[发明专利]兼顾浪形和断面的热轧高次曲线工作辊窜辊策略控制

说明书

技术领域

本发明涉及冶金机械及自动化、轧制技术，具体指一种兼顾浪形和断面的热轧高次曲线工作辊窜辊策略控制。

技术背景

工作辊辊形技术是热轧生产过程板形控制的关键技术，近些年，特别是高次曲线工作辊在热轧带钢生产过程中的已经得到广泛应用，如CVC工作辊(德国西马克开发，三次多项式曲线)，HVC工作辊(中国北京科技大学开发，五次多项式曲线)，SmartCrown工作辊(奥钢联开发，多项式与Sin函数复合辊形)等。图1为五次多项式的高次曲线HVC工作辊，曲线方程成S型，上下工作辊反对称放置，通过工作辊轴向窜动，实现不同的等效辊形，达到调节板形的目的，其余高次曲线工作辊的曲线形状和工作原理也大体类似。

和常规凸度工作辊(如二次抛物线曲线)相比，高次曲线工作辊窜辊的作用有所不同。常规凸度工作辊窜辊主要用于均匀化轧辊磨损，因为窜辊不具备板形控制功能，为此其窜辊位置具有一定的规律，一般在窜辊行程范围内做周期性往复窜动；高次曲线工作辊窜辊则没有特定的规律，根据板形控制要求，通过板形模型计算出实时的窜辊位置。生产过程中发现，轧辊热凸度稳定以后，如需要进行大批量同规格轧制时且浪形控制较好情况下，板形控制模型往往每次计算出的 各机架高次曲线工作辊窜辊位置没有变化。如图2和图3所示为某1780热连轧实际生产过程中的一个实例(实例1)，该生产线工作辊采用HVC辊形，整个轧制单位生产钢种为冷轧基料SPHC，共生产带钢49卷，其宽度和厚度分布如图2所示，从图2可以看出，轧制17块以后，进入了主轧材，规格为1250mm×2.5mm，17-49块全是同规格轧制。以第4机架为例，如图3所示为对应的第4机架弯辊和窜辊的实测值，由于高次曲线工作辊弯辊和窜辊都能控制板形，一般的做法是把弯辊力固定在平衡力附近(上下波动均具有足够的余量)，计算窜辊，如果窜辊超出设备能力限幅再进行弯辊调节，从图3中可以看出，当规格开始固定，且板形质量趋于稳定(换规格前2块一般质量控制较难)，窜辊位置也相对固定不变。窜辊位置不变以后带来的影响是轧辊在局部位置磨损严重，复印到带钢上以后出现了局部高点，出现异常的断面轮廓，如图4所示，越到同规格轧制的后期，此现象越严重。为此，希望能够研究和发明一种兼顾浪形和断面的热轧高次曲线工作辊窜辊策略，解决高次曲线工作辊在断面控制方面的缺陷。

现有较多的文献对窜辊策略进行研究，但主要针对于常规凸度工作辊，采用不同窜辊策略均匀化轧辊磨损，如专利1《热轧平辊窜动控制方法》(申请号：201010112396.0，公开号：102161052A，公开日：2011-08-24)，专利2《一种热轧高强薄带钢的板形控制方法》(申请号：201310098175.6，公开号：103203369A，公开日：2013-07-17)，专利3《抽钢顺发生变化的热轧交叉轧制窜辊方法》(申请号： 201010116827.0，公开号：102189112B，公开日：2012-11-14)，论文1《面向板形控制的辊型窜辊与弯辊技术应用》(钢铁，2014年11期)，论文2《热轧带钢变行程窜辊策略优化模型》(钢铁，2012年03期)，论文3《热轧带钢窜辊策略与综合辊型的研究及应用》(钢铁，2012年09期)，论文4《热轧带钢交叉轧制窜辊策略的两阶段优化仿真》(系统仿真学报，2013年11期)，论文5《热轧工作辊变行程窜辊策略》(北京科技大学学报，2011年01期)等。

论文6《LVC工作辊辊型窜辊优化策略研究及应用》(冶金自动化，2006年06期)和论文7《LVC工作辊辊型窜辊策略及实际应用》(钢铁研究学报，2007年11期)提出了一种高次曲线工作辊LVC的窜辊策略，但主要侧重于如何计算LVC辊形窜辊值，用户保证浪形质量。

专利4《一种消除CVC轧机工作辊局部磨损的方法》(申请号：201110281509.4)提出改变CVC工作辊周期性窜辊的频率、幅度，达到消除工作辊局部磨损的目的，这和本专利需要达到的目的相似，但采用的是判断轧制序列相互之间的宽度差是否满足条件来启动周期性窜辊模式，这一判断条件是否合理值得讨论，如果以宽度差作为启动周期条件，则宽度相近，厚度和钢种不同的情况下，也启动CVC周期性窜辊模式，用弯辊力作为补偿，这在很大程度上会牺牲CVC的窜辊性能，且弯辊力容易出现在极限位置，极限位置的弯辊力无法给闭环控制提供余量。事实上，即使宽度相同，厚度和钢种不同情况下，CVC辊形窜辊位置设定值本身也会不同，无需进行周期性窜辊 设定同样能够达到均匀化轧辊磨损的目的。轧辊局部磨损产生的原因是窜辊长时间在某个位置不窜动，为此，以窜辊位置作为判定条件更加合适。