阅读说明：本技术 一种无缝钢管壁厚控制方法 (Seamless steel tube wall thickness control method ) 是由 刘启循 王锐 于目奎 吴晶鑫 王萍 肖伯逸 刘建 龚强 洪旭 于 2019-05-05 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种无缝钢管壁厚控制方法,包括：获取第一机架轧制的第一支钢管的预估轧制时间,获取第一机架轧制的第一支钢管至第n－1支钢管的平均轧制时间,确定第一机架轧制的第n支钢管的预估轧制时间；获取第二机架轧制的第一支钢管的预估轧制时间和理论轧制时间,获取第二机架轧制第一支钢管至第n－1支钢管的平均轧制时间,确定第二机架轧制的第n支钢管的预估轧制时间；通过第一机架轧制的第x支钢管的预估轧制时间来确定第三机架至第i机架的预估轧制时间；通过获取机架咬钢、抛钢信号,建立模型预测毛管实际轧制时间,提高钢管壁厚的均匀性。(The invention provides a seamless steel tube wall thickness control method, which comprises the following steps: acquiring the estimated rolling time of a first steel pipe rolled by a first rack, acquiring the average rolling time from the first steel pipe rolled by the first rack to an n-1 steel pipe, and determining the estimated rolling time of an nth steel pipe rolled by the first rack; obtaining the estimated rolling time and the theoretical rolling time of a first steel pipe rolled by a second rack, obtaining the average rolling time from the first steel pipe rolled by the second rack to an n-1 steel pipe rolled by the second rack, and determining the estimated rolling time of an nth steel pipe rolled by the second rack; determining the estimated rolling time from the third rack to the ith rack according to the estimated rolling time of the x-th steel pipe rolled by the first rack; a model is established to predict the actual rolling time of the capillary by acquiring signals of steel biting and steel throwing of the frame, so that the uniformity of the wall thickness of the steel pipe is improved.)

一种无缝钢管壁厚控制方法

技术领域

本发明涉及工业控制领域，特别是涉及一种无缝钢管壁厚控制方法。

背景技术

热轧无缝钢管生产技术主要是通过管坯加热、穿孔、轧制和减径等工序实现。加热后的圆形管坯通过穿孔机将实心管坯穿轧成空心的毛管，通过连轧机将毛管轧制成更小壁厚的荒管，最后通过减径机将荒管轧制成满足客户要求的成品钢管。

由于连轧管机结构特点，毛管头尾管端轧制时无张力作用，轧机咬钢和抛钢过程辊缝及轧制速度控制不稳定，导致荒管头尾管端壁厚超差。同时，由于张力减径的特性，荒管在头部和尾部的张力小于中间部分，从而造成成品钢管的头尾端偏厚，增大了头尾切除长度，提高了生产成本。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种无缝钢管壁厚控制方法，用于解决现有技术中无缝钢管的壁厚不均匀的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种无缝钢管壁厚控制方法，包括：

获取第一机架轧制的第一支钢管的预估轧制时间，获取第一机架轧制的第一支钢管至第n－1支钢管的平均轧制时间，确定第一机架轧制的第n支钢管的预估轧制时间，n＞1；

获取第二机架轧制的第一支钢管的预估轧制时间和理论轧制时间，获取第二机架轧制第一支钢管至第n－1支钢管的平均轧制时间，确定第二机架轧制的第n支钢管的预估轧制时间；

通过第一机架轧制的第x支钢管的预估轧制时间来确定第三机架至第i机架的预估轧制时间，其中1≤x≤n，3≤i。

可选的，确定第一机架轧制的第n支钢管的预估轧制时间，其具体的数学表达过程为：

其中：表示第一机架轧制的第n支钢管的预估轧制时间，

表示第一机架轧制的第n支钢管的理论轧制时间。

可选的，获取第二机架轧制的第一支钢管的预估轧制时间和理论轧制时间，其具体的数学表达过程为：

表示当第一支钢管的头部从第一机架运动到第二机架的预估时间；

表示第一机架轧制的第n支钢管的预估轧制时间，

表示第一机架轧制的第n支钢管的理论轧制时间；

表示第二机架尾端壁厚动态调整的理论开始时刻，

表示第二机架尾端壁厚动态调整的理论结束时刻。

可选的，确定第二机架轧制的第n支钢管的预估轧制时间，其具体的数学表达过程为：

表示钢管尾部从第一机架到第二机架的平均轧制时间，

表示钢管尾部从第一机架到第二机架的预估轧制时间。

可选的，通过第一机架轧制的第x支钢管的预估轧制时间来确定第三机架至第y机架的预估轧制时间，其具体的数学表达过程为：

表示第i机架轧制的第n支钢管的预估轧制时间。

可选的，在第i机架的轧制时间内，辊缝变化量a的数学表达为：

其中，α_head(i)(t_i)和α_tail(i)(t_i)是辊缝变化量与时间的函数，表示第i机架尾端壁厚动态调整的理论开始时刻，表示第i机架尾端壁厚动态调整的理论结束时刻，

表示第i机架尾端壁厚动态调整的预估开始时刻，表示第i机架尾端壁厚动态调整的预估结束时刻。

可选的，在第i机架的轧制时间内，辊缝变化量a的数学表达为：

其中，ν_head(i)(t_i)和ν_tail(i)(t_i)是速度变化量与时间的函数。

如上所述，本发明的无缝钢管壁厚控制方法，具有以下有益效果：通过获取机架咬钢、抛钢信号，建立模型预测毛管实际轧制时间，提高钢管壁厚的均匀性。

附图说明

图1显示为本发明实施例的无缝钢管壁厚控制方法的流程示意图。

图2显示为本发明实施例的轧制流程的示意图。

图3显示为本发明实施例的钢管的头尾端壁厚动态控制示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

图1显示为本发明实施例的无缝钢管壁厚控制方法的流程示意图，包括：

S1:获取第一机架轧制的第一支钢管的预估轧制时间，获取第一机架轧制的第一支钢管至第n－1支钢管的平均轧制时间，确定第一机架轧制的第n支钢管的预估轧制时间，n＞1；

S2:获取第二机架轧制的第一支钢管的预估轧制时间和理论轧制时间，获取第二机架轧制第一支钢管至第n－1支钢管的平均轧制时间，确定第二机架轧制的第n支钢管的预估轧制时间；

S3:通过第一机架轧制的第x支钢管的预估轧制时间来确定第三机架至第i机架的预估轧制时间，其中1≤x≤n，3≤i。

参照图2和3，本发明所述基于轧制时间自学习的连轧无缝钢管管端壁厚动态控制方法适用于机架及以上的连轧机组。毛管依次通过各个连轧机机架轧制成荒管。当毛管头部进入轧机某一机架，根据本机架咬钢信号，轧机辊缝开始毛管头端壁厚动态控制，辊缝和轧制速度分别按照模型设定的头端辊缝-时间曲线和头端速度-时间曲线动态变化，直到头端壁厚控制段完成，恢复到中段轧制辊缝。根据自学习轧制时间和模型设定尾端壁厚控制段时间，可计算得到毛管进入尾段壁厚控制段的时刻，当毛管轧制进入尾端控制段，辊缝和轧制速度分别按照模型设定的尾端辊缝-时间曲线和尾端速度-时间曲线动态调整，直到本机架毛管抛钢，即完成一支毛管头尾壁厚动态控制过程。

以三机架为例，定义各机架轧制时间、头尾动态壁厚控制开始、结束时刻，机架间头部、尾部间隔时间如图1所示。

对第一机架，当轧制本批次第一支钢管时，其预估轧制时间采用二级设定理论轧制时间。当轧制本批次第n(n>1)支钢管时，采用前n-1支钢管实际轧制时间的平均值。

其中：表示第一机架轧制的第n支钢管的预估轧制时间，表示第一机架轧制的第n支钢管的理论轧制时间。

对第二机架，当轧制本批次第一支钢管时，其预估实际轧制时间为

其中：

表示当第一支钢管的头部从第一机架运动到第二机架的预估时间；

表示第一机架轧制的第n支钢管的预估轧制时间，表示第一机架轧制的第n支钢管的理论轧制时间；

表示第二机架尾端壁厚动态调整的理论开始时刻，

表示第二机架尾端壁厚动态调整的理论结束时刻。

当第二机架轧制本批次第n(n>1)支钢管时，其预估实际轧制时间为:

其中：

表示钢管尾部从第一机架到第二机架的平均轧制时间，表示钢管尾部从第一机架到第二机架的预估轧制时间。

对第三机架至未机架，其预估轧制时间为当前支钢管在第一机架的自学习值。

根据以上轧制时间自学习结果，对各机架辊缝及速度采用基于轧制时间的动态调整，第i机架整个轧制时间内，辊缝变化量α可表示为：

第i机架整个轧制时间内，速度变化量ν可表示为

其中α_head(i)(t_i)，α_tail(i)(t_i)是辊缝变化量与时间的函数，ν_head(i)(t_i)，ν_tail(i)(t_i)是速度变化量与时间的函数，表示第i机架尾端壁厚动态调整的理论开始时刻，表示第i机架尾端壁厚动态调整的理论结束时刻，

表示第i机架尾端壁厚动态调整的预估开始时刻，

表示第i机架尾端壁厚动态调整的预估结束时刻，可以根据实际轧制壁厚情况，选择不同的孔型和速度变化曲线，从而获得不同的头尾壁厚动态控制曲线。可提高毛管头尾壁厚控制精度，提高轧机金属收得率。

综上所述，本方案具有如下特点：1、控制精度高本发明采用自学习方法确定当前机架的轧制时间，降低了因毛管来料长度不同对轧制时间的影响，可精确确定毛管尾端壁厚控制开始时刻，避免了尾端壁厚动态调整过早或过晚投入，保证了每支荒管在头尾段的壁厚控制精度；2、实现方法简单，抗干扰能力强，可根据轧机各机架咬钢、抛钢信号，通过自学习预测毛管实际轧制时间，不需要外加的专门的检测器，降低了因检测信号不稳定导致的壁厚控制效果的偏差；3、适用范围广，可适用于机架数大于三架的无缝钢管连轧机，且轧制机架越多，轧制时间自学习的精度越高。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。