CN101920268A - 冷轧机板形控制测量值处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种冷轧机板形控制测量值处理方法，该处理方法考虑了冷轧过程中带钢跑偏和测量辊中心位置偏移等因素。同时该处理方法通过对板形测量辊边部区域覆盖率计算、传感器直径覆盖率计算及传感器面积覆盖率计算等综合处理，得到冷轧过程中板形测量辊边部径向力的精度测量值，该精确测量值为冷轧板形控制提供了前提。板形控制系统使用该测量值处理方法得到的板形实际状态可以提高板形控制效果，进而提高冷轧带钢板形质量。

Description

冷轧机板形控制测量值处理方法

技术领域

本发明涉及轧钢领域，特别适用于接触式冷轧带钢板形控制与测量值处理。

背景技术

带钢冷轧生产过程中，板形质量是产品最重要的技术指标之一，近年来用户对冷轧产品板形质量的要求越来越高，特别是对于汽车和家电等生产厂家。冷轧带钢的板形工艺与控制技术非常复杂，是轧钢领域技术综合化、专业化的代表性技术。国内外钢铁生产企业投入巨大的人力、物力和财力来努力提高产品的板形质量。

实际生产过程中，带钢宽度与板形检测辊有效检测宽度大小不一致的情况下，带钢边缘部分只能覆盖到边部检测辊压力传感器上的一部分，检测出来的带材张力就会小于带钢真实张力。而对于控制系统而言，它对测量信号要求是在一个单位测量段上的张力值，这样需要将传感器检测值进行覆盖率的处理，使之成为一个可以由控制系统处理的检测信号。因此，如何在冷轧板形控制系统中保证带钢边部张力检测的准确性是一个重要的技术课题。

接触式冷轧板形测量系统在对带钢进行边部张力检测时，首先需要判断带钢所位于的检测区域并计算出检测区域覆盖率。其次，在得到测量区域覆盖率后，由于带钢张力是由传感器进行测量的，因此需要将测量区域覆盖率转换为传感器直径，最后由于控制系统的最小控制单元是单独的一个传感器，因此就需要把直径覆盖率转换为面积覆盖率，这样才可得到带钢边部上的张力值。

冷轧边部张力测量精度的高低决定了板形控制效果，决定了冷轧带钢产品板形质量。基于上述事实，依据接触式冷轧板形测量系统的实际工作情况，研究开发具有在线控制能力的板形测量辊边部覆盖率板形测量值计算模型，以提高板形测量精度，适应冷轧板形控制系统的技术要求，提高冷轧带钢板形质量，是非常重要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种冷轧机板形控制测量值处理方法，该处理方法考虑了冷轧过程中带钢跑偏和测量辊中心位置偏移等因素。同时该处理方法通过对板形测量辊边部区域覆盖率计算、传感器直径覆盖率计算及传感器面积覆盖率计算等综合处理，得到冷轧过程中板形测量辊边部径向力的精度测量值，该精确测量值为冷轧板形控制提供了前提。

为实现上述目的，本发明的技术方案叙述如下：

①一种冷轧机板形控制测量值处理方法，通过数学分析方法考虑了冷轧过程带钢跑偏和测量辊中心位置偏移因素。根据带钢宽度和传感器形状尺寸等工艺条件的差别，确定板形测量辊边部区域带钢覆盖率、传感器直径覆盖率及传感器面积覆盖率，根据覆盖率的计算结果计算得到冷轧过程板形测量辊边部所受带钢径向力的精确测量值。

②根据板形测量辊边部带钢覆盖率，板形辊边部区域带钢覆盖率设计方法如下：

由图1冷轧过程带钢宽度和板形测量辊的几何关系可得到：

板形辊操作侧未覆盖区域带钢宽度为：

板形辊传动侧未覆盖区域带钢宽度为：

式中：w_未为板形测量辊未覆盖区域宽度；l_测为板形测量辊长度；w_带为带钢宽度；Δs_带为带钢偏移量；δ_测为实际板形辊中心位置偏差量。

在得到w_未之后，判断w_未是带钢边部在板形辊宽测量区还是在窄测量区。如果w_未在窄测量区域，则覆盖的区域个数为：

如果

则覆盖区域个数为：

式中w_窄为窄测量区域宽度

α_未＝r-[r]

式中：α_未为未覆盖率；r为覆盖区域个数；[r]为覆盖区域个数取整；26为测量段窄测量区域长度，单位mm；52为测量段宽测量区域长度，单位mm。

由此可得到覆盖区域宽度覆盖率为：

ε_覆盖＝1-α_未

式中ε_覆盖为覆盖区域宽度覆盖率

③根据带钢在板形辊边部区域的覆盖率计算模型，确定带钢在传感器直径覆盖率方法如下：

由于测量径向力是由传感器进行测量，因此需要把覆盖区域宽度覆盖率转换为传感器上直径的覆盖率。由于传感器的直径可能小于板形辊宽测量区域，但大于窄测量区域。因此需要分别计算带钢在传感器直径的覆盖率。

由图2传感器直径、板形辊测量段宽度的几何关系可知，传感器上直径的覆盖率为：

式中：γ为传感器直径覆盖率；w_测为测量区域宽度(大测量区域宽度或小测量区域宽度)；D为传感器直径；R为传感器半径。

如图3，由于在窄测量区域上，传感器之间可能有重叠区域，因此当边部区域上的覆盖率达到最小覆盖率时，需要用其相应内侧传感器来计算直径覆盖率为：

如果带钢的边部在宽测量区域上，由于宽测量区大于传感器直径，当其边部覆盖率达到最小覆盖率需用内点来计算时，取内点直径覆盖率为1。

④根据带钢在传感器直径覆盖率，确定带钢在传感器面积覆盖率方法如下：

如图4，如果带钢在传感器直径覆盖率小于传感器半径时：

由几何关系可得：

$\cos \frac{\mathrm{\ψ}}{2}=\frac{\mathrm{OE}}{R}=\frac{R-D\×\mathrm{\γ}}{R}$

因此传感器面积覆盖率为

如图5，如果带钢在传感器直径覆盖率大于传感器半径时：

由几何关系可知

$\cos \frac{\mathrm{\ψ}}{2}=\frac{\mathrm{OC}}{R}=\frac{R-D\×(1-\mathrm{\γ})}{R}$

因此传感器面积覆盖率为

⑤根据带钢在传感器面积覆盖率，确定板形测量辊边部传感器所受带钢径向力大小方法如下：

式中：F_边(i)为板形控制使用的板形辊边部带钢径向力；η为带钢在传感器面积覆盖率；α_标为传感器标定因子；F_测(i)为板形辊边部第i测量段实际测得的径向力；

附图说明

图1为接触式冷轧带钢板形测量的示意图；

图2-a为窄测量区域传感器上覆盖率≤50％时，带钢板形边部测量区域传感器覆盖率示意图；

图2-b为窄测量区域传感器上覆盖率＞50％时，带钢板形边部测量区域传感器覆盖率示意图；

图2-c为宽测量区域传感器上覆盖率≤50％时，带钢板形边部测量区域传感器覆盖率示意图；

图2-d为宽测量区域传感器上覆盖率＞50％时，带钢板形边部测量区域传感器覆盖率示意图；

图3为带钢板形测量传感器内侧点直径覆盖率示意图；

图4为边部面积覆盖区域小于半径示意图；

图5为边部面积覆盖区域大于半径示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

本实施例公开的是某1450冷轧机板形测量系统边部覆盖率的计算过程，以及通过带钢边部覆盖率所获得的边部压力测量值。产品规格(厚×宽)：0.6×1220mm，材质：ST12

带钢宽度w＝1404mm，板形辊测量区域段数为17/10/17，测量区宽度26mm/52mm/26mm；测量辊直径313mm；传感器直径30mm，传感器直径最小覆盖率为0.0667取带钢偏移量Δs_带＝0；实际板形辊中心偏差量δ_测＝0。

(1)测量段边部区域覆盖率计算

根据已知条件，以操作侧为例由公式

可得到板形测量段带钢未覆盖宽度w_未＝92mm。

判断w_未是在宽测量区域上，还是在窄测量区域上。由于

因此可以判断w_未是在窄测量区域上，覆盖区域个数为

由此根据公式α_未＝r-[r]

式中：α_未为未覆盖率；r为覆盖区域个数；[r]为覆盖区域个数取整。

α_未＝r-[r]＝3.538-3＝0.538

由此可得到覆盖区域宽度覆盖率为ε_覆盖＝1-α_未＝0.462

(2)传感器直径覆盖率计算

由于ε_覆盖＞最小覆盖率，因此由公式

可以得到传感器直径覆盖率γ为0.467。

(3)传感器面积覆盖率计算

由于传感器直径覆盖率γ＝0.467＜0.5，因此使用公式

由上式可得η＝0.459

由式

可知，根据传感器覆盖率计算值、边部板形辊测得的压力以及标定数据可以得到用于板形控制的板形辊单位测量段的板形实测值。

Claims (5)

1.一种冷轧机板形控制测量值处理方法，其特征在于，该处理方法通过数学分析方法考虑了冷轧过程中带钢跑偏和测量辊中心位置偏移因素，通过对板形测量辊边部区域带钢覆盖率计算、传感器直径覆盖率计算及传感器面积覆盖率计算，得到冷轧过程中板形测量辊边部径向力的精确测量值，该精确测量值为冷轧板形控制提供了前提。

2.根据权利要求1所述的冷轧机板形控制测量值处理方法，其特征在于，所述的板形测量辊边部区域带钢覆盖率的计算方法如下：

由冷轧过程带钢宽度和板形测量辊的几何关系可得到：

板形辊操作侧未覆盖区域带钢宽度为：

板形辊传动侧未覆盖区域带钢宽度为：

式中：w_未为板形测量辊未覆盖区域宽度；l_测为板形测量辊长度；w_带为带钢宽度；Δs_带为带钢偏移量；δ_测为实际板形辊中心位置偏差量；

在得到w_未之后，判断w_未是带钢边部在板形辊宽测量区还是在窄测量区，如果w_未在窄测量区域，则未覆盖的区域个数为：

如果

则未覆盖区域个数为：

式中w_窄为窄测量区域宽度

α_未＝r-[r]

式中：α_未为未覆盖率；r为未覆盖区域个数；[r]为未覆盖区域个数取整；26为测量段窄测量区域长度，单位mm；52为测量段宽测量区域长度，单位mm。

由此可得到带钢在板形辊边部区域的覆盖率

ε_覆盖＝1-α_未

式中：ε_覆盖为带钢在板形辊边部区域的覆盖率

3.根据权利要求2所述的冷轧机板形控制测量值处理方法，其特征在于，根据所述的带钢在板形辊边部区域的覆盖率计算模型，确定带钢在传感器直径覆盖率方法如下：

由于测量径向力是由传感器进行测量，因此需要把带钢在板形辊测量段覆盖区域宽度覆盖率转换为传感器上直径的覆盖率；由于传感器的直径可能小于板形辊宽测量区域，但大于窄测量区域；因此需要分别计算带钢在传感器直径的覆盖率。

由传感器直径、板形辊测量段宽度的几何关系可知，传感器上直径的覆盖率为：

式中：γ为传感器直径覆盖率；w_测为测量区域宽度(大测量区域宽度或小测量区域宽度)；

D为传感器直径；R为传感器半径；

由于在窄测量区域上，传感器之间可能有重叠区域，因此当边部区域上的覆盖率达到最小覆盖率时，需要对用其相应内侧传感器来计算直径覆盖率为：

如果带钢的边部在宽测量区域上，由于宽测量区大于传感器直径，当其边部覆盖率达到最小覆盖率需用内点来计算时，取内点直径覆盖率为1。

4.根据权利要求3所述的冷轧机板形控制测量值处理方法，其特征在于，根据所述的带钢在传感器直径覆盖率，确定带钢在传感器面积覆盖率方法如下：

如果带钢在传感器直径覆盖率小于传感器半径时：

由几何关系可得：

$\cos \frac{\mathrm{\ψ}}{2}=\frac{\mathrm{OE}}{R}=\frac{R-D\×\mathrm{\γ}}{R}$

因此传感器面积覆盖率为

如果带钢在传感器直径覆盖率大于传感器半径时：

由几何关系可知

$\cos \frac{\mathrm{\ψ}}{2}=\frac{\mathrm{OC}}{R}=\frac{R-D\×(1-\mathrm{\γ})}{R}$

因此传感器面积覆盖率为

5.根据权利要求4所述的冷轧机板形控制测量值处理方法，其特征在于，根据得到的带钢在传感器面积覆盖率，确定板形测量辊边部传感器所受带钢径向力大小方法如下：

式中：F_边(i)为板形控制使用的板形辊边部带钢径向力；η为带钢在传感器面积覆盖率；α_标为传感器标定因子；F_测(i)为板形辊边部第i测量段实际测得的径向力。

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