本發(fā)明屬于軋制過程控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熱連軋精軋區(qū)機(jī)架軋后寬展量計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

熱連軋精軋過程中的寬展的計(jì)算對(duì)于成品寬度、板形或板凸度控制有重要的影響。當(dāng)軋制較薄規(guī)格時(shí)，中間坯的厚度較小，由于寬厚比比較大，精軋過程中的寬展可以忽略，即認(rèn)為精軋過程不會(huì)產(chǎn)生寬展；當(dāng)軋制較厚規(guī)格時(shí)，由于精軋區(qū)上游機(jī)架的壓下量比較大，此時(shí)的寬展不能忽略不計(jì)，需要進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算。

由于精軋機(jī)機(jī)架中間無寬度測量裝置，只有最末機(jī)架的出口具有測寬儀，無法借助于測寬儀測量完成精軋過程中各機(jī)架寬展量的測量過程。

現(xiàn)有的精軋區(qū)軋后寬展計(jì)算方法是根據(jù)精軋機(jī)后測寬儀測量得到的成品實(shí)際寬度和中間坯的寬度進(jìn)行反饋?zhàn)詫W(xué)習(xí)，將寬展量按照一定的分配系數(shù)進(jìn)行分配，由此種方法得到的精軋區(qū)機(jī)架軋后的寬展量存在誤差，與實(shí)際寬展量存在較大差距，無法準(zhǔn)確獲得精軋區(qū)各機(jī)架之后的寬展量，難以計(jì)算軋輥表面的磨損位置的計(jì)算，從而影響到成品寬度、板形或板凸度的控制。

《熱連軋粗軋區(qū)FES寬展模型及其優(yōu)化》提出了一種預(yù)報(bào)粗軋區(qū)寬展的計(jì)算方法，但是此種方法僅局限于寬厚比較小的粗軋軋制過程。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種熱連軋精軋區(qū)機(jī)架軋后寬展量計(jì)算方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種熱連軋精軋區(qū)機(jī)架軋后寬展量計(jì)算方法，包括：

步驟1：在熱連軋精軋區(qū)生產(chǎn)過程中，實(shí)時(shí)檢測軋件位置信號(hào)、精軋機(jī)各機(jī)架軋制力及精軋機(jī)輥縫位置；

步驟2：計(jì)算軋件通過精軋機(jī)相鄰機(jī)架的平均運(yùn)行速度和相鄰測量儀表的平均運(yùn)行速度；

步驟3：計(jì)算軋件頭部通過粗軋機(jī)出口的平均寬度，計(jì)算軋件頭部通過精軋機(jī)各機(jī)架和精軋機(jī)出口的平均厚度，計(jì)算軋件頭部通過精軋機(jī)出口的平均寬度；

步驟4：計(jì)算精軋后軋件頭部的秒流量；

步驟5：按照秒流量恒定原則，計(jì)算精軋機(jī)各機(jī)架的出口寬度；

步驟6：計(jì)算得到精軋機(jī)各機(jī)架軋后的軋制寬展量。

所述步驟1中還記錄軋件頭部到達(dá)精軋機(jī)各機(jī)架的時(shí)刻、軋件頭部到達(dá)精軋機(jī)后熱金屬檢測器的時(shí)刻，軋件頭部到達(dá)粗軋機(jī)后測寬儀及精軋機(jī)后測寬儀的時(shí)刻、軋件頭部到達(dá)粗軋機(jī)后測厚儀及精軋機(jī)后測厚儀的時(shí)刻。

所述步驟2，包括：

步驟2.1：計(jì)算軋件通過精軋機(jī)相鄰機(jī)架的時(shí)間和通過相鄰測量儀表的時(shí)間；

步驟2.2：分別根據(jù)精軋機(jī)相鄰機(jī)架之間的距離和相鄰測量儀表之間的距離，以及軋件通過精軋機(jī)相鄰機(jī)架的時(shí)間和相鄰測量儀表的時(shí)間，計(jì)算軋件通過精軋機(jī)相鄰機(jī)架的平均運(yùn)行速度、通過相鄰測量儀表的平均運(yùn)行速度。

所述步驟3，包括：

步驟3.1：根據(jù)軋件頭部到達(dá)粗軋機(jī)后測寬儀之后固定時(shí)間段內(nèi)的軋件寬度值，計(jì)算粗軋后軋件頭部的平均寬度；

步驟3.2：根據(jù)彈跳方程計(jì)算軋件頭部經(jīng)過第i機(jī)架的平均厚度；

步驟3.3：根據(jù)軋件頭部到達(dá)精軋機(jī)后測厚儀之后固定時(shí)間段內(nèi)的軋件厚度值，計(jì)算精軋后軋件頭部的平均厚度。

步驟3.4：根據(jù)軋件頭部到達(dá)精軋機(jī)后測寬儀之后固定時(shí)間段內(nèi)的軋件寬度值，計(jì)算精軋后軋件頭部的平均寬度；

所述步驟6，包括：

步驟6.1：根據(jù)粗軋機(jī)后的軋件寬度和精軋機(jī)第一機(jī)架軋后的軋件寬度，計(jì)算第一機(jī)架軋后的軋件寬展量；

步驟6.2：根據(jù)精軋機(jī)剩余各機(jī)架軋后的軋件寬度計(jì)算剩余各機(jī)架的軋后寬展量。

有益效果：

本發(fā)明根據(jù)秒流量恒定原則計(jì)算得到在軋制過程中的軋件實(shí)際寬度，通過現(xiàn)場儀表實(shí)測數(shù)據(jù)即可完成機(jī)架間實(shí)際寬度的準(zhǔn)確測量，測量精度高，測量過程無風(fēng)險(xiǎn)，能夠準(zhǔn)確得到精軋區(qū)各機(jī)架之后的軋件寬度，能夠完全替代測寬儀測量。

本發(fā)明安全可高，計(jì)算精度高，能夠成功應(yīng)用于熱連軋機(jī)架間寬度的計(jì)算過程，解決了實(shí)際過程中精軋機(jī)架之間由于不能安裝測厚儀造成的寬度無法測量的問題，節(jié)約了生產(chǎn)投資成本的同時(shí)，保證了寬度的計(jì)算精度。

附圖說明

圖1是典型熱連軋生產(chǎn)線機(jī)組布置示意圖；

圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式中的熱連軋精軋區(qū)機(jī)架軋后寬展量計(jì)算方法流程圖；

圖3是本發(fā)明具體實(shí)施方式的粗軋機(jī)后軋件寬度測量曲線；

圖4是本發(fā)明具體實(shí)施方式的精軋機(jī)后軋件厚度測量曲線；

圖5是本發(fā)明具體實(shí)施方式的精軋機(jī)后軋件寬度測量曲線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)說明。

本實(shí)施方式采用典型熱連軋生產(chǎn)線機(jī)組，采用“粗軋+精軋”布置形式如圖1所示，粗軋末機(jī)架為平輥軋機(jī)，精軋為多機(jī)架連軋布置；軋件頭部經(jīng)過各機(jī)架和測量儀表儀表的時(shí)刻如圖1所示，粗軋機(jī)7與精軋機(jī)8之間安裝有粗軋機(jī)后測寬儀1、粗軋機(jī)后測寬儀2、粗軋機(jī)后熱金屬檢測器3，精軋機(jī)8的最末機(jī)架后安裝有精軋機(jī)后熱金屬檢測器4、精軋機(jī)后測寬儀5、精軋機(jī)后測厚儀6，精軋機(jī)組各機(jī)架安裝有傳感器裝置9，包括位移傳感器10和油壓傳感器11。在熱連軋精軋區(qū)生產(chǎn)過程中，粗軋機(jī)后測寬儀、精軋機(jī)后測寬儀測量軋件寬度，粗軋機(jī)后測厚儀和精軋機(jī)后測厚儀測量軋件厚度，熱金屬檢測器實(shí)時(shí)檢測軋件位置信號(hào)，對(duì)軋件位置進(jìn)行跟蹤；精軋機(jī)各機(jī)架的油壓傳感器完成機(jī)架軋制力的測量、位移傳感器完成輥縫位置的測量；

粗軋機(jī)后測寬儀1、粗軋機(jī)后測厚儀2、粗軋后熱金屬檢測器3、精軋機(jī)后熱金屬檢測器4、精軋機(jī)后測寬儀5、精軋機(jī)后測厚儀6及傳感器裝置9產(chǎn)生的測量信號(hào)等由基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)傳遞至過程控制級(jí)，整個(gè)熱連軋精軋區(qū)機(jī)架軋后寬展量計(jì)算過程在過程控制級(jí)完成。基礎(chǔ)自動(dòng)化和過程控制的通訊周期為100ms，即每100ms獲得一個(gè)采樣點(diǎn)。

一種熱連軋精軋區(qū)機(jī)架軋后寬展量計(jì)算方法，如圖2所示，包括：

步驟1：在熱連軋精軋區(qū)生產(chǎn)過程中，實(shí)時(shí)檢測軋件位置信號(hào)、精軋機(jī)各機(jī)架軋制力及精軋機(jī)輥縫位置；

所述步驟1中還記錄軋件頭部到達(dá)精軋機(jī)各機(jī)架的時(shí)刻t₁～t₇、軋件頭部到達(dá)精軋機(jī)后熱金屬檢測器的時(shí)刻t₈，軋件頭部到達(dá)粗軋機(jī)后測寬儀的時(shí)刻t₀及精軋機(jī)后測寬儀的時(shí)刻t₉、軋件頭部到精軋機(jī)后測厚儀的時(shí)刻t₁₀。

步驟2：計(jì)算軋件通過精軋機(jī)相鄰機(jī)架的平均運(yùn)行速度和相鄰測量儀表的平均運(yùn)行速度；

步驟2.1：計(jì)算軋件通過精軋機(jī)相鄰機(jī)架的時(shí)間和通過相鄰測量儀表的時(shí)間；軋件頭部通過第i機(jī)架與i+1機(jī)架之間的時(shí)間為t_i+1-t_i(1≤i≤6)；

軋機(jī)頭部通過第7機(jī)架和精軋機(jī)后測厚儀之間的時(shí)間為t₁₀-t₉；

步驟2.2：分別根據(jù)精軋機(jī)相鄰機(jī)架之間的距離和相鄰測量儀表之間的距離，以及軋件通過精軋機(jī)相鄰機(jī)架的時(shí)間和相鄰測量儀表的時(shí)間，計(jì)算軋件通過精軋機(jī)相鄰機(jī)架的平均運(yùn)行速度、通過相鄰測量儀表的平均運(yùn)行速度。

軋件在第i機(jī)架和i+1機(jī)架之間的平均運(yùn)行速度為：

式中：l_i為第i機(jī)架距離精軋機(jī)第一機(jī)架的距離；

軋件在第7機(jī)架后的平均運(yùn)行速度為：

式中：l_h為測厚儀距離精軋機(jī)第一機(jī)架的距離；

步驟3：計(jì)算軋件頭部通過粗軋機(jī)出口的平均寬度，計(jì)算軋件頭部通過精軋機(jī)各機(jī)架和精軋機(jī)出口的平均厚度，計(jì)算軋件頭部通過精軋機(jī)出口的平均寬度；

步驟3.1：根據(jù)軋件頭部到達(dá)粗軋機(jī)后測寬儀之后固定時(shí)間段(20個(gè)采樣點(diǎn))內(nèi)的軋件寬度值，計(jì)算粗軋后軋件頭部的平均寬度

式中：w_m為粗軋機(jī)后第m個(gè)寬度采樣點(diǎn)的實(shí)測值；粗軋機(jī)后軋件寬度實(shí)測曲線如圖3所示。

步驟3.2：根據(jù)彈跳方程計(jì)算軋件頭部經(jīng)過第i機(jī)架的平均厚度

式中：為軋件通過第i機(jī)架時(shí)的輥縫位置平均值，mm；為軋件通過第i機(jī)架時(shí)的軋制力平均值，kN；為第i機(jī)架的調(diào)零軋制力，kN；M_i為第i機(jī)架的剛度，kN/mm；Δs_i為第i機(jī)架的軋輥磨輥的補(bǔ)償值Δs_w，i、熱膨脹的補(bǔ)償值Δs_e，i、油膜厚度的補(bǔ)償值Δs_o，i，mm；

軋輥磨輥的補(bǔ)償值Δs_w，i計(jì)算公式如下：

式中：λ_i為第i機(jī)架的磨損系數(shù)，mm/kN；L_I第I塊軋件的總長度，m；為第I塊軋件通過第i機(jī)架時(shí)的平均厚度值，m；為第I塊軋件通過第i機(jī)架時(shí)的軋制力平均值，kN；N為換輥之后的總的軋件軋制數(shù)目。

熱膨脹的補(bǔ)償值Δs_e，i計(jì)算公式如下：

式中：R為工作輥半徑；r_α為軋輥的線膨脹系數(shù)；y為軋輥的泊松比；θ₀為初始時(shí)刻的軋輥初始溫度；θ當(dāng)前軋輥溫度；r為距離軋輥中心的距離。

油膜厚度的補(bǔ)償值Δs_o，i計(jì)算公式如下：

式中：α_i，β_i-油膜補(bǔ)償系數(shù)，v_i-第i機(jī)架軋制速度，m/s；-軋件通過第i機(jī)架軋制力平均值，kN；

步驟3.3：根據(jù)軋件頭部到達(dá)精軋機(jī)后測厚儀之后固定時(shí)間段(20個(gè)采樣點(diǎn))內(nèi)的軋件厚度值，計(jì)算精軋后軋件頭部的平均厚度

式中：h_k為精軋后第k個(gè)厚度采樣點(diǎn)的實(shí)測值；精軋機(jī)后厚度實(shí)測曲線如圖4所示。

步驟3.4：根據(jù)軋件頭部到達(dá)精軋機(jī)后測寬儀之后固定時(shí)間段(20個(gè)采樣點(diǎn))內(nèi)的軋件寬度值，計(jì)算精軋后軋件頭部的平均寬度

式中：w_j為精軋后第j個(gè)寬度采樣點(diǎn)實(shí)測值；精軋機(jī)后寬度實(shí)測曲線如圖5所示。

步驟4：計(jì)算精軋后軋件頭部的秒流量U；

步驟5：按照秒流量恒定原則，計(jì)算精軋機(jī)各機(jī)架的出口寬度；

步驟6：計(jì)算得到精軋機(jī)各機(jī)架軋后的軋制寬展量。

步驟6.1：根據(jù)粗軋機(jī)后的軋件寬度和精軋機(jī)第一機(jī)架軋后的軋件寬度計(jì)算第一機(jī)架軋后的軋件寬展量

步驟6.2：根據(jù)精軋機(jī)剩余各機(jī)架軋后的軋件寬度計(jì)算剩余各機(jī)架的軋后寬展量，第i機(jī)架的軋制寬展量為：

本實(shí)施方式計(jì)算結(jié)果見表1。

表1熱連軋精軋區(qū)機(jī)架軋后寬展量計(jì)算結(jié)果

精軋后頭部秒流量 U＝3.54mm×1189.4mm×(8.20×10³mm/s)

粗軋后軋件寬度/mm 1160.1