冷连轧带钢生产的动态变规格技术
冷连轧机动态变规格机架速度控制策略及规律
的波动量为 $T , 则对应的第 i 机架的出口速度 v fi
就应在稳定轧制速度的基础上进行调整, 来维持张
力 T 的恒定. 调整量 $v f i 为:
$v fi= -
v E
bi +
2 hi
1t1 , B b2
+
L - v bi+ 1 t1 E 1H i + 1, A b1
$T $t
.
根据带钢轧制的速度方程, 轧辊的线速度与出
机架 i 的前张力设定为变 规格前 A 材轧制的 设定值 T f i, A, 通过机架 i 的出口速度 v f i 保持其恒 定, 隔断变规格点对前规格轧制的影响. 机架 i 的 后张力设定为变规格后 B 材轧制的设定值 T bi , B, 通 过机架 i 上游机架速度 v fi - 1的控制, 隔断变规格点 对后规格轧制的影响, 即:
动态变规格是实现酸轧联合机组全连续轧制的 关键技术, 它克服了单 卷轧制穿带、抛钢作业 的弊 端, 明显提高了轧制过程的稳定性、带钢质量和轧机 的生产效率.
在冷连轧过程中, 由于机架间张力的媒介作用, 使得轧制过程的各种因素相互影响、相互作用. 这 些轧制因素包括机架入口板厚、出口板厚、机架间张 力、摩擦因数、辊缝、辊速、辊径、带钢的变形抗力等. 这些因素涉及到所有机架, 因此有几十个轧制因素 因为机架间张力的媒介相互耦合. 动态变规格过程 中, 各机架的轧制力、张力、速度、辊缝等轧制因素都 将发生变化, 使得过渡过程的求解非常复杂. 国内 外学者都对此开展了大量的工作, 主要集中在速度 协调和变规格机架的速度[ 1- 2] 和辊缝修正[ 3- 5] 、控制 算法[ 6- 7] 、张 力 变 化 规律[ 8- 9] 以 及 个 别 参 数 的 优 化[ 10- 11] 等方面. 但动态变规格时, 在很短的时间内 要完成厚度、宽度、品种等因素的变换, 反馈等控制 手段无法投入. 如果没有适当的控制策略, 几十个 因素的相互作用, 使过渡过程难于控制, 造成产品超 差, 严重时甚至断带停机. 因此研究冷连轧机变规 格机架速度控制规律具有重要意义.
冷连轧动态变规格及厚度预设定的研究
( 1 一
) =1 3 0 ( 1 + )
2 6 3
《 装备制造技术} 2 0 1 3 年第 1 1 期 果 ,当我们在轧制时 的各种参数的设定直接影 响到
4 结束语
本文 以常规 的五机架 冷连轧机作为研究对象 ,
所 需 要 钢 板轧 制 的精 度 ,所 以在 轧制 过 程 中对 这 些
摘 要: 研 究冷连轧机 的动 态变规格技 术 , 对 于维持 轧机的 正常生产 , 提 高产品产量和质量具 有非常重要的意义 。以常 规 的五机 架冷连轧机作为研 究对 象, 给 出了五机 架冷 连轧机的动 态变规格 的计算公式 , 分析厚度 、 轧制力、 流量、 速度 、 张力的组 成及模 型 , 并对模 型进行 简化, 针对动 态变规格及其厚度 的预设定应 用 V B编写界 面, 进行仿真 , 效果 清晰 , 突
《 装 备制 造技术 } 2 0 1 3年第 1 1 期
冷 连 轧 动 态 变 规格 及厚 度 预 设 定 的研 究
宋 涛1 , 2 , 于 国’ , 李 勇 , 赵 明宇 ’ , 高广举 。
( 1 . 秦皇岛视听机械研究所 , 河北 秦皇岛 0 6 6 0 0 0 ;
2 . 燕 山大学 电气 工 程学 院 , 河 北 秦 皇岛 0 6 6 0 0 4 ; 3 . 燕 山大学里 仁 学 院 , 河北 秦 皇 岛 0 6 6 0 0 4 )
2 ] 王修岩 , 葛 平, 孙 一康 , 等. 冷轧机动态 规格变换方 案的计 设定应用 V B编写界面进行仿真 , 效果清晰 , 突出表 [ 算机仿真 『 J 】 . 钢铁 研究 学报 , 2 0 0 3 ( 1 5 ) : 2 4 — 2 8 . 现 了变规 格 在 厚 度预 设 定 方 面 的作 用 。经 过 仿 真分
冷连轧动态变规格轧辊速度的动态设定
Dynamic Setup of Roll Speed during Flying Gauge Change for Tandem Cold Mill
WANG Jun-sheng , ZHAO Qi-lin, JIAO Zhi-jie, L IU Xiang hua , WA NG Guo -dong
( N or theast ern U niv ersit y, Sheny ang 110004, China) Abstract: T he setup values o f ro ll speed w ere co rr ected dynamically dur ing FG C ( F ly ing Gauge Change ) by actual v alue of ro ll speed and str ip deliver y speed. T he t andem co ld m ill SDSU ( Speed D ynamic Set up) system fo r F G C was built up o n basis of equatio ns for solving non-linear system a nd r ever se flo w contr ol patter n for the str ip w it h different cr oss sectio ns and differ ent tensions . T he actual applicat ion pr ov ed that the S DSU can keep the stable speed and tension betw een stands during F GC. T he st rip thickness quality can be impro ved dur ing F GC. Key words : ta ndem cold mill; fly ing g auge change; ro ller speed; dy namic setup
连续冷轧机组动态变规格控制策略和应用
连续冷轧机组动态变规格控制策略和应用张巍巍; 师洪涛; 石宽; 魏向新; 禹小东【期刊名称】《《电气传动》》【年(卷),期】2019(049)012【总页数】4页(P44-47)【关键词】动态变规格; 冷轧机组; 控制策略; 过渡过程【作者】张巍巍; 师洪涛; 石宽; 魏向新; 禹小东【作者单位】北方民族大学电气信息工程学院宁夏银川 750000; 天津电气科学研究院有限公司天津 300180【正文语种】中文【中图分类】TM291动态变规格(FGC)是全连续冷轧或者酸洗-连轧机组特有的功能[1]。
热轧钢卷在入口焊机处焊接后,通过入口活套的调节连续进入冷轧机组实现持续的高速轧制,可显著提高产品质量和机组产量,同时也带来了规格变换时需要连续动态地切换焊缝前后不同规格的热轧来料或者不同规格的冷轧成品的问题[2]。
虽然二级系统可根据设定模型计算出前后钢卷的设定值,但前后钢卷设定值的变化需要在轧制过程中进行,动态变规格时机组内存在2种规格带钢和二者之间的楔形区,在焊缝进入轧机之前,需要根据楔形区的起始位置将轧机速度降低,再根据动态变规格的控制策略和控制规律实现每个机架辊缝、速度和张力的调整,直到所有机架变换完成,加速到正常轧制速度,才完成一次FGC。
如何减少断带率,实现焊缝的稳定过渡,同时减少厚度偏差,缩短过渡过程,是实现理想FGC的关键。
1 动态变规格策略动态变规格实现了前后两卷带钢的钢种、厚度、宽度等规格的变换,其过程如图1所示。
为保证前后带钢能按照模型设定的参数值稳定轧制,需要控制各个机架间的秒流量相等。
因此,对变规格机架的辊缝和速度进行调节时,需同时对上游或者下游机架进行级联调节,对下游机架调节方式为“顺流调节”控制策略,对上游机架调节方式为“逆流调节”控制策略[2]。
目前大多冷轧机组在动态变规格时采用逆流调节控制策略[2-3]。
图1 动态变规格过程示意图Fig.1 Schematic diagram of FGC process逆流调节控制策略是在变规格点到达i机架时,要改变该机架辊缝和速度,以满足带头新材的厚度要求及保持i和i+1机架张力的稳定,同时按照秒流量恒定的原则,逆着轧制线方向改变上游机架的速度和辊缝值,i机架之后的机架不参与调节,当轧机楔形区离开末机架的时候,实现了2种不同规格带钢的轧制过渡过程。
冷连轧中动态变规格模型中的全量算法
冷连轧中动态变规格模型中的全量算法动态变规格FGC(Flying Gauge Change)是在冷连轧过程中在线进行带钢的规格变化,即在连轧机组不停机的情况下,通过对辊缝、速度、张力等参数的动态调整,实现相邻两卷带钢的钢种、厚度、宽度等规格的变换。
动态变规格可以将不同规格的原料带钢轧制成相同规格的成品带钢。
也可以将将相同规格的原料带钢轧制成不同规格的成品带钢。
还可以将不同规格的原料带钢轧制成不同规格的原料带钢。
随着冷连轧机组的大型化、自动化、高速化趋势发展,冷连轧机组实现了计算机控制及全连续轧制技术,而实现全连续轧制技术的关键之一是要解决动态变规格。
冷连轧机组实现动态变规格全连续轧制后,消除了穿带、甩尾规程,缩短了加、减速过程的时间,从而提高了生产效率,改善带钢的质量。
特别是带钢的头、尾部的厚度偏差和板形偏差得到较好的控制,进而较少了带钢的切损,提高了成材率。
动态变规格复杂之处在于,在极短的时间内由前一卷带钢的轧制规程切换到下一卷带钢的轧制规程。
在这一变化过程中,轧辊速度和辊缝需要进行多次大幅度调整。
因此动态变规格必须按照一定的规律进行,否则带钢的厚度、张力将发生较大的波动,严重时会由于连轧过程失稳造成断带、折叠甚至损伤轧辊。
由于动态变规格过程中需要在极短的时间内对轧辊速度和辊缝需要进行多次大幅度调整,所以无法进行反馈控制,只能按照模型设定的计算结果进行前馈控制。
动态变规格在实际生产中有多种控制和计算方法,本文主要介绍其中的全量算法。
二、基本思路动态变规格中前一卷带钢轧制规程过度到后一卷带钢轧制规程的过程中,各机架轧辊速度和辊缝的设定结果可以由增量模型计算得到。
通过带钢在变规格轧制不同时刻张力波动及辊速和辊缝的计算结果,可以反映出冷连轧压下和调速系统动态响应特性。
但计算过程过于复杂,不适合在线过程控制。
实际生产中,只需要获得各个过渡时刻变规格点到达各个机架时辊缝和辊速的调整值即可,从而可以大大简化模型计算量。
我国冷轧板带材生产技术现状及发展方向
我国冷轧板带材生产技术现状及发展方向我国冷轧板带材生产技术现状及发展方向谢东钢,高林林(中国重型机械研究院有限公司,陕西西安710032)收稿日期:2011 -OS -06;修订日期:2011 - OS一12作者简介:谢东钢(1956一),男,中国重型机械研究院有限公司院长,研究员级高级工程师。
摘要:本文对当前我国冷轧带钢的市场需求、生产状况和技术发展进行了分析,指出了冷轧板带材的市场需求大,一方而要解决国内需求的快速增长,另一方而要代替进口,解决市场战有率和自给率低的问题;在冷轧产品中,优质汽车电工钢、薄宽带及高精度包装板是今后的重点产品;突破冷轧核心技术是我国冷轧技术发展的关键;近年来冷轧带坯的无酸洗除磷工艺、液氮冷却机在带冷轧中的应用等新技术使生产过程更符合生态要求,节能降耗,值得关注和推广。
关键词:冷轧带钢;自动控制;节能环保中图分券号:TG333. 7交献标识码:A交章编号:1001一196X (2011) 04 - 0002 - OSPresent situation and development direction of cold}olledsheet production technology in ChinaXIE Dong}ang} GAO Lin}in( China National Heavy Machinery Research institute Co,Ltd,Xi an 710032 } China Abstract: China is one of the big countries for steel produc;tion} but its market share and gree of steel cold-rolled sheet are obviously lower compared with developed countries. The self}ufficiencycurrent market硬]emand, production conditionand tec;hnologic;al development for cold-rolled sheet in China arepaperrol l edIt is pointed out that the improvement of cold-rolled core technology is the development analyzeddirectionde-thisof cola]一technologymoolChina. The non}cid}vashing dephosphorization technique for cold-rolled strip billet andliquid nitrogen。
TEMIC
乳化液喷射系统 ,用于上下辊接触面及带钢与轧辊接触 面 的冷却和润滑 ,#5 机 架配有 1 套精密 喷射 系统,根据板
形对带钢表面质量进行精确控制。
收 稿 日期 : 2 0 1 5 - 0 3 — 0 6
检测仪表 、传感器 、伺服阀、电磁 阀等检测元件和执行元 件问的通信与 联系 ;另一 部分 为测厚 仪、测速仪 与 P L C 间的通信 P r - n e t ,也采用工业 以太 网。
作者简介 : 纪云龙( 1 9 7 8 一 ) , 电气高级工程师 , 从事轧钢 、 炼钢 电气 自动化 系统 的研 究与应 用。
5 6 I W W W 。 c h i n a e t . n e t I 中国电工网
P LC技 术
弯辊力等动态参 数 ,实 现带钢 的连 续 、无 头、不 间断 生
P L C技 术
T E MI C控 制 系 统 在 冷 连 轧 机 组 上 的 应 用
纪 云 龙
( 安 阳钢铁 集 团冷轧 有 限责任公 司 ,河南 安 阳 4 5 5 0 0轧机 组 电 气控 制 系统 采 用 T E MI C P L C 系统 , 实现 自动 厚 度 控 制 、 自动 板 形 控 制 、 动 态 变规 格 等功能,主要描述设备组成和控制 系统配置。
1 . 2 大 型仪 表
为 了实 现 A G C 、F G C 、A T C 、AF C 等 控 制 功 能 , 配
置了测 厚 仪 ( x - R A Y) 、激 光 测 速 仪 ( S P M) 、 张 力 计 ( T M) 、板形辊等高精度大型仪表,布置如图 1 所示。
# 1机架 { I 2 机架 # 3 机槊 # 4 机槊 # 5 机架
冷轧轧机动态变规格控制及应用研究
冷轧轧机动态变规格控制及应用研究吴雄杰(湖南华菱涟源钢铁有限公司冷轧板厂,湖南 娄底 417009)摘 要:湖南华菱涟源钢铁有限公司冷轧板厂酸轧线是酸洗—轧机连轧机组,采用的是日本HITACHI公司的5机架6辊UCM轧机,电气控制系统采用的是三菱--日立的电气控制技术,本论文研究涟钢冷轧轧机动态变规格的控制实现过程及其应用改进研究。
关键词:动态变规格;控制实现过程;应用改进研究中图分类号:TG333 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2018)10-0269-3Research on flying gauge changing control of cold rolling mill and its applicationWU Xiong-jie(Cold Strip Mill,Hunan Valin LY Iron and Steel Co. Ltd, Loudi 417009, China)Abstract: The acid rolling line of the cold rolling plate mill of Hunan Hualing Lianyuan iron and Steel Co., Ltd. is a pickling mill and continuous rolling mill. The 5-stand 6 -roll UCM mill of HITACHI company of Japan is adopted. The electrical control system adopts the electric control technology of Mitsubshi Hitachi. In this paper, the realization process of flying gauge change in cold rolling mill of Lianyuan iron and Steel Co., Ltd, and its application improvement are studied.Keywords: flying gauge change; control realization process; application improvement research动态变规格(英文:flying gauge change,简称FGC,)是为了解决焊缝前后两卷钢的热轧来料卷不同的宽度、厚度、屈服强度等工艺参数变化所采取的不停机连续轧制模式,是全连续冷连轧或酸洗—轧机连轧机组所特有的功能,是冷连轧机实现全连续轧制的核心技术;在焊缝进入机架之前,必须确定楔形开始的确切位置及楔形过渡段的主要参数,制定动态变规格时每个机架的厚度、速度、张力等参数的调整设定值,当焊缝到每一个机架时,每一个机架按相应的计算值调整该机架的辊缝、速度、张力等,并同时对上游机架与下游机架进行级联调整,以保证前后机架辊缝与辊速同步,直到所有机架执行完毕,即完成一次FGC动态变规格,机架内不同规格的带钢完成一次不停机自动切换。
冷连轧动态变规格的调节方式
冷连轧动态变规格的调节方式动态变规格时,冷连轧机组内将存在两种规格带钢及两者间的楔形区,楔形区一个机架一个机架地前移,而各机架也随着变规格点(楔形过渡区的起始点)的到达进行辊缝和速度的调节,并改变张力设定值。
为了保持前面带钢(A材)和变规格后的带钢(B材)都能按各自的设定位稳定轧制,需控制各机架间秒流量恒定,因此当对变规格机架的辊缝及速度调整时,需同时对上游或下游机架进行级联调整,有两种调节方式,一种是顺流调节,即对下游机架进行级联调速;另一种是逆流调节,即对上游机架进行级联调速。
动态变规格是全连续冷连轧或酸洗-轧机联合机组所特有的功能。
由于采用无头轧制,多个热轧卷顺序通过入口焊机焊接,然后连续进入冷轧机组,通过入口活套的调节保持了轧机的持续高速轧制,省略了每卷钢的穿带、大范围加减速及甩尾工序。
这样不仅提高了机组的产量,并且显著提高了产品的质量,但同时也带来了需要动态变换规格的问题。
热轧卷的焊接可以用来增加冷轧成品卷的卷重,也可用于生产不同规格的冷轧成品卷。
前者焊缝称为内部焊缝,后者焊缝称为外部焊缝。
对于变换规格的焊缝,其前、后热轧卷可能会是不同钢种、不同宽度、不同厚度,并要求前、后热轧卷生产出不同规格(成品厚度)的冷轧成品卷。
当然,也可以是前、后热轧卷的钢种、宽度、厚度相同,而需要产生不同规格(成品厚度)的冷轧成品卷。
根据焊缝前、后两卷钢的不同来料参数(热轧卷的钢种、宽度、厚度)及需要轧出的冷轧成品厚度,利用设定模型可以很容易地算出前、后两卷钢应有的设定值(各机架出口厚度、各机架辊缝设定值、各机架速度设定值及各机架间张力设定值等)。
楔形区由第一机架轧出后随着带钢的运动要逐架咬入后面机架,直到从末机架轧出。
在这个过程中,各机架的辊缝、辊速等设定值要随着楔形区的移动而逐渐变化,从而造成其与前、后机架间的张力波动。
因此,为了使这些设定参数的变动尽可能不影响到前、后带钢的稳定轧制,保证A材尾部及B材头部的质量,必须有一个正确的控制策略。
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冷连轧带钢生产的动态变规格技术
动态变规格FGC(FlyingGaugeChange)是全连续冷连轧带钢生产的一项关键技术,是在轧制过程中进行带钢的规格变化,即在连轧机组不停机的条件下,通过对辊缝、速度、张力等参数的动态调整,实现相邻两卷带钢的钢种、厚度、宽度等规格的变换。
动态变规格可以将不同规格的原料带钢轧制成不同规格的成品带钢,也可以将不同规格的原料带钢轧制成同种规格的成品带钢,还可以将同种规格的带钢分卷轧制成不同规格的成品带钢。
该转换是通过对五个机架的辊缝和速度的动态调节来实现的。
为减少带钢厚度的超差长度,这种调整要在尽量短的时间内完成,调整控制不当易造成较大的厚度超差甚至断带。
冷连轧机组利用动态变规格技术实现全连续轧制后,消除了穿带、甩尾过程,缩短了加减速过程的时间,从而可以提高轧机生产率,改善带钢的质量。
特别是带钢的头、尾部的厚度偏差和板形偏差得到较好的控制,进而减少了带钢的切损,提高了成材率。
由于在变规格过程中需要在极短的时间内对辊缝和速度进行多次调整以及冷连轧过程控制的特点,无法进行反馈控制,只能按照模型的设定计算值进行前馈控制。
动态变规格设定和控制模型的基本任务就是解决带钢在规格变化过程中,辊缝和辊速如何进行变化。
在冷连轧过程中,某个轧制因素的变化受到多个轧制因素的影响,也就是说为了实现对某个轧制因素的控制,可以通过控制其相关的某个或几个因素的变化规律实现。
因此,存在着多个方案可供选择。
由于变规格过程中,冷连轧机组同时轧制两种规格的带钢,根据控制目的的不同,辊缝和辊速的调整方式有两种:顺流调节和逆流调节。
顺流调节是有利于变规格后带钢规格的控制方式。
当变规格点到达某机架时,除调节该机架辊缝与辊速以使冷连轧入口的机架过渡到新的轧制规程外,还要顺着轧制方向改变冷连轧机出口的机架的辊缝和辊速。
采用顺流调节,第一机架的辊缝和辊速只改变一次,有利于第一机架与轧机入口活套间张力稳定。
但顺着轧制方向多次改变冷连轧机出口的机架辊速,不利于变规格前带钢的轧制时张力的稳定。
相反地,逆流调节是有利于变规格前带钢规格的控制方式。
当变规格点到达某机架时,除调节该机架辊缝与辊速以使冷连轧机出口的机架维持前一卷的轧制规程外,还要逆着轧制方向改变冷连轧机入口的机架的辊缝和辊速,使之切换到后一卷带钢新轧制规程上来。
采用逆流调节时最大的特点,当冷连轧机入口的机架辊缝和辊速调整时,冷连轧机出口的机架维持前一卷带钢的轧制规程不变。
出于保证成品机架稳定轧制的考虑,现在通常采用逆流调节方式实现变规格过程的控制。
对动态变规格过程控制的目的是改变冷连轧机的设定参数,对轧机的执行机构(辊缝和辊速)作相应的调整,跟踪轧机入口侧带钢厚度、宽度、品种的变化。
为了适应带钢规格的变化,变规格过程控制主要由变规格机架的辊缝控制、变规格机架的速度控制和级联机架的速度控制三部分组成。
除速度的级联关系外,动态变规格过程中要实现厚度的变化,还要对过渡过程的辊缝和速度进行控制,计算出辊缝和辊速进行调节的设定值。
目前,常用的辊缝和速度设定值的计算方法有两种:线性化法和直接计算法。
直接计算法是指通过求解轧制力、弹跳、辊速、前滑等一系列轧制工艺参数的参数模型直接计算出动态变规格各过渡阶段各机架辊缝和辊速的全量值,进而计算出辊缝和辊速的增量调整值。
比较而言,直接计算法更适合冷连轧在线过程的控制,而线性化法是冷连轧轧制过程进行闭环调节动态控制基础。