[发明专利]一种窄带热连轧精轧机刚度的计算方法

说明书

技术领域

本发明属于轧制过程自动化中窄带热连轧精轧机厚度的自动控制技术领域，特别是涉及一种窄带热连轧精轧机刚度的计算方法。

背景技术

热连轧轧制时将发生的基本现象是轧机的弹性变形和轧件的塑性变形，如图1所示。在板带钢轧制过程中，轧辊对轧件施加的压力使轧件产生塑性变形，使轧件从入口的厚度H轧制到出口的厚度h。同时，轧件也给轧辊以同样大小、方向相反的反作用力，这个反作用力传到机座各部位的零件(轧辊、轧辊轴承、轴承座、垫板)之上，使各零件产生一定的弹性变形。这些零件弹性变形的累积结果都反映在轧辊的辊缝上，使实际轧制辊缝增大，即轧件出口厚度会大于初始辊缝值，这就被称为弹跳。而轧机产生单位弹跳量所需要的轧制力，称为轧机刚度。

轧机弹跳变形由轧机牌坊和辊系及其零部件组成这两部分弹性变形组成，由于支承辊辊径、工作辊有无凸度以及工作辊与支撑辊接触状况等的变化，所以轧机刚度不是轧机固有常数。Sims等利用压靠法测定了轧机弹性曲线，弹性曲线反映了弹跳值随轧制力的变化，它并不是一条直线，在小压力范围内，为一弯曲段，随着轧制力增大，弹性曲线近似为直线，这个非线性区并不稳定，每次换辊都会有所变化，但在实际生产中，轧机多工作在其弹性曲线的直线段，于是通常把直线部分的斜率称为轧机刚度，并把该直线的斜率定义为轧机刚度系数，如图2所示。

由于轧机弹性曲线小轧制力段非线性区的不稳定使弹跳方程的应用精度受到限制，通过让轧机进行预压靠，找到参考零点，从而提高弹跳方程的使用精度。弹跳方程如下式所示，预压靠和轧制时的弹性曲线如图2所示。

h=S0+P-P0M]]>

式中，h为轧机出口处的带钢厚度，S₀为空载辊缝，P₀为预压靠轧制力，P为实测轧制力，M为轧机的刚度系数。

由轧机的弹跳方程可以看出，轧机的刚度系数是一个十分重要的参数，它直接影响厚度控制中弹跳方程的估算精度进而影响带钢的厚度控制；在热连轧的精轧设定阶段，在给定入口厚度、出口厚度、预设的轧制力和刚度值的情况下，通过弹跳方程来计算空载辊缝，刚度值直接影响辊缝设定精度，进而影响带钢厚度命中率。

因此，为了提高带钢厚度控制精度，应尽量提高轧机刚度测量的准确性，轧机刚度测量目前有以下两种方法：

(1)压靠法

在轧辊转速一定的情况下，预压靠到预压靠轧制力P₀，然后按照设定的步长，在轧制力闭环下进行压靠，同时记录每一步中的轧制力和辊缝值，然后回归分析实测的弹性曲线。

压靠法相当于板宽等于辊身长度的情况，但是实际板宽总是小于辊身长度，所以轧板时弹跳量要大于空载压靠的情况；其次，窄带热轧机一般考虑到成本问题，测量压力不使用直接测量轧制压力的测压元件，而是通过安装在液压缸活塞两侧的压力传感器测量液压油压力，间接计算得到轧制力。液压缸内压力存在尖峰效应，用压力传感器检测到的轧制力只有是在静止的时刻才是真正的轧制力，即压力传感器检测存在一定的滞后性，在压靠过程中，轧辊以一定速度旋转，由于轧辊存在一定的偏心度，所以轧制力很难稳定，因此，压力传感器很难准确检测轧制力。

(2)轧板法

轧板法是在预压靠结束后，按照轧制规程设定每个机架空载辊缝S₀，然后进行轧板，测出轧制力P和对应轧制后的轧件厚度，根据几次重复试验，根据几组数据用线性回归的方法，根据轧机弹跳方程算出轧机刚度的最佳估算值。

该方法需要准备合适的试验板，需要专门试验，占用生产时间，减低生产效率；另一方面，压力传感器检测的滞后性，使轧板法轧制力有效点数比较少，如果全用轧板法的测量值进行回归，不能相对准确的回归出轧机刚度。

发明内容

针对现有轧机刚度测量方法存在的不足，本发明提供一种窄带热连轧精轧机刚度的计算方法；该方法提高了轧机刚度计算的准确性，同时也提高了生产效率，降低了生产成本。