CN102861771A - 用于控制非对称板形缺陷的工作辊差动弯辊方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于冷轧带钢轧制领域，尤其涉及一种用于控制非对称板形缺陷的工作辊差动弯辊方法，其特征在于，对工作辊两侧弯辊力进行差动调节，弯辊力差值使辊缝形状发生非对称变化抵消非对称板形缺陷，主要包括工作辊差动弯辊的实现步骤和工作辊差动弯辊功效系数初始值的确定步骤，根据F_S、ΔF和实际板形值间的关系，就可计算出差动弯辊的功效系数Eff，此功效系数即为工作辊差动弯辊的初始值；

。与现有技术相比，本发明的优点是：当非对称板形偏差分量较小时，可替代轧辊倾斜控制非对称板形缺陷，能明显消除轧辊倾斜调整过程中存在的稳态精度低、瞬间波动大等问题，采用工作辊差动弯辊可获得非常平稳的板形标准差分布和更小的平均板形标准差。

Description

用于控制非对称板形缺陷的工作辊差动弯辊方法

技术领域

本发明属于冷轧带钢轧制领域，尤其涉及一种用于控制非对称板形缺陷的工作辊差动弯辊方法。

背景技术

在冷轧带钢轧制过程中，板形及厚度精度是衡量板带质量的两个重要外形尺寸指标，带钢板形控制技术作为轧钢领域的一项前沿技术被广泛地研究，时至今日，有关板形控制机理和控制方法的研究仍然在不断完善和更新。国内轧机多数板形系统都是随轧机成套引进的，板形控制手段相对固化。目前板形控制手段主要包括：CVC技术、PC技术、VC技术、支撑辊DSR技术、中间辊窜辊、中间辊弯辊、工作辊窜辊、工作辊弯辊、辊缝倾斜、轧辊分段冷却等。

在所有的板形控制手段中，工作辊弯辊是最为活跃和有效的因素，其控制精度高低直接影响轧后带材的板形，是板带轧制生产中最主要的保证成品板形质量的手段之一。其余改善板形的方法，都必须配合液压弯辊。工作辊弯辊的目的就是补偿轧制力引起的轧辊对称凸度变化。弯辊是靠辊端液压缸产生推力，作用在轧辊辊径上，使轧辊产生附加弯曲，瞬时地改变轧辊的有效挠度，从而改变轧机承载辊缝的形状和轧后带材的横向张力分布，实现板形控制，如图1所示，F_W为工作辊弯辊力。通常所说的工作辊弯辊为对称弯辊，同一工作辊两端的弯辊力是相同的。冷轧机常用机型的弯辊调控机构包括工作辊弯辊和中间辊弯辊，工作辊弯辊调控执行机构为一个，如图2所示。

冷轧机最常用的板形控制手段包括倾斜、弯辊、窜辊、分段冷却。弯辊、窜辊用于控制对称板形缺陷，倾斜控制非对称板形偏差中的一次和三次分量。无法通过调整轧辊倾斜和弯辊消除的高次分量板形缺陷，可用分段冷却进行控制。

带钢存在非对称一次板形缺陷时，倾斜是唯一调控手段。由于轧机主液压的压上位置闭环嵌在轧制力闭环中，位置闭环控制只是根据设定倾斜和实际倾斜的差值，通过PI控制器的运算后，对伺服阀附加输入电流用于调整轧辊的倾斜度，系统的稳态精度低，瞬间波动大。当非对称板形缺陷偏差较小，仍然用调整倾斜的方法消除非对称板形缺陷，往往会起到适得其反的效果，调节不当不但非对称板形缺陷无法消除，还会导致轧制断带。因此，当非对称板形缺陷偏差较小时，不再适宜用调整倾斜的方法进行控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于控制非对称板形缺陷的工作辊差动弯辊方法，当非对称板形偏差分量较小时，用工作辊差动弯辊控制替代轧辊倾斜控制非对称板形缺陷，消除轧辊倾斜调整过程中存在的稳态精度低、瞬间波动大等问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

用于控制非对称板形缺陷的工作辊差动弯辊方法，通过对工作辊两侧弯辊力进行差动调节，弯辊力差值使辊缝形状发生非对称变化抵消非对称板形缺陷，主要包括工作辊差动弯辊的实现步骤和工作辊差动弯辊功效系数初始值的确定步骤，其中：

一）工作辊差动弯辊的实现步骤，将工作辊传动侧和操作侧的弯辊分开进行单独控制，其中F_WD为传动侧工作辊弯辊力，F_WO为操作侧工作辊弯辊力，则差动弯辊力为ΔF=F_WD—F_WO；

取传动侧弯辊反馈值为F_S+ΔF/2，操作侧弯辊反馈值为F_S-ΔF/2，实现对工作辊两侧弯辊力的差动调节，其中：F_S为工作辊弯辊前馈设定值，ΔF/2为差动调节量；

二）工作辊差动弯辊功效系数初始值的确定步骤，在差动弯辊力作用下，通过实测的方法确定工作辊差动弯辊的功效系数，具体包括以下子步骤：

1）在板形闭环控制系统投入使用之前，选择三卷以上不同宽度的带钢用于功效系数的测定；

2）在实际测试过程中，分别手动调整差动弯辊系统的设定值F_S和差动调节量ΔF，用数据采集系统PDA记录差动弯辊系统设定值F_S、差动调节量ΔF及相应的实测板形值；

3）根据F_S、ΔF和实际板形值间的关系，就可计算出差动弯辊的功效系数Eff，此功效系数即为工作辊差动弯辊的初始值；

$\mathrm{Eff}=\left[\begin{array}{c}\mathrm{\ΔY}\left(1\right)\\ \mathrm{\ΔY}\left(2\right)\\ .\\ .\\ .\\ \mathrm{\ΔY}\left(n\right)\end{array}\right]\·\frac{1}{\mathrm{\ΔF}}=\left[\begin{array}{c}\mathrm{eff}\left(1\right)\\ \mathrm{eff}\left(2\right)\\ .\\ .\\ .\\ \mathrm{eff}\left(n\right)\end{array}\right]$                     公式（1）

公式（1）中，对应某一差动弯辊力ΔF，轧机辊缝在带钢宽度上的辊缝值要发生变化，将带钢沿宽度方向分割成n等分，则各分割单元的辊缝改变量为ΔY(i)。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：当非对称板形偏差分量较小时，用工作辊差动弯辊控制替代轧辊倾斜控制非对称板形缺陷，能明显消除轧辊倾斜调整过程中存在的稳态精度低、瞬间波动大等问题，采用工作辊差动弯辊可获得非常平稳的板形标准差分布和更小的平均板形标准差。

附图说明

图1是现有技术中工作辊对称弯辊结构示意图；

图2是现有技术中工作辊对称弯辊控制原理示意图；

图3是本发明工作差动弯辊结构示意图；

图4是本发明工作差动弯辊控制原理示意图；

图5是本发明差动弯辊控制后辊缝形状的改变状态示意图；

图6是1450轧机工作辊差动弯辊功效系数初始值；

图7是单独使用轧辊倾斜控制的板形标准差；

图8是单独使用工作辊差动弯辊控制的板形标准差。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

用于控制非对称板形缺陷的工作辊差动弯辊方法，通过对工作辊两侧弯辊力进行差动调节，弯辊力差值使辊缝形状发生非对称变化抵消非对称板形缺陷，主要包括工作辊差动弯辊的实现步骤和工作辊差动弯辊功效系数初始值的确定步骤，其中：

一）工作辊差动弯辊的实现步骤，见图3、图4，对于HC、UC轧机而言，若想降低非对称板形缺陷数量，切实有效的途径是对工作辊两侧弯辊力进行差动调节，首先将工作辊传动侧DS和操作侧OS的弯辊分开进行单独控制，其中F_WD为传动侧工作辊弯辊力，F_WO为操作侧工作辊弯辊力，则差动弯辊力为ΔF=F_WD—F_WO；

此时，工作辊传动侧采用一套板形反馈控制系统，而操作侧采用另一套板形反馈控制系统，这样即可对工作辊传动侧和操作侧的弯辊实现差动调节，

取传动侧弯辊反馈值为F_S+ΔF/2，操作侧弯辊反馈值为F_S-ΔF/2，其中：F_S为工作辊弯辊前馈设定值，ΔF/2为差动调节量；

差动弯辊力ΔF导致辊缝形状发生非对称变化，当此变化刚好抵消非对称板形缺陷时，则可起到控制非对称板形缺陷的作用。

二）工作辊差动弯辊功效系数初始值的确定步骤，见图5，工作辊差动弯辊的功效系数可表述为在差动弯辊力作用下，承载辊缝沿带钢宽度方向上各处的变化量，在差动弯辊力作用下，工作辊差动弯辊的功效系数很难通过传统的辊系弹性变形模型和轧件三维塑性变形模型精确求解计算得到，必须通过实测的方法确定工作辊差动弯辊的功效系数初始值，具体包括以下子步骤：

1）在板形闭环控制系统投入使用之前，选择三卷以上不同宽度的带钢用于功效系数的测定；

2）在实际测试过程中，分别手动调整差动弯辊系统的设定值F_S和差动调节量ΔF，用数据采集系统PDA记录差动弯辊系统设定值F_S、差动调节量ΔF及相应的实测板形值；

3）根据F_S、ΔF和实际板形值间的关系，就可计算出差动弯辊的功效系数Eff，此功效系数即为工作辊差动弯辊的初始值；

$\mathrm{Eff}=\left[\begin{array}{c}\mathrm{\ΔY}\left(1\right)\\ \mathrm{\ΔY}\left(2\right)\\ .\\ .\\ .\\ \mathrm{\ΔY}\left(n\right)\end{array}\right]\·\frac{1}{\mathrm{\ΔF}}=\left[\begin{array}{c}\mathrm{eff}\left(1\right)\\ \mathrm{eff}\left(2\right)\\ .\\ .\\ .\\ \mathrm{eff}\left(n\right)\end{array}\right]$                     公式（1）

公式（1）中，对应某一差动弯辊力ΔF，轧机辊缝在带钢宽度上的辊缝值要发生变化，将带钢沿宽度方向分割成n等分，则各分割单元的辊缝改变量为ΔY(i)。

如图6，实施例中用该方法确定了1450冷连轧机末架轧机工作辊差动弯辊功效系数初始值，随带钢宽度的增加，差动弯辊板形调控功效系数逐渐增大。

本发明采用Bessel标准差衡量工作辊差动弯辊的板形调控效果。

见图7，是单独使用轧辊倾斜控制的板形标准差，当倾斜设定值小于限幅值10%时，单独使用轧辊倾斜控制非对称板形缺陷，标准差最大值为9I左右，波动范围在4.5I～9I之间，波动幅值较大。

见图8，是单独使用工作辊差动弯辊控制的板形标准差， Bessel标准差最大值为3.5I，波动范围在2I～3.55I之间，可获得非常平稳的板形标准差分布和更小的平均板形标准差。

本发明中工作辊差动弯辊功效系数初始值的确定，适宜在设备安装调试过程中进行，或者是在设备检修完成后试车的过程中进行，不适宜在正常轧制过程中进行。另外当非对称板形偏差较大时，不能单独使用差动弯辊进行控制。只有非对称板形偏差较小，且倾斜调整量小于10%，才能单独使用工作辊差动弯辊控制非对称板形缺陷。

Claims (1)

1.用于控制非对称板形缺陷的工作辊差动弯辊方法，其特征在于，对工作辊两侧弯辊力进行差动调节，弯辊力差值使辊缝形状发生非对称变化抵消非对称板形缺陷，主要包括工作辊差动弯辊的实现步骤和工作辊差动弯辊功效系数初始值的确定步骤，其中：

一）工作辊差动弯辊的实现步骤，将工作辊传动侧和操作侧的弯辊分开进行单独控制，其中F_WD为传动侧工作辊弯辊力，F_WO为操作侧工作辊弯辊力，则差动弯辊力为ΔF=F_WD—F_WO；

取传动侧弯辊反馈值为F_S+ΔF/2，操作侧弯辊反馈值为F_S-ΔF/2，实现对工作辊两侧弯辊力的差动调节，其中：F_S为工作辊弯辊前馈设定值，ΔF/2为差动调节量；

二）工作辊差动弯辊功效系数初始值的确定步骤，在差动弯辊力作用下，通过实测的方法确定工作辊差动弯辊的功效系数，具体包括以下子步骤：

1）在板形闭环控制系统投入使用之前，选择三卷以上不同宽度的带钢用于功效系数的测定；

2）在实际测试过程中，分别手动调整差动弯辊系统的设定值F_S和差动调节量ΔF，用数据采集系统PDA记录差动弯辊系统设定值F_S、差动调节量ΔF及相应的实测板形值；

3）根据F_S、ΔF和实际板形值间的关系，就可计算出差动弯辊的功效系数Eff，此功效系数即为工作辊差动弯辊的初始值；

$\mathrm{Eff}=\left[\begin{array}{c}\mathrm{\ΔY}\left(1\right)\\ \mathrm{\ΔY}\left(2\right)\\ .\\ .\\ .\\ \mathrm{\ΔY}\left(n\right)\end{array}\right]\·\frac{1}{\mathrm{\ΔF}}=\left[\begin{array}{c}\mathrm{eff}\left(1\right)\\ \mathrm{eff}\left(2\right)\\ .\\ .\\ .\\ \mathrm{eff}\left(n\right)\end{array}\right]$                     公式（1）

公式（1）中，对应某一差动弯辊力ΔF，轧机辊缝在带钢宽度上的辊缝值要发生变化，将带钢沿宽度方向分割成n等分，则各分割单元的辊缝改变量为ΔY(i)。

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