專利名稱:冷軋帶鋼橫向厚差控制方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及帶鋼的一種軋制方法,特別涉及在冷軋機上對帶鋼橫斷面的厚度分布 進行控制的方法。
背景技術(shù):
板帶材的幾何尺寸精度包括板厚精度即縱向厚差、平直度和橫向厚差以及板寬等 質(zhì)量指標(biāo)。本文中的“橫向厚差”定義為帶鋼厚度在垂直于縱向方向的鉛垂面上沿寬度方 向的分布。
根據(jù)冷軋機對熱軋來料橫向厚差的不同處理方法,現(xiàn)有冷軋機對熱軋來料橫向厚 差的處理方法可分為以下三種情況。第一,機組對熱軋來料橫向厚差不檢測,這種機組沒有 裝備對來料帶鋼橫向厚度進行直接在線檢測的儀表,在軋制參數(shù)的預(yù)設(shè)定系統(tǒng)中,其對橫 斷面的分布作了簡化處理,采用這種簡化處理的軋機沒有調(diào)控帶鋼橫向厚度分布的能力。 而且,由帶鋼橫向厚差和平坦度分布的相關(guān)性可知,對來料橫向厚差的這種簡化處理,平坦 度的控制質(zhì)量必定受到影響。第二,第一機架平坦度閉環(huán)控制,間接消除帶鋼橫向厚差的波 動干擾。冷軋機組在第一機架的出口配置了平坦度儀,實現(xiàn)第一機架平坦度閉環(huán)控制。此 時,對來料帶鋼橫向厚差并不進行直接測量。從軋制穩(wěn)定角度出發(fā),考慮了帶鋼橫斷面的變 化對軋制穩(wěn)定性的影響,其做法是通過測量第一機架后帶鋼平坦度的分布,然后通過第一 機架平坦度反饋控制,執(zhí)行機構(gòu)作出響應(yīng),來間接消除或減弱橫向厚差的波動影響,有利于 軋制過程的穩(wěn)定。第三,來料帶鋼實測其邊部區(qū)域橫向厚度分布,系統(tǒng)有邊緣降控制。該冷 軋機在其入口配置有邊緣降檢測儀(或者同時在軋機的入口和出口布置邊緣降檢測儀), 實時測量來料帶鋼的邊部區(qū)域厚度分布。軋機配備邊緣降控制系統(tǒng)的主要目的是控制帶鋼 的邊部減薄現(xiàn)象。采用這種配置方案的冷軋機,通常不涉及帶鋼橫斷面的整體測量與控制。 另外,在軋制參數(shù)預(yù)設(shè)定控制系統(tǒng),沒有將邊緣降控制和帶鋼的平坦度綜合起來考慮,而是 靠基礎(chǔ)自動化的動態(tài)反饋調(diào)整來消除彼此的干擾,邊緣降和平坦度控制系統(tǒng)之間缺乏合理 分工。這種相對獨立的系統(tǒng)理論上會造成末機架反饋控制的執(zhí)行機構(gòu)的頻繁調(diào)整。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種冷軋帶鋼橫向厚差控制方法,以進一步提高冷軋軋制 成品帶鋼的質(zhì)量,確保冷軋生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種冷軋帶鋼橫向厚差控制方法,是基于1號機架入口配 置的斷面儀實時檢測熱軋來料斷面形狀,實現(xiàn)帶鋼橫向厚差前饋控制;所述控制方法的步 驟主要包括
(1)在冷軋機1號機架入口配置一臺帶鋼斷面形狀檢測儀,實時檢測熱軋來料斷 面形狀;
(2)由熱軋來料斷面形狀實測值計算得到1號機架入口帶鋼斷面特征值向量包 括整體凸度均值、中心凸度均值、楔形、傳動側(cè)邊降值和操作側(cè)邊降值;
(3)根據(jù)1號機架入口帶鋼斷面特征向量的實際值,與特征向量的目標(biāo)值之間的 偏差,分別確定本機架工作輥彎輥、中間輥彎輥、支撐輥傾輥、上、下中間輥竄輥的補償量。
所述控制方法的步驟還包括(4)在橫向厚差控制輸出時,將輥縫出口平坦度的 實際分布作為約束條件。
所述1號機架以后的機架的來料帶鋼的橫向厚差控制方法是
首先確定后機架來料帶鋼的橫向厚差分布是前一機架軋后的帶鋼橫向厚差分 布;
(2)由前一機架軋后的帶鋼橫向厚差分布得到后機架入口帶鋼斷面特征值向量 包括整體凸度均值、中心凸度均值、楔形、傳動側(cè)邊降值和操作側(cè)邊降值;
(3)根據(jù)后機架入口帶鋼斷面特征值向量,與特征向量的目標(biāo)值之間的偏差,分別 確定本機架工作輥彎輥、中間輥彎輥、支撐輥傾輥、上、下中間輥竄輥的補償量;
(4)在橫向厚差控制輸出時,將輥縫出口平坦度的實際分布作為約束條件。
所述機架為前三個機架,第一號機架至第三號機架參與到所述帶鋼橫向厚差控制 中。
本發(fā)明的冷軋帶鋼橫向厚差控制方法,是通過冷軋機橫向厚差測量儀硬件配置方 案、冷軋機橫向厚差的前饋控制策略、橫向厚差測量數(shù)據(jù)數(shù)學(xué)處理方法、兼顧平坦度的帶鋼 橫向厚差控制模型的四個主要方面的技術(shù)方案。在兼顧帶鋼平坦度前提下,實時對帶鋼橫 向厚差的調(diào)控,具有以下優(yōu)點
(1)可以實時獲得來料帶鋼的橫向厚度波動情況,控制系統(tǒng)可以對橫向厚度的干 擾進行及時的響應(yīng);
(2)可以將前機架出口帶鋼的橫向厚差控制在目標(biāo)范圍之內(nèi);
(3)前機架帶鋼在兼顧平坦度的前提下,橫向厚差控制在目標(biāo)范圍之內(nèi),后機架的 平坦度控制利用受控的橫向厚差的信息,通過板形調(diào)節(jié)機構(gòu)的動作,有助于獲得更理想的 成品帶鋼的板形控制精度。
本發(fā)明的冷軋帶鋼橫向厚差控制方法進一步提高了冷軋軋制成品帶鋼的質(zhì)量,確 保冷軋生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性。
圖1為多機架冷連軋機帶鋼橫向厚差前饋控制示意圖,其中圖Ia為對第1機架 前饋控制示意圖,圖Ib為對前三個機架前饋控制示意圖2為帶鋼橫向厚差斷面儀測量點配置方案示意圖3為帶鋼橫斷面分區(qū)以及特征點示意圖4為本案實施例,五機架冷連軋機組的入口布置一臺斷面儀的安裝示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
一種冷軋帶鋼橫向厚差控制方法,是基于1號機架入口配置的斷面儀實時檢測熱 軋來料斷面形狀,實現(xiàn)帶鋼橫向厚差前饋控制;所述控制方法的步驟主要包括
(1)在冷軋機1號機架入口配置一臺帶鋼斷面形狀檢測儀,實時檢測熱軋來料斷面形狀;
(2)由熱軋來料斷面形狀實測值計算得到1號機架入口帶鋼斷面特征值向量包 括整體凸度均值、中心凸度均值、楔形、傳動側(cè)邊降值和操作側(cè)邊降值;
(3)根據(jù)1號機架入口帶鋼斷面特征向量的實際值,與特征向量的目標(biāo)值之間的 偏差,分別確定本機架工作輥彎輥、中間輥彎輥、支撐輥傾輥、上、下中間輥竄輥的補償量;
(4)在橫向厚差控制輸出時,將輥縫出口平坦度的實際分布作為約束條件。
下面具體說明
一、冷軋機組斷面儀基本配置方案
參見圖1,包括4個機架或以上的冷連機組,每個機架是6輥軋機,圖1中所示 為5機架。在冷軋機組1#機架入口前配置帶鋼斷面形狀檢測儀,簡稱斷面儀(即TTDG, Transversal Thickness Distribution Gauge的簡寫),實測熱軋來料帶鋼的斷面形狀。
斷面儀基本配置方案在帶鋼寬度方向上共設(shè)置二類三組厚度測量點,測量點不 均勻分布于整個帶鋼斷面,其中一類是可移動的邊部測量組,共兩組,為左、右兩側(cè)各一組 邊部測量點,測量點之間距離較近,可移動測量組根據(jù)來料帶鋼的寬度,實現(xiàn)自動定位功 能,即最外側(cè)測量頭測量相應(yīng)帶鋼的邊部3mm位置處的帶鋼厚度。另一類是中間固定式的 測量組,共一組,測量點之間距離較大。各個測量組內(nèi)測量頭的間距和數(shù)目分別定義為G和 N。本發(fā)明提出邊部測量組G1 = 5-20mm,越靠近邊部測量頭的布置越密,N1 = 10-20個;中 間測量組& = 50-100mm,N2的選擇則主要取決于該冷軋機組所能生產(chǎn)的帶鋼的最大和最小 寬度綜合確定。斷面儀測量點布置方案如圖2所示。
二、冷軋機橫向厚差的前饋控制
根據(jù)斷面儀對帶鋼橫向厚差的實際測量值,第一機架或者前三個機架的執(zhí)行機構(gòu) 作出響應(yīng)。通過模型計算,如果第一機架在滿足平坦度約束條件的前提下可以將橫向厚差 控制在目標(biāo)范圍內(nèi),則第一機架作出響應(yīng);如果在平坦度約束條件的前提下,僅靠第一機架 不能將橫向厚差精度控制在目標(biāo)范圍之內(nèi),則前三機架參與到前饋控制中來。參見圖Ia和 圖lb。
三、橫向厚差測量數(shù)據(jù)數(shù)學(xué)處理方法
1、橫向厚差測量值的多項式數(shù)學(xué)描述
根據(jù)冷軋機1號機架入口布置的斷面儀多通道的實際測量值,橫斷面可以用不同 階數(shù)的多項式來描述,如4次、10次乃至更高次。本發(fā)明提出用六次多項式來重構(gòu)斷面,即 下式⑴
權(quán)利要求
式中軋機執(zhí)行機構(gòu)的調(diào)整量為Δ F,執(zhí)行機構(gòu)具體包括工作輥彎輥力F1、中間輥彎輥力F2, 支撐輥傾輥量F3、以及上中間輥竄輥量F4、下中間輥竄輥量F5 ;前機架的各個執(zhí)行機構(gòu)有工作輥彎輥、中間輥彎輥,支撐輥傾斜,根據(jù)各個液壓執(zhí)行機 構(gòu)的特性,建立傳遞系數(shù)矩陣C1如下
1.一種冷軋帶鋼橫向厚差控制方法,其特征是基于1號機架入口配置的斷面儀實時 檢測熱軋來料斷面形狀,實現(xiàn)帶鋼橫向厚差前饋控制;所述控制方法的步驟主要包括(1)在冷軋機1號機架入口配置一臺帶鋼斷面形狀檢測儀,實時檢測熱軋來料斷面形狀;(2)由熱軋來料斷面形狀實測值計算得到1號機架入口帶鋼斷面特征值向量包括整 體凸度均值、中心凸度均值、楔形、傳動側(cè)邊降值和操作側(cè)邊降值;(3)根據(jù)1號機架入口帶鋼斷面特征向量的實際值,與特征向量的目標(biāo)值之間的偏差, 分別確定本機架工作輥彎輥、中間輥彎輥、支撐輥傾輥、上、下中間輥竄輥的補償量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷軋帶鋼橫向厚差控制方法,其特征是所述控制方法的步 驟還包括(4)在橫向厚差控制輸出時,將輥縫出口平坦度的實際分布作為約束條件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的冷軋帶鋼橫向厚差控制方法,其特征是所述在步驟(2) 中,根據(jù)冷軋機1號機架入口布置的斷面儀多通道的實際測量值,橫斷面采用六次多項式 來描述,即下式⑴
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的冷軋帶鋼橫向厚差控制方法,其特征是所述在步驟(3) 中,確定本機架工作輥彎輥、中間輥彎輥、支撐輥傾輥、上、下中間輥竄輥補償量的帶鋼橫向 厚差的基本控制模型見下式,C2為上、下中間輥竄輥對兩側(cè)邊緣降值的傳遞系數(shù)矩陣,C2的表達式如下
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷軋帶鋼橫向厚差控制方法,其特征是所述步驟(4)輥縫 出口平坦度的實際分布的約束條件為翹曲系數(shù)法,首先定義一個能反映帶鋼翹曲變形程度 的系數(shù)K,將對出口平坦度的計算轉(zhuǎn)變?yōu)槁N曲系數(shù)K的計算,K的實際計算值和K值的上下 限幅值作比較,來判斷是否會出現(xiàn)平坦度超值導(dǎo)致軋制不穩(wěn)定現(xiàn)象;令Δ σ in,△ Ommax分別為帶鋼發(fā)生中浪和邊浪的最小張應(yīng)力差的臨界值,可由殘余 應(yīng)力偏差Δ σ確定板形良好的判定準(zhǔn)則,即
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的冷軋帶鋼橫向厚差控制方法,其特征是所述1號機架 以后的機架的來料帶鋼的橫向厚差控制方法是首先確定后機架來料帶鋼的橫向厚差分布是前一機架軋后的帶鋼橫向厚差分布; (2)由前一機架軋后的帶鋼橫向厚差分布得到后機架入口帶鋼斷面特征值向量包括整體凸度均值、中心凸度均值、楔形、傳動側(cè)邊降值和操作側(cè)邊降值;(3)根據(jù)后機架入口帶鋼斷面特征值向量,與特征向量的目標(biāo)值之間的偏差,分別確定 本機架工作輥彎輥、中間輥彎輥、支撐輥傾輥、上、下中間輥竄輥的補償量;(4)在橫向厚差控制輸出時,將輥縫出口平坦度的實際分布作為約束條件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的冷軋帶鋼橫向厚差控制方法,其特征是所述機架為前三個 機架,第一號機架至第三號機架參與到所述帶鋼橫向厚差控制中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的冷軋帶鋼橫向厚差控制方法,其特征是所述步驟(1)中 在冷軋機一號機架入口配置一臺帶鋼斷面形狀檢測儀,該斷面儀在帶鋼寬度方向上共設(shè)置 二類三組厚度測量點,測量點不均勻分布于整個帶鋼斷面,其中一類是可移動的邊部測量 組,共兩組,為左、右兩側(cè)各一組邊部測量點,測量點之間距離較近,可移動測量組根據(jù)來料 帶鋼的寬度,實現(xiàn)自動定位功能;另一類是中間固定式的測量組,共一組,測量點之間距離 較大。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種冷軋帶鋼橫向厚差控制方法,是基于1號機架入口配置的斷面儀實時檢測熱軋來料斷面形狀,實現(xiàn)帶鋼橫向厚差前饋控制;其步驟主要包括(1)在冷軋機1號機架入口配置一臺帶鋼斷面形狀檢測儀,實時檢測熱軋來料斷面形狀;(2)由熱軋來料斷面形狀實測值計算得到1號機架入口帶鋼斷面特征值向量;(3)根據(jù)1號機架入口帶鋼斷面特征向量的實際值,與特征向量的目標(biāo)值之間的偏差,分別確定本機架工作輥彎輥、中間輥彎輥、支撐輥傾輥、上、下中間輥竄輥的補償量;(4)在橫向厚差控制輸出時,將輥縫出口平坦度的實際分布作為約束條件。本發(fā)明能進一步提高冷軋軋制成品帶鋼的質(zhì)量,確保冷軋生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性。
文檔編號B21B37/42GK102029294SQ20091019664
公開日2011年4月27日 申請日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日
發(fā)明者唐成龍, 張永杰, 顧廷權(quán) 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司