[发明专利]一种无缝钢管三辊连轧的补偿方法

说明书

技术领域

本发明属于成型技术领域，具体涉及一种无缝钢管三辊连轧的补偿方法。

背景技术

当前轧钢工艺的在辊缝控制上针对轧制的要求一般采用的弹性形变的补偿方法在管材轧制过程中并不很适用，尤其是对于应用于无缝钢管生产的三辊轧机而言，轧辊的辊缝大小是有相关性的。在轧制进行过程中，由于轧制压力的作用，轧机工作机座(轧辊及其轴承、压下装置和机架等)产生一定量的弹性变形，工作机座的总变形量很大，工作机座的弹性变形将影响轧辊的辊缝和孔型，从而对轧制产品的精度造成影响。在移动的同时要保持孔型，并且保证轧件的位置是处于轧制中心线上。另外，在测量和补偿方式上也是有很大区别的。传统的方式有两种：其一是：以离线的方式测量出分段情况下各个轧制力区间的轧机刚度系数。当生产的时候查找出当前轧制力所对应的轧机刚度系数M，再利用弹跳方程来计算出所对应的补偿值(h=S+FM,]]>h为补偿值，S为初始位置，F为轧制力)；其二是：直接测量数量庞大的轧制实际数据，将数据录入到数据库中，在轧制的过程中实时调用这些数据，有则应用，无则用最接近的数据去搜索。

上面的两种方式都是不严谨的。抛开工艺，仅就补偿方式来说，第一种方法的缺点在于：用直线去以分段的形式逼近轧机固有的弹跳曲线，是很不准确的，它需要用相当数量的采样点去逼近，以保证精度；第二种方法的缺点在于：形成如此庞大的数据库是需要长期积累并维护的，投入过大，未免得不偿失。

与其他类型轧机不同的是，三辊轧机在管材轧制的时候要考虑定位的问题，也就是三辊的几何中心要与轧制中心重合，否则生产出的荒管会发生弯曲甚至断裂的现象。所以补偿的时候不能一味照搬板材等的经验，要考虑到三辊连轧的特性。此外，在考虑到上述问题的同时，还要注意到实时调整的有效性。由于机械设备在控制上存在着大滞后，所以对于电气控制设备而言，整个控制系统的输出与机械设备的定位是不同步的。这样，当轧制过程中轧制力波动比较严重时，瞬时产生的补偿值波动会十分巨大，容易因调节频繁而增加震荡。

发明内容

本发明目的是提供一种无缝钢管三辊连轧的补偿方法，解决三辊连轧技术中，轧机机架出现的弹性形变问题。

本发明包括以下内容：

①该弹跳曲线的方程：该补偿方法适用于所有类型的轧机。以至于可以应用在各种需要轧机参与的热轧和冷轧等等轧钢工艺中；

②三辊定中补偿方法：在实际生产的过程中，三辊在弹性形变补偿的效果产生之前，其固有的位置偏差同样是本发明考虑的范围；利用采样定理，划分出合理的采样区间后，计算出D个采样周期中平衡三辊的定位中心补偿量；利用弹跳方程和中心补偿量双重作用，以达到定中的目的；

③降低扰动影响的方法：利用液压系统主副腔压强的关系，根据三辊位置等物理条件，计算并推导出D个采样周期中，瞬时轧制力的均值。将此均值作为补偿模型输入的参数之一，有两个好处：其一是避免频繁调节造成系统严重震荡；其二是降低采样误差对补偿值的影响。

④弹性形变补偿输入的调节方法：由于产品钢级等规格的不同，在实际生产时弹跳方程与轧件塑性方程的干涉程度会产生变化，这时就需要针对规格等情况来具体调节；在调节的时候采用两级调节法：一级为针对逼近曲线的调节；二级为针对实测轧制力与二级轧制模型推演出的理论轧制力的相关调节。

根据三辊轧机在无缝钢管轧制时的工艺要求，通过以平滑曲线逼近轧机固有弹性形变曲线的方式，于生产过程中不仅在单机架的轧辊间，而且在一级和二级之间建立起动态补偿关系，同时在一定区间范围内实现人机交互，便于操作工和工艺人员对各类目标规格的跟踪控制。另外在采样方面也采取了多点均值采样，延滞控制信号以使其配合机械设备的方式，所以更加合理的完成了补偿的目的。由于采用了C语言开发，所以该软件可以直接以库的形式在原来的PLC控制程序中出现，使应用更加简便，也增强了可移植性。在弹跳补偿的精确程度上，软件内部采用的是三阶状态空间补偿方程，经过代算，已经可以达到很好的补偿效果。当产品质量精度要求提高时，还可以通过增加运算阶数的方式来满足精度方面的要求。