一种热轧板卷尾部鱼尾缺陷的协同控制方法与流程

本发明属于轧钢工序，尤其是涉及一种热轧板卷尾部鱼尾缺陷的协同控制方法。

背景技术：

1、热轧板卷在卷取过程中，尾部带钢由于张力突变、温度梯度不均及剪切力作用，极易产生鱼尾张开、上翘及喇叭口等质量缺陷。鱼尾张开导致带钢端面不齐，影响后续开卷及成材率；上翘使卷筒端面不齐，增加运输及存储风险；喇叭口则造成头端宽度异常膨胀，严重影响下游用户的冲压及焊接质量。

2、现有国内外技术中，尾部卷取张力控制多采用恒张力或两段式（恒定+线性缓降）张力模型，缺乏对尾部金属微观流动行为的主动干预手段。夹送辊控制多为单一椭圆度补偿或简单速差控制，未建立几何-速度-温度的多场耦合机制。飞剪控制则多关注剪切精度本身，对尾部断面形状的主动塑造缺乏系统性设计。上述单一手段的叠加无法从根本上同时解决三类尾部缺陷，且国内外尚未有将脉冲扰动张力、三维协同锁尾与三联剪切塑形进行系统集成的技术方案。

3、因此，亟需开发一种多技术协同、多物理量耦合的尾部质量缺陷综合控制方法，从剪切、卷取、锁尾三个环节系统性地消除鱼尾缺陷。

技术实现思路

1、针对以上的技术缺陷，本发明提供了一种热轧板卷尾部鱼尾缺陷的协同控制方法，通过飞剪预摆-延时-变速三联剪切与尾部形状主动塑造技术，阶梯-斜坡-脉冲三段式变张力梯度耦合卷取技术，夹送辊椭圆度-速差-冷却三维协同锁尾技术的系统集成，从根本上消除鱼尾缺陷。

2、为实现上述技术目的，本发明通过以下技术方案实现：

3、一种热轧板卷尾部鱼尾缺陷的协同控制方法，包括：

4、s1、飞剪三联剪切塑形控制：在带钢尾部剪切阶段，通过飞剪的预摆控制、剪切速度匹配控制及延时闭合控制，对带钢尾部断面形状进行主动塑造；

5、s2、三段式变张力梯度耦合卷取控制：在带钢尾部进入卷取机前的预设长度范围内，建立分段张力控制模型，依次施加恒定张力、非线性缓降张力及脉冲扰动张力，耦合卷筒转速控制，对尾部金属流动进行干预；

6、s3、夹送辊三维协同锁尾控制：通过夹送辊的椭圆度控制、负速差控制及冷却控制，建立几何-速度-温度的多场耦合机制，对带钢尾部进行锁定。

7、优选地，所述预摆控制具体为：飞剪预摆角度为10°～15°，预摆启动提前量为0.67s；

8、所述剪切速度匹配控制具体为：剪切瞬间，控制飞剪出口速度v出与带钢速度v带满足： v出- v带≤ 0.20m/s；

9、所述延时闭合控制具体为：剪切完成后，飞剪钳口保持0.2s的延迟闭合时间。

10、优选地，所述剪切速度匹配控制包括：控制过程中产生一个向下的剪切速度分量，使尾部断面形成自然下斜角α，α= arcsin((v出- v带) / v带)。

11、优选地，所述预设长度范围为带钢尾部最后8.7m。

12、优选地，三个控制段包括：

13、第一段为尾部8.7m～5.2m，采用恒定张力控制，张力系数k1=0.387；

14、第二段为尾部5.2m～2.1m，采用非线性缓降张力控制，张力系数以斜率0.043m/m从0.387线性缓降至0.215；

15、第三段为尾部2.1m～卷尾，施加正弦脉冲张力扰动，脉冲频率f=0.68hz，幅值δt=±3.2kn，同时控制夹送辊负荷系数k夹=0.73，并将卷筒转速从14.7rpm阶梯式降至11.3rpm。

16、优选地，所述张力系数k定义为：k = t / (σs× b × t)，其中，t为卷取张力，σs为带钢屈服强度，b为带钢宽度，t为带钢厚度。

17、优选地，所述椭圆度控制具体为：控制夹送辊椭圆度≤23.6μm。

18、优选地，所述负速差控制具体为：建立夹送辊线速度v夹与卷筒表面线速度v卷之间的负速差控制窗口，δv = v夹- v卷= -0.17m/s ～ -0.09m/s。

19、优选地，所述冷却控制包括：控制夹送辊单次冷却时间为37.4s。

20、优选地，所述冷却控制包括：冷却水流量为18.7l/min。

21、本发明具有的优点和技术效果是：

22、本发明通过飞剪的预摆-延时-变速三联剪切与尾部形状主动塑造技术，利用剪切速度分量形成自然下斜角，并利用钳口延时挤压收缩尾部头端宽度，从几何上消除了上翘趋势和喇叭口效应。

23、本发明通过阶梯-斜坡-脉冲三段式变张力梯度耦合卷取技术，在尾部不同阶段施加特定的张力模型，特别是利用微观张力振荡揉平尾部金属流动死区中的残余应力集中，配合卷筒降速，从根本上消除了鱼尾张开角。

24、本发明通过夹送辊椭圆度-速差-冷却三维协同锁尾技术，利用高精度辊型补偿、负速差产生的预弯角反向力矩以及稳定的温度场控制，有效压制了鱼尾上翘和几何偏移。

25、本发明将剪切、卷取、锁尾三个环节进行系统集成，实现了多技术协同、多物理量耦合，从根本上同时解决了鱼尾张开、上翘及喇叭口三类缺陷，显著提升了热轧板卷的尾部质量。

1.一种热轧板卷尾部鱼尾缺陷的协同控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的热轧板卷尾部鱼尾缺陷的协同控制方法，其特征在于，所述预摆控制具体为：飞剪预摆角度为10°～15°，预摆启动提前量为0.67s；

3.根据权利要求2所述的热轧板卷尾部鱼尾缺陷的协同控制方法，其特征在于，所述剪切速度匹配控制包括：控制过程中产生一个向下的剪切速度分量，使尾部断面形成自然下斜角α，α= arcsin((v出- v带) / v带)。

4.根据权利要求1所述的热轧板卷尾部鱼尾缺陷的协同控制方法，其特征在于，所述预设长度范围为带钢尾部最后8.7m。

5.根据权利要求4所述的热轧板卷尾部鱼尾缺陷的协同控制方法，其特征在于，三个控制段包括：

6.根据权利要求5所述的热轧板卷尾部鱼尾缺陷的协同控制方法，其特征在于，所述张力系数k定义为：k = t / (σs× b × t)，其中，t为卷取张力，σs为带钢屈服强度，b为带钢宽度，t为带钢厚度。

7.根据权利要求1所述的热轧板卷尾部鱼尾缺陷的协同控制方法，其特征在于，所述椭圆度控制具体为：控制夹送辊椭圆度≤23.6μm。

8.根据权利要求7所述的热轧板卷尾部鱼尾缺陷的协同控制方法，其特征在于：所述负速差控制具体为：建立夹送辊线速度v夹与卷筒表面线速度v卷之间的负速差控制窗口，δv =v夹- v卷= -0.17m/s ～ -0.09m/s。

9.根据权利要求8所述的热轧板卷尾部鱼尾缺陷的协同控制方法，其特征在于，所述冷却控制包括：控制夹送辊单次冷却时间为37.4s。

10.根据权利要求9所述的热轧板卷尾部鱼尾缺陷的协同控制方法，其特征在于：所述冷却控制包括：冷却水流量为18.7l/min。