CN101332474B - 一种轧机防打滑的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轧机防打滑的控制方法，包括如下步骤：A.利用测速仪获取带钢速度和辊子速度，计算机架的前滑值，执行步骤B；B.判断前滑值，当前滑值小于某确定值时，执行步骤C；否则，控制结束；C.提高机架的前张力，测量并判断机架前张力，当机架前张力大于某确定值时，执行步骤D；否则，执行步骤A；D.减小机架的后张力，执行步骤A。该方法能解决高速轧制时轧机出现打滑的问题，提高机架工作效率，避免因机架的加减速产生频繁调节，导致机架间张力波动甚至断带的问题。
Description
技术领域
本发明涉及冶金领域的冷轧技术，特别是用于酸轧机组的防打滑控制方法。
背景技术
酸轧机组是冷轧工艺流程中的前道机组，在高速轧制过程中有时会出现打滑和擦滑伤等问题，影响轧制的稳定，其产品质量缺陷也会影响或传递到后道机组，造成产品表面质量缺陷。现有防打滑控制方法如图1所示，其中，1为带钢，2为工作辊，3为辊子速度检测器，4为前滑率计算模块，5为带钢速度检测仪，6为下控制装置，7为主压上油缸，8为张力控制装置。该技术是通过前滑率计算模块4对机架的前滑值进行实时监测的，并进一步转化为前滑变化率△f/△t。当前滑变化率超过α时，判定该机架打滑，控制输出量y。它通过两种调节手段改善打滑：
1.通过压下控制装置6改变i机架的辊缝值；
2.通过张力控制装置8改变i与i-1机架间的张力。
两种调节手段的目的都是为了减少i与i-1机架间的张力。由于减小张力设定值有一定的限度，当i与i-1机架间的张力减小到限定值而不能再减小时，若i机架打滑现象依然不能改善，那么该控制方法就无能为力了。此外，还存在以下不足：
1.减小i与i-1机架间的张力，会使i-1机架及其前面机架负荷相应升高，从而限制i机架前各机架压下量分配的提高，限制其它机架的效率。
2.前滑判定采用阶跃方式(图1虚框部分)，即前滑变化率△f/△t大于α时立即输出控制量y，此方式在轧机稳态轧制时影响不大，但在轧机加减速时，由于前滑变化率易波动，造成该控制频繁动作，使机架间张力频繁波动，影响轧机轧制稳定，严重时可能会造成断带。
3.对于前滑值较大而变化率较小的打滑情况无法判断和控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种轧机防打滑的控制方法，它能够解决现有技术的不足，消除或减轻高速轧制时轧机出现打滑的问题，提高机架工作效率，同时可避免因机架加减速产生频繁调节而导致机架间张力波动甚至断带的问题。
本发明实现上述目的的技术方案为：一种轧机防打滑的控制方法，包括如下步骤：
A.利用测速仪获取带钢速度和辊子速度，计算机架的前滑值，执行步骤B；
B.判断前滑值，当前滑值小于某确定值时，执行步骤C；否则，控制结束；
C.提高机架的前张力，测量并判断机架前张力，当机架前张力大于某确定值时，执行步骤D；否则，执行步骤A；
D.减小机架的后张力，执行步骤A。
优选地，步骤C为先测量并判断机架前张力，当机架前张力大于某确定值，执行步骤D，否则，提高机架前张力，再执行步骤A。
优选地，所述测量带钢速度和辊子速度的测速仪分别为激光测速仪和马达速度检测仪。
优选地，所述前滑值的计算采用一次惯性环节。
优选地，所述张力的调整通过机架的辊缝来控制。
优选地，所述辊缝调节量的公式为：
△S(i)＝KPG×KBC×(TSET(i)+Tslip(i)—TFB(i))+∑KIG×KBC×(TSET(i)+Tslip(i)—TFB(i))×ΔT2
其中：
TSET(i)为i机架出口张力设定值，单位是吨；
Tslip(i)为i机架前张力调节量，单位是吨；
TFB(i)为i机架前张力，单位是吨；
KPG为比例增益；
KIG为积分增益；
KBC为张力偏差补偿系数；
ΔT2为定时任务T2的扫描周期。
本发明由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下优点和积极效果：提高打滑判定的准确度，并且动态响应快，能有效避免轧机打滑现象的发生，同时不会引起机架间的张力波动，保证轧制稳定。
附图说明
图1为现有技术的控制示意图；
图2为本实用新型的控制示意图；
图3为本实用新型的控制流程图；
图4为本实用新型实施例1的3机架前张力偏差补偿KBC系数与张力偏差间关系图；
图5为本实用新型实施例2的2机架后张力偏差补偿KBC系数与张力偏差间关系图。
具体实施方式
如图2，3所示，A.利用激光测速仪和马达速度检测仪，分别获取i-1机架出口带钢速度Vi-1(单位是mpm)、i机架出口带钢速度Vi(单位是mpm)和i机架辊线速度VR(i)，通过公式fi＝Vi/VR(i)—1，使用一次惯性环节，计算机架的前滑值fi(单位是mpm)，执行步骤B。
B.当扫描到i机架的前滑值fi<-1.0％时(此为经验值，因轧机和轧制工况不同都会有所不同)，则判定该机架发生打滑，执行步骤C。否则，控制结束。
C.使用张力仪，当扫描到i机架出口张力实际值TFB(i)(单位是吨)>X×i机架出口张力设定值TSET(i)(单位是吨)，其中X值的确定非常关键。一般依据历次轧机断带张力数据，从断带数据中统计出设定张力和断带张力之间的关系，最终以不影响轧机断带为原则选择最大的X值，执行步骤E；否则，执行步骤D。
D.通过增加i机架的前张力调节量Tslip(i)(单位是吨)来实现i机架出口张力实际值TFB(i)(单位是吨)的增加。每次设定增加量ξ，即Tslip(i)＝Tslip(i)+ξ。为了使张力平稳变化，设置了增加量ξ变化率阶梯控制功能，对增加量ξ进行限幅控制，即每个程序扫描周期的前张力调节量Tslip(i)呈阶梯变化，使i机架前张力实际值TFB(i)平稳增加，消除打滑，并避免断带。执行步骤A。
E.为避免i机架发生断带以及影响前面各机架的负荷分配裕量，可通过减少i机架的后张力调节量Tslip(i-1)(单位是吨)来实现i机架入口张力实际值TFB(i-1)(单位是吨)的减少。每次设定减少量为ξ，即Tslip(i-1)＝Tslip(i-1)-ξ。通过ξ变化率阶梯控制功能，实现张力平稳减小，消除打滑，并避免断带。执行步骤A。
张力的调整是通过机架的辊缝来控制，在本发明中，采用比例积分控制方式，该方式具有快速和精度高的特点。设定其控制输入为(TSET(i)+Tslip(i))(或TSET(i-1)-Tslip(i-1))和张力反馈实际值TFB(i)(或TFB(i-1))，控制输出为i机架的辊缝调节量△S(i)(或△S(i-1))，输出关系式为：
△S(i)＝KPG×KBC×(TSET(i)+Tslip(i)—TFB(i))+∑KIG×KBC×(TSET(i)+Tslip(i)—TFB(i))×ΔT2
式中：KPG为比例增益，KIG为积分增益，ΔT2为定时任务T2的扫描周期，单位是20ms；KBC为张力偏差补偿系数。
为了提高张力控制的响应性，特别使用了KBC参数。该参数与张力的偏差大小有关，即张力偏差大，则KBC值也大，辊缝△S(i)调节量也大，从而提高张力控制的响应程度。该参数可通过试验进行确认并固化使用。
实施例1：
生产状况：轧机生产规格3.5mm/0.8mm×1413mm，当3机架前张力设定值TSET(3)为38KN，后张力设定值TSET(2)为42KN，轧制速度V3为895mpm时，轧机3机架发生打滑，此时前滑值f3为—1.23％，由于3机架发生打滑，轧机3机架内带钢发生抖动，且机架的厚度波动较大，影响轧机稳定生产。
调整状况：投入轧机防打滑控制功能并调试。先调整3机架的前张力调节量Tslip(3)，这里关键是确定每次设定增加量ξ及ξ的变化率。确定ξ过程为：(0.8KN→0.7KN→0.6KN→0.5KN)，确定ξ变化率阶梯量过程为：(0.8KN/20ms→0.4KN/20ms→0.2KN/20ms→0.1KN/20ms)。为了提高张力控制响应性，对自动张力控制模块中的KBC进行了调整，其调整后的结果参见图4。当前张力调节量Tslip(3)增加到2.5KN(即3机架前张力设定值TSET(3)变为40.5KN(TFB(3)>X×TSET(3)))，前滑值f3变为0.15％，打滑消除。此实施例1仅用了提高前张力方式就实现了防打滑调节。
实施例2：(3机架发生打滑时，通过调整3机架前张力和后张力，消除打滑)
生产状况：轧机生产规格3.0mm/0.5mm×1200mm，当3机架前张力设定值TSET(3)为29KN，后张力设定值TSET(2)为34KN，轧制速度V3为901mpm时，轧机3机架发生打滑，此时前滑值f3为—1.3％，由于3机架发生打滑，轧机机架内带钢发生抖动，且机架的厚度波动较大，轧机无法稳定生产。
调整状况：投入轧机防打滑控制功能并调试。先以3机架每次设定增加量ξ0.5KN及ξ的变化率0.1KN/20ms进行调节，直至前张力设定值TSET(3)大于31.9KN时(大于X倍设定值)，前滑值f3仍为—1.0％，轧机仍在打滑，不能稳定生产。随后采用减小3机架后张力TSET(2)的方法进行调试，确定ξ过程为：(1.0KN→0.8KN→0.7KN→0.6KN)，确定ξ变化率阶梯量过程为：(1.0KN/20ms→0.8KN/20ms→0.6KN/20ms→0.4KN/20ms)，对自动张力控制模块中的KBC也进行了调整，其调整后的结果参见图5。当附加的后张力调节量Tslip(2)减少到3.0KN(即3机架后张力设定值TSET(2)变为31.0KN(TFB(2)>0.9TSET(2)))，前滑值f3变为0.07％，打滑消除。
Claims (5)
1.一种轧机防打滑的控制方法，其包括如下步骤：
A.利用测速仪获取带钢速度和辊子速度，计算机架的前滑值，执行步骤B；
B.判断前滑值，当前滑值小于某确定值时，执行步骤C；否则，控制结束；
C.测量并判断机架前张力，当机架前张力大于某确定值，执行步骤D，否则，提高机架前张力，再执行步骤A；
D.减小机架的后张力，执行步骤A。
2.如权利要求1所述的轧机防打滑的控制方法，其特征在于：所述测量带钢速度和辊子速度的测速仪分别为激光测速仪和马达速度检测仪。
3.如权利要求2所述的轧机防打滑的控制方法，其特征在于：所述前滑值的计算采用一次惯性环节。
4.如权利要求3所述的轧机防打滑的控制方法，其特征在于：所述张力的调整通过机架的辊缝来控制。
5.如权利要求4所述的轧机防打滑的控制方法，其特征在于：所述辊缝调节量的公式为：
ΔS(i)＝KPG×KBC×(TSET(i)+Tslip(i)-TFB(i))+∑KIG×KBC×(TSET(i)+Tslip(i)-TFB(i))×ΔT2
其中：
TSET(i)为i机架出口张力设定值，单位是吨；
Tslip(i)为i机架前张力调节量，单位是吨；
TFB(i)为i机架前张力，单位是吨；
KPG为比例增益；
KIG为积分增益；
KBC为张力偏差补偿系数；
ΔT2为定时任务T2的扫描周期。
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