[发明专利]张减机壁厚前馈控制方法

摘要

一种张减机壁厚前馈控制方法，其包含以下步骤：步骤1.读取待轧钢管的理想相关工艺参数数据，在线测得待轧钢管的实际相关工艺参数数据；步骤2.实时在线计算连轧管壁厚s₀^k，并计算其误差，若误差不满足要求，则先转至步骤4，再进行步骤3；若误差满足要求，则继续只进行步骤3；步骤3.张减机前馈自适应控制的轧辊转速按照Ⅰ式进行在线调整，使张减成品管的壁厚达到理想壁厚；步骤4.计算轧辊转速的修正量如Ⅱ式。本发明利用无缝钢管热轧过程料流跟踪的在线数据来自适应调整张力减径机各机架轧辊的轧制转速分布，从而避免由来料荒管壁厚偏差所造成的张减成品钢管壁厚偏差。

主权项

1.一种张减机壁厚前馈控制方法，特征在于，其包含以下步骤：步骤1.读取待轧钢管的理想相关工艺参数数据，在线测得待轧钢管的实际相关工艺参数数据；步骤11.由张减轧制表中读出待轧钢管的理想相关工艺参数数据，理想管坯重量Bd、理想的连轧管长度Ld、理想连轧管外径DOd、理想连轧管壁厚SOd、理想成品管外径DNd、理想成品管壁厚SNd、理想张减机入口机架工作直径φOd、理想张减机出口机架工作直径φNd、理想张减机入口机架速度vOd、理想张减机出口机架速度vNd；步骤12.在线实际测得管坯重量B、连轧管长度L、连轧管外径DOk、成品管外径DNk、成品管壁厚SNk、张减机入口机架工作直径φOk、张减机出口机架工作直径φNk、张减机入口机架速度vOk张减机出口机架速度vNk；并设置实际的连轧管外径为DOd与理想连轧管外径DOk一致，即$D_0^d=D_0^k;$ 步骤2.实时在线计算连轧管壁厚SOk，并计算其误差；步骤21.由于$\frac{B_d}{B}=\frac{(D_0^d-S_0^d)S_0^d{L}_d}{(D_0^k-S_0^k)S_0^{k}L},$ 且$D_0^d=D_0^k,$ 则有$\frac{B_d}{B}=\frac{(D_0^d-S_0^d)S_0^d{L}_d}{(D_0^d-S_0^k)S_0^{k}L},$ 即${\left(S_0^k\right)}^2-D_0^d{S}_0^k+\frac{(D_0^d-S_0^d)S_0^d{L}_{d}B}{{\mathrm{LB}}_d}=0,$ 令$C=\frac{(D_0^d-S_0^d)S_0^d{L}_{d}B}{{\mathrm{LB}}_d},$ 则可计算得到实际连轧管壁厚SOk为：$S_0^k=\frac{D_d-\sqrt{D_d^2-4C}}{2};$ 步骤22：依据理想连轧管壁厚Sd，计算实际连轧管壁厚S的误差，若误差不满足要求，则先转至步骤4，再进行步骤3；若误差满足要求，则继续只进行步骤3；步骤3.张减机前馈自适应控制的轧辊转速在线调整；步骤31.根据标准轧制表，由体积不变规律，在稳定轧制状态下，对于理想数值和实际测得的数值有：$(D_0^d-S_0^d)S_0^d{\phi }_0^d{v}_0^d=(D_N^d-S_N^d)S_N^d{\phi }_N^d{v}_N^d,$ $(D_0^k-S_0^k)S_0^k{\phi }_0^k{v}_0^k=(D_N^k-S_N^k)S_N^k{\phi }_N^k{v}_N^k;$ 且${\phi }_0^k\approx {\phi }_0^d,{\phi }_N^k{\approx \phi }_N^d,$ $D_0^k\approx D_0^d,D_N^k{\approx D}_N^d;$ 由此可得：$\frac{(D_0^d-S_0^d)S_0^d{\phi }_0^d{v}_0^d}{(D_0^d-S_0^k)S_0^k{\phi }_0^d{v}_0^k}=\frac{(D_N^d-S_N^d)S_N^d{\phi }_N^d{v}_N^d}{(D_N^d-S_N^k)S_N^k{\phi }_N^d{v}_N^k},$ 即$\frac{(D_0^d-S_0^d)S_0^d{v}_0^d}{(D_0^d-S_0^k)S_0^k{v}_0^k}=\frac{(D_N^d-S_N^d)S_N^d{v}_N^d}{(D_N^d-S_N^k)S_N^k{v}_N^k};$ 步骤32.因$v_N^d=v_N^k,$ 且为保证$S_N^k=S_N^d,$ 前馈壁厚自适应控制调整轧辊转速的方法为：$v_0^k=\frac{(D_0^d-S_0^d)S_0^d}{(D_0^d-S_0^k)S_0^k}{v}_0^d,$ 实现实时自动控制；步骤4、计算轧辊转速的修正量：将$v_0^k=\frac{(D_0^d-S_0^d)S_0^d}{(D_0^d-S_0^k)S_0^k}{v}_0^d$ 写成增量式：$v_0^k=v_0^d+\frac{(D_0^d-S_0^d-S_0^k)}{(D_0^d-S_0^k)S_0^k}{v}_0^d\Delta S_0,$ 其中$\Delta S_0=S_0^d-S_0^k;$ 由于精整机架主要参与钢管的整形，在进行壁厚前馈控制时，保持它们的轧辊转速不变，而仅让张力升起机架和工作机架参与调速。假如让k-1个机架参与调速，即第k个机架的转速固定，则如下分配各参与调速的机架的速度：$v_i^k=v_i^d+\frac{(v_k^d-v_i^d)(D_0^d-S_0^d-S_0^k)}{(v_k^d-v_0^d)(D_0^d-S_0^k)S_0^k}{v}_0^d\Delta S_0,$ 得到轧辊转速的修正量，修正轧制表。