CN103934287B - 一种精确测量精轧出口钢板宽度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精确测量精轧出口钢板宽度的方法，包括步骤：1）采用测宽仪测量得到钢板的宽度数据W_i，采用平直度仪测量得到钢板的浪高数据Y_ij；2）根据模型公式计算评价系数P，将P＞100的异常浪高数据剔除；3）将经过剔除的浪高数据按照进行分解，得到n组浪形误差量和倾斜误差量：4）根据计算倾斜误差修正量ΔW_bi：5）计算浪形误差修正量ΔW_ai：6）确定精确的带钢宽度测量数据W_{act_i}。本发明的一种精确测量精轧出口钢板宽度的方法通过将测量筛选后的浪高数据分解计算获得浪形误差修正量和倾斜误差修正量，并对宽度测量数据进行补偿，消除浪形引起的宽度收缩和带钢倾斜对宽度测量精度的影响，提高热轧过程中宽度测量的精度，提升生产效率。

Description

一种精确测量精轧出口钢板宽度的方法

技术领域

本发明涉及一种带钢测量方法，尤其涉及一种带钢钢板宽度测量方法。背景技术

目前，现有热轧产线的宽度测量技术通常采用被动成像式测宽方法。在被动成像式测宽仪的测量方法中，测量系统利用光电器件的特性和被测目标的温度选择；首先被测热目标发出红外光线和可见光，其次滤光片将不需要的光滤过，通过成像透镜对被测热目标成像，然后被测热目标的像成在光电转换器(CCD或其他光电器件)上，通过光电转换器将目标像转换为电信号，并处理电路计算出目标像的大小，最后计算机根据目标像的大小和光学系统的关系计算出被测热目标的宽度。

现有精轧出口钢板宽度测量技术存在的问题主要在于：无法消除精轧出口钢板浪形引起宽度收缩造成的宽度测量误差，也无法消除带钢倾斜引起的宽度失真。这主要是由于测量钢板宽度的设备总是假设被测钢板沿宽度方向基本上是平直的，且轧制过程中沿辊道平稳运行。但在热轧实际生产过程中，精轧出口带钢总是存在大小不一的浪形缺陷。随着浪形缺陷大小的变化，被测带钢会在宽度方向上产生宽度收缩或倾斜，这样就会造成宽度测量误差，造成宽度变小的假相。尤其是带钢钢板的头部，并且带钢钢板越薄越宽，这种现象就越明显。在热轧带钢生产过程中，造成宽度封锁绝大部分的原因是由于带钢钢板宽度小，而这其中很大一部分是由于浪形缺陷引起的宽度测量失真形成的误封锁，这就需要质检人员人工判别进行二次解封锁。因此，这种宽度测量误差既不利于带钢钢板质量缺陷的准确判别，也不利于技术人员进行质量缺陷的改进，从而造成生产工作效率低下。

发明内容

本发明的目的是提供一种精确测量精轧出口钢板宽度的方法，通过由浪高测量数据分解计算而得的倾斜误差修正量和浪形误差修正量对所测宽度数据进行补偿，消除由浪形引起的带钢倾斜和宽度收缩对测量宽度精度的影响，解决实际测量中的带钢钢板宽度失真的问题。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种精确测量精轧出口钢板宽度的方法，其包括下列步骤：

（1）采用测宽仪测量得到钢板的宽度数据Wi，i=1~n，i表示从带钢头部到尾部的测量个数；采用平直度仪测量得到钢板的浪高数据Yij，i=1~n，i表示从带钢头部到尾部的浪高测量组数，j＝1~m，j表示沿带钢宽度方向每组浪高数据的个数；

（2）剔除异常浪高数据：根据模型P＝max(|Y_ij-Y_ij-1|)计算评价系数P，如果P＞100，则将该Y_ij从浪高数据中剔除；

（3）将经过剔除的浪高数据进行分解，得到n组浪形误差量和倾斜误差量：

Y_ij＝A_i·X_j ²+B_i·X_j+C_i

式中：X_j表示每个浪高数据对应的宽度方向位置；A_i表示每块带钢第i个浪形误差量，B_i表示每块带钢第i个倾斜误差量，C_i为拟合常数项，A_i、B_i和C_i采用最小二乘法进行一元二次方程的拟合得到；

（4）计算倾斜误差修正量ΔW_bi：

$\mathrm{\Δ}{W}_{\mathrm{bi}}=\sqrt{W_i^2+{\left(\frac{B_i\·(W_i-(W_i-X_m+X_1)/2)}{X_m-X_1}\right)}^2}-W_i$

式中：B_i表示每块带钢第i个倾斜误差量；X₁表示第一个浪高数据对应的宽度方向位置；X_m表示第m个浪高数据对应的宽度方向位置；W_i表示每块带钢的第i个宽度测量值；

（5）计算浪形误差修正量ΔW_ai：

$\mathrm{\Δ}{W}_{\mathrm{ai}}=\underset{-w_i/2}{\overset{w_i/2}{\∫}}\sqrt{1+{(2A_i\·X)}^2}\mathrm{dX}-W_i$

式中：A_i表示每块带钢第i个浪形误差量；X表示带钢宽度方向距离；W_i表示每块带钢的第i个宽度测量值；

（6）确定精确的带钢宽度测量数据W_{act_i}：

Wact_{_}i＝W_i+ΔW_di+ΔW_bi。

式中：W_i表示每块带钢的第i个宽度测量值；ΔW_ai表示每块带钢第i个测量值的浪形误差修正量；ΔW_bi表示每块带钢第i个测量值的倾斜误差修正量。

在带钢热轧生产过程中，浪形和宽度是同样重要的质量指标。带钢钢板由浪形而造成的缺陷程度由安装在精轧机出口的平直度仪进行测量，带钢钢板的宽度由测宽仪进行测量。激光三角法是最常用的激光测位移方法之一，因此也最早用于热轧带钢的平直度测量。根据激光三角法所研制的光学式热轧平直度仪，其测量对象是带钢的波形，它的工作原理是将辊道平面作为基准面，在测量平面内周期性的测量带钢在基准面以上的高度，这样可在带钢中心或边部分别测得在不同时刻一系列高度值。与这些高度值相对应，可以求出带钢纵向纤维的长度，从而测量出带钢的平直度数据。

从平直度仪的工作原理可以看出，浪高数据是浪形测量的重要参数，而带钢钢板在精轧出口处宽度测量的失真主要是由浪形缺陷引起，所以本发明所述的技术方案根据平直度仪所测的各组浪形的浪高数据，先将其通过公式分解成对应的浪形误差补偿值和倾斜误差补偿值，再通过倾斜误差补偿值计算出倾斜误差修正量，及通过浪形误差补偿值计算出浪形误差修正量，最后将倾斜误差修正量和浪形误差修正量的正值与测宽仪测量得到钢板的宽度数据相加获得精确的带钢宽度数值，从而提高带钢钢板宽度的测量精度。根据平直度仪设备配置的不同，一般沿带钢宽度方向每组测量浪高数据的个数为5至60个。

与现有技术相比，本发明所述的精确测量精轧出口钢板宽度的方法通过将测量筛选后的浪高数据分解计算获得浪形误差修正量和倾斜误差修正量，并对宽度测量数据进行补偿，消除了浪形引起的宽度收缩和带钢倾斜对宽度测量精度的影响，提高了热轧过程中宽度测量的精度，减少了由于宽度测量失真造成的误封锁情况，有利于质检人员更好地判别质量缺陷类别，有利于模型技术人员更有针对性的进行问题改进，降低了产品生产加工成本，提升了生产工作效率。

附图说明

图1为本发明的精确测量精轧出口钢板宽度的方法的一种具体实施方式流程图。

图2为采用本发明的技术方案后所测的宽度数据与未采用本发明的技术方案前所测的宽度数据的比较曲线图。

具体实施方式

采用如图1所示的步骤流程精确测量精轧出口钢板宽度：

（1）测量数据的获取：采用测宽仪测量得到钢板的宽度测量值W_i，i=1~418，i表示从带钢头部到尾部的测量个数；采用平直度仪测量得到钢板的浪高数据Y_ij，i＝1~418，i表示从带钢头部到尾部的浪高测量组数，j=1~5，j表示沿带钢宽度方向每组浪高数据的个数。

（2）浪高数据的筛选：根据模型P＝Max(|Y_ij-Y_ij-1|)计算评价系数P，如果评价系数P＞100，则将该Y_ij从浪高数据中剔除，如评价系数P<100，则将该Y_ij在浪高数据中保留。以该块带钢钢板前6组数据为例，根据模型计算得到带钢钢板前6组数据的评价系数P参见表1。这6组数据的评价系数P均符合评价标准，予以保留。按照步骤（2）对所有的418组数据进行计算并剔除，最后结果是：418组数据的评价系数P均符合评价标准，共计剔除0组数据。

表1根据模型计算带钢前6组数据的评价系数P

组数序号	1	2	3	4	5	6
							评价系数P	15.0	4.8	4.5	4.1	2.2	3.5
评价结果	<100	<100	<100	<100	<100	<100

（3）浪高数据的分解：将经过剔除的各组浪高数据根据下列公式进行分解，得到418个浪形误差量A_i和倾斜误差量B_i：

Y_ij＝A_i·X_j ²+B_i·X_j+C_i

以第1组数据为例，其中Y_1j的数据为{2.0,0.5,1.3,0.0,15.0}，对应的X_j的数据为{-682.3,-361.2,0.0,361.2,682.3}，采用最小二乘法进行一元二次方程的拟合，得到系数A₁为1.9E-5、B₁为0.0073和C₁为-0.7880，最后获得的分解公式为：Y_1j＝1.9E-5·X_j ²+0.0073·X_j-0.7880；按照步骤（3）对所有418组浪高数据分别进行拟合计算，分别得到418组浪高数据的系数A_i、B_i和C_i。

（4）计算倾斜误差修正量ΔW_bi：

以第1组数据为例，将步骤（3）中计算获得的倾斜误差量B₁=0.0073，及W₁=1444.6，X₅=682.3，X₁=-682.3带入上式，得到倾斜误差修正量ΔW_b1：

$\mathrm{\&Delta;}{W}_{b1}=\sqrt{W_1^2+{\left(\frac{B_1\&CenterDot;(W_1-(W_1-X_m+X_1)/2)}{X_m-X_1}\right)}^2}-W_1$

$=\sqrt{{144.6}^2+{\left(\frac{0.0073\&CenterDot;(1444.6-(1444.6-682.3-682.3)/2)}{682.3+682.3}\right)}^2}-1444.6$

$=0.0$

根据步骤（4）对418组倾斜误差量分别进行计算，得到相应的倾斜误差修正量ΔW_bi：

$\mathrm{\&Delta;}{W}_{\mathrm{bi}}=\sqrt{W_i^2+{\left(\frac{B_i\&CenterDot;(W_i-(W_i-X_m+X_1)/2)}{X_m-X_1}\right)}^2}-W_i$

（5）计算浪形误差修正量ΔW_ai：

以第1组数据为例，将步骤（3）中计算获得的式中计算获得的浪形误差量A₁=1.9E-5及W₁=1444.6带入上式，通过积分方法得到浪形误差修正量ΔW_a1：

$\mathrm{\&Delta;}{W}_{a1}=\underset{-w_1/2}{\overset{w_1/2}{\&Integral;}}\sqrt{1+{(2A_1\&CenterDot;X)}^2}\mathrm{dX}-W_1$

$=1444.78-1444.6$

$=0.18$

根据步骤（5）对418组浪形误差量分别进行计算，得到相应的浪形误差修正量ΔW_ai。

（6）宽度测量数据修正：确定精确的带钢宽度测量数据W_{act_i}。

以第1组数据为例，将步骤（4）中ΔW_b1=0和步骤（5）中的ΔW_a1=0.18，及W₁=1444.6带入上式：计算获得高精度的宽度测量数据W_{act_1}：

W_{act_1}＝W₁+ΔW_a1+ΔW_b1

＝1444.6+0.18+0.0

＝1444.8

根据步骤（6）对418组倾斜误差修正量ΔW_bi和浪形误差修正量ΔW_ai分别进行计算，得到误差消除后精确的带钢宽度测量数据W_{act_i}。

测量误差修正前后的带钢钢板宽度对比曲线如图2所示，图中虚线代表带钢钢板修正前的误差，实线代表带钢钢板修正后的误差，图2中X轴代表沿带钢长度方向的带钢长度（单位m），Y轴代表带钢宽度（单位mm）。图2所显示的两条曲线的对比结果既反映了浪形误差对实际宽度的影响，也反映了倾斜误差对实际宽度的影响。

为了衡量采用本发明的一种精确测量精轧出口钢板宽度的方法修正后带钢钢板宽度数据的准确度，通过人工离线测量的方法予以比较：首先将一卷轧制后由于宽度原因临时封锁的带钢到精整进行重卷；接着选择带钢头部10m、15m和20m三个测量点，在每个测量点附近由工作人员进行宽度测量，每个测量点共计测量5次，取其平均值作为实际测量宽度数据；然后与采用本发明的一种精确测量精轧出口钢板宽度的方法所获得的宽度数据进行对比，修正前后宽度数据与实际测量宽度数据比较结果见表2。

表2.

带钢位置	实际测量宽度数据	修正后宽度数据	修正前宽度数据
				10m	1370.6	1369.8	1363.9
15m	1369.8	1368.2	1351.1
				20m	1370.8	1370.4	1361.6

从表2可以看出，通过本发明的一种精确测量精轧出口钢板宽度的方法所获得的宽度数据与实际测量宽度数据相近，表明采用本发明的技术方案既可修正浪形误差对宽度测量精度的影响，又可修正倾斜误差对宽度测量精度的影响，有效减小了带钢钢板宽度测量的误差。

需要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种精确测量精轧出口钢板宽度的方法，其特征在于，包括下列步骤：

（1）采用测宽仪测量得到钢板的宽度数据Wi，i=1~n，i表示从带钢头部到尾部的测量个数；采用平直度仪测量得到钢板的浪高数据Yij，i=1~n，i表示从带钢头部到尾部的浪高测量组数，j＝1~m，j表示沿带钢宽度方向每组浪高数据的个数；

（2）剔除异常浪高数据：根据模型P＝Max(|Y_ij-Y_ij-1|)计算评价系数P，如果P＞100，则将该Yij从浪高数据中剔除；

（3）将经过剔除的浪高数据进行分解，得到n组浪形误差量和倾斜误差量：

Y_ij＝A_i·X_j ²+B_i·X_j+C_i

式中：X_j表示每个浪高数据对应的宽度方向位置；A_i表示每块带钢第i个浪形误差量，B_i表示每块带钢第i个倾斜误差量，C_i为拟合常数项，A_i、B_i和C_i采用最小二乘法进行一元二次方程的拟合得到；

（4）计算倾斜误差修正量ΔW_bi：

$\mathrm{\&Delta;}{W}_{\mathrm{bi}}=\sqrt{W_i^2+{\left(\frac{B_i\&CenterDot;(W_i-(W_i-X_m+X_1)/2)}{X_m-X_1}\right)}^2}-W_i$

式中：B_i表示每块带钢第i个倾斜误差量；X₁表示第一个浪高数据对应的宽度方向位置；X_m表示第m个浪高数据对应的宽度方向位置；W_i表示每块带钢的第i个宽度测量值；

（5）计算浪形误差修正量ΔW_ai：

$\mathrm{\&Delta;}{W}_{\mathrm{ai}}=\underset{-w_i/2}{\overset{w_i/2}{\&Integral;}}\sqrt{1+{(2A_i\&CenterDot;X)}^2}\mathrm{dX}-W_i$

式中：A_i表示每块带钢第i个浪形误差量；X表示带钢宽度方向距离；

W_i表示每块带钢的第i个宽度测量值；

（6）确定精确的带钢宽度测量数据W_{act_i}：

W_{act_i}＝W_i+ΔW_ai+ΔW_bi

式中：W_i表示每块带钢的第i个宽度测量值；ΔW_ai表示每块带钢第i个测量值的浪形误差修正量；ΔW_bi表示每块带钢第i个测量值的倾斜误差修正量。