熱連軋中間坯厚度及鑄錠長度的控制方法與流程
2023-06-17 05:15:11 1
本發明涉及金屬壓力加工技術領域，尤其是一種控制熱連軋中間坯厚度及鑄錠長度的方法。
背景技術：
目前，熱連軋的中間坯厚度設定值是通過工廠的技術人員根據生產經驗估算出來的，具有很大的不確定性。這種憑經驗估算得到的中間坯厚度設定值會引起以下問題：當中間坯厚度設定值偏大時，可能導致各機架壓下負荷超限並引發事故；當中間坯厚度設定值偏小時，將導致粗軋機軋制道次過多，而連軋機的道次壓下負荷偏小，不但增加了軋機功耗，而且降低了生產效率。壓下負荷偏小還可能導致連軋機組的軋輥和帶材間發生打滑，使軋制過程趨於不穩定狀態。此外，由於人工估算中間坯厚度設定值存在較大偏差，進一步加大了鑄錠長度的設計誤差。當人工估算的鑄錠長度過長時，易出現中間坯的長度超出粗軋機和連軋機間輥道允許長度的現象，現場操作人員被迫加大中間坯的厚度，導致連軋機架壓下負荷超限，或者採取在粗軋過程中增加頭尾切損量的措施，這樣會降低成品率。當鑄錠長度過短時，也會降低成品率。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種熱連軋中間坯厚度及鑄錠長度的控制方法，這種方法可以解決現有熱連軋生產成品率低的問題。
為了解決上述問題，本發明採用的技術方案是：這種熱連軋中間坯厚度及鑄錠長度的控制方法包括以下步驟：
a、根據設定的連軋機各機架的軋制道次壓下率和軋件的成品厚度，反算中間坯厚度基準值和各機架的軋制道次壓下量；
b、對中間坯厚度基準值進行軋制力校核並修正：先利用軋機的二級模型系統中的軋制力計算模型，對各道次的軋制力進行校核，如果出現計算軋制力超過機架允許的最大軋制力許可值的情況，則減小該道次的壓下量，反覆迭代計算，直至計算軋制力小於等於最大軋制力許可值；再對中間坯厚度基準值進行修正計算，在粗軋機扎至所計算的中間坯厚度；
c、根據修正所得的中間坯厚度值、從粗軋機到連軋機間的輥道長度和鑄錠厚度來計算鑄錠長度，按照計算得到的鑄錠長度來鑄造鑄錠。
上述熱連軋中間坯厚度及鑄錠長度的控制方法的技術方案中，更具體的技術方案還可以是：連軋機採用四個機架，依據軋制工藝的設定原則，第一機架到第四機架的軋制道次壓下率依次為a％、b％、c％、d％；第一機架到第四機架的軋制道次壓下量依次為y1、y2、y3、y4，單位為毫米；軋件的成品厚度為hp，單位為毫米；假設中間坯厚度基準值為hf，單位為毫米；則步驟a中的中間坯厚度基準值的計算式為：
各機架的軋制道次壓下量的計算式為：
進一步的，步驟b中對中間坯厚度基準值進行軋制力校核並修正的具體方法如下：
根據工藝設定，已知中間坯在連軋機組的入口軋制溫度、軋件的終軋溫度、各機架的道次壓下量工藝參數，並利用軋機的二級模型系統中的軋制力計算模型，計算出第一機架至第四機架的軋件的軋制力，假設經計算得到的第一機架至第四機架的軋件的軋制力分別為f1、f2、f3、f4，單位為千牛；各機架的最大許可軋制力分別為f1max、f2max、f3max、f4max，單位為千牛。為了避免各道次出現軋制力超限的現象，進行判斷如下：
(1)如果出現f1＞f1max時，則令y1減少0.5毫米，再次進行軋制力校核，直至軋制力不再超限；
(2)如果出現f2＞f2max時，則令y2減少0.3毫米，再次進行軋制力校核，直至軋制力不再超限；
(3)如果出現f3＞f3max時，則令y3減少0.2毫米，再次進行軋制力校核，直至軋制力不再超限；
(4)如果出現f4＞f4max時，則令y4減少0.1毫米，再次進行軋制力校核，直至軋制力不再超限；
假設經過第n次修正的第一機架至第四機架的軋制道次壓下量依次為y1n、y2n、y3n、y4n，單位為毫米；當各道次的軋制力不再超限後，根據修正後的各道次壓下量計算出經過修正的中間坯厚度值hf′，單位為毫米，計算式為：
hf′＝hp+y4n+y3n+y2n+y1n。
進一步的，步驟c中鑄錠長度的計算式為：
其中，l為鑄錠的長度，單位為毫米；gmax為從粗軋機到連軋機間的輥道長度，單位為毫米；h為鑄錠的厚度，單位為毫米。按照鑄錠越長，成品率越高的原則，即中間坯長度正好與粗軋機和連軋機間輥道允許擺放中間坯的最大長度值相等來考慮，從粗軋機到連軋機間的輥道長度即最大允許中間坯長度。如果該l的值未超出熔鑄工序所能鑄造出的最大鑄錠長度值，則最終選定鑄錠長度為該值。如果l的值超出了熔鑄工序所能鑄造出的最大鑄錠長度值，則只需按照熔鑄工序所能鑄造出的最大鑄錠長度值來鑄造鑄錠即可。
鑄錠的厚度和長度都對中間坯的厚度有影響，由於鑄錠的長度可以通過鑄造過程以及鑄錠的頭尾鋸切量來控制，而厚度是由熔鑄工序的結晶器規格決定的，不能隨意更改，因此本發明考慮將鑄錠的厚度視為已知值，僅對鑄錠的長度進行校核計算。
由於採用了上述技術方案，本發明與現有技術相比具有如下有益效果：本發明通過以上三個步驟的計算控制粗軋機軋制和熔鑄工序，得到最優的中間坯厚度以及與其相對應的最優的鑄錠長度，在保證產品力學性能指標的前提下，能夠防止軋制過程由於壓下負荷超限而中斷，避免了設備事故的發生，同時避免了由於鑄錠長度與中間坯厚度不匹配而帶來的額外頭尾切損，提高了成品率。
具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步詳述：
本實施例的熱連軋中間坯厚度及鑄錠長度的控制方法，採用「1+4」熱連軋，該方法包括以下步驟：
a、根據設定的連軋機各機架的軋制道次壓下率和軋件的成品厚度，反算中間坯厚度基準值和各機架的軋制道次壓下量。
假設中間坯厚度基準值為hf，單位為毫米；依據軋制工藝的設定原則，第一機架到第四機架的軋制道次壓下率依次為a％＝45％、b％＝42％、c％＝40％、d％＝38％；第一機架到第四機架的軋制道次壓下量依次為y1、y2、y3、y4，單位為毫米；軋件的成品厚度為hp＝4毫米。
則中間坯厚度基準值hf為：
各機架的軋制道次壓下量為：
b、對中間坯厚度基準值進行軋制力校核並修正：先利用軋機的二級模型系統中的軋制力計算模型，對各道次的軋制力進行校核，如果出現計算軋制力超過機架允許的最大軋制力許可值的情況，則減小該道次的壓下量，反覆迭代計算，直至計算軋制力小於等於最大軋制力許可值；再對中間坯厚度基準值進行修正計算，在粗軋機扎至所計算的中間坯厚度。
根據工藝設定，已知中間坯在連軋機組的入口軋制溫度、軋件的終軋溫度、各機架的道次壓下量等工藝參數，並利用軋機的二級模型系統中的軋制力計算模型，可以計算出第一機架至第四機架的軋件的軋制力，假設經計算得到的第一機架至第四機架的軋件的軋制力分別為f1＝32000千牛、f2＝28000千牛、f3＝31000千牛、f4＝25000千牛；各機架的最大許可軋制力分別為f1max＝f2max＝f3max＝f1max＝30000千牛。為了避免各道次出現軋制力超限的現象，進行判斷如下：
(1)f1＞f1max，令y1減少0.5毫米。
(2)f2＜f2max，不用改變第二機架的壓下量。
(3)f3＞f3max，令y3減少0.2毫米。
(4)f4＜f4max，不用改變第四機架的壓下量。
由以上判斷可知，第一機架和第三機架的軋制力超限，需要減小壓下量後對這兩個機架的軋制力進行再次校核。
第一次修正後的第一機架的壓下量y11＝y1-0.5＝15.16-0.5＝14.66毫米。在此壓下量下，經過軋制力計算模型的計算，經過第一次修正的第一機架的軋制力f11＝29500千牛，f11＜f1max，第一機架的壓下量修正完畢。
第一次修正後的第三機架的壓下量y31＝y3-0.2＝4.3-0.2＝4.1毫米。在此壓下量下，經過軋制力計算模型的計算，經過第一次修正的第三機架的軋制力f31＝30200千牛。由於f31＞f3max，需繼續減小壓下量，即第二次修正後的第三機架的壓下量y32＝y31-0.2＝4.1-0.2＝3.9毫米。在此壓下量下，經過軋制力計算模型的計算，經過第二次修正的第三機架的軋制力f32＝29200千牛，f32＜f3max，第三機架的壓下量修正完畢。
當各道次的軋制力不再超限後，根據修正後的各道次壓下量可計算出經過修正的中間坯厚度值hf1，單位為毫米，計算式為：
hf′＝hp+y4+y32+y2+y11＝4+2.45+3.9+7.78+14.66＝32.79毫米；
由此，在粗軋機將中間坯扎至32.79毫米的厚度。
c、根據修正所得的中間坯厚度值、從粗軋機到連軋機間的輥道長度和鑄錠厚度來計算鑄錠長度，按照計算得到的鑄錠長度來鑄造鑄錠。
從粗軋機到連軋機間的輥道長度(即最大允許中間坯長度)為gmax＝150000毫米；鑄錠的厚度為h＝600毫米；鑄錠長度的為：
如果該l的值未超出熔鑄工序所能鑄造出的最大鑄錠長度值，則最終選定鑄錠長度為該值。如果l的值超出了熔鑄工序所能鑄造出的最大鑄錠長度值，則只需按照熔鑄工序所能鑄造出的最大鑄錠長度值來鑄造鑄錠即可。