侧压量和板坯理论最大减宽量的最小值,如表2所示:

表2:立辊轧机的最大减宽量计算

按照立辊轧机的最大减宽量,由于E2第三、五道次受辊径、最大侧压比限制,负荷小于前期该产线的最大减宽量限制,不做重点分析;E1第一道次,E2第一道次负荷大于前期该产线的最大减宽量限值,故针对该道次进行重点监控。

3)立辊过载保护参数

立辊转矩保护限幅设置为2倍额定转矩,过载保护持续时间60秒;2.25倍额定转矩,过载保护持续时间20秒;立辊过载轧制力保护F_max=4800KN。上述参数是使用本发明提供的控制方案,对转矩限幅和过载轧制力多次迭代后确定的适用于当前热轧立辊机组的过载保护设定。

主电机和立辊的过载保护参数设定如表3所示:

表3:立辊的主电机转矩限幅限定和立辊的过载轧制力设定

4)轧制曲线记录

可以看出,在立辊负荷提升后,立辊带载至平辊带载前的期间,立辊实施活动转矩控制,实现平稳过渡;立辊与平辊速差实施同步控制,平辊带载冲击速降减小,改善立辊、平辊速度匹配;立辊与平辊实施FTC控制,平辊带载后,立辊与平辊转矩实现平稳控制。

E1第一道次轧制曲线如图6所示,立辊实际减宽量为74.535mm,符合设定要求;

E2第一道次轧制曲线如图7所示,立辊实际减宽量为75.183mm,符合设定要求。

5)结论

通过本实施例的控制方法,能够使立辊单道次的最大减宽量由之前50mm增加至最大90mm,该产线立辊有效减宽量由前期的30-40mm增加至50-65mm,SSP空过率提升约10%左右,为热轧生产线的产能提升、降本增效创造有利条件。

基于前述实施例相同的发明构思,如图8所示,本发明还提供了一种立辊轧机的控制系统,包括:

获取模块10,用于获取所述立辊轧机的主电机的转矩限幅值和立辊的过载轧制力;以及在所述立辊带载后,获取立辊主传动转矩,以及立辊负载转矩和立辊轧制力;

控制模块20,用于在所述立辊带载后、平辊带载前,若所述立辊主传动转矩小于所述主电机的转矩限幅值,当所述立辊负载转矩增加时,降低所述立辊的转速,当所述立辊负载转矩降低时,增加所述立辊的转速;以及在所述立辊带载后、平辊带载前,若所述立辊轧制力大于等于所述过载轧制力,降低所述立辊的转速,并同步降低所述平辊的转速。

可选的,所述控制模块20还用于:

若所述立辊主传动转矩等于所述主电机的转矩限幅值,控制所述立辊的转速保持恒定。

若所述立辊主传动转矩大于所述主电机的转矩限幅值,降低所述立辊的转速,以使所述立辊主传动转矩小于所述主电机的转矩限幅值。

可选的,获取模块10具体用于:

获取所述主电机的实时功率和立辊主传动转矩;

控制模块20具体用于:

当所述立辊负载转矩增加时,根据所述主电机的实时功率、立辊主传动转矩和预设的主电机功率-立辊主传动转矩-立辊转速的对应关系,降低所述立辊的实时转速;当所述立辊负载转矩降低时,根据所述主电机的实时功率、立辊主传动转矩和预设的主电机功率-立辊主传动转矩-立辊转速的对应关系,增加所述立辊的实时转速。

可选的,获取模块10用于:

获取所述立辊的实时转速和所述平辊的当前转速;

控制模块20用于:

根据所述立辊的实时转速,计算立辊转速的实时变化率;

根据所述立辊转速的实时变化率和所述述平辊的当前转速,确定所述平辊的实时转速。

可选的,控制模块20还用于:

若所述立辊轧制力大于等于所述过载轧制力,根据所述立辊轧制力,确定立辊辊缝补偿量;

根据所述立辊辊缝补偿量,增大所述立辊的辊缝。

可选的,控制模块20还用于:

在所述立辊带载、平辊带载后,若所述立辊负载转矩增加,增加立辊自由张力控制FTC模块中的所述立辊的头部短行程参数和尾部短行程参数。

可选的,获取模块10用于:

获取立辊理论最大侧压量、板坯理论最大减宽量;

控制模块20用于:

根据所述主电机的转矩限幅值,确定立辊传动系统过载允许量;根据所述立辊的过载轧制力,确定立辊轧制力过载允许量;根据所述立辊理论最大侧压量、所述板坯理论最大减宽量、所述立辊传动系统过载允许量和所述立辊轧制力过载允许量中的最小值,确定所述立辊轧机的最大减宽量。

基于前述实施例相同的发明构思,本发明还提供了一种立辊轧机,所述立辊轧机包括上述实施例中的任一项控制系统。

通过本发明的一个或者多个实施例,本发明具有以下有益效果或者优点:

本发明提供了一种立辊轧机的控制方法,通过引入主电机的转矩限幅保护和立辊的过载轧制力保护,一方面在立辊带载、平辊未带载这一阶段,将原先主电机的恒转矩控制逻辑转变为动态转矩控制逻辑,在转矩限幅值决定的电机过载保护范围内,当检测到立辊负载转矩增加,则减小立辊转速,以减缓立辊主传动转矩的增加速率;当检测到立辊负载转矩减小时,增加立辊转速,使立辊主传动转矩变化更加平稳,减小立辊带载期间立辊主传动转矩,即主电机实际转矩的增加速率,避免立辊主传动因为转矩超限幅或达到切断转矩产生阻断跳闸;另一方面,在立辊带载、平辊未带载这一阶段监控立辊轧制力,当立辊负载较大,即立辊轧制力超过预设的过载轧制力时,降低立辊速度,并同步降低平辊速度,使立辊与平辊之间的速差幅度保持稳定,如此在立辊负载较大时的平辊咬钢瞬间,有效减小平辊咬钢瞬间的冲击速降,避免立辊主传动的过流跳闸,以及因平辊冲击速降导致的立辊负载的二次增加,避免主电机的转矩超限。总的来说,通过上述两方面的结合,能够在立辊带载后控制主电机的转矩增加速率,避免电机转矩快速到达转矩限幅保护或切断转矩保护引起的阻断跳闸,以及平辊冲击速降引起的立辊主传动过流跳闸,从而可以在原先的基础上,在保证设备稳定运行的前提下,进一步提高立辊的最大减宽量和有效减宽量,减少定宽压力机的投用投入率。

尽管已描述了本申请的优选实施例,但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

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