本發(fā)明屬于金屬塑性加工控制領(lǐng)域，具體涉及一種提高軋件厚度控制精度的在線控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

軋件厚度指標(biāo)控制軋件最主要的質(zhì)量指標(biāo)之一，而影響厚度控制的因素主要有以下幾個方面：板坯溫度變化、帶鋼張力的變化、速度影響、輥縫變化等。在熱軋帶鋼的生產(chǎn)中，厚度自動控制(agc)是提高厚度控制精度的主要手段之一，因此完整的厚度自動控制系統(tǒng)，就需要充分考慮各種因素對厚度控制的影響，并具有相應(yīng)的補償功能加以消除。

目前，厚度自動控制系統(tǒng)主要分為gm-agc及mn-agc兩種控制方式。其中g(shù)m-agc模式考慮了軋輥狀態(tài)、軋制速度、機架間張力等因素，而mn-agc則通過實測的帶鋼厚度對gm-agc進行修正。

在上述的軋件厚度控制方法中，所采用的軋機出口側(cè)的軋件預(yù)測厚度h：

h＝f/m+sr

其中：h表示預(yù)測的軋機出口側(cè)軋件厚度，f表示軋機對軋件所施加的軋制力，m表示軋機剛度，sr表示為對軋機輥縫位置進行的補償。其中，對軋機輥縫位置進行的補償值sr：

sr＝s0+swrs+srw+srh

其中：sr包括了以下幾種機架軋輥輥縫補償：s0表示為機架軋輥輥縫標(biāo)零；soil為機架軋輥在旋轉(zhuǎn)加速過程中對機架軋輥油膜變化進行的補償值；swrs為機架軋輥在橫向移動情況下所產(chǎn)生的機架軋輥竄輥補償值；swrb為機架軋輥在負(fù)載彎曲力情況下產(chǎn)生的機架軋輥彎曲力補償值；srw為軋件生產(chǎn)過程中對軋件對機架軋輥表面產(chǎn)生的磨損補償值；srh為軋件軋制過程中機架軋輥溫度變化產(chǎn)生機架軋輥熱膨脹補償值。因此，在上述軋件厚度控制方法對由軋件塑性加工溫度變化所導(dǎo)致的軋件硬度變化，即軋件物理性質(zhì)變化未作任何考慮。

專利cn103934278a公開了一種使用計算機程序控制熱軋精軋帶鋼厚度的方法，根據(jù)機架的軋制實績值數(shù)據(jù)的檢測值，計算機架出口的帶鋼厚度；跟蹤機架的計算帶鋼厚度數(shù)據(jù)到達機架的時刻，結(jié)合機架的軋制實績值數(shù)據(jù)，實時計算帶鋼通過機架時的塑性系數(shù)；根據(jù)實時計算所得的帶鋼塑性系數(shù)，確定機架輥縫調(diào)節(jié)量，對帶鋼厚度進行實時前饋控制。雖然該專利可以獲得一塊軋制帶鋼不同區(qū)段的帶鋼塑性系數(shù)，即考慮到了軋件硬度變化引起的帶鋼塑性系數(shù)變化，但是，該技術(shù)方案中，fx機架輥縫調(diào)節(jié)量是根據(jù)厚度控制偏差及帶鋼塑性系數(shù)計算得到，未考慮到軋輥油膜厚度、軋輥竄輥、軋輥彎輥力、軋輥表面磨損、軋制過程中軋輥熱膨脹對軋輥輥縫的影響，只采用固定補償值進行修正。因此，該專利的方法仍會造成軋機出口側(cè)帶鋼厚度控制精度較差。同時，該控制方法只能適用于2架及以上的連軋機架中，不適用于單機架軋機的厚度控制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種提高軋件厚度控制精度的在線控制系統(tǒng)，通過利用軋機機架入口側(cè)軋件測溫裝置與軋機出口側(cè)軋件測厚裝置，實時對軋輥輥縫進行補償計算，消除因軋件塑性加工溫度不均造成的軋件厚度控制精度差。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明如下技術(shù)方案：

一種提高軋件厚度控制精度的在線控制系統(tǒng)包括：至少1架軋機4、軋機入口側(cè)5的軋件測溫裝置2、軋機出口側(cè)6的軋件測厚裝置3以及軋件厚度自動控制裝置7；軋件厚度自動控制裝置7包括：計算塑性加工溫度變化率與厚度波動影響系數(shù)的影響系數(shù)計算單元s100，計算塑性加工溫度偏差與厚度波動補償值的溫度厚度補償計算單元s200；計算材料物理性質(zhì)參數(shù)補償值的材料物理性質(zhì)修正單元s300；計算軋輥輥縫偏差的軋輥輥縫偏差計算單元s400。

進一步，所述的提高軋件厚度控制精度的在線控制系統(tǒng)的s100中，將軋機出口側(cè)6的軋件測厚裝置3測量的軋件厚度檢測值和目標(biāo)厚度的偏差值與軋機入口側(cè)5的軋件測溫裝置2測量軋件塑性加工溫度變化率作為變量，建立的塑性加工溫度偏差與軋件目標(biāo)厚度偏差的關(guān)系函數(shù)。

進一步，所述的提高軋件厚度控制精度的在線控制系統(tǒng)的s200中，利用s100中計算結(jié)果，計算預(yù)測軋機機架出口側(cè)6軋件厚度偏差δht+δt值及為消除此軋件厚度偏差所需要的軋機機架厚度補償偏差值δh't+δt：

δht+δt＝inf_coe×δtt+δt+δht；

其中：δht為t時刻下軋機出口側(cè)6的軋件測厚裝置3檢測的軋件厚度與目標(biāo)控制厚度的偏差；δht+δt為t+δt(δt>0)時刻下軋機出口側(cè)6的軋件測厚裝置3檢測的軋件厚度與目標(biāo)控制厚度的偏差；δtt+δt為t+δt(δt>0)時刻下軋機入口側(cè)5的軋件測溫裝置2檢測的軋件塑性加工溫度變化率；m為軋機剛度系數(shù)；q為軋件材料塑性系數(shù)。

進一步，所述的提高軋件厚度控制精度的在線控制系統(tǒng)的s300中，采用不同的材料物理性質(zhì)參數(shù)修正值，計算最終軋機出口側(cè)6的軋件厚度控制的偏差值δht+δt：

δht+δt＝δh't+δt×α；

其中δht+δt為t+δt(δt>0)時刻軋機出口側(cè)6軋件厚度控制的偏差值；α為材料物理性質(zhì)參數(shù)修正值。

進一步，所述的提高軋件厚度控制精度的在線控制系統(tǒng)的s400中，計算軋輥輥縫偏差補償值δst+δt：

其中δst+δt為t+δt(δt>0)時刻軋輥輥縫偏差補償值。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明至少具有如下有益效果：

1.本發(fā)明利用軋機機架入口側(cè)軋件測溫裝置與軋機出口側(cè)軋件測厚裝置建立起軋件塑性加工溫度變化量與軋件厚度變化量的影響系數(shù)對機架軋輥輥縫進行修正，能夠消除因軋件塑性加工溫度不均造軋機出口側(cè)軋件厚度與目標(biāo)控制厚度偏差，提高軋件整體厚度控制精度；

2.本發(fā)明既可適用于連軋機組，也可用于單機架軋機的軋件厚度控制中，是一種適應(yīng)范圍廣且直接有效的厚度控制方法；

3.本發(fā)明可采用基礎(chǔ)自動化控制器編程實施，不需要對原有設(shè)備或控制器進行更換或改造即可實現(xiàn)，是一種經(jīng)濟可靠的方法。

附圖說明

圖1為表示本發(fā)明設(shè)備裝置及控制流程圖，

其中，1-軋件，2-軋件測溫裝置，3-軋件測厚裝置，4-軋機，5-軋機入口側(cè)，6-軋機出口側(cè)，7-軋件厚度自動控制裝置；

圖2為strip1卷帶鋼厚度控制偏差曲線；

圖3為strip2卷帶鋼厚度控制偏差曲線。

具體實施方式

為了能更好地理解本發(fā)明的上述技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和實施例進行進一步地詳細(xì)描述。

圖1為本發(fā)明設(shè)備裝置及控制流程圖，可知本發(fā)明中提高軋件厚度控制精度的在線控制系統(tǒng)包括：軋件1、至少1架軋機4、軋機入口側(cè)5的軋件測溫裝置2、軋機出口側(cè)6的軋件測厚裝置3以及軋件厚度自動控制裝置7；軋件厚度自動控制裝置7包括：計算塑性加工溫度變化率與厚度波動影響系數(shù)的影響系數(shù)計算單元s100，計算塑性加工溫度偏差與厚度波動補償值的溫度厚度補償計算單元s200；計算材料物理性質(zhì)參數(shù)補償值的材料物理性質(zhì)修正單元s300；計算軋輥輥縫偏差的軋輥輥縫偏差計算單元s400。

影響系數(shù)計算單元s100中，將軋機出口側(cè)6的軋件測厚裝置3測量的軋件厚度檢測值和目標(biāo)厚度的偏差值與軋機入口側(cè)5的軋件測溫裝置2測量軋件塑性加工溫度變化率作為變量，建立的塑性加工溫度偏差與軋件目標(biāo)厚度偏差的關(guān)系函數(shù)。

溫度厚度補償計算單元s200中，利用s100中計算結(jié)果，計算預(yù)測軋機機架出口側(cè)6軋件厚度偏差δht+δt值及為消除此軋件厚度偏差所需要的軋機機架厚度補償偏差值δh't+δt：

δht+δt＝inf_coe×δtt+δt+δht；

其中：δht為t時刻下軋機出口側(cè)6的軋件測厚裝置3檢測的軋件厚度與目標(biāo)控制厚度的偏差；δht+δt為t+δt(δt>0)時刻下軋機出口側(cè)6的軋件測厚裝置3檢測的軋件厚度與目標(biāo)控制厚度的偏差；δtt+δt為t+δt(δt>0)時刻下軋機入口側(cè)5的軋件測溫裝置2檢測的軋件塑性加工溫度變化率；m為軋機剛度系數(shù)；q為軋件材料塑性系數(shù)。

材料物理性質(zhì)修正單元s300中，采用不同的材料物理性質(zhì)參數(shù)修正值，計算最終軋機出口側(cè)6的軋件厚度控制的偏差值δht+δt：

δht+δt＝δh't+δt×α；

其中δht+δt為t+δt(δt>0)時刻軋機出口側(cè)6軋件厚度控制的偏差值；α為材料物理性質(zhì)參數(shù)修正值。

軋輥輥縫偏差計算單元s400中，計算軋輥輥縫偏差補償值δst+δt：

其中δst+δt為t+δt(δt>0)時刻軋輥輥縫偏差補償值。

以下為采用本發(fā)明提高軋件厚度控制精度的在線控制系統(tǒng)消除軋件塑性加工溫度不同對厚度控制精度影響的具體步驟：

軋件1起始端穿過軋機4且在機架出口側(cè)6的軋件測厚裝置3，檢測到軋件實際有效數(shù)據(jù)后5s，啟動軋件厚度自動控制裝置7；當(dāng)機架入口側(cè)5的軋件測溫裝置2檢測得到的軋件1結(jié)束端塑性加工溫度數(shù)據(jù)無效時，停止軋件厚度自控制裝置7。

s100中將當(dāng)前時刻(t時刻)的軋機出口側(cè)6軋件測厚裝置3檢測的軋件厚度與目標(biāo)控制厚度的偏差的變化量δht與同時段軋機機架入口側(cè)5軋件測溫裝置2得到的軋件塑性溫度變化量δtt構(gòu)成一階微分函數(shù)。通過上述求導(dǎo)，函數(shù)計算結(jié)果可以作為軋件塑性溫度影響函數(shù)值inf_coe。

s200中根據(jù)s100計算結(jié)果，預(yù)測t+δt(δt＝200ms)時刻，軋機機架出口側(cè)6軋件厚度偏差δht+δt：

δht+δt＝inf_coe×δtt+δt+δht，

其中，δht為t時刻下軋機出口側(cè)6軋件測厚裝置3檢測的軋件厚度與目標(biāo)控制厚度的偏差，δht+δt為t+δt(δt＝200ms)時刻下軋機出口側(cè)6軋件測厚裝置檢測的軋件厚度與目標(biāo)控制厚度的偏差；δtt+δt為t+δt(δt＝200ms)時刻下軋機入口側(cè)5軋件測溫裝置2檢測的軋件塑性加工溫度變化量。

由軋件厚度偏差δht+δt得到t+δt(δt＝200ms)時刻下軋機機架厚度補償偏差δh't+δt：

其中，δh't+δt軋件厚度偏差所對應(yīng)的軋機機架厚度補償偏差；m為軋機剛度系數(shù)，q為軋件材料塑性系數(shù)。

由于不同成份體系的軋件(1)的塑性加工溫度變化率與變形抗力的變化量存在差異。

s300通過將不同成份體系的軋件1進行細(xì)分，并將相近成份體系的軋件1劃分為同一鋼種族，不同的鋼種族采用不同的材料物理性質(zhì)參數(shù)修正值，計算得到最終下一時刻軋機出口側(cè)6軋件厚度控制的差δht+δt：

δht+δt＝δh't+δt×α，

其中δht+δt為t+δt(δt>0)時刻軋機出口側(cè)6軋件厚度控制的偏差值；α為材料物理性質(zhì)參數(shù)修正值。

s400根據(jù)計算得到的軋件厚度控制偏差δht+δt，確定對軋機軋輥輥縫偏差的補償值δst+δt：

本發(fā)明的提高軋件厚度控制精度的在線控制系統(tǒng)在1700mm熱軋生產(chǎn)線的連軋機組的末機架f6進行了實施，在末機架f6前的帶鋼溫度檢測裝置與末機架出口側(cè)帶鋼厚度檢測裝置共同構(gòu)成實測數(shù)據(jù)，并進行帶鋼厚度的在線控制。本發(fā)明實施后，1700mm熱軋生產(chǎn)線的帶鋼厚度控制精度明顯提高。

作為分析比較，分別進行未采用本發(fā)明與采用本發(fā)明的厚度控制方法，對實際的兩卷相同鋼種、規(guī)格的帶鋼成品厚度曲線進行對比。其中，對比所示鋼種同為j40bnnb2，且進行分析比較的帶鋼的塑性加工溫度趨勢相近，目標(biāo)成品厚度同為3.75mm。

未采用本發(fā)明所軋制的帶鋼厚度控制曲線如圖2所示，從圖2中可以看到，帶鋼厚度控制偏差與帶鋼的塑性加工溫度密切相關(guān)，且兩者整體波動存在負(fù)相關(guān)趨勢：strip1卷帶鋼在塑性加工溫度低點帶鋼厚度出現(xiàn)峰值，超差100um，整體厚度控制精度為96.1％(控制偏差50um)。采用本發(fā)明所軋制的帶鋼厚度控制曲線如圖3所示，從圖3中可以看到：strip2卷同strip1卷帶鋼塑性加工溫度波動性相近，都存在塑性加工溫度低點，但strip2卷的塑性加工溫度低點所對應(yīng)的厚度控制偏差波峰已消除，此卷厚度控制偏差曲線得到了明顯改善，整體厚度控制精度達到98.5％(控制偏差50um)。表1所示為本發(fā)明投用前后鋼種為j40bnnb2的厚度控制精度統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

表1本發(fā)明實施效果

通過表1可以看出：本發(fā)明投用后，不同厚度規(guī)格的厚度控制精度可提高2％以上。

本發(fā)明雖然公開部分實施例，但并不是用來限制本發(fā)明。本發(fā)明還可以有其他多種實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明做成各種相應(yīng)的改變，但這些相應(yīng)的改變都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)力要求的保護范圍。