[发明专利]一种液压张力温轧机金属轧件的温度控制方法

说明书

技术领域

本发明属于液压张力温轧机技术领域，具体涉及一种液压张力温轧机金属轧件的温度控制方法。

背景技术

液压张力温轧机的工作原理：布置在温轧机左右两侧的两个张力液压缸上安装夹钳，单片金属板穿过温轧机工作辊，并被夹持在左右夹钳之间，左右张力液压缸对轧件施加张力，采用低电压大电流的电阻加热方式对两个夹钳之间的轧件通电加热，轧制过程中两个张力液压缸保持恒张力，轧件保持恒温。

现有轧件加热方法分为两种：单变压器加热和双变压器加热。

(1)单变压器加热方式是将左、右两个夹钳作为两个电极，采用一个变压器对这两个电极通电，对夹持在左、右夹钳之间的轧件进行加热。这种方法优点是加热时温轧机辊缝可以打开，缺点是只能在温轧机停车后对轧件加热，无法在轧制过程中对其加热，不利于保证金属薄板的温度均匀性。原因是轧制过程中温轧机出口侧部分的轧件厚度要小于温轧机入口侧部分的轧件厚度，由于轧件厚度越小电阻越大，如果对左右夹钳通电，最终得到加热的部分则会是轧件的温轧机出口侧部分，即无效加热，而真正需要加热的部分应该是温轧机入口侧部分。当轧件一道次轧制完成后，温轧机停车，此时轧件的有效变形区厚度一致，通电加热是有效的。

(2)双变压器加热方法是在轧辊末端安装电刷，使轧辊作为一个电极，左、右夹钳作为另外两个电极，采用两个变压器在左夹钳和轧辊之间、右夹钳和轧辊之间形成两个独立的回路，分别对轧件在左夹钳和轧辊之间的部分、右夹钳和轧辊之间的部分单独加热，且这两部分可实现单独温度闭环控制，能够满足轧件在轧制过程中时刻保持在线加热状态。这种方法要求温轧机辊缝始终闭合，对轧件保持一定的压力使轧辊和轧件充分接触，用于导电。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种液压张力温轧机金属轧件的温度控制方法，以达到满足金属薄带在轧制过程中保持温度均匀性的目的。

一种液压张力温轧机金属轧件的温度控制方法，包括以下步骤：

步骤1、采集轧件左侧和右侧的实际温度值；

步骤2、根据设定的温度值，采用PID控制算法获得液压张力温轧机调功装置的反馈控制量；

步骤3、根据测量获得所要加热轧件的长度，并根据原料厚度获得所要加热轧件的厚度；

步骤4、根据轧件的材料属性、尺寸和温度获得用于加热轧件的内能和用于弥补轧件热辐射造成的热损，进一步获得满足轧件加热所需要的电功率；

步骤5、根据所获电功率获得液压张力温轧机调功装置的前馈控制量；

步骤6、将液压张力温轧机调功装置的反馈控制量与前馈控制量相加，获得调功装置总控制量，完成轧件的温度控制。

步骤2所述的设定的温度值采用阶梯式温度设定方法。

步骤3所述的根据原料厚度获得所要加热轧件的厚度，具体公式如下：

其中，h_m(n)表示第n时刻，轧件在第m道次的温轧机出口厚度；表示第m道次第n时刻的温轧机左侧轧件有效变形区长度；表示第m道次第n-i时刻的温轧机左侧轧件有效变形区长度，i取值为大于1的整数；表示第n时刻的温轧机右侧轧件有效变形区长度；表示第n-i时刻的温轧机右侧轧件有效变形区长度；表示轧件在第m-1道次的温轧机出口厚度平均值，当m-1＝0时，H表示原料厚度。

步骤4所述的根据轧件的材料属性、尺寸和温度获得用于加热轧件的内能和用于弥补轧件热辐射造成的热损，具体公式如下：

计算用于加热轧件的内能公式如下：

其中，ρ_g表示轧件密度，kg/m³；表示第n时刻的温轧机右侧轧件有效变形区长度；表示轧件在第m-1道次的温轧机出口厚度平均值，当m-1＝0时，H表示原料厚度；W表示轧件宽度，mm；c表示平均比热容，J/kg·K；T_sample表示轧件温度，K；t表示时间，s；

计算用于弥补轧件热辐射造成的热损公式如下：

其中，ε表示轧件的辐射系数；σ表示玻尔兹曼常数。

步骤4所述的进一步获得满足轧件加热所需要的电功率，即将用于加热轧件的内能与用于弥补轧件热辐射造成的热损相加求和。

步骤4所述的根据所获电功率获得液压张力温轧机调功装置的前馈控制量，公式如下：