热连轧机力矩套量的控制方法.pdf

本发明是一种热连轧机力矩套量的控制方法，包括以下步骤：穿带稳定后的活套力矩的检测；活套当前角度检测；活套平稳角度控制；当前机架套量计算；机架平稳套量的控制；采用标幺化处理，得到套量、力矩、活套角度的三者关系；以及确定活套最佳工作角度。本发明结合热连轧机组在轧制过程中对于活套角度控制时，通过不同带钢的物理特性，结合活套传动力矩的计算，以得到最佳的穿带活套角度；结合活套套量波动、活套角度波动及传送力矩差异情况下的关系，实现了活套的稳定控制。本发明有效解决带钢穿带后活套角度定位控制，使在生产过程中活套角度在一定范围波动，而可获得其稳定性相对较高的定角度定位控制。

1.  一种热连轧机力矩套量的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
穿带稳定后的活套力矩的检测；
活套当前角度检测；
活套平稳角度控制；
当前机架套量计算；
机架平稳套量的控制；
采用标幺化处理，得到套量、力矩、活套角度的三者关系；以及
确定活套最佳工作角度。

2.  根据权利要求1所述的热连轧机力矩套量的控制方法，其特征在于，在 穿带稳定后的活套力矩的检测步骤中，在目标带钢张力固定时活套力矩是活套 角度的函数，其中活套自重力矩和补偿力矩均通过工作曲线确定，活套自重力 矩和补偿力矩，通过活套测压头得到。

3.  根据权利要求1或2所述的热连轧机力矩套量的控制方法，其特征在于， 在活套平稳角度控制的步骤中，是根据不同的力矩下其活套力矩与活套角度的 函数曲线和平缓区域控制原则，使活套工作角度选择在曲线比较平缓的区域。

4.  根据权利要求1或2所述的热连轧机力矩套量的控制方法，其特征在于， 当前机架套量计算的步骤是根据以下公式计算：
其中:
ΔL为当前套量，单位mm；
L1当前机架到机架间活套支点的长度，单位mm；
L2活套支点到活套工作中心点的长度，单位mm；
L3活套工作中心点到下一机架的长度，单位mm；
L机架间长度，单位mm；
cosα当前机架活套水平角度；
cosβ下一机架活套水平角度。

5.  根据权利要求4所述的热连轧机力矩套量的控制方法，其特征在于，在 机架平稳套量的控制的步骤中：根据活套套量与活套角度的对应关系曲线和平 稳原则，使活套套量同样选择在角度较小的状态；所述活套角度是活套当前角 度检测步骤所测得的活套当前角度。

6.  根据权利要求5所述的热连轧机力矩套量的控制方法，其特征在于，在 标幺化处理步骤中，根据所获得的套量、力矩、活套角度的三者关系求梯度， 然后进行标幺化处理，以得到套量梯度和设定力矩梯度两条梯度曲线。

7.  根据权利要求6所述的热连轧机力矩套量的控制方法，其特征在于，在 确定活套最佳工作角度步骤中，是结合所述标幺化处理步骤中所获得的标幺化 处理结果，得到两条梯度曲线的交点，并以此交叉点作为活套最佳工作角度。

热连轧机力矩套量的控制方法
技术领域
本发明涉及一种轧钢自动化控制方法，具体说有关一种热连轧机生产过程中的活套控制方法。 
背景技术
在热连轧机生产过程中，带钢在正常轧制过程中的活套控制，直接影响到轧制过程的稳定。由于在实际的轧制过程中，对于不同的活套角度，其控制的稳定性存在一定的差异，主要反映在活套套量波动在一定的范围内其实际的套量存在较大的波动，同时，由于活套传送力矩在控制过程中的差异，同样会导致其活套角度的大幅度波动。 
由于带钢在穿带过程中的不稳定，使得活套建张时活套角达到38.15度，最终活套角达到46.29度，其间的活套的力矩控制同样的存在一定不稳定，并持续超过500ms，从而导致活套控制异常，严重时会产生堆钢事故。另外，由于活套控制投入后，活套角过小，但其机架间的套量较大，从而导致活套控制异常，使带钢头部拉窄，直至拉断。 
有关热连轧机活套控制的现有技术状况如下：在发明名称为“连轧机的控制装置”第00814067.7号专利申请中，公开了一种连轧机的控制装置，其适用于使由活套支撑器马达驱动转动的活套支撑器与由轧机马达输送驱动的被轧制材料接触从而对输送形状进行限制，并在同时连续地进行轧制的连轧机中具有接受转矩指令从而对上述活套支撑器马达进行转矩控制的活套支撑器转矩控制器和接受轧制速度指令从而对上述轧机马达进行速度控制的轧制速度控制器，还具有活套支撑器角度控制器和活套支撑器速度控制器；该活套支撑器角度控制器对活套支撑器角度与外部输入的活套支撑器角度指令的偏差即活套支撑器角度偏差实施控制运算，将运算结果作为轧制速度指令提供给上述轧制速度控制器；该活套支撑器速度控制器以比该活套支撑器角度控制器快的运算速度动作，对活套支撑器速度与外部输入的活套支撑器速度指令的偏差即活套支撑器速度偏差进行控制运算，将运算结果作为与上述活套支撑器角度控制器的输出无关的转矩指令提供给上述活套支撑器转矩控制器。该专利申请涉及 一种活套支撑器角度控制器对活套支撑器角度与外部输入的活套支撑器角度指令的偏差即活套支撑器角度偏差实施控制运算，将运算结果作为轧制速度指令提供给上述轧制速度控制器。 
在发明名称为“轧机活套控制方法及系统”的第03135885.3号专利申请中主要涉及精轧机活套控制方法及系统，特别涉及对精轧机活套进行控制的技术，提供一种精轧机活套控制方法，包括张力环与电压环控制，以张力信号作为电压信号的外限幅，然后对限隔后的信号进行电流调节，用以控制活套电机。该发明专利申请还提供一种精轧机活套控制系统，可在活套软着陆，即活套在落套的时候，活套辊即将落到轧制线机械零位时，几乎不产生对底座的冲击，其主要作用是减少对活套机械设备和电控设备的冲击，延长使用寿命。且活套软接触起套接触带钢时，对带钢冲击较小，不会产生张力突增，有利于对带钢头部和宽度进行控制。该专利申请涉及提供一种精轧机活套控制方法，包括张力环与电压环控制，以张力信号作为电压信号的外限幅，然后对限隔后的信号进行电流调节，用以控制活套电机。 
在发明名称为“一种解决轧钢生产线活套甩尾的方法”的第CN200710061425.3号专利申请中主要涉及解决活套甩尾问题，采用轧机的负荷头部、尾部信号作为活套控制信号，起套命令来自下游轧机的负荷头部信号，落套命令来自上游轧机的负荷尾部信号，并将第一架轧机的负荷信号直接引入到下游相邻的第一、二、三架轧机的三个活套器作为控制信号；依次将其余上游轧机的负荷信号直接引入到下游相邻的第二、三架轧机间的活套器作为控制信号；用上游轧机发出的轧件尾部无钢信号的下降沿信号同时控制下游活套器提前一～三架轧机的时间开始落套动作。由于在钢尾还没有脱离上游机架时就发出落套命令，活套落下后，钢尾才脱离上游机架，从而有效解决了甩尾问题。 
在发明名称为“精轧机架间带钢穿带时的活套控制方法”的第CN200610028695.X号专利申请中涉及一种精轧机架间带钢穿带时的活套控制方法，包括以下步骤：活套辊处于初始角度；当带钢进入前机架，活套进入预备角度；当带钢头部吸入前机架，过了活套辊位置，活套辊进入穿带角度；当带钢头部进入后机架，活套起套，保证活套辊上母线低于实际轧制最低线；起套结束，活套落套，进入预备位置。其中，活套辊初始角度通过角度发生器自动标定。应用该精轧机架间带钢穿带时的活套控制方法，无须活套器初始角度的人工固定位置控制，在控制方法上实现了自动定量控制和自动动态控制，有效避免精轧机架间带钢存在的下表面划伤缺陷、带钢头部折叠和废钢。该专利 申请是精轧机架间带钢穿带时的活套控制方法，主要涉及活套辊在穿带的角度控制。 
综上所述，虽然现有技术的上述四个专利申请均涉及了热连轧机组活套控制的问题，但均不涉及带钢穿带后的活套定位控制。 
为此，有必要找到一种在生产过程中活套角度在一定范围波动，而其稳定性相对较高的定角度定位控制方法。 
发明内容
本发明的目的是提供一种热连轧机力矩套量的控制方法，有效解决带钢穿带后活套角度定位控制，使在生产过程中活套角度在一定范围波动，而可获得其稳定性相对较高的定角度定位控制。 
本发明的一种热连轧机力矩套量的控制方法，包括以下步骤： 
穿带稳定后的活套力矩的检测； 
活套当前角度检测； 
活套平稳角度控制； 
当前机架套量计算； 
机架平稳套量的控制； 
采用标幺化处理，得到套量、力矩、活套角度的三者关系； 
确定活套最佳工作角度。 
在穿带稳定后的活套力矩的检测步骤中，在目标带钢张力固定时活套力矩是活套角度的函数，其中活套自重力矩和补偿力矩均通过工作曲线确定，活套自重力矩和补偿力矩，通过活套测压头得到； 
在活套平稳角度控制的步骤中，根据不同的力矩下其活套力矩与活套角度的函数曲线和平缓区域控制原则，使活套工作角度选择在曲线比较平缓的区域； 
在当前机架套量计算的步骤是根据以下公式计算：
其中: 
ΔL为当前套量，单位mm； 
L1当前机架到机架间活套支点的长度，单位mm； 
L2活套支点到活套工作中心点的长度，单位mm； 
L3活套工作中心点到下一机架的长度，单位mm； 
L机架间长度，单位mm； 
cosα当前机架活套水平角度； 
cosβ下一机架活套水平角度； 
在机架平稳套量的控制的步骤中：根据活套套量与活套角度的对应关系曲线和平稳原则，使活套套量同样选择在角度较小的状态；所述活套角度是活套当前角度检测步骤所测得的活套当前角度； 
在标幺化处理步骤中，根据所获得的套量、力矩、活套角度的三者关系求梯度，然后进行标幺化处理，以得到套量梯度和设定力矩梯度两条梯度曲线； 
在确定活套最佳工作角度步骤中，是结合上述的标幺化处理结果，得到两条梯度曲线的交点，并以此交叉点作为活套最佳工作角度； 
本发明的有益效果是：本发明方案结合热连轧机组在轧制过程中对于活套角度控制时，通过不同带钢的物理特性，结合活套传动力矩的计算，以得到最佳的穿带活套角度；结合活套套量波动、活套角度波动及传送力矩差异情况下的关系，实现了活套的稳定控制。 
附图说明
图1是本发明一个实施例的热连轧机力矩套量的控制方法的活套示意图； 
图2是本发明一个实施例的热连轧机力矩套量的控制方法的活套力矩和活套角度的关系曲线图； 
图3是本发明一个实施例的热连轧机力矩套量的控制方法的机架间套量和活套角度的关系曲线图； 
图4是本发明一个实施例的热连轧机力矩套量的控制方法的采用标幺化处理所获得的套量、力矩与活套角度关系的梯度曲线图； 
图5是本发明一个实施例的热连轧机力矩套量的控制方法的流程图。 
具体实施方式
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。首先需要说明的是，本发明并不限于下述具体实施方式，本领域的技术人员应该从下述实施方式所体现的精神来理解本发明，各技术术语可以基于本发明的精神实质来作最宽泛的理解。图中相同或相似的构件采用相同的附图标记表示。 
现结合图1至图5具体说明本发明的一种热连轧机力矩套量的控制方法。本 发明的热连轧机力矩套量的控制方法包括以下步骤： 
P1：穿带稳定后的活套力矩的检测：由于活套力矩的组成在目标带钢张力固定时，组成部分其实都是活套角度的函数，而其中活套自重力矩和补偿力矩均可通过工作曲线确定，其中，对于活套自重力矩和补偿力矩，通过活套测压头得到。 
P2：活套当前角度检测：结合活套角度检测，对当前的活套角度进行检测，如图3所示。 
P3：活套平稳角度控制： 
在不同的力矩下其活套力矩与活套角度的曲线，如图4所示。 
在本发明中，采用了平缓区域控制原则，对活套的稳定工作角度进行判断，原则为：在曲线越平缓的区域，活套角度变化Δθ对活套力矩的影响很小；而在曲线比较陡峭的区域，活套角度变化Δθ对活套力矩的影响就很大。因此，活套工作角度应该尽可能落在曲线比较平缓的区域。 
P4：当前机架套量计算：结合图3，对当前机架的套量进行计算，具体如下： 
ΔL = L 1 + L 2 cos α + L 3 cos β - L ]]>
其中： 
ΔL为当前套量，单位mm； 
L1当前机架到机架间活套支点的长度，单位mm； 
L2活套支点到活套工作中心点的长度，单位mm； 
L3活套工作中心点到下一机架的长度，单位mm； 
L机架间长度，单位mm； 
cosα当前机架活套水平角度； 
cosβ下一机架活套水平角度。 
P5：机架平稳套量的控制：活套套量与活套角度的对应关系如下，其波形见图5：在本发明中，结合活套套量同样采用的平稳原则，即在活套角度较小时，其对套量的变化同样较小，为此，活套套量同样选择在角度较小的状态。其中，在确定过程中，采用了步骤P2的活套当前角度； 
P6：采用标幺化处理，得到套量、力矩、活套角度的三者关系如下： 
具体做法是对上图描述的关系求梯度，然后进行标幺化处理，得到两条梯度曲线，然后取这两条梯度曲线的交点，即是理想的活套工作角度。 
P7：确定活套最佳工作角度：结合上述的标幺化处理结果，得到两条梯度曲线的交点，并以此交叉点作为活套最佳工作角度。 
综上所述，本发明的热连轧机力矩套量的控制方法的相关流程包括步骤P1至P7：穿带稳定后的力矩检测、活套当前角度检测、活套当前套量计算、活套平稳角度控制、机架平稳套量控制、标幺化处理、以及确定活套工作角度。 
本发明方案结合热连轧机组在轧制过程中对于活套角度控制时对最佳角度的确定，通过不同带钢的物理特性，结合活套传动力矩的计算，以得到最佳的穿带活套角度；而本发明的方法结合了活套套量波动、活套角度波动及传送力矩差异情况下的关系，实现了活套的稳定控制。 
现对采用本发明的热连轧机力矩套量的控制方法的应用实例说明如下。 
在该实施例中，在对轧制过程中，不同的活套角度下的对应稳定控制进行了跟踪，得到如表1所示的数据： 

表1 
结合上述的计算，得到最佳的活套工作角度如表2所示： 

表 
表2 
通过上述最佳角度的确定，实现了带钢在轧制过程中的活套角度的最优化控制，提高的热连轧机组的轧制稳定性； 
应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。