专利名称：张减机壁厚前馈控制方法
技术领域：
本发明涉及一种无缝钢管张减机壁厚前馈控制方法，尤其涉及一种基于来料荒管壁厚偏差的无缝钢管张减过程壁厚前馈自适应控制方法。
背景技术：
目前无缝钢管热轧过程的棒材大多采用的是火焰切割，管坯来料偏差较大。如果连轧机采用的是全浮动芯棒轧制，则其工艺条件决定了张减来料，也就是连轧荒管的壁厚偏差大，主要体现在相邻钢管的壁厚差异较大。目前，在张减机工序，是由生产操作员根据现场连轧测长和张减成品管的测长和测厚数据，人工调整张减机轧辊的转速，来纠正这种壁厚偏差。在快节奏的生产情况下，这种调整方式效果很差，调整不及时甚至会起到恶化的作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种张减机壁厚前馈控制方法，利用无缝钢管热轧过程料流跟踪的在线数据来自适应调整张力减径机各机架轧辊的轧制转速分布，从而避免由来料荒管壁厚偏差所造成的张减成品钢管壁厚偏差，保证成品钢管的壁厚SNk与理想壁厚SNd基本一致。
为达到上述目的，本发明提供一种张减机壁厚前馈控制方法，其包含以下步骤步骤1.读取待轧钢管的理想相关工艺参数数据，在线测得待轧钢管的实际相关工艺参数数据；步骤11.由张减轧制表中读出待轧钢管的理想相关工艺参数数据，理想管坯重量Bd、理想的连轧管长度Ld、理想连轧管外径D0d、理想连轧管壁厚S0d、理想成品管外径DNd、理想成品管壁厚SNd、理想张减机入口机架工作直径φ0d、理想张减机出口机架工作直径φNd、理想张减机入口机架速度v0d、理想张减机出口机架速度vNd；
步骤12.在线实际测得管坯重量B、连轧管长度L、连轧管外径D0k、成品管外径DNk、成品管壁厚SNk、张减机入口机架工作直径φ0k、张减机出口机架工作直径φNk、张减机入口机架速度v0k、张减机出口机架速度vNk；并设置实际的连轧管外径为D0d与理想连轧管外径D0k一致，即D0d=D0k;]]>步骤2.实时在线计算连轧管壁厚S0k，并计算其误差；步骤21.由于BdB=(D0d-S0d)S0dLd(D0k-S0k)S0kL,]]>且D0d=D0k,]]>则有BdB=(D0d-S0d)S0dLd(D0d-S0k)S0kL,]]>即(S0k)2-D0dS0k+(D0d-S0d)S0dLdBLBd=0,]]>令C=(D0d-S0d)S0dLdBLBd,]]>则可计算得到实际连轧管壁厚S0k为S0k=Dd-Dd2-4C2;]]>步骤22依据理想连轧管壁厚Sd，计算实际连轧管壁厚S的误差，若误差不满足要求，则先转至步骤4，再进行步骤3；若误差满足要求，则继续只进行步骤3；步骤3.张减机前馈自适应控制的轧辊转速在线调整，使张减成品管的壁厚达到理想壁厚；步骤31.根据标准轧制表，由体积不变规律，在稳定轧制状态下，对于理想数值和实际测得的数值有(D0d-S0d)S0dφ0dv0d=(DNd-SNd)SNdφNdvNd,]]>(D0k-S0k)S0kφ0kv0k=(DNk-SNk)SNkφNkvNk;]]>在轧制过程中，当轧辊转速发生变化时，轧辊的工作直径也会发生变化；由于轧辊转速范围的调整一般不能超过原转速的10％，且各机架转速的调整趋势保持一致；故在自适应转速调整控制中，轧辊工作直径的变化不大，由此可得φ0k≈φ0d,φNk≈φNd;]]>另外，由于钢管的外径由轧机轧辊的孔型决定，由此可得D0k≈D0d,]]>DNk≈DNd;]]>由此可得(D0d-S0d)S0dφ0dv0d=(DNd-SNd)SNdφNdvNd,(D0d-S0k)S0kφ0kv0k=(DNk-SNk)SNkφNkvNk;]]>故(D0d-S0d)S0dφ0dv0d(D0d-S0k)S0kφ0dv0k=(DNd-SNd)SNdφNdvNd(DNd-SNk)SNkφNdvNk,]]>即(D0d-S0d)S0dv0d(D0d-S0k)S0kv0k=(DNd-SNd)SNdvNd(DNd-SNk)SNkvNk;]]>步骤32.由于前馈壁厚控制是在连轧荒管的壁厚出现变化后，保证成品钢管的壁厚SNk与理想壁厚SNd一致，即SNk=SNd;]]>同时为保证生产节奏，保持出口辊轮的转速基本不变，即vNd=vNk,]]>故，前馈壁厚自适应控制调整轧辊转速的方法为v0k=(D0d-S0d)S0d(D0d-S0k)S0kv0d,]]>实现实时自动控制；步骤4、计算轧辊转速的修正量将v0k=(D0d-S0d)S0d(D0d-S0k)S0kv0d]]>进一步写成增量式，有v0k=v0k+(D0d-S0d-S0k)(D0d-S0k)S0kv0dΔS0,]]>其中ΔS0=S0d-S0k;]]>由于精整机架主要参与钢管的整形，在进行壁厚前馈控制时，我们保持它们的轧辊转速不变，而仅让张力升起机架和工作机架参与调速。假如让k-1个机架参与调速，即第k个机架的转速固定，则如下分配各参与调速的机架的速度vik=vid+(vkd-vid)(D0d-S0d-S0k)(vkd-v0d)(D0d-S0k)S0kv0dΔS0,]]>得到轧辊转速的修正量，修正轧制表。
本发明提供的张减机壁厚前馈控制方法，利用准确料流跟踪所获得的对应来料荒管的管坯称重、连轧机后的测长数据，计算得到来料荒管的壁厚数据，然后根据张减机壁厚分布规律与钢管初始壁厚的关系，在轧制过程中计算对应的各机架轧辊的轧制转速分布，实现张减机平均壁厚的前馈自适应控制，尽量减少由来料荒管壁厚偏差所造成的张减成品钢管壁厚偏差，保证成品钢管的壁厚SNk与理想壁厚SNd基本一致。
图1为本发明实施例中120根试验荒管和成品钢管壁厚平均值的分布情况；图2为本发明实施例中120根试验荒管的平均壁厚的分布范围；图3为本发明实施例中120根试验荒管成品后的平均壁厚的分布范围。
具体实施例方式
以下通过图1～图3，更好的说明本发明的具体实施例。
首先选取典型规格的BRDBY钢管的张减过程进行壁厚前馈自适应控制生产试验，该钢管的参数如下荒管外径152.50mm，荒管壁厚6.00mm，成品管外径73.03mm，成品管壁厚5.51mm，参与轧制机架18台，转速固定机架12台；由于张力下降机架是精整机架，在轧制中的主要作用是调节钢管的圆度，因此，对于平均壁厚控制和管端增厚控制，仅让张力升起机架和工作机架参与稳态转速调整和动态转速调整。
根据本发明提供的张减机壁厚前馈控制方法，对选取的120根BRDBY钢管进行试验生产，得到如表1所列的所有120根试验钢管的荒管实际壁厚和成品管平均壁厚情况。
表1连续120根试验钢管的荒管实际壁厚和成品管平均壁厚图1为表1所列数据的图形表示，可以看到，来料荒管的壁厚范围在5.8毫米到6.3毫米之间，而经壁厚控制后，成品管平均壁厚的范围在5.47毫米到5.56毫米之间，大大降低了成品钢管的壁厚偏差。
图2和3分别给出了120根荒管和成品管的平均壁厚的分布范围，从中可以进一步看到，前馈控制较好地弥补了来料荒管壁厚偏差带了的影响，降低了成品管的壁厚偏差。
本发明提供的张减机壁厚前馈控制方法，利用准确料流跟踪所获得的对应来料荒管的管坯称重、连轧机后的测长数据，计算得到来料荒管的壁厚数据，然后根据张减机壁厚分布规律与钢管初始壁厚的关系，在轧制过程中计算对应的各机架轧辊的轧制转速分布，实现张减机平均壁厚的前馈自适应控制，尽量减少由来料荒管壁厚偏差所造成的张减成品钢管壁厚偏差，保证成品钢管的壁厚SNk与理想壁厚SNd基本一致，能够在很大程度上提高技术水平，产生巨大的经济效益。
权利要求
1.一种张减机壁厚前馈控制方法，特征在于，其包含以下步骤步骤1.读取待轧钢管的理想相关工艺参数数据，在线测得待轧钢管的实际相关工艺参数数据；步骤11.由张减轧制表中读出待轧钢管的理想相关工艺参数数据，理想管坯重量Bd、理想的连轧管长度Ld、理想连轧管外径DOd、理想连轧管壁厚SOd、理想成品管外径DNd、理想成品管壁厚SNd、理想张减机入口机架工作直径φOd、理想张减机出口机架工作直径φNd、理想张减机入口机架速度vOd、理想张减机出口机架速度vNd；步骤12.在线实际测得管坯重量B、连轧管长度L、连轧管外径DOk、成品管外径DNk、成品管壁厚SNk、张减机入口机架工作直径φOk、张减机出口机架工作直径φNk、张减机入口机架速度vOk张减机出口机架速度vNk；并设置实际的连轧管外径为DOd与理想连轧管外径DOk一致，即D0d=D0k;]]>步骤2.实时在线计算连轧管壁厚SOk，并计算其误差；步骤21.由于BdB=(D0d-S0d)S0dLd(D0k-S0k)S0kL,]]>且D0d=D0k,]]>则有BdB=(D0d-S0d)S0dLd(D0d-S0k)S0kL,]]>即(S0k)2-D0dS0k+(D0d-S0d)S0dLdBLBd=0,]]>令C=(D0d-S0d)S0dLdBLBd,]]>则可计算得到实际连轧管壁厚SOk为S0k=Dd-Dd2-4C2;]]>步骤22依据理想连轧管壁厚Sd，计算实际连轧管壁厚S的误差，若误差不满足要求，则先转至步骤4，再进行步骤3；若误差满足要求，则继续只进行步骤3；步骤3.张减机前馈自适应控制的轧辊转速在线调整；步骤31.根据标准轧制表，由体积不变规律，在稳定轧制状态下，对于理想数值和实际测得的数值有(D0d-S0d)S0dφ0dv0d=(DNd-SNd)SNdφNdvNd,]]>(D0k-S0k)S0kφ0kv0k=(DNk-SNk)SNkφNkvNk;]]>且φ0k≈φ0d,φNk≈φNd,]]>D0k≈D0d,DNk≈DNd;]]>由此可得(D0d-S0d)S0dφ0dv0d(D0d-S0k)S0kφ0dv0k=(DNd-SNd)SNdφNdvNd(DNd-SNk)SNkφNdvNk,]]>即(D0d-S0d)S0dv0d(D0d-S0k)S0kv0k=(DNd-SNd)SNdvNd(DNd-SNk)SNkvNk;]]>步骤32.因vNd=vNk,]]>且为保证SNk=SNd,]]>前馈壁厚自适应控制调整轧辊转速的方法为v0k=(D0d-S0d)S0d(D0d-S0k)S0kv0d,]]>实现实时自动控制；步骤4、计算轧辊转速的修正量将v0k=(D0d-S0d)S0d(D0d-S0k)S0kv0d]]>写成增量式v0k=v0d+(D0d-S0d-S0k)(D0d-S0k)S0kv0dΔS0,]]>其中ΔS0=S0d-S0k;]]>由于精整机架主要参与钢管的整形，在进行壁厚前馈控制时，保持它们的轧辊转速不变，而仅让张力升起机架和工作机架参与调速。假如让k-1个机架参与调速，即第k个机架的转速固定，则如下分配各参与调速的机架的速度vik=vid+(vkd-vid)(D0d-S0d-S0k)(vkd-v0d)(D0d-S0k)S0kv0dΔS0,]]>得到轧辊转速的修正量，修正轧制表。
2.如权利要求1所述的张减机壁厚前馈控制方法，其特征在于，在线前馈自适应调整轧辊转速的过程中，轧辊转速范围的调整小于原转速的10％，各机架转速的调整趋势保持一致，即φ0k≈φ0d,φNk≈φNd,]]>D0k≈D0d,DNk≈DNd.]]>
3.如权利要求1所述的张减机壁厚前馈控制方法，其特征在于，在线前馈自适应调整轧辊转速的过程中，保持出口辊轮的转速基本不变，即vNd=vNk.]]>
全文摘要
一种张减机壁厚前馈控制方法，其包含以下步骤步骤1.读取待轧钢管的理想相关工艺参数数据，在线测得待轧钢管的实际相关工艺参数数据；步骤2.实时在线计算连轧管壁厚s
文档编号B21B37/18GK1887463SQ20051002743
公开日2007年1月3日 申请日期2005年6月30日 优先权日2005年6月30日
发明者薛建国, 郑坚敏, 刘山 申请人:宝山钢铁股份有限公司, 浙江大学