一种连轧机的带钢边缘降控制方法 【技术领域】
本发明涉及带钢轧制技术，尤其涉及连轧机的带钢边缘控制方法。
背景技术
边缘降(边缘降是带钢边部厚度相对中间区域位置厚度的减薄或增厚)是板带材重要的断面质量指标，也是直接反映一条冷连轧机实物质量控制水平的重要指标。尤其对于全连续冷轧工艺生产的电工钢产品，边缘降控制实物质量水平的优劣，直接影响最终用户在冲片过程中的稳定性和冲片后叠片系数的好坏，同时也决定连轧生产过程中生产工序切边量的设计大小，因此酸轧机组有效的控制边缘降厚度的实物质量水平是致关重要的。在轧制电工钢的连轧机机组上边缘降控制(Edge Drop Control)与自动厚度控制(AGC)同样重要。边缘降控制的重要手段是工作辊的辊形及工作辊的窜动量设定。工作辊的辊形是固定的，工作辊的窜动量在轧制过程中是可以调节变化的。
目前酸轧机组采用的缘降控制技术，1号至3号机架上下工作辊窜动量的预设定值来自过程计算机，其计算依据主要是热轧带钢凸度值，每卷钢卷只有一组预设定值。轧机的1号至3号机架工作辊根据5号机架出口边缘降实际值相应地窜动，以改善边缘降实绩。这种边缘降控制方式是以预设定值为基础，反馈为主要控制手动。在其他连轧机上也大多都采用一组工作辊窜动量的预设定值和边缘降反馈的控制方法。
这种控制方式在实际生产过程中存在几点不足之处：
1)工作辊窜动量的预设定值是以热轧来料平均凸度值计算得来，而且一卷钢卷只有一个设定值。
2)这种边缘降控制以反馈控制为主要手段，但1号机架至5号机架出口边缘降仪物理距离近20m，这就使得反馈控制滞后，对于热轧带钢边部厚度短期变化的调节效果不明显，甚至会出现控制紊乱。
3)实际生产中热轧带钢凸度变化很大，反馈控制调节手段有限，时常出现工作辊窜动到上限的情况，且轧机出口带钢边缘降出现超差现象，影响产品性能。
因此，现有的带钢边缘降控制方法对带钢边缘蒋厚度的控制精度不是够精确，这直接影响了带钢的使用性能，并且对机组生产带钢的成材率也有影响。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是提供一种连轧机的带钢边缘降控制方法，该方法实现对带钢的边缘降厚度的精度控制，从而改进了带钢的使用性能并提高了机组生产带钢的成材率，以克服现有技术中存在的不足。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
一种连轧机的带钢边缘降控制方法，其特征在于采用如下的步骤：
a，在连轧机前安装边缘降仪；
b，在带钢经过边缘降仪时，PLC控制器根据边缘降仪在整卷带钢长度中的位置确定一个采样长度并边缘降仪采集该采样长度中两侧边部的带钢边缘降数据，计算出连轧机的窜动工作辊在该采样长度内的窜动位置预设定值并存储该值；
如此，PLC控制器完成确定一个采样长度并计算、存储该采样长度内的窜动位置预设定值后按序完成确定下一个采样长度并计算、存储下一采样长度内的窜动位置预设定值；
c、当每个采样长度经过连轧机的窜动工作辊时，PLC控制器根据该采样长度内的窜动位置预设定值控制窜动工作辊在该采样长度内的带钢上窜动。
所述带钢边缘数据为带钢两侧边部的多个位置点的厚度值。
所述带钢边缘降数据按下列公式计算出窜动位置预设定值：
ΔH_WS(i)＝H_WSi-H_WSa (1)，
ΔH_DS(i)＝H_DSi-H_DSa (2)，
ΔS_ws(i)＝α(i)×ΔH_WS(i)+Pos(i) (3)，
ΔS_ds(i)＝α(i)×ΔH_DS(i)+Pos(i) (4)，
ΔShift_ws_Pre＝∑(ΔS_ws(i)×β(i)) (5)，
ΔShift_ds_Pre＝∑(ΔS_ds(i)×β(i)) (6)；
上述各式中，i各位置点的对应编号，该编号值为各位置点距离带钢边缘的距离值，a为从各位置点中选出的参考位置点的编号；H_WSi为带钢工作侧位置点的厚度值，H_WSa为带钢工作侧参考位置点的厚度值；ΔH_WS(i)为带钢工作侧各个位置点与参考位置点之间地带钢厚差；H_DSi为带钢传动侧位置点的厚度值，H_DSa为带钢传动侧参考位置点的厚度值，ΔH_DS(i)为带钢传动侧各个位置点与参考位置点之间的带钢厚差；α(i)为对应窜动工作辊辊形的参数，Pos(i)是各个位置点的数值，即i值，ΔS_ws(i)为通过各个位置点计算出来的窜动工作辊在带钢工作侧窜动量，ΔS_ds(i)为通过各个位置点计算出来的窜动工作辊在带钢传动侧的窜动量；β(i)为各个位置点分量贡献系数，ΔShift_ws_Pre为计算得到的一个采样长度内窜动工作辊在带钢工作侧的窜动位置预设定值，ΔShift_ds_Pre为计算得到的一个采样长度内窜动工作辊在带钢传动侧的窜动位置预设定值。
PLC控制器根据边缘降仪在整卷带钢长度中的位置确定采样长度为：当边缘降仪位于带钢头部和尾部长度范围内时，采样长度为较小的长度；当边缘降仪位于带钢中部长度范围内时，采样长度为较长的长度。
所述连轧机为酸冷连轧机，具有多个机架，至少位于最前部的一个机架上的上、下工作辊为窜动工作辊。
所述窜动工作辊为单侧边部锥形辊或为辊子单侧端部刚性逐渐减小的工作辊。
所述边缘降仪安装在酸冷轧机前方距离不少于10m的位置处。
采用上述技术方案，本发明的连轧机的带钢边缘控制方法具有如下优点：
1)、带钢轧制时，窜动工作辊窜动量的窜动位置预设定值不再是固定的一个数据，而是按照带钢多个采样长度组成的一组有序的预设定值，可以随热轧带钢凸度值变化调整工作辊窜动量的预设定值。
2)、原来的调节手段完全是反馈方式，在预控投入后反馈的控制的输出比拟大幅减少，目前运用本技术预控输出比例在70％，反馈输出比例在30％。
3)、采用本发明的方法后，连轧机的边缘降控制可以更有效地消除热轧凸度变化对轧制后带钢边缘降的影响，使冷轧带钢边缘降技术指标大幅提高。
因此，本发明的连轧机的带钢边缘控制方法实现了对带钢的边缘降厚度的高精度控制，从而改进了带钢的使用性能并提高了机组生产带钢的成材率。
【附图说明】
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明：
图1为一种酸冷连轧机的边缘降仪配置图；
图2为另一种酸冷连轧机的边缘降仪配置图；
图3为酸冷连轧机的有窜动工作辊的机架结构示意图；
图4为带钢断面示意图；
图5为本发明的方法在连轧机上的实施流程图；
图6为在连轧机入口边缘降仪采集带钢各采样长度带钢边缘数据，并计算窜动位置预设定值并依序存储在CPU内存缓冲区中，用于后续窜动工作辊窜动量指令的流程示意图；
图7为各采样长度内的窜动位置预设定值按照采样长度依序存储在CPU内存缓冲区中的示意图；
图8为本发明的方法的对1号机架的控制流程图；
图9为各采样长度内的窜动位置预设定值按照采样长度依序从CPU内存缓冲区中取出的示意图；
图10为采用本发明方法时连轧机轧机出口边缘降(Δh15-Δh100)实测画面；
图11为带钢中部边缘降精度分析示意图。
【具体实施方式】
本发明的连轧机的带钢边缘降控制方法，采用如下的步骤：
a，在连轧机前安装边缘降仪；
b，在带钢经过边缘降仪时，PLC控制器根据边缘降仪在整卷带钢长度中的位置确定一个采样长度并通过边缘降仪采集该采样长度中两侧边部的带钢边缘降数据，计算出连轧机的窜动工作辊在该采样长度内的窜动位置预设定值并存储值；
如此，PLC控制器完成确定一个采样长度并计算、存储该采样长度内的窜动位置预设定值后按序完成确定下一个采样长度并计算、存储下一采样长度内的窜动位置预设定值；
c、当每个采样长度经过连轧机的窜动工作辊时，PLC控制器根据该采样长度内的窜动位置预设定值控制窜动工作辊在该采样长度内的带钢上窜动。
为了能够更清楚地说明本发明，下面结合附图详细说明；
如图1和图2所示，首先将边缘降仪100安装在酸冷连轧机200前方距离不少于10m的位置处。其中，图1所示的酸冷连轧机200包含有五个机架，分别为1号机架201、2号机架202、3号机架203，4号机架204、5号机架205，在六个机架前方是轧机前活套207，在六个机架后方是卷取机208。带钢001按图示箭头方向从轧机前活套207进入五个机架，经五个机架轧制后，最后被卷取机208卷曲成卷，边缘降仪100就安装在轧机前活套207前方距离不少于10m的位置处。图2所示的酸冷连轧机200只包含三个机架，分别为1号机架201、2号机架202、3号机架203，三个机架后有两个卷取机208，其它结构与图1所示的酸冷连轧机的结构相同。这两种酸冷连轧机均要求至少最前部的一个机架上的上、下工作辊为窜动工作辊，比如1号机架201上的上、下工作辊为窜动工作辊，或者是1号机架201、2号机架202上的上、下工作辊为窜动工作辊，或者是1号机架201、2号机架202、3号机架203上的上、下工作辊均为窜动工作辊。
如图3所示，有窜动工作辊的机架结构为从上到下依次是上支撑辊211、上中间辊212、上工作辊213，下工作辊214，下中间辊215和下支撑辊216。带钢001位于上、下工作辊213、214之间。其中上、下工作辊213、214为窜动工作辊，这些窜动工作辊为单侧边部锥形辊或为辊子单侧端部刚性逐渐减小的工作辊。
以下步骤请参考图5，并结合图6和图7，从带钢的焊缝开始，在带钢经过酸冷连轧机入口的边缘降仪时，PLC控制器根据边缘降仪在整卷带钢长度中的位置确定一个采样长度，确定方法为，如果边缘降仪位于带钢的头部和尾部长度范围内，带钢头部和尾部长度范围内的采样长度以2m作为一个采样长度，即以2m为一个区段分隔成多个区段，每个区段为一个采样长度；如果边缘降仪位于带钢的中间长度范围内，中间长度范围的采样长度为10m为一个采样长度，即以10m为一个区段划分为多个区段，每个区段为一个采样长度。具体的，带钢头部20m长度范围内按一个区段2m长为单元划分成10个区段，带钢尾部14m长度范围按一个区段2m长为单元划分成7个区段，带钢中间长度范围以一个区段10m长为单元划分成若干分区。
这时，参考图4，PLC控制器同时启动测量区域带钢跟踪功能，在带钢每通过一个采样长度范围时，对此采样长度范围第1次边缘降仪测量到的带钢两侧边部5、10、15、20、25、30、50、75、125mm位置的带钢厚度值，并由PLC控制器的窜动预设定控制模型按如下进行处理：
ΔH_WS(i)＝H_WSi-H_WS125 (1)，
ΔH_DS(i)＝H_DSi-H_DS125 (2)。
上两式(1)、(2)中，带钢两侧距离边缘125mm位置为参考位置点(也可以具体情况选择距离边缘100、150、200mm位置作为参考位置点)。i为各位置点的对应编号，该编号值为各位置点距离带钢边缘的距离值，即5、10、15、20、25、30、50、75。H_WSi为带钢工作侧位置点的厚度值，H_WS125为带钢工作侧参考位置点的厚度值；ΔH_WS(i)为带钢工作侧各个位置点与参考位置点之间的带钢厚差；H_DSi为带钢传动侧位置点的厚度值，H_DS125为带钢传动侧参考位置点的厚度值，ΔH_DS(i)为带钢传动侧各个位置点与参考位置点之间的带钢厚差，即：
ΔH_WS125-5＝H_WS5-H_WS125；ΔH_DS125-5＝H_DS5-H_DS125
ΔH_WS125-10＝H_WS10-H_WS125；ΔH_DS125-10＝H_DS10-H_DS125
ΔH_WS125-15＝H_WS15-H_WS125；ΔH_DS125-15＝H_DS15-H_DS125
ΔH_WS125-20＝H_WS20-H_WS125；ΔH_DS125-20＝H_DS20-H_DS125
ΔH_WS125-25＝H_WS25-H_WS125；ΔH_DS125-25＝H_DS25-H_DS125
ΔH_WS125-30＝H_WS30-H_WS125；ΔH_DS125-30＝H_DS30-H_DS125
ΔH_WS125-50＝H_WS50-H_WS125；ΔH_DS125-50＝H_DS50-H_DS125
ΔH_WS125-75＝H_WS75-H_WS125；ΔH_DS125-75＝H_DS75-H_DS125
然后再按下式(3)、(4)计算出窜动工作辊在带钢工作侧窜动量ΔS_ws(i)和窜动工作辊在带钢传动侧窜动量ΔS_ds(i)；
ΔS_ws(i)＝α(i)×ΔH_WS(i)+Pos(i) (3)，
ΔS_ds(i)＝α(i)×ΔH_DS(i)+Pos(i) (4)，
其中，α(i)为对应窜动工作辊辊形的参数，均为1/400，Pos(i)是各个位置点的数值，即Pos(1)＝5，Pos(2)＝10，Pos(3)＝15，Pos(4)＝20，Pos(5)＝25，Pos(6)＝30，Pos(7)＝50，Pos(8)＝75。
最后，按下两式(5)、(6)计算出为一个采样长度内窜动工作辊在带钢工作侧的窜动位置预设定值ΔShift_ws_Pre和一个采样长度内窜动工作辊在带钢传动侧的窜动位置预设定值ΔShift_ds_Pre：
ΔShift_ws_Pre＝∑(ΔS_ws(i)×β(i)) (5)，
ΔShift_ds_Pre＝∑(ΔS_ds(i)×β(i)) (6)；
其中，β(i)为各个位置点分量贡献系数，如分别为β(1)＝0.1，β(2)＝0.1，β(3)＝0.3，β(4)＝0.1，β(5)＝0.1，β(6)＝0.1，β(7)＝0.1，β(8)＝0.1；
计算得到各个采样长度内的窜动位置预设定值ΔShift_ws_Pre和ΔShift_ds_Pre后，将该两只存储在PLC控制器的CPU内存缓存中。
就是采用上述方法，依次按序确定各个采样长度并计算、存储各采样长度内的窜动位置预设定值，直至到这卷带钢结束处的下一个焊缝，具体的过程，如图7所示。
参考图8和图9，也从带钢焊缝开始，启动带钢跟踪，当焊缝到达1号机架，即当每个采样长度经过连轧机的窜动工作辊时，PLC控制器案按图示过程从CPU内存缓存中调取出该采样长度内的窜动位置预设定值并按窜动位置预设定值控制窜动工作辊在该采样长度内的带钢上窜动，即当这卷带钢焊缝开始经过1号机架201并且通过指定长度时，再从CPU内存缓冲区中调出该窜动位置预设定值并且应用作为1号机架201窜动工作辊的窜动量指令。如此，这样，对每个采样长度内的带钢进行带钢边缘降控制，直到这卷带钢结束处的下一个焊缝。
总体而言，在连轧机入口的边缘降仪处储存窜动位置预设定值是以入口边缘降仪处的焊缝跟踪系统为基础，数据存入缓冲区，而在1号机架处调用窜动量预设定值时是以入口边缘降仪处的焊缝跟踪系统为基础，以先进先出为原则按序从CPU内存缓冲区中取出数据应用到窜动工作辊的窜动控制上。
以上就是本发明的连轧机的带钢边缘降控制方法，采用上述方法控制带钢边缘降具有如下优点：
1)、带钢轧制时，窜动工作辊窜动量的窜动位置预设定值不再是固定的一个数据，而是按照带钢多个采样长度组成的一组有序的预设定值，可以随热轧带钢凸度值变化调整工作辊窜动量的预设定值。
2)、原来的调节手段完全是反馈方式，在预控投入后反馈的控制的输出比拟大幅减少，目前运用本技术预控输出比例在70％，反馈输出比例在30％。
3)、采用本发明的方法后，连轧机的边缘降控制可以更有效地消除热轧凸度变化对轧制后带钢边缘降的影响，使冷轧带钢边缘降技术指标大幅提高。图10是采用本发明方法时连轧机轧机出口边缘降(Δh15-Δh100)实测画面，钢种规格是IW9221，2.6/0.5*1201mm。
从图11所示的分析示意图可以看出，对于电工钢产品重要的实物质量指标边缘降厚度的控制精度水平(+1～-8um)从改造前一直在95％左右波动徘徊直接进步到99％左右的水平，这为我们进一步改进产品的使用性能、提高机组生产的成材率奠定了坚实的技术基础。