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专利号: 2018113778211
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本上无切削的金属机械加工;金属冲压
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于ESP精轧机组撤辊的动态变规程方法,其特征在于:用于由五机架轧制到四机架轧制的转变,所述方法根据轧制工艺及轧机参数,首先确定撤辊机架Fi架次,其中1≤i≤5,随后自变厚度区产生,对撤辊机架Fi的上游各机架进行辊缝及辊速调节并跟踪其运动距离,直到变厚度点到达撤辊机架Fi,撤辊机架抬升并调节,当撤辊机架Fi撤出轧制后,对撤辊机架下游各机架调节,实现在线换辊过程的动态变规程,具体包括以下步骤:(1)收集并输入工艺、板带、轧机参数,其中Fn代表五机架精轧机组轧机的架次,下脚标n值为当前轧机架次值,且1≤n≤5并为整数;

(2)计算撤辊机架Fi架次阶段:

2a)考虑整个调整过程中液压压下系统的行程,计算各机架撤出时对系统造成的稳定性影响;

2b)考虑整个调整过程中最终成品带钢楔形区的长度,首先要通过损耗计算机架模型来确定计算损耗的机架架次,随后通过带材损耗系数模型,计算各机架撤出时带材损耗的大小;

2c)根据步骤2a)中的稳定性影响计算和步骤2b)中的带材损耗计算,综合评估二者因素,选择影响最小的轧机架次进行撤出;

(3)撤辊机架Fi上游各机架调节阶段:

3a1)轧机架次n为变量,其初值为n=1;

3a2)判断当前机架Fn是否为撤辊机架Fi,即n是否等于i,若机架Fn为撤辊机架Fi时直接执行步骤(4),否则执行步骤3b);

3b)机架Fn辊缝及辊速调节阶段:

3b1)机架Fn辊缝及辊速调节:

通过辊缝控制模型、张力控制模型和轧辊速度控制模型一,改变机架Fn的辊缝及辊速值使其达到设定值,保证改变辊缝时机架Fn单位后张力保持不变,使其动作时对上游生产无影响,与此同时也产生了变厚度区;通过跟踪变厚度区离开机架Fn的距离,将变厚度区控制在两个机架内,设变厚度区从产生到达到机架Fn+1的入口所需的时间为TMAX,其中L为相邻机架间距离,Vf,n为机架Fn轧辊线速度,则整个辊缝调节过程的时间T应小于TMAX;

3b2)机架Fn下游机架辊速调节:

通过轧辊速度控制模型二对机架Fn下游机架辊速调节,以保证下游各机架间张力值的稳定;

3b3)计算变厚度区离开机架Fn距离:

通过距离模型不断累积计算变厚度区离开机架Fn的距离Ln,当满足Ln-L≥0时,令n=n+

1,重复执行步骤3a2),直至变厚度区到达撤辊机架Fi前;

(4)撤辊机架Fi撤出轧制调节阶段:

4a1)判断撤辊机架Fi是否为末机架,即i是否等于5,若为末机架则执行完步骤4a2)便结束撤出轧制的过程,否则执行接下来的步骤;

4a2)撤辊机架Fi辊缝及辊速调节:

通过张力控制模型和轧辊速度控制模型一,改变撤辊机架Fi的辊速值使其达到设定值,保证改变辊缝时其后张力保持不变,动作时对上游机架轧制无影响,同时改变撤辊机架Fi辊缝值保证入口为变厚度区时其出口厚度达到设定值;当变厚度区完全通过撤辊机架Fi后,则不必控制出口厚度进行快速的轧辊抬升,直至轧制力为零;

4a3)机架Fi+1辊缝及辊速调节:

通过辊缝控制模型和张力变换及轧辊速度控制模型进行计算和调整,在撤辊机架Fi调节辊缝的同时将机架Fi+1后张力值变为撤辊机架Fi的后张力值,同时改变机架Fi+1出口厚度保持不变;

4a4)机架Fi+1下游机架辊速调节:

通过轧辊速度控制模型二对机架Fi+1下游各机架进行辊速调节,以保证下游各机架间张力值的稳定;

4a5)计算变厚度区离开撤辊机架Fi距离:

通过距离模型进行不断累积计算变厚度区离开机架Fi的距离Li,当满足Li-L≥0时,机架Fi+1开始调节;

4b)撤辊机架下游各机架辊缝及辊速调节阶段:

4b1)轧机架次变量值n此时为:n=i+1;

4b2)判断当前机架Fn是否为末机架,即i+1是否等于5,若为末机架则执行步骤4c),否则执行接下来的步骤4b3);

4b3)机架Fn辊缝及调速:

通过张力控制模型和轧辊速度控制模型一,改变撤辊机架Fn的辊速值使其达到设定值,保证改变辊缝时其后张力保持不变,动作时对上游机架轧制无影响,通过辊缝控制模型,在入口变厚度区刚通过后,将产品出口厚度调整为新的设定厚度值;

4b4)机架Fn下游机架辊速调节:

通过轧辊速度控制模型二对机架Fn下游各机架进行辊速调节,以保证下游各机架间张力值的稳定;

4b5)计算变厚度区离开机架Fn距离:

通过距离模型进行不断累积计算变厚度区离开机架Fn的距离Li+1,当满足Li+1-L≥0时,令n=n+1,重复执行步骤4b2),直至变厚度区到达末机架前;

4c)机架F5调节阶段:

4c1)机架F5辊缝及辊速调节阶段:

通过张力控制模型和轧辊速度控制模型一,改变撤辊机架F5的辊速值使其达到设定值,保证改变辊缝时其后张力保持不变,动作时对上游机架轧制无影响,通过辊缝控制模型,在入口变厚度区刚通过后,将产品最终轧件厚度调整为新的设定厚度值;

4c2)撤辊机架撤出轧制的过程结束,精轧机组五机架连轧转为四机架连轧的变规程过程完成。

2.根据权利要求1所述的一种基于ESP精轧机组撤辊的动态变规程方法,其特征在于:所述步骤(1)中收集并输入工艺、板带、轧机参数包括:工作辊直径D,轧机刚度Km,相邻机架间距离L,五架F1~F5的入口厚度H1~H5和出口厚度h1~h5,单位前张力σf,1~σf,5,单位后张力σb,1~σb,5,钢板宽度b,首机架入口速度Vb,1。

3.根据权利要求1所述的一种基于ESP精轧机组撤辊的动态变规程方法,其特征在于:其中步骤3b3)、4a5)、4b5)中,所述的距离模型如下:Li=∑VR,i(1+Sf,i)Δt

其中VR,i为机架Fi轧辊转速,Sf,i为机架Fi轧件的前滑系数,Δt为时间步长。

4.根据权利要求1所述的一种基于ESP精轧机组撤辊的动态变规程方法,其特征在于:步骤3b1)、4b3)、4c1)中,所述的张力控制模型如下:其中,σb,n为机架Fn的单位后张力,Hn为机架Fn的入口厚度, 为τ时刻Fn机架单位后张力, 为τ时刻机架Fn的入口厚度;

步骤4a2)中,所述的张力控制模型如下:

其中,σf,n-1为Fn-1机架单位前张力,hn-1为机架Fn-1的出口厚度, 为τ时刻Fn机架单位后张力, 为机架τ时刻Fn的出口厚度。

5.根据权利要求1所述的一种基于ESP精轧机组撤辊的动态变规程方法,其特征在于:步骤3b1)、4a2)、4b3)、4c1)中,所述的轧辊速度控制模型一如下:Vb,n=VR,n(1-Sb,n-ΔSb,n)

其中Vb,n为机架Fn轧件入口速度,VR,n为机架Fn轧辊转速,Sb,n为机架Fn轧件的后滑系数,ΔSb,n为机架Fn轧件的前滑系数改变量,ΔVR,n为机架Fn轧辊转速改变量。

6.根据权利要求1所述的一种基于ESP精轧机组撤辊的动态变规程方法,其特征在于:步骤3b1)、4a3)、4b3)、4c1)中,所述的辊缝控制模型如下:其中ΔSn为Fn机架辊缝改变量,Δhn为Fn机架轧件出口厚度变化量,ΔPn为Fn机架轧制力变化量,Kn为轧机刚度。

7.根据权利要求1所述的一种基于ESP精轧机组撤辊的动态变规程方法,其特征在于:步骤4a3)中,所述的张力变换如下:

以及,轧辊速度控制模型如下:

其中Vb,n+1为机架Fn+1轧件入口速度,Vf,n为机架Fn轧件出口速度,L为相邻机架间距离,E为轧件的弹性模量,Δt为时间步长,σf,target为机架Fn+1后张力的目标值,σf,now为机架Fn+1后张力的当前值,ΔVR,n为机架Fn轧辊转速改变量,Sf,n为机架Fn轧件的前滑系数,Sb,n+1为机架Fn+1轧件的后滑系数,ΔSf,n为机架Fn轧件的前滑系数改变量,ΔVR,n+1为机架Fn+1轧辊转速改变量,VR,n为机架Fn轧辊转速,VR,n+1为机架Fn+1轧辊转速。

8.根据权利要求1所述的一种基于ESP精轧机组撤辊的动态变规程方法,其特征在于:步骤3b2)、4a4)、4b4)中,所述的轧辊速度控制模型二如下:其中ΔVR,n+1为机架Fn+1轧辊转速改变量,VR,n+1为机架Fn+1轧辊转速,Sb,n+1为机架Fn+1轧件的后滑系数,ΔVR,n为机架Fn轧辊转速改变量,ΔSf,n为机架Fn轧件的前滑系数改变量,VR,n为机架Fn轧辊转速,Sf,n为机架Fn轧件的前滑系数,ΔVR,j为机架Fj轧辊转速改变量,ΔVR,j-1为机架Fj-1轧辊转速改变量,Sf,j-1为机架Fj-1轧件的前滑系数,Sb,j为机架Fj轧件的后滑系数。