一种冷连轧机带钢跟踪处理方法.pdf

一种冷连轧机带钢跟踪处理方法，包括带钢跟踪区域划分、焊缝跟踪、设定值请求及楔形轧制控制及剪切位置计算，将划分的9个带钢跟踪区域进行位置设定，焊缝进入跟踪区域后，开始计算焊缝运行距离，进行跟踪区域速度选择和焊缝位置校正，并对焊缝检测信号进行有效性判断，在焊缝进入轧机前请求并确认设定值，进行楔形轧制控制，当楔形轧制长度达到设定长度时将轧制设定值过渡到新带钢设定值，然后根据焊缝前后部带钢宽度情况确定剪切位置。本发明可实现冷连轧机生产线上带钢实际位置的准确跟踪，有效避免因带钢跟踪错误产生的带钢设定值数据错误、轧制断带、剪切位置错误等故障，减少机组停机时间，提高机组作业率和企业经济效益。

1.一种冷连轧机带钢跟踪处理方法，其特征在于，在酸洗交接区域、轧机入口区域、酸
洗活套出口区域及轧机入口剪后分别增设焊缝检测仪，在每个跟踪区域设置一个位置计数器，
采用扫描周期为1ms的实时多任务高速处理器进行跟踪数据的计算，其具体带钢跟踪处理方
法为：
(1)带钢跟踪区域划分
每个跟踪区域最多只能出现2条带钢，因此跟踪区域划分长度不能大于带钢的最小长度；
根据机械设备安装位置和轧制速度，将带钢跟踪区域划分为9个区域；
(2)焊缝跟踪
a、焊缝进入跟踪区域后，位置计数器开始计算焊缝运行距离，焊缝离开跟踪区域后，位
置计数器清零，等待下一次计算；
焊缝运行距离P：
P = ΔL + P 0 i = ∫ t 0 t i V i dt + P 0 i ]]>
式中：△L为带钢在跟踪区域内的行进距离；P_0i为第i个跟踪区域起始位置；V_i为第i
个跟踪区域带钢运行速度；t₀为带钢进入i个跟踪区域时刻；t_i为带钢离开第i个跟踪区域
时刻；dt微分时间；
b、跟踪区域速度选择
穿带过程中选用机架前S辊运行速度作为所有跟踪区域带钢运行速度；甩尾过程中选用
卷取机线速度作为所有跟踪区域带钢运行速度；轧制过程中跟踪区域带钢运行速度选择为：
以入口S辊线速度作为酸洗交接区带钢运行速度；以1机架前激光测速仪检测速度作为轧机
入口区带钢运行速度；以1机架后激光测速仪检测速度作为1-2机架区带钢运行速度；以带
有前滑补偿的2机架线速度作为2-3机架区带钢运行速度；以带有前滑补偿的3机架线速度
作为3-4机架区带钢运行速度；以带有前滑补偿的4机架线速度作为4-5机架区带钢运行速
度；以5机架前激光测速仪检测速度4-5机架区带钢运行速度；以5机架后激光测速仪检测
速度作为5机架-飞剪区带钢运行速度；以1号卷取线速度作为1号卷取区带钢运行速度；以
2号卷取线速度作为2号卷取区带钢运行速度；
c、焊缝位置校正
带钢跟踪速度采用S辊或轧辊线速度时，辊面与带钢之间存在滑动，采用焊缝检测仪进
行位置校正来消除这种测量误差：带钢进入生产线前在焊缝位置冲孔，通过焊缝检测信号和
焊缝检测仪实际安装位置对焊缝位置计算值进行校正；针对焊缝测量的误触发信号，对焊缝
检测信号进行有效性判断：设置焊缝信号有效区，在有效区内焊缝信号才有效；酸洗交接跟
踪区域焊缝信号有效区宽度设置为跟踪区域长度的4％～5％，轧机入口跟踪区域焊缝有效区宽
度设置为跟踪区域长度的2％～3％，通过这种方法实现寻孔仪检测信号的有效性判定，保证焊
缝跟踪计算的可靠性；
(3)设定值请求及楔形轧制控制
a、设定值请求
焊缝进入轧机前25～30S向过程控制计算机请求新带钢轧制设定值，保证新带钢设定值
数据计算时间的要求，焊缝进入轧机前10～15S检查新带钢轧制设定值是否已经接收；
b、楔形轧制启动控制
楔形轧制时，从当前带钢轧制设定值过渡到新带钢轧制设定值过程中带钢的轧制长度即
是楔形长度；楔形设定值包括楔形长度设定值和焊缝到楔形头部距离设定值，楔形头部到达
1机架时楔形轧制启动，即当焊缝到机架距离小于焊缝到楔形头部距离设定值时1机架楔形
轧制启动，2、3、4、5机架楔形轧制启动控制与此相同；机架间楔形长度设定值必须小于相
邻两个机架间距离，避免两个机架同时进行变规格轧制；楔形轧制过程中新带钢轧制设定值
过渡幅度根据已轧制楔形长度值进行变化；机架楔形轧制启动后，带钢跟踪开始计算已轧制
楔形长度，当已轧制楔形长度达到楔形长度设定值时，当前机架的楔形轧制完成；带钢轧制
设定值过渡幅度factor：
factor = int ( n ∫ 0 t vdt L wed ) 1 n ]]>
L_wed—楔形长度设定值；V—机架后带钢速度；n—变规格步数，取值10～20；
当已轧制楔形长度达到楔形长度设定值时，当前机架内的楔形轧制过程结束，此时楔形
轧制过程轧制设定值也相应过渡到新带钢轧制设定值V_new：
V_wed＝V_old+(V_new-V_old)factor
V_wed—楔形轧制过程轧制设定值；V_old——原带钢轧制设定值；V_new新带钢轧制设定值；
(4)剪切位置计算
焊缝前后部带钢宽度相同时，在焊缝位置剪切；焊缝前后部带钢宽度不相同时，在窄带
钢距离焊缝0.8～1.2m位置处剪切；剪切命令发出到剪切过程完成，带钢行程d根据剪切运
行时间进行计算：
d = ∫ t 0 t 1 vdt ]]>
t₀为剪切启动时刻；t₁为剪切完成时刻；V为剪切过程带钢线速度。

一种冷连轧机带钢跟踪处理方法

技术领域

本发明属于轧钢自动控制领域，特别涉及一种用于冷连轧机带钢的跟踪处理方法。

背景技术

带钢跟踪的目的就是使计算机随时了解物料在生产线上的准确位置及其控制状况，以便
计算机能在规定时间内启动各有关功能程序，对指定轧件进行各种控制，包括设定值数据请
求、楔形轧制、剪切位置计算等，从而保证生产过程连续自动化运行。带钢跟踪控制是冷连
轧机生产过程中的一项关键技术，是实现连续轧制控制的前提保障。因此设计开发冷连轧机
带钢位置精确跟踪的处理方法对于机组的稳定运行及生产作业率的提高具有重要意义。

国内现有冷连轧机带钢跟踪技术都是全套从国外引进，现有专利和文献中都没有明确说
明冷连轧机带钢跟踪的处理方法。在现有技术中有两种带钢跟踪实现方式：一种是在基础自
动化系统中实现带钢跟踪计算和修正以及带钢跟踪的相关触发功能；另一种是在过程计算机
中实现带钢跟踪的计算和修正以及相关功能的触发。在过程控制计算机中进行带钢跟踪处理
存在数据通讯的延迟，因此近年来的带钢跟踪处理都在基础自动化中完成。在冷连轧机带钢
跟踪技术应用过程中，由于参数设置不合理，经常会出现带钢设定值数据错误、轧制断带、
剪切位置错误等故障，造成生产线无法连续运行，严重影响机组作业率。

现有专利和文献中都没有明确说明冷连轧机带钢跟踪的处理方法，在文献“连续机组中
的物料跟踪与实现方法”王育华.宝钢技术，2001，2：32-36.中介绍了连退机组带钢跟踪处
理方法，包括跟踪区域划分、焊缝跟踪及位置校正、设定值请求触发等处理方法。但是连退
机组带钢跟踪处理方法及设定参数在连轧机组中并不适用。

发明内容

本发明旨在提供一种能实现带钢在冷连轧机生产线上实际位置的准确跟踪，避免因带钢
跟踪错误产生的带钢设定值数据错误、轧制断带、剪切位置错误等故障，减少机组停机时间，
提高机组作业率的冷连轧机带钢跟踪处理方法。

为此，本发明所采取的解决方案是：

一种冷连轧机带钢跟踪处理方法，其特征在于，在酸洗交接区域、轧机入口区域、酸洗
活套出口区域及轧机入口剪后分别增设焊缝检测仪，在每个跟踪区域设置一个位置计数器，
采用扫描周期为1ms的实时多任务高速处理器进行跟踪数据的计算，其具体带钢跟踪处理方
法为：

(1)带钢跟踪区域划分

每个跟踪区域最多只能出现2条带钢，因此跟踪区域划分长度不能大于带钢的最小长度；
根据机械设备安装位置和轧制速度，将带钢跟踪区域划分为9个区域；

(2)焊缝跟踪

a、焊缝进入跟踪区域后，位置计数器开始计算焊缝运行距离，焊缝离开跟踪区域后，位
置计数器清零，等待下一次计算；

焊缝运行距离P：

P = ΔL + P 0 i = ∫ t 0 t i V i dt + P 0 i ]]>

式中：△L为带钢在跟踪区域内的行进距离；P_0i为第i个跟踪区域起始位置；V_i为第i
个跟踪区域带钢运行速度；t₀为带钢进入i个跟踪区域时刻；t_i为带钢离开第i个跟踪区域
时刻；dt微分时间；

b、跟踪区域速度选择

穿带过程中选用机架前S辊运行速度作为所有跟踪区域带钢运行速度；甩尾过程中选用
卷取机线速度作为所有跟踪区域带钢运行速度；轧制过程中跟踪区域带钢运行速度选择为：
以入口S辊线速度作为酸洗交接区带钢运行速度；以1机架前激光测速仪检测速度作为轧机
入口区带钢运行速度；以1机架后激光测速仪检测速度作为1-2机架区带钢运行速度；以带
有前滑补偿的2机架线速度作为2-3机架区带钢运行速度；以带有前滑补偿的3机架线速度
作为3-4机架区带钢运行速度；以带有前滑补偿的4机架线速度作为4-5机架区带钢运行速
度；以5机架前激光测速仪检测速度4-5机架区带钢运行速度；以5机架后激光测速仪检测
速度作为5机架-飞剪区带钢运行速度；以1号卷取线速度作为1号卷取区带钢运行速度；以
2号卷取线速度作为2号卷取区带钢运行速度；

c、焊缝位置校正

带钢跟踪速度采用S辊或轧辊线速度时，辊面与带钢之间存在滑动，采用焊缝检测仪进
行位置校正来消除这种测量误差：带钢进入生产线前在焊缝位置冲孔，通过焊缝检测信号和
焊缝检测仪实际安装位置对焊缝位置计算值进行校正；针对焊缝测量的误触发信号，对焊缝
检测信号进行有效性判断：设置焊缝信号有效区，在有效区内焊缝信号才有效；酸洗交接跟
踪区域焊缝信号有效区宽度设置为跟踪区域长度的4％～5％，轧机入口跟踪区域焊缝有效区宽
度设置为跟踪区域长度的2％～3％，通过这种方法实现寻孔仪检测信号的有效性判定，保证焊
缝跟踪计算的可靠性；

(3)设定值请求及楔形轧制控制

a、设定值请求

焊缝进入轧机前25～30S向过程控制计算机请求新带钢轧制设定值，保证新带钢设定值
数据计算时间的要求，焊缝进入轧机前10～15S检查新带钢轧制设定值是否已经接收；

b、楔形轧制启动控制

楔形轧制时，从当前带钢轧制设定值过渡到新带钢轧制设定值过程中带钢的轧制长度即
是楔形长度；楔形设定值包括楔形长度设定值和焊缝到楔形头部距离设定值，楔形头部到达
1机架时楔形轧制启动，即当焊缝到机架距离小于焊缝到楔形头部距离设定值时1机架楔形
轧制启动，2、3、4、5机架楔形轧制启动控制与此相同；机架间楔形长度设定值必须小于相
邻两个机架间距离，避免两个机架同时进行变规格轧制；楔形轧制过程中新带钢轧制设定值
过渡幅度根据已轧制楔形长度值进行变化；机架楔形轧制启动后，带钢跟踪开始计算已轧制
楔形长度，当已轧制楔形长度达到楔形长度设定值时，当前机架的楔形轧制完成；带钢轧制
设定值过渡幅度factor：

factor = int ( n ∫ 0 t vdt L wed ) 1 n ]]>

L_wed—楔形长度设定值；V—机架后带钢速度；n—变规格步数，取值10～20；

当已轧制楔形长度达到楔形长度设定值时，当前机架内的楔形轧制过程结束，此时楔形
轧制过程轧制设定值也相应过渡到新带钢轧制设定值V_new：

V_wed＝V_old+(V_new-V_old)factor

V_wed—楔形轧制过程轧制设定值；V_old——原带钢轧制设定值；V_new新带钢轧制设定值；

(4)剪切位置计算

焊缝前后部带钢宽度相同时，在焊缝位置剪切；焊缝前后部带钢宽度不相同时，在窄带
钢距离焊缝0.8～1.2m位置处剪切；剪切命令发出到剪切过程完成，带钢行程d根据剪切运
行时间进行计算：

d = ∫ t 0 t 1 vdt ]]>

t₀为剪切启动时刻；t₁为剪切完成时刻；V为剪切过程带钢线速度。

本发明的有益效果为：

本发明可实现冷连轧机生产线上带钢实际位置的准确跟踪，有效避免因带钢跟踪错误产
生的带钢设定值数据错误、轧制断带、剪切位置错误等故障，减少机组停机时间，提高机组
作业率。采用本发明带钢跟踪处理方法，每年可以减少停机时间80小时左右，提高生产作业
率近1％，极大提高企业的经济效益。

附图说明

图1是焊缝位置校正原理图；

图2是楔形设定值位置划分示意图；

图3是楔形轧制的启动控制图；

图4是设定值切换原理图。

具体实施方式

以1450mm冷连轧机为例，带钢跟踪控制系统采用西门子TDC实时多任务处理器，并在酸
洗交接区域、轧机入口、酸洗活套出口及轧机入口剪后分别增设焊缝检测仪，在每个跟踪区
域设置一个位置计数器。带钢轧机入口速度最大6米/秒，轧机出口速度最大20米/秒。

冷连轧机带钢跟踪区域划分为酸洗交接区、轧机入口区1-2机架区、2-3机架区、3-4机
架区、4-5机架区、5机架-飞剪区、1号卷取区、2号卷取区。具体跟踪区域位置设定见表1。

表1跟踪区域位置设定

穿带过程中选用机架前S辊运行速度作为所有跟踪区域带钢运行速度；甩尾过程中选用
卷取机运行速度作为所有跟踪区域带钢运行速度。轧制过程焊缝跟踪速度选择见表2：

表2跟踪速度选择

某个跟踪区域内焊缝位置计算：

表1是跟踪区域绝对位置P_0i取值；表2是跟踪区域内速度V_i取值；t₀焊缝到达某跟踪区
域时刻；t_i焊缝离开某个跟踪区域的时刻。

1号焊缝检测仪安装在酸洗交接区域243米位置，焊缝检测仪信号有效范围设置为跟踪
区域长度4％,即在233～253米范围内焊缝检测仪信号有效；2号焊缝检测仪安装在轧机入口
251.5米位置，焊缝信号有效范围设置为跟踪区域长度的2.6％,即在250.7～252.3米范围内
焊缝检测仪信号有效。如图1所示，当焊缝检测仪检测到焊缝，并且焊缝计算位置在焊缝检
测仪位置校正范围内，对焊缝的计算位置设置为焊缝检测仪的绝对位置值。

焊缝进入轧机前30S即焊缝到达机架前6(米/秒)*30(秒)＝180米位置时，向过程控
制计算机请求新带钢轧制设定值数据。过程控制计算机接收到请求信号后开始计算新带钢轧
制设定值数据，并下发到带钢跟踪系统中。焊缝进入轧机前15S即焊缝到达机架前90米位置
时，检查带钢跟踪是否已经接收到新带钢轧制设定值数据。

过焊缝轧制时，当前带钢轧制设定值将过渡到新带钢轧制设定值，也就是楔形轧制过程，
这个过程带钢的轧制长度即是楔形长度。如图2所示，楔形设定值包括楔形长度设定值L_wed
和焊缝到楔形头部距离设定值L_beg。如图3所示，当楔形头部到达1机架时，即当焊缝到机架
距离小于焊缝到楔形头部距离设定值时，1机架焊缝轧制启动。2、3、4、5机架楔形轧制启
动控制与此相同。某机架轧制的楔形长度设定值必须小于机架间距离，避免两个机架同时进
行变规格轧制；楔形轧制过程带钢的轧制设定值过渡幅度根据已轧制楔形长度值进行变化；
机架楔形轧制启动后，带钢跟踪开始计算已轧制楔形长度，当已轧制楔形长度达到设定值时
停止计算。如图4所示轧制设定值过渡过程按10步完成，带钢轧制设定值过渡幅度factor：

factor = int ( 10 * ∫ 0 t vdt Lwed ) * 0.1 ]]>

L_wed—某机架后楔形设定长度；

V—某机架后带钢速度；

1、2、3、4、5机架前和5架后楔形长度设定分别为1.85米、2.09米、2.74米、3.59
米、4.14米，4.72，机架入口带钢速度及1、2、3、4、5机架后带钢速度分别为0.81
米/秒、1.05米/秒、1.39米/秒、1.76米/秒、2.10米/秒、2.18米/秒。楔形轧制过程
轧制设定值根据factor进行变化：

V_wed＝V_old+(V_new-V_old)*factor

根据vdt计算飞剪剪切过程带钢行程5.1米。带钢前后宽度规格变化时在窄带钢
距离焊缝1米位置进行剪切。因此宽度规格不变时，剪切气刀位置为焊缝前5.1米，宽度变
规格时如果成品卷为窄带钢剪切位置为焊缝前4.1米，如果成品卷为宽带钢剪切位置为焊缝
前6.1米。