棒材负偏差轧制在线监测系统的开发与应用

棒材负偏差轧制在线监测系统的开发与应用
发布时间：2022-01-07T03:03:14.491Z 来源：《中国科技人才》2021年第23期作者：王辉
[导读] 棒材轧制普遍采用人工形式，钢材上冷床后人工测量，数据较真实数据存在较大偏差，真实的数据需要钢捆上磅秤后才能够显示出来，一般需要时间较长，龙钢公司设计出一种可以实时显示在轧钢坯的负偏差显示系统，该系统有效解决负偏差显示之后的问题，对棒材负偏差、成材率等经济技术指标提升具有重要的指导作用。

本文详细介绍该系统的原理，开发过程，应用情况等。

王辉
陕西龙门钢铁有限责任公司 715400
摘要：棒材轧制普遍采用人工形式，钢材上冷床后人工测量，数据较真实数据存在较大偏差，真实的数据需要钢捆上磅秤后才能够显示出来，一般需要时间较长，龙钢公司设计出一种可以实时显示在轧钢坯的负偏差显示系统，该系统有效解决负偏差显示之后的问题，对棒材负偏差、成材率等经济技术指标提升具有重要的指导作用。

本文详细介绍该系统的原理，开发过程，应用情况等。

关键词：负偏差开发控制秒流量应用
陕西龙门钢铁有限责任公司轧钢厂棒材二线轧制规格为φ16—φ20mm直条螺纹钢筋，采用三切分、四切分等多线切分工艺，轧制过程中因为各切分线温度不同造成因各线轧槽磨损不均，成品材内径不同，负偏差控制难度较大。

原有的棒材负偏差反馈系统存在一定的滞后性，只有在钢材顺利轧出、上冷床、输出、剪切、打捆、称重后，负偏差才能在大屏幕上显示出来，一般在轧制30多支钢坯之后（约15分钟）才能看出来钢材的负偏差情况，不能有效的指导生产，如能实现在轧钢坯负偏差值的实时预判，则对轧线负偏差稳定率的控制具有重要的指导意义。

1 系统开发过程
1.1技术原理
负偏差在线测量技术的数学模型是基于通过每架次轧机的金属秒流量相等原理和金属体积不变定律建立的，因轧制过程中钢温变化、轧槽磨损程度、机架间堆拉关系、过切损等因素不断变化，为保证负偏差值的准确性，我们引入调整系数K
K=(1+Z)×F终×V终×T终/【F中×V中×T中x（1-S）】，其中Z为实际负偏差值，F为截面积，V为速度，T为时间，S为飞剪切损率
为计算出稳定的K值，共讨论三种方案：
①利用2#轧机的速度及通过时间计算。

②利用1#飞剪后热检时间计算（热检时间相对轧机准确点）。

③利用13#轧机的速度及通过时间计算（排除了1#2#飞剪切头切尾的影响）。

1.2 数学模型建立
第一种方案优点是温度、速度、料型准确可控，缺点是有1#2#飞剪切损影响，并且氧化铁皮也有残留；第二种方案优点是时间准确，缺点是堆拉关系变化较大，还有2#飞剪点的切损影响；第三种方案优点是排除掉了1#2#飞剪切损影响，料型准确，缺点是堆拉关系变化较大。

经过试验对比，最终选择第三种方案，13架轧机速度V13、截面积F13、过钢时间T13、调整系数K；
1.2.1 末架轧机速度V终、截面积F终、过钢时间T终；
1.2.2 根据体积不变定律，得到以下结论：
F13×V13×T13×K=F终×V终×T终x(1+Z)
得出F终=F13×V13×T13×K/（V终×T终）
按照负偏差计算办法，计算出负偏差
负偏差=（F终*L*7.86-F标*L*7.86）/F标*L*7.86*100%
F标=3.14159×R×R ；L为单位重量，一般取1m；7.86g/m3为钢材密度；R—各规格公称半径。

1.3 建立数据库
按照正常程序生产，生产顺利时观察钢材负偏差值，填入负偏差值、规格或填入规格、本作业区正常生产的K经验值，然后按调试。

显示每支钢的负偏差值，为轧线调整提供参考。

对于每一个规格的成熟的K值建立数据库，相同规格的K值持续超过1个班次，且和数据库相同规格K值不同时，录入数据库，方便调用。

1.4 正常使用
1.4.1轧线生产时，轧制一支钢坯，红样工在冷床上取样，用台秤、板尺等工具测量负偏差，并将测量的负偏差值输入测量系统中，确定了系统中的K值，在以后的轧制中，系统根据上述的K值，计算随后轧制的每一支钢坯轧成材的负偏差值，并显示在大屏上。

1.4.2为保证数据的准确性，我们将测量钢坯的轧制温度、每一支钢的轧制实际长度、两个检查台架上的钢材重量及偏差，以及负偏差测量系统的负偏差五个数据一并显示在大屏上，并实时更新，为生产调整指明方向。

2 实际应用效果
负偏差稳定率是保证经济技术指标—成材率提升的重要数据支撑，我公司采用摘取将负偏差控制，范围-4.3%—-3.7%，可操作空间-0.6%。

该系统上线后能有效提升多线切分轧制工艺的负偏差稳定率，从原来得30%提升至60%左右，对应的成材率指标提升明显。

该系统开发上线后可以实时显示负偏差的数据，对轧钢车间调整工更好的控制负偏差起到了积极的指导作用，系统开发前后数据对比见表1
最终实现负偏差系统测量数据与磅秤实际称重数据差值0.3%以内。

3 结论
（1）负偏差系统开发的主要理论依据是金属体积不变定律，根据金属通过各轧钢机架体积相等的事实来建立数学模型，编写程序。

（2）负偏差系统应用后，棒二线稳定率由原来的38%左右上升至61%左右，对棒材综合成材率的提升起到了促进作用。

（3）负偏差系统的应用对棒材负偏差的精准控制起到了重要的指导作用，能有效减少批量超国标钢材的产生。

参考文献
[1] 李锦,卢永清,徐春华,刘爱民,张建业,刘玉国,崔东岳. 提高四线切分热轧带肋钢筋负偏差率的生产实践[J]. 北方钒钛. 2016 (01)
[2] 卢永清,于聪教,李锦,崔东岳,张建业. 提高四线切分热轧带肋钢筋负偏差率的生产实践[J]. 北方钒钛. 2021 (01)。