1.一种实现ESP精轧机组在线换辊撤辊后待命机架加入的方法,其特征在于,对各个机架均需要进行调节,且各机架间的调节为级联调节,其具体步骤如下:S1:收集并输入工艺参数、板带参数和轧机参数;
S2:确定待命机架Fi,其中i表示机架的序号,1≤i≤5,对待命机架Fi上游各机架依次进行待命机架Fi加入轧制前阶段的调节;
S3:当变厚度点到达待命机架Fi时,待命机架Fi轧辊压下,加入轧制过程,开始进行待命机架Fi压下阶段的调节;
S4:待命机架Fi压下阶段调节完成后,当变厚度点到达Fi+1机架时,开始待命机架Fi下游机架调节阶段;
S5:使四机架代替五机架连轧的状态过渡到五机架正常轧制状态,进入变规格后常态五机架连轧,实现待命机架在线不停机加入轧制过程;
S2具体包括以下步骤:
步骤S2中对待命机架Fi的上游各机架F1至Fi-1中各个机架的调节包括两部分,其分别是对所选定的机架Fk本身的调节,以及对所选定的机架Fk的下游机架的调节,其中,待命机架为Fi,1≤k≤i-1;对所选定的机架Fk本身的调节为辊缝和辊速的调节,对所选定的机架Fk的下游机架的调节为辊速调节;
S21:当k=1时,首先判断机架F1是否为待命机架,若满足机架F1=Fi,F1为待命机架时,直接转入S3;若F1不为待命机架,则转入S22;
S22:对待命机架Fi之前的机架F1至Fi-1依次进行轧辊调节;
对待命机架Fi之前的机架F1至Fi-1依次进行轧辊的辊缝和辊速调节的具体步骤如下:S221:首先对待命机架Fi的上游机架F1的轧辊辊缝辊速调节:机架F1轧辊调节过程中,建立辊缝控制模型、张力控制模型和第一轧辊速度控制模型,通过辊缝控制模型、张力控制模型和第一轧辊速度控制模型对机架F1进行调节,调节机架F1的辊缝以改变其出口轧件的厚度,同时保证改变辊缝时机架F1单位后张力保持不变,使其对上游生产无影响,同时通过距离模型跟踪变厚度区离开机架F1的距离,将变厚度区控制在正在调节的机架Fk与正在调节的机架相邻的下游机架Fk+1之间,即机架F1和机架F2之间;
设变厚度区从产生到达到机架Fk+1的入口所需的时间为
其中L为相邻两个机架间距离,Vf,k为机架Fk轧辊线速度,则Fk整个辊缝调节过程的时间T应小于TMAX,以便控制变厚度区域的长度,避免影响板形或板带的质量;
设变厚度区从产生到达到机架F2的入口所需的时间为TMAX1,其中L为相邻两个机架间距离,Vf,1为机架F1轧辊线速度,则F1整个辊缝调节过程的时间T1小于TMAX1,以便控制变厚度区域的长度,避免影响板形或板带的质量;
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;
S222:机架F1下游机架辊速调节;
通过第二轧辊速度控制模型对机架F1下游机架辊速调节,以保证下游各机架间张力值的稳定;
S223:计算变厚度区离开机架F1距离:
通过距离模型进行不断累积计算变厚度区离开机架F1的距离L1,当满足L1-L≥0时,转入S23,机架F2开始调节;
其中,则变厚度区离开机架F1的距离L1的计算公式如下:
L1=∑VR,1(1+Sf,1)Δt;
其L1为变厚度区离开机架F1的距离;VR,1为机架F1轧辊转速,Sf,1为机架F1轧件的前滑系数,Δt为时间步长;
S23:判断机架F2是否为待命机架,若满足机架F2=Fi,F2为待命机架时,直接执行步骤S3,否则继续执行步骤S24;
S24:对机架F2轧辊辊缝及辊速进行调节:
S241:机架F2轧辊辊缝及辊速调节:
机架F2轧辊调节过程中,通过辊缝控制模型、张力控制模型和第一辊速控制模型进行调节,调节机架F2辊缝改变其出口轧件厚度,同时保证改变F2辊缝时,机架F2单位后张力保持不变,使其对上游生产无影响,同时通过距离模型跟踪变厚度区离开机架F2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F3的入口所需的时间为TMAX2,其中L为相邻机架间距离,Vf,2为机架F2轧辊线速度,则机架F2整个辊缝调节过程的时间T2应小于TMAX2;
S242:对机架F2的下游机架进行辊速调节:
通过第二轧辊速度控制模型对机架F2下游机架进行辊速调节,以保证下游各机架间张力值的稳定;
S243:计算变厚度区离开机架F2距离:
通过距离模型进行不断累积计算变厚度区离开机架F2的距离L2,当满足L2-L≥0时,机架F3开始调节;
变厚度区离开机架F2的距离L2的计算公式如下:
L2=∑VR,2(1+Sf,2)Δt;
其L2为变厚度区离开机架F2的距离;VR,2为机架F2轧辊转速,Sf,2为机架F2轧件的前滑系数,Δt为时间步长;
S25:依次调节待命机架Fi上游其余各机架;
变厚度点每移动到下一个机架时参照所述步骤S21和S23判断当前机架Fk是否为待命机架Fi,之后参照所述步骤S22和S24对当前机架Fk的辊速及辊缝的数值进行相应的调整,并对相应机架Fk下游各机架进行辊速调整,以保证下游各机架间张力值稳定,不断重复上述过程,直到变厚度点到达待命机架Fi前时,即当满足Li-1-L≥0时,转入S3;其中Li-1=∑VR,i-1(1+Sf,i-1)Δt;
其中Li-1为变厚度区离开机架Fi-1的距离;VR,i-1为机架Fi-1轧辊转速,Sf,i-1为机架Fi-1轧件的前滑系数,Δt为时间步长;
S3具体包括以下步骤:
S31:待命机架Fi压下,其具体步骤如下:
S311:判断待命机架Fi是否为末机架,Fi是否等于F5,若Fi=F5,待命机架为末机架,则执行S312,执行完成后结束轧制;
若Fi≠F5,Fi不是末机架执行S312后继续执行S313;
S312:待命机架Fi轧辊压下及辊速调节:
待命机架Fi轧辊压下过程中,通过张力控制模型和第一轧辊速度控制模型来调速,使待命机架Fi改变辊缝时,机架Fi-1前张力保持不变,待命机架Fi轧辊压下时对待命机架Fi的上游机架轧制无影响,通过辊缝控制模型使机架Fi达到设定的出口厚度值,待命机架Fi投入轧制过程;
S313:机架Fi+1轧辊辊缝及辊速调节:
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,通过第一轧辊速度控制模型,在变厚度区通过该机架前使机架Fi+1保证其后张力保持不变,同时通过辊缝模型,调节Fi+1机架辊缝改变其出口轧件厚度;
S314:机架Fi+1下游机架辊速调节:
通过第二轧辊速度控制模型对机架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;
S315:计算变厚度区离开待命机架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,转入步骤S32,机架Fi+1开始调节;
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;
S32:机架Fi+1调节阶段:
S321:判断机架Fi+1是否为末机架,若为末机架则执行完步骤S322便结束整个待命机架加入轧制的过程,否则执行完S322后继续执行接下来的步骤S323;
S322:机架Fi+1轧辊辊缝辊速调节:
机架Fi+1轧辊调节过程中,通过张力控制模型和第一轧辊速度控制模型来调速,在变厚度区通过该机架后使机架Fi+1保证其后张力保持不变,同时通过辊缝模型,将产品出口厚度调整为新的设定厚度值;
S323:机架Fi+2机架辊速调节:
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,通过第一轧辊速度控制模型,在变厚度区通过该机架前使机架Fi+2保证其后张力保持不变,同时通过辊缝模型,调节Fi+2机架辊缝改变其出口轧件厚度;
S324:机架Fi+2下游机架辊速调节:
通过第二轧辊速度控制模型对机架Fi+2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;
S325:计算变厚度区离开机架Fi+1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+1的距离Li+1,当满足Li+1-L≥0时,机架Fi+2开始调节,执行下一步骤;
距离模型如下:
Li+1=∑VR,i+1(1+Sf,i+1)Δt
其中VR,i+1为机架Fi+1轧辊转速,Sf,i+1为机架Fi+1轧件的前滑系数,Δt为时间步长;
S33:机架Fi+1下游各机架调节阶段:
变厚度点每移动到待命机架的各个后续下游机架时参照所述步骤S32进行调整,进而对机架F5上游的相应机架的辊速及辊缝值进行相应的调整,以及对相应机架下游各机架进行辊速调整,以保证下游各机架间张力值稳定,直到变厚度点到达机架F5前时;
S34:机架F5调节阶段:
S341:机架F5轧辊辊缝辊速调节:
机架F5轧辊调节过程中,通过张力控制模型和第一轧辊速度控制模型来调速,使机架F5改变辊缝时其后张力保持不变,使其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;
S342:待命机架加入轧制的过程结束,变规程完成后精轧机组进入五机架连轧状态。
2.如权利要求1所述的实现ESP精轧机组在线换辊撤辊后待命机架加入的方法,其特征在于,所述工艺参数、板带参数和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,入口厚度H1~H5,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,其中,第一机架F1为首机架。
3.如权利要求1所述的实现ESP精轧机组在线换辊撤辊后待命机架加入的方法,其特征在于,S221、S241、S322、S341步骤中,所述张力控制模型如下:步骤S312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,Hn-1为机架Fn-1的入口厚度, 为机架τ时刻Fn的出口厚度,σf,n-1为Fn-1机架单位前张力, 为τ时刻Fn机架单位后张力, 为τ时刻机架Fn的入口厚度,hn-1为Fn-1机架轧件出口厚度。
4.如权利要求1所述的实现ESP精轧机组在线换辊撤辊后待命机架加入的方法,其特征在于,S221、S241、S312、S322、S341步骤中,所述第一轧辊速度控制模型如下:Vb,n=VR,n(1-Sb,n-ΔSb,n)
其中Vb,n为机架Fn轧件入口速度,Sb,n为机架Fn轧件的后滑系数,VR,n为机架Fn轧辊转速,ΔVR,n为机架Fn轧辊转速改变量,ΔSb,n为机架Fn轧件的后滑系数改变量。
5.如权利要求1所述的实现ESP精轧机组在线换辊撤辊后待命机架加入的方法,其特征在于,S221、S241、S312、S313、S322、S323、S341步骤中,所述辊缝控制模型如下:其中ΔSn为Fn机架辊缝改变量,hn为Fn机架轧件出口厚度,ΔPn为Fn机架轧制力变化量,Kn为轧机刚度。
6.如权利要求1所述的实现ESP精轧机组在线换辊撤辊后待命机架加入的方法,其特征在于,S313、S323步骤中,所述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,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,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,ΔSb,n+1为机架Fn+1轧件的后滑系数改变量。
7.如权利要求1所述的实现ESP精轧机组在线换辊撤辊后待命机架加入的方法,其特征在于,S222、S242、S314、S323步骤中,所述的第二轧辊速度控制模型如下:……
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,Sf,n+1为机架Fn+1轧件的前滑系数,ΔVR,n+2为机架Fn+2轧辊转速改变量,Sb,n+2为机架Fn+2轧件的后滑系数,ΔVR,5为机架F5轧辊转速改变量,Sb,5为机架F5轧件的后滑系数,ΔVR,4为机架F4轧辊转速改变量,Sf,4为机架F4轧件的前滑系数。