1.一种ESP精轧机组逆流在线换辊与动态变规程同时进行的方法,其特征在于:用于六机架布置的ESP无头轧制精轧机组在线换辊设备,正常轧制生产时,任意五机架投入运用,一机架为待命机架,所述方法采用逆流换辊策略分别调节换辊机架Fi上游各机架、换辊机架Fi、各个过渡机架、待命机架Fj、待命机架Fj下游各机架的轧辊转速和辊缝,其中j>i,包括以下步骤:(1)收集并输入在线换辊与动态变规程前后的工艺、板带、轧机参数,其中Fn代表精轧机组轧机的架次,下脚标n值为轧机架次值,且1≤n≤6并为整数;
(2)换辊机架Fi上游各机架调节阶段:
2a1)轧机架次n为变量,设置其初值为n=1;
2a2)判断机架Fn是否为换辊机架Fi,即n=i,当机架Fn为换辊机架Fi时直接执行步骤(3),当机架Fn不为换辊机架时则执行步骤2b1);
2b1)机架Fn调节辊缝并调辊速:
机架Fn辊缝调节并调速过程中,通过辊缝控制模型二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预先设定值,即使其厚度值为新规程下机架Fn的厚度值,后张力值保持不变,并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,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,则整个动作过程的时间T应小于TMAX:其中L为相邻机架间距离,Vf,n为机架Fn轧辊线速度;
2b2)机架Fn+1辊速、辊缝调节:
通过辊缝控制模型一调节机架Fn+1辊缝使其达到预先设定值,保证机架Fn+1在其后张力变化时保持其出口厚度不变,通过张力变换及轧辊速度控制模型调节其轧辊转速使其后张力值达到新规程的预先设定值,当n=4时,直接执行步骤2b4),如n≠4则继续执行步骤2b3);
2b3)机架Fn+1下游各机架调节辊速:
机架Fn+1下游各机架通过张力控制模型和轧辊速度控制模型二来调速,保证下游各机架后张力不变;
2b4)计算变厚区离开机架Fn距离:
通过距离模型不断累积计算变厚区离开机架Fn的距离Ln,当不满足Ln-L≥0时循环执行步骤2b1)、2b2)、2b3),当满足Ln-L≥0时,令n=n+1,执行步骤2a2);
(3)换辊机架Fi调节辊缝并调辊速阶段:
3a1)换辊机架Fi轧辊抬升并调辊速:
通过轧辊速度控制模型一进行计算和调整,在换辊机架Fi改变辊缝的同时,改变换辊机架Fi的辊速值使其达到预先设定值,保证其后张力值保持不变,调节过程直至撤出换辊机架Fi撤出轧制为止,且此时变厚区恰好完全通过换辊机架Fi;当i为5时,直接执行步骤3a5)后便开始执行步骤(5),如不为5,则继续执行步骤3a2);
3a2)判断j是否等于i+1,当j不等于i+1时,则执行步骤3a3),当j等于i+1时,则直接执行步骤3b1);
3a3)机架Fi+1辊速、辊缝调节:
通过辊缝控制模型一调节机架Fi+1辊缝使其达到预先设定值,保证机架Fi+1在其后张力变化时保持其出口厚度不变,通过张力变换及轧辊速度控制模型调节其轧辊转速使其达到预先设定值,使机架Fi+1后张力达到预先设定值,与换辊机架Fi的后张力值相同,此过程在换辊机架Fi撤出前完成;
3a4)机架Fi+1下游各机架辊速调节:
机架Fi+1下游各机架通过张力控制模型和轧辊速度控制模型二调节其各自轧辊转速,保证下游各机架后张力不变;
3a5)计算变厚区离开换辊机架Fi距离:
通过距离模型不断累积计算变厚区离开换辊机架Fi的距离Li,当不满足Li-L≥0时循环执行步骤3a1)、3a2)、3a3)、3a4),当换辊机架Fi撤出轧制时则循环执行步骤3a2)、3a3)、
3a4),当Li-L≥0满足时,再判断i是否为5,当i不为5时,直接执行步骤(4),机架Fi+1开始调节,当i为5时,直接执行步骤(5);
3b1)机架Fi+2辊速、辊缝调节:
通过辊缝控制模型一调节机架Fi+2辊缝使其达到预先设定值,保证机架Fi+2在其后张力变化时保持其出口厚度不变,通过张力变换及轧辊速度控制模型调节其轧辊转速使其达到预先设定值,使机架Fi+2后张力达到预先设定值,与换辊机架Fi的后张力值相同,此过程在换辊机架Fi撤出前完成;
3b2)判断n是否为4,当n为4时,直接执行步骤3b4),当n不为4时,继续执行步骤3b3);
3b3)机架Fi+2下游各机架辊速调节:
机架Fi+2下游各机架通过张力控制模型和轧辊速度控制模型二调节其各自轧辊转速,保证下游各机架后张力不变;
3b4)计算变厚区离开换辊机架Fi距离:
通过距离模型不断累积计算变厚区离开换辊机架Fi的距离Li,当不满足Li-L≥0时循环执行步骤3a1)、3b1)、3b2)、3b3),当换辊机架Fi撤出轧制时则循环执行步骤3b1)、3b2)、
3b3),当Li-L≥0满足时,直接执行步骤(5),机架Fj开始调节;
(4)换辊机架Fi下游各个过渡机架调节阶段:
4a1)轧机架次变量值n此时为:n=i+1;
4a2)判断机架Fn是否为待命机架Fj,即判断j是否等于n,当机架Fn为待命机架时直接执行步骤(5),当机架Fn不为待命机架时则开始执行步骤4b1);
4b1)机架Fn辊缝调节并调辊速:
通过辊缝控制模型二和轧辊速度控制模型一进行计算和调整,改变机架Fn的辊缝及辊速值使其达到预先设定值,在变厚区完全通过后使其出口厚度值变为新规程下机架Fn的厚度值,并保证随其后张力值保持不变;
4b2)定义变量k,当j=n+1时,k=1,当j≠n+1时,k=0;
4b3)机架Fn+k+1辊速、辊缝调节:
通过辊缝控制模型一调节机架Fn+k+1辊缝使其达到预先设定值,保证机架Fn+k+1在其后张力变化时保持其出口厚度不变,通过张力变换及轧辊速度控制模型调节其轧辊转速使其达到预先设定值,使机架Fn+k+1后张力达到预先设定值,与新规程下机架Fn+k+1的后张力值相同,判断n是否为4,当n为4时直接执行步骤4b5),当n不为4时,继续执行步骤4b4);
4b4)机架Fn+1下游各机架辊速调节:
机架Fn下游各机架通过张力控制模型和轧辊速度控制模型二调节其各自轧辊转速,保证下游各机架后张力不变;
4b5)计算变厚区离开机架Fn距离:
通过距离模型不断累积计算变厚区离开机架Fn的距离Ln,,当不满足Ln-L≥0时循环执行步骤4b1)、4b2)、4b3)、4b4),当变厚区完全通过机架Fn后则循环执行步骤4b2)、4b3)、
4b4),当满足Ln-L≥0时,令n=n+1,重复执行步骤4a2);
(5)待命机架Fj调节辊缝并调辊速阶段:
5a1)待命机架Fj辊缝调节并调辊速:
待命机架Fj加入轧制过程时,通过辊缝控制模型二和轧辊速度控制模型一进行计算和调整,改变待命机架Fj的辊缝及辊速值使其达到预先设定值,当变厚区恰好完全通过待命机架Fj后其出口厚度值变为新规程下机架Fj的厚度值,并使其后张力值变为新规程下机架Fj的后张力值随后保持不变;
5a2)判断待命机架Fj是否为末机架,即判断j是否为6,当其为末机架时则结束换辊并变规程过程,当其不为末机架时,执行5a3)步骤;
5a3)机架Fj+1辊速、辊缝调节:
通过辊缝控制模型一调节机架Fj+1辊缝使其达到预先设定值,保证机架Fj+1在机架Fj后张力变化时保持其出口厚度不变,通过张力变换及轧辊速度控制模型调节其轧辊转速使其达到预先设定值,使机架Fj+1在调节辊缝时后张力值变为新规程下机架Fj+1的后张力值;
5a4)判断j是否为5,当其为5时直接执行步骤5a6),当其不为5,则继续执行5a5)步骤;
5a5)机架Fj+1下游各机架辊速调节:
机架Fj+1下游各机架通过张力控制模型和轧辊速度控制模型二调节其各自轧辊转速,保证下游各机架后张力不变;
5a6)计算变厚区离开待命机架Fj距离:
通过距离模型不断累积计算变厚区离开待命机架Fj的距离Lj,当不满足Lj-L≥0时循环执行步骤5a1)、5a2)、5a3)、5a4)、5a5),当变厚区恰好完全通过待命机架Fj后则循环执行步骤5a2)、5a3)、5a4)、5a5),当满足Lj-L≥0时,执行步骤(6),机架Fj+1调节开始;
(6)待命机架Fj下游机架调节辊缝并调辊速阶段:
6a1)轧机架次变量值n此时为:n=j+1;
6a2)判断n是否为6,当n为6时,则仅执行完步骤6b1)且变厚区完全通过机架Fn后便结束整个换辊过程,当n不为6时,则继续执行6b1)之后的步骤;
6b1)机架Fn辊缝调节并调辊速:
通过辊缝控制模型二和轧辊速度控制模型一进行计算和调整,改变机架Fn的辊缝及辊速值使其达到预先设定值,在变厚区完全通过后使其出口厚度值变为新规程下机架Fn的厚度值,并保证其后张力值保持不变;
6b2)机架Fn+1辊速、辊缝调节:
通过辊缝控制模型一调节机架Fn+1辊缝使其达到预先设定值,保证机架Fn+1在机架Fn后张力变化时保持其出口厚度不变,通过张力变换及轧辊速度控制模型调节其轧辊转速使其达到预先设定值,并使其后张力值变为新规程下机架Fn+1的后张力值随后保持不变;
6b3)判断n是否为5,当n为5时,则结束整个换辊过程,当n不为5时,则继续执行步骤
6b4);
6b4)机架Fn+1下游各机架辊速调节:
机架Fn+1下游各机架通过张力控制模型和轧辊速度控制模型二调节其各自轧辊转速,保证下游各机架后张力不变;
6b5)计算变厚区离开换辊机架Fn距离:
通过距离模型不断累积计算变厚区离开换辊机架Fn的距离Ln,当不满足Ln-L≥0时循环执行步骤6b1)、6b2)、6b3)、6b4),当变厚区恰好完全通过机架Fn后则循环执行步骤6b2)、
6b3)、6b4),当满足Ln-L≥0时,令n=n+1,重复执行步骤6a2)。
2.根据权利要求1所述的一种ESP精轧机组逆流在线换辊与动态变规程同时进行的方法,其特征在于:所述步骤(1)中,所述的工艺、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,六架机架F1~F6,入口厚度H1~H6,出口厚度h1~h6,单位前张力tf,1~tf,6,单位后张力σb,1~σb,6,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ESP精轧机组逆流在线换辊与动态变规程同时进行的方法,其特征在于:所述步骤2b4)、3a5)、3b4)、4b5)、5a6)、6b5)中,所述的距离模型如下:Ln=∑VR,n(1+Sf,n)Δt
其中Ln为变厚区离开机架Fn的距离,VR,n为机架Fn轧辊转速,Sf,n为机架Fn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ESP精轧机组逆流在线换辊与动态变规程同时进行的方法,其特征在于:所述步骤2b3)、3a4)、3b3)、4b4)、5a5)、6b4)中,所述的张力控制模型如下:其中n为下脚标表示当前时刻正处于调节状态轧机的机架号即表示机架Fn为轧辊正在压下或抬升的机架,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。
5.根据权利要求1所述的一种ESP精轧机组逆流在线换辊与动态变规程同时进行的方法,其特征在于:所述步骤2b1)、3a1)、4b1)、5a1)、6b1)中,所述的轧辊速度控制模型一如下:Vb,n=VR,n(1-Sb,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ESP精轧机组逆流在线换辊与动态变规程同时进行的方法,其特征在于:所述步骤2b2)、3a3)、3b1)、4b3)、5a3)、6b2)中,所述的辊缝控制模型一如下:其中ΔSn为Fn机架辊缝改变量即新辊缝值与原辊缝值的差值,ΔPn为Fn机架轧制力改变量,Kn为轧机刚度。
7.根据权利要求1所述的一种ESP精轧机组逆流在线换辊与动态变规程同时进行的方法,其特征在于:所述步骤2b1)、4b1)、5a1)、6b1)中,所述的辊缝控制模型二如下:其中ΔSn为Fn机架辊缝改变量,Δhn为Fn机架轧件出口厚度改变量,ΔPn为Fn机架轧制力改变量,Kn为轧机刚度。
8.根据权利要求1所述的一种ESP精轧机组逆流在线换辊与动态变规程同时进行的方法,其特征在于:所述步骤2b2)、3a3)、3b1)、4b3)、5a3)、6b2)中,所述的张力变换及轧辊速度控制模型如下:其中Vf,n为机架Fn轧件出口速度,Vb,n+1为机架Fn+1轧件入口速度,L为机架间距离,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。
9.根据权利要求1所述的一种ESP精轧机组逆流在线换辊与动态变规程同时进行的方法,其特征在于:所述步骤2b3)、3b3)、4b4)、5a5)、6b4)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,m为机架Fm轧辊转速改变量,Sb,m为机架Fm轧件的后滑系数,ΔVR,m-1为机架Fm-1轧辊转速改变量,Sf,m-1为机架Fm-1轧件的前滑系数。