CN102744265A - 带钢c翘控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带钢C翘控制方法，该方法通过先检测带钢的翘曲量，然后计算出翘曲高度值，再通过位移处理取出对应的用以前馈控制的翘曲高度值，最后通过计算出应控制防皱辊的切入深度，并以此进行前馈控制，从而通过改变轧制包角及带钢上下表面的延伸差，来实现控制带钢C翘，保证带钢板型质量，提高带钢成品率。

Description

带钢C翘控制方法

技术领域

本发明涉及带钢板形控制技术，更具体地说，涉及一种带钢C翘控制方法。

背景技术

板形是板带钢主要的质量指标之一，带钢C翘缺陷属于典型的板形缺陷。由于C翘的产生机理(残余应力在厚度方向分布不均匀)与常规浪形缺陷产生机理(残余应力在板宽方向分布不均匀)不同，因此，用于浪形缺陷检测和控制的均手段无法用于控制带钢的C翘缺陷。

随着用户对板带产品质量要求的不断提高，此前在一定程度上被忽略的C翘缺陷逐渐引起了用户和生产企业的广泛关注。但是，由于现阶段对翘曲产生机理、影响因素、检测手段、控制手段的研究尚不深入，因此，目前对带钢生产过程在线C翘控制一般都是通过操作人员肉眼观察，再进行手工调整实现的。这种控制方式最大的问题是由于实际生产速度快，生产环境恶劣，钢卷内沿长度方向上各处带钢的翘曲量不同，以及操作人员操作水平不同，导致很难实现对带钢C翘的高精度控制。

综上所述，迫切需要发明一种带钢C翘控制方法，用以克服上述缺陷，为填补带钢C翘自动控制领域的空白。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺点，本发明的目的是提供一种带钢C翘控制方法，以实现高精度的带钢C翘控制。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

该带钢C翘控制方法包括以下步骤：

A.在轧机或平整机入口处设置带钢C翘检测装置，对来料带钢进行实时检测，并获得带钢的翘曲量；

B.对翘曲量进行拟合处理，获得表征带钢C翘程度的翘曲高度值；

C.通过移位寄存器对翘曲高度值进行位移处理并延迟输出，以获取当前进入轧机或平整机的翘曲高度值，供前馈控制；

D.根据当前翘曲高度值计算出控制防皱辊的切入深度，并通过C翘前馈控制器调整出口防皱辊高度，进而改变轧制包角及带钢上下表面的延伸差，以实现控制带钢C翘。

所述的步骤A的具体步骤如下：

A1.在带钢上方并沿带钢宽度方向设置由一排测距仪构成的带钢C翘检测装置，通过测距仪测得一组各测距仪至带钢上表面的高度距离H_i(i＝1，2，3......n)；

A2.根据该组高度距离H_i计算出该带钢各检测位置的翘曲量h_i，采用的计算公式为：

h_i＝H_i-H_(n+1)/2，(i＝1，2，3......n且n为奇数)；

或者，h_i＝H_i-(H_n/2+H_(n+1)/2)/2，(i＝1，2，3......n且n为偶数)。

在步骤B中，将该组翘曲量h_i拟合处理为一条二次多项式曲线：h＝Ax²

式中，h为拟合后的翘曲量，x为归一化板宽，二次项系数A就是表征该位置带钢C翘程度的翘曲高度值Δh。

在步骤C中，所述的位移处理的具体步骤如下：

C1.将移位寄存器中的1000个数据依次向前移一位；

C2.将测得的各个翘曲高度值Δh依次送入移位寄存器中最左刚移空的位置中；

C3.通过公式计算出正好对应于进入轧机或平整机的带钢翘曲高度值Δh在存储器内的地址XCNFF，该公式为XCNFF＝(PSTGEN-XTLEAD×V)/(V×Ta)，式中，PSTGEN为C翘测量装置与平整机之间的距离；XTLEAD为防皱辊操作滞后时间；V为带钢运行速度；Ta为程序运行的周期；

C4.根据取出对应的翘曲高度值供前馈控制。

在步骤D中，所述的切入深度d通过以下公式组计算得到：

Δε₁＝k₁×a×d-c₁

$a=\frac{180}{\mathrm{\πL}}$

$\mathrm{\Δh}=k_2\·{\sin }^2\left(\frac{\mathrm{b\Δ\ϵ}}{2h}\right)\frac{h_s}{\mathrm{\Δ\ϵ}}$

$d=\frac{1}{k_{1}a}(\frac{{2h}_s}{b}\arcsin \sqrt{\frac{\mathrm{\Δh}}{k_2}}+c_1)$

式中，Δε为带钢上下表面延伸率差改变量；k₁为轧制包角变化对翘曲的影响系数；a为轧制包角调整系数；d防皱辊的切入深度；L为防皱辊到平整机的距离；c₁为常数项；h_s为带钢厚度；k₂为影响系数；Δh为对应的翘曲高度值。

在上述技术方案中，本发明的带钢C翘控制方法通过先检测带钢的翘曲量，然后计算出翘曲高度值，再通过位移处理取出对应的用以前馈控制的翘曲高度值，最后通过计算出应控制防皱辊的切入深度，并以此进行前馈控制，从而通过改变轧制包角及带钢上下表面的延伸差，来实现控制带钢C翘，保证带钢板型质量，提高带钢成品率。

附图说明

图1是本发明的带钢C翘控制方法的原理图；

图2是本发明的C翘检测装置的检测原理图；

图3是本发明的检测翘曲量的拟合曲线示意图；

图4是本发明的位移存储器的位移处理原理图；

图5是本发明的轧制包角与带钢上下表面变形的线形关系图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

本发明的带钢C翘控制方法的原理框图如图1所示，该方法主要包括以下四大步骤：

A.在轧机1或平整机入口处设置带钢C翘检测装置2，对来料带钢7进行实时检测，并获得带钢7的翘曲量；

B.通过处理器3对翘曲量进行拟合处理，获得表征带钢C翘程度的翘曲高度值；

C.通过移位寄存器4对翘曲高度值进行位移处理并延迟输出，以获取当前进入轧机1或平整机的翘曲高度值，供前馈控制；

D.根据当前翘曲高度值计算出控制防皱辊6的切入深度，并通过C翘前馈控制器5调整出口防皱辊6高度，进而改变轧制包角及带钢7上下表面的延伸差，以实现控制带钢C翘。

请结合图2所示，在步骤A中，可在带钢7上方并沿带钢7宽度方向设置由一排测距仪21构成的带钢C翘检测装置2，通过测距仪21测得一组各测距仪21至带钢7上表面的高度距离H_i(i＝1，2，3......n，n为测距仪21的数量)，即H₁，H₂，H₃......H_n；然后以带钢7中点处的高度为基准(当测距仪21的数量为奇数个时，选择中点处测量结果；当测距仪21的数量为偶数个时，选择中点两侧两个测量结果的均值)，计算出相对高度距离差，可以得到带钢7宽度方向上各个检测位置相对带钢7基准高度的翘曲量，翘曲量h_i的计算公式如下：h_i＝H_i-H_(n+1)/2，(i＝1，2，3......n且n为奇数)；或者，h_i＝H_i-(H_n/2+H_(n+1)/2)/2，(i＝1，2，3......n且n为偶数)。

请接合图3所示，在步骤B中，将带钢7的翘曲高度值Δh定义为带钢7最边部的翘曲量，即h₁和h_n的平均值，为了剔除外部干扰以及奇异测量值对测量结果的影响，需要对翘曲量h_i进行处理。

具体可采用数值拟合的方法，将离散量h_i(也就是h₁，h₂......h_n)拟合为一条二次多项式曲线，即h＝Ax²

式中，h为拟合后的翘曲量，x为归一化板宽，二次项系数A就是表征该位置带钢C翘程度的翘曲高度值Δh。

如图3所示，当x＝-1处的带钢7翘曲量h_-1＝A；而当x＝1处带钢7翘曲量为h₁＝A；则带钢7的翘曲高度值为Δh＝(h_-1+h₁)/2＝A。

请结合图4所示，由于C翘测量装置安装在轧机1或平整机之前，所以，当前测量处的带钢7要经过一段时间后才能到达平整机或轧机1处，这样就需要数据的移位处理。通过设置程序按给定周期运行，其动作步骤如下：先把移位寄存器4中的1000个数据依次向前移一位；然后将测得的各个翘曲高度值Δh依次送入移位寄存器4中最左刚移空的位置中；为了确定移位寄存器4中哪个地址中的值正好对应于进入轧机1或平整机的带钢7翘曲高度值，就要计算该翘曲高度值Δh在存储器内的对应地址XCNFF，该公式为XCNFF＝(PSTGEN-XTLEAD×V)/(V×Ta)，式中，PSTGEN为C翘测量装置与平整机之间的距离；XTLEAD为防皱辊6操作滞后时间；V为带钢7运行速度；Ta为程序运行的周期，如此公式中分子的值为控制输出前带钢7要走的距离，将它除以V后的结果为带钢7要走的时间，再除以Ta便折合成采样次数，此值也等于了寄存器中从左开始计算的地址值。此地址值限在1至999之间，从该地址中取出可供前馈控制用的对应翘曲高度值Δh。

在步骤D中，当检测的带钢C翘翘度高度经移位寄存器4延迟输出后，就可调整出口防皱辊6高度进而改变轧制包角，从而改变带钢7上下表面的延伸差，即实现对C翘进行控制。控制量的计算通过前馈控制器5实现，前馈控制器5的核心算法是轧制包角变化对带钢7翘曲高度值的影响。

请结合图图5所示，图5是有限元仿真模拟的平整机包角改变对带材上下表面延伸的影响。从中可以看出轧制包角的变化与带钢7上下表面延伸差呈近似线性关系。因此，当通过调整出口防皱辊6高度改变轧制包角，可以有效地改变带材上下表面延伸差，从而起到控制翘曲的作用。

根据图5的计算结果可以近似认为，轧制包角对上下表面延伸率差(残余应变)的影响呈线性关系，并可以得到如下公式：

Δε₁＝k₁×a×d-c₁

$a=\frac{180}{\mathrm{\πL}}$

该式中，Δε为上下表面延伸率差改变量；k₁为轧制包角变化对翘曲的影响系数，取值区间为[0，1]；a为轧制包角调整系数，单位为1/m；d为防皱辊6的切入深度，单位为m；L为防皱辊6到平整机的距离，单位为m；c₁为常数项，取值区间为[0，1]；根据几何关系还可以建立残余应变差变化量Δε与带钢C翘翘曲高度值Δh变化的关系式，式中，h_s为带钢7厚度，单位为m；k₂为影响系数，取值范围[-50，50]，联立上述两公式可以确定防皱辊6的切入深度d与带钢C翘翘曲高度值Δh的关系式：

根据计算的d值即可进行前馈控制，以控制带钢C翘。

采用本发明的控制方法，能够实现对来料带钢C翘的在线连续测量与控制，改善带钢7的C翘缺陷，填补一类带钢7形状质量控制领域的空白，并且进一步提高带钢7的C翘控制精度，与传统人工调节相比，无论是控制精度还是反映速度都有了显著提高。另外，该方法能够有效应用于所有的普通四辊、六辊冷轧及平整机组，其实施简便，且效果明显，具有广阔的应用前景。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (5)

1.一种带钢C翘控制方法，其特征在于，

包括以下步骤：

A.在轧机或平整机入口处设置带钢C翘检测装置，对来料带钢进行实时检测，并获得带钢的翘曲量；

B.对翘曲量进行拟合处理，获得表征带钢C翘程度的翘曲高度值；

C.通过移位寄存器对翘曲高度值进行位移处理并延迟输出，以获取当前进入轧机或平整机的翘曲高度值，供前馈控制；

D.根据当前翘曲高度值计算出控制防皱辊的切入深度，并通过C翘前馈控制器调整出口防皱辊高度，进而改变轧制包角及带钢上下表面的延伸差，以实现控制带钢C翘。

2.如权利要求1所述的带钢C翘控制方法，其特征在于：

所述的步骤A的具体步骤如下：

A1.在带钢上方并沿带钢宽度方向设置由一排测距仪构成的带钢C翘检测装置，通过测距仪测得一组各测距仪至带钢上表面的高度距离H_i(i＝1，2，3......n)；

A2.根据该组高度距离H_i计算出该带钢各检测位置的翘曲量h_i，采用的计算公式为：

h_i＝H_i-H_(n+1)/2，(i＝1，2，3......n且n为奇数)；

或者，h_i＝H_i-(H_n/2+H_(n+1)/2)/2，(i＝1，2，3......n且n为偶数)。

3.如权利要求2所述的带钢C翘控制方法，其特征在于，

在步骤B中，将该组翘曲量h_i拟合处理为一条二次多项式曲线：h＝Ax²

式中，h为拟合后的翘曲量，x为归一化板宽，二次项系数A就是表征该位置带钢C翘程度的翘曲高度值Δh。

4.如权利要求3所述的带钢C翘控制方法，其特征在于：

在步骤C中，所述的位移处理的具体步骤如下：

C1.将移位寄存器中的1000个数据依次向前移一位；

C2.将测得的各个翘曲高度值Δh依次送入移位寄存器中最左刚移空的位置中；

C3.通过公式计算出正好对应于进入轧机或平整机的带钢翘曲高度值Δh在存储器内的地址XCNFF，该公式为XCNFF＝(PSTGEN-XTLEAD×V)/(V×Ta)，式中，PSTGEN为C翘测量装置与平整机之间的距离；XTLEAD为防皱辊操作滞后时间；V为带钢运行速度；Ta为程序运行的周期；

C4.根据取出对应的翘曲高度值供前馈控制。

5.如权利要求5所述的带钢C翘控制方法，其特征在于：

在步骤D中，所述的切入深度d通过以下公式组计算得到：

Δε₁＝k₁×a×d-c₁

$a=\frac{180}{\mathrm{\πL}}$

$\mathrm{\Δh}=k_2\·{\sin }^2\left(\frac{\mathrm{b\Δ\ϵ}}{2h}\right)\frac{h_s}{\mathrm{\Δ\ϵ}}$

$d=\frac{1}{k_{1}a}(\frac{{2h}_s}{b}\arcsin \sqrt{\frac{\mathrm{\Δh}}{k_2}}+c_1)$

式中，Δε为带钢上下表面延伸率差改变量；k₁为轧制包角变化对翘曲的影响系数；a为轧制包角调整系数；d防皱辊的切入深度；L为防皱辊到平整机的距离；c₁为常数项；h_s为带钢厚度；k₂为影响系数；Δh为对应的翘曲高度值。

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