本發(fā)明涉及一種熱連軋精軋機(jī)組大慣性活套穩(wěn)定控制方法。

背景技術(shù)：
：

隨著市場(chǎng)的需求，熱連軋企業(yè)為了實(shí)現(xiàn)盈利，產(chǎn)品不斷向薄規(guī)格、高強(qiáng)鋼種拓展，由于薄規(guī)格、高強(qiáng)鋼種在精軋機(jī)組軋制過(guò)程中，各個(gè)機(jī)架的帶鋼厚度變化受精軋入口中間坯長(zhǎng)度方向溫度不均的影響很敏感，導(dǎo)致在軋制這類(lèi)鋼種時(shí)，精軋機(jī)組各機(jī)架間的帶鋼秒流量變化相對(duì)普通鋼種大的多。在這種情況下，要保持精軋機(jī)組軋制的穩(wěn)定性，對(duì)活套控制技術(shù)就提出了更高的要求：在穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，活套控制響應(yīng)要更快，但是，在設(shè)備控制上，響應(yīng)越快意味著穩(wěn)定性將變差，特別是對(duì)具有大慣性特征的活套設(shè)備。

現(xiàn)有活套控制的方法是：

（1）活套力矩控制：以帶鋼設(shè)定單位張力值、軋制的帶鋼厚度和寬度、機(jī)架間的距離長(zhǎng)度、活套的機(jī)械尺寸以及活套實(shí)際工作角度（圖1所示θ₁、θ₂）計(jì)算出活套力矩控制所需的力矩給定值，并進(jìn)行力矩閉環(huán)控制，從而實(shí)現(xiàn)帶鋼張力的相對(duì)恒定控制。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于活套的實(shí)際工作角度是一直變化的，所以，活套力矩控制在不同角度是變力矩控制。

活套力矩給定計(jì)算公式：

Trq_ref＝（（T₀×H×W)×(K₁×Sinθ－K₂)+H×W×K₃)×Cosθ

式中：

Trq_ref：活套力矩給定 單位Nm T₀：帶鋼設(shè)定單位張力值 單位Mpa

H：帶鋼厚度 單位mm W：帶鋼寬度 單位mm

K₁、K₂：常數(shù) 單位m（由機(jī)架間的距離長(zhǎng)度、活套的機(jī)械尺寸決定，這里不做推導(dǎo)計(jì)算，在梅鋼分別為：0.4、0.07）

K₃：常數(shù) 單位Nm/mm²（由機(jī)架間的距離長(zhǎng)度、活套的機(jī)械尺寸、帶鋼密度決定，這里不做推導(dǎo)計(jì)算，在梅鋼分別為：0.157374）

θ：活套實(shí)際工作角度 單位°

（2）活套套量控制：以活套設(shè)定工作角度（圖1所示θ0）為基準(zhǔn)，活套實(shí)際工作角度（θ₁、θ₂）與設(shè)定工作角度產(chǎn)生偏差時(shí)，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的套量值（圖1所示h、－h(huán)），以套量值為變量對(duì)活套上游機(jī)架進(jìn)行速度調(diào)節(jié)（套量值為正，對(duì)活套上游機(jī)架的速度調(diào)節(jié)為降速，套量值為負(fù)，對(duì)活套上游機(jī)架的速度調(diào)節(jié)為加速），從而實(shí)現(xiàn)活套角度的相對(duì)恒定控制。

此技術(shù)方案中存在的問(wèn)題是：

在活套力矩控制中，力矩給定值的大小取決于活套的實(shí)際工作角度，角度越大，力矩給定值越大，角度越小，力矩給定值越小。軋制薄規(guī)格、高強(qiáng)鋼種過(guò)程中，容易出現(xiàn)由于帶鋼長(zhǎng)度方向溫度的不均，引起活套上游機(jī)架某個(gè)時(shí)刻帶鋼厚度突然減?。ɑ蚧钐紫掠螜C(jī)架某個(gè)時(shí)刻帶鋼厚度突然增大），機(jī)架間帶鋼秒流量發(fā)生較大減小，導(dǎo)致活套實(shí)際工作角度被拉的很低，力矩給定值變得很小。在小力矩給定控制下，大慣性活套的上升速度是很慢的，而這時(shí)由于活套在低角度，活套的套量調(diào)節(jié)是將活套上游機(jī)架加速的，為了保證活套頂緊帶鋼，帶鋼不出現(xiàn)失張，活套是要求快速上升，結(jié)果就造成了活套上升速度跟不上套量調(diào)節(jié)速度，帶鋼出現(xiàn)失張、跑偏，引起精軋機(jī)組廢鋼。

為了解決小力矩給定控制下，大慣性活套的上升速度慢，造成了活套上升速度跟不上套量調(diào)節(jié)速度，引起帶鋼出現(xiàn)失張、跑偏，精軋機(jī)組廢鋼的問(wèn)題，有一種做法是將活套小力矩給定控制下的力矩調(diào)節(jié)響應(yīng)大大加快，同時(shí)套量調(diào)節(jié)速度降低，但是，其結(jié)果是活套力矩閉環(huán)控制精度很差，帶鋼的相對(duì)恒張力控制目標(biāo)得不到保證，帶鋼出現(xiàn)拉窄。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述存在的問(wèn)題提供一種熱連軋精軋機(jī)組大慣性活套穩(wěn)定控制方法，解決目前熱連軋企業(yè)中軋制薄規(guī)格、高強(qiáng)鋼種時(shí)，活套控制不穩(wěn)定的問(wèn)題。在精軋機(jī)組軋制過(guò)程中，活套控制包括力矩控制和套量控制，兩者相互配合，實(shí)現(xiàn)帶鋼張力、活套角度的相對(duì)恒定，保證精軋機(jī)組軋制的穩(wěn)定。

上述的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

熱連軋精軋機(jī)組大慣性活套穩(wěn)定控制方法，該方法包括：

（1）活套力矩控制：活套實(shí)際工作角度大于等于（θ₀－2度）時(shí)，以帶鋼設(shè)定單位張力、軋制的帶鋼厚度和寬度、機(jī)架間的距離長(zhǎng)度、活套的機(jī)械尺寸以及活套實(shí)際工作角度計(jì)算出活套力矩控制所需的力矩給定值，并進(jìn)行力矩閉環(huán)控制；

（2）活套套量控制：

以活套設(shè)定工作角度為基準(zhǔn)，活套實(shí)際工作角度與設(shè)定工作角度產(chǎn)生偏差時(shí)，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的套量值，以套量值為變量對(duì)活套上游機(jī)架進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)活套角度的相對(duì)恒定控制；以活套在不同角度檢測(cè)的帶鋼單位張力反饋值與設(shè)定單位張力值的偏差作為變量，對(duì)活套上游機(jī)架進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)帶鋼單位張力的相對(duì)恒定控制。

有益效果：

本發(fā)明在高角度，對(duì)活套進(jìn)行變力矩控制，在低角度進(jìn)行恒力矩控制，且?guī)т搯挝粡埩ζ畹幕钐滋琢空{(diào)節(jié)的技術(shù)，既可以解決了原有控制技術(shù)中，大慣性活套在低角度上升慢引起活套控制不穩(wěn)定的問(wèn)題，也不會(huì)帶來(lái)帶鋼拉窄的負(fù)面作用。解決了熱連軋企業(yè)生產(chǎn)薄規(guī)格、高強(qiáng)鋼種時(shí)，由于精軋機(jī)組各個(gè)機(jī)架的帶鋼厚度變化受精軋入口中間坯長(zhǎng)度方向溫度不均的影響很敏感，引起機(jī)架間帶鋼秒流量變化大、大慣性活套在低角度響應(yīng)慢引起活套控制不穩(wěn)定的問(wèn)題。為企業(yè)穩(wěn)定、批量生產(chǎn)薄規(guī)格、高強(qiáng)鋼種提供了技術(shù)保障。

附圖說(shuō)明

圖1為活套設(shè)定工作角度示意圖；圖1中：θ0: 活套設(shè)定工作角度，θ1: 活套實(shí)際角度高于設(shè)定工作角度，θ2: 活套實(shí)際角度低于設(shè)定工作角度，θ3: 活套設(shè)定工作角度－2°。

圖2為活套在不同角度檢測(cè)的帶鋼單位張力反饋值圖，圖2中：T₁：活套實(shí)際角度θ₁高于設(shè)定工作角度θ時(shí)，檢測(cè)到的帶鋼張力；T₀：活套在設(shè)定工作角度θ時(shí)，檢測(cè)到的帶鋼張力；T₂：活套實(shí)際角度θ₂低于設(shè)定工作角度θ時(shí)，檢測(cè)到的帶鋼張力。

具體實(shí)施方式

1）活套力矩控制：活套實(shí)際工作角度大于等于（θ₀－2度）時(shí)（圖1所示θ₃），以帶鋼設(shè)定單位張力、軋制的帶鋼厚度和寬度、機(jī)架間的距離長(zhǎng)度、活套的機(jī)械尺寸以及活套實(shí)際工作角度計(jì)算出活套力矩控制所需的力矩給定值，并進(jìn)行力矩閉環(huán)控制，這種情況下，活套力矩控制在不同角度是變力矩控制；活套實(shí)際工作角度小于θ₃時(shí)，以θ₃對(duì)應(yīng)的活套力矩給定進(jìn)行恒力矩給定閉環(huán)控制，這種情況下，活套力矩控制在不同角度是恒力矩控制。

在原有活套力矩控制的基礎(chǔ)上，對(duì)活活套低角度進(jìn)行恒力矩控制，解決了大慣性活套在低角度時(shí)，由于力矩給定小上升速度慢的問(wèn)題。

2、活套套量控制：

2.1、原有套量調(diào)節(jié)不變：以活套設(shè)定工作角度（圖1所示θ₀）為基準(zhǔn)，活套實(shí)際工作角度（θ₁、θ₂）與設(shè)定工作角度產(chǎn)生偏差時(shí)，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的套量值（圖1所示h、－h(huán)），以套量值為變量對(duì)活套上游機(jī)架進(jìn)行速度調(diào)節(jié)（套量值為正，對(duì)活套上游機(jī)架的速度調(diào)節(jié)為降速，套量值為負(fù)，對(duì)活套上游機(jī)架的速度調(diào)節(jié)為加速），從而實(shí)現(xiàn)活套角度的相對(duì)恒定控制。

2.2、增加帶鋼張力偏差套量調(diào)節(jié)：以活套在不同角度檢測(cè)的帶鋼單位張力反饋值（圖2所示T₁、T、T₂）與設(shè)定單位張力值（T₀）的偏差作為變量，對(duì)活套上游機(jī)架進(jìn)行速度調(diào)節(jié)（偏差值為正，對(duì)活套上游機(jī)架的速度調(diào)節(jié)為加速，偏差值為負(fù)，對(duì)活套上游機(jī)架的速度調(diào)節(jié)為降速），從而實(shí)現(xiàn)帶鋼單位張力的相對(duì)恒定控制，解決了活套在低角度采用恒力矩控制帶來(lái)的力矩給定大，導(dǎo)致帶鋼張力大引起拉窄的問(wèn)題。

所以，在高角度，對(duì)活套進(jìn)行變力矩控制，在低角度進(jìn)行恒力矩控制，且?guī)т搯挝粡埩ζ畹幕钐滋琢空{(diào)節(jié)的技術(shù)，既可以解決了原有控制技術(shù)中，大慣性活套在低角度上升慢引起活套控制不穩(wěn)定的問(wèn)題，也不會(huì)帶來(lái)帶鋼拉窄的負(fù)面作用。

應(yīng)用實(shí)例：

軋制帶鋼厚度H：2.5mm、W：1200mm、設(shè)定單位張力為T(mén)₀：16Mpa、活套設(shè)定工作角度為θ₀：22°，活套臂長(zhǎng)L：1000mm，帶鋼在精軋機(jī)組軋制過(guò)程中：

1、活套實(shí)際工作角度大于θ₀為θ₁

1.1、活套力矩控制以帶鋼設(shè)定單位張力值、軋制的帶鋼厚度和寬度、機(jī)架間的距離長(zhǎng)度、活套的機(jī)械尺寸以及活套實(shí)際工作角度θ₁計(jì)算出的力矩給定值進(jìn)行閉環(huán)控制，力矩給定隨活套角度θ₁變化而變化，

Trq_ref＝（（T₀×H×W)×(K₁×Sinθ₁－K₂)+H×W×K₃)×Cosθ₁

＝((16×2.5×1200)×(0.4×Sinθ₁－0.07)+2.5×1200×0.157374)×Cosθ₁

= 19200Sinθ₁Cosθ₁－2887.878Cosθ₁

1.2、活套套量控制以活套實(shí)際工作角度θ₁與設(shè)定工作角度為θ₀產(chǎn)生的套量h、活套在角度θ₁檢測(cè)的帶鋼單位張力T₁與設(shè)定帶鋼單位張力T₀的偏差△T兩個(gè)變量分別進(jìn)行活套套量調(diào)節(jié)。

h＝（Sinθ₁－Sinθ₀）×L＝（Sinθ₁－Sin22°）×1000＝1000Sinθ₁－374.6

△T＝T₁－T₀＝T₁－16

由于θ₁大于θ₀，套量h進(jìn)行的活套套量調(diào)節(jié)是降低活套上游機(jī)架的軋制速度，使得h接近于零；

當(dāng)△T大于零時(shí)，張力偏差△T進(jìn)行的活套套量調(diào)節(jié)是提高活套上游機(jī)架的軋制速度，使得△T接近于零；

當(dāng)△T小于零時(shí)，張力偏差△T進(jìn)行的活套套量調(diào)節(jié)是降低活套上游機(jī)架的軋制速度，使得△T接近于零；

2、活套實(shí)際工作角度等于θ₀

2.1、活套力矩控制以帶鋼設(shè)定單位張力值、軋制的帶鋼厚度和寬度、機(jī)架間的距離長(zhǎng)度、活套的機(jī)械尺寸以及活套實(shí)際工作角度θ₀計(jì)算出的力矩給定值進(jìn)行閉環(huán)控制；

Trq_ref＝（（T₀×H×W)×(K₁×Sinθ₀－K₂)+H×W×K₃)×Cosθ₀

＝((16×2.5×1200)×(0.4×Sin22°－0.07)+2.5×1200×0.157374)×Cos22°

= 3644Nm

2.2、活套套量控制以活套在角度θ₀檢測(cè)的帶鋼單位張力T與設(shè)定帶鋼單位張力T₀的偏差△T一個(gè)變量進(jìn)行活套套量調(diào)節(jié)。

△T＝T－T₀＝T－16

當(dāng)△T大于零時(shí)，張力偏差△T進(jìn)行的活套套量調(diào)節(jié)是提高活套上游機(jī)架的軋制速度，使得△T接近于零；

當(dāng)△T小于零時(shí)，張力偏差△T進(jìn)行的活套套量調(diào)節(jié)是降低活套上游機(jī)架的軋制速度，使得△T接近于零。

l 如果活套實(shí)際工作角度小于θ₀、且大于等于20°（θ₀－2°）為θ₂時(shí)

3.1、活套力矩控制以帶鋼設(shè)定單位張力值、軋制的帶鋼厚度和寬度、機(jī)架間的距離長(zhǎng)度、活套的機(jī)械尺寸以及活套實(shí)際工作角度θ₂計(jì)算出的力矩給定值進(jìn)行閉環(huán)控制；

Trq_ref＝（（T₀×H×W)×(K₁×Sinθ₂－K₂)+H×W×K₃)×Cosθ₂

＝((16×2.5×1200)×(0.4×Sinθ₂－0.07)+2.5×1200×0.157374)×Cosθ₂

= 19200Sinθ₂Cosθ₂－2887.878Cosθ₂

3.2、活套套量控制以活套實(shí)際工作角度θ₂與設(shè)定工作角度為θ₀產(chǎn)生的套量－h(huán)、活套在角度θ₂檢測(cè)的帶鋼單位張力T₂與設(shè)定帶鋼單位張力T₀的偏差△T兩個(gè)變量進(jìn)行活套套量調(diào)節(jié)。

－h(huán)＝（Sinθ₂－Sinθ₀）×L＝（Sinθ₂－Sin22°）×1000＝1000Sinθ₂－374.6

△T＝T₂－T₀＝T₂－16

由于θ₂小于θ₀，套量－h(huán)進(jìn)行的活套套量調(diào)節(jié)是提高活套上游機(jī)架的軋制速度，使得－h(huán)接近于零；

當(dāng)△T大于零時(shí)，張力偏差△T進(jìn)行的活套套量調(diào)節(jié)是提高活套上游機(jī)架的軋制速度，使得△T接近于零；

當(dāng)△T小于零時(shí)，張力偏差△T進(jìn)行的活套套量調(diào)節(jié)是降低活套上游機(jī)架的軋制速度，使得△T接近于零。

l 如果活套實(shí)際工作角度小于20°（θ₀－2度）為θ₂時(shí)

4.1、活套力矩控制以帶鋼設(shè)定單位張力值、軋制的帶鋼厚度和寬度、機(jī)架間的距離長(zhǎng)度、活套的機(jī)械尺寸以及活套角度20°計(jì)算出的力矩給定值進(jìn)行閉環(huán)控制，即：活套實(shí)際角度低于20°時(shí)，活套的力矩控制是以20°對(duì)應(yīng)的力矩給定進(jìn)行恒力矩閉環(huán)控制；

Trq_ref＝（（T₀×H×W)×(K₁×Sin20°－K₂)+H×W×K₃)×Cos20°

＝((16×2.5×1200)×(0.4×Sin20°－0.07)+2.5×1200×0.157374)×Cos20°

= 3457Nm

4.2、活套套量控制以活套實(shí)際工作角度θ₂與設(shè)定工作角度為θ₀產(chǎn)生的套量－h(huán)、活套在角度θ₂檢測(cè)的帶鋼單位張力T₂與設(shè)定帶鋼單位張力T₀的偏差△T兩個(gè)變量進(jìn)行活套套量調(diào)節(jié)。

－h(huán)＝（Sinθ₂－Sinθ₀）×L＝（Sinθ₂－Sin22°）×1000＝1000Sinθ₂－374.6

△T＝T₂－T₀＝T₂－16

由于θ₂小于θ₀，套量－h(huán)進(jìn)行的活套套量調(diào)節(jié)是提高活套上游機(jī)架的軋制速度，使得－h(huán)接近于零；

當(dāng)△T大于零時(shí)，張力偏差△T進(jìn)行的活套套量調(diào)節(jié)是提高活套上游機(jī)架的軋制速度，使得△T接近于零；

當(dāng)△T小于零時(shí)，張力偏差△T進(jìn)行的活套套量調(diào)節(jié)是降低活套上游機(jī)架的軋制速度，使得△T接近于零。