CN111633059A - 基于板型特征的辊式矫直机压下量控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于板型特征的辊式矫直机压下量控制方法，该方法包括：获取板型仪到板材表面的标准距离和实际距离；将标准距离和实际距离作差，得板材不平度值；在板材不平度值中取最大值和最小值作为不平度区间的两端点；将不平度区间M等分，按照等分位置的不平度值，将具有相等不平度值的测量点绘制成等不平度曲线；确定第i号矫直辊修正前压下量，根据公式
Figure DDA0002491232910000011
计算第i号矫直辊修正压下量；根据等不平度曲线作为板型的特征，对矫直辊压下量进行控制。通过本发明的上述方法以实现矫直辊在矫直过程中根据其板型特征动态施加相应的压下量。

Description

基于板型特征的辊式矫直机压下量控制方法
技术领域
本发明涉及矫直工艺技术领域，特别是涉及一种基于板型特征的辊式矫直机压下量控制方法。
背景技术
目前特种金属板材如钨、钼、钛、锆、中子吸收板、双金属复合板等特种金属在生产过程中，由于自身的特点：强度高、脆性大、易开裂、各向异性差别大；产品品种规格多、跨度大、生产工艺多变、变形一致性差；生产连续性差、可控变形窗口窄、板型缺陷严重等诸多问题。在矫直过程中如何针对板材特性和扭曲变形特点，针对性的进行矫直是亟待解决的问题。
板材生产过程中产生很多板型缺陷，中浪，单边浪，双边浪，瓢曲等缺陷，当板材出现缺陷，其不平度值不再为0，即板材不再是平直状态。而传统冶金行业矫直工艺设定多针对钢铁行业，缺少针对特种金属特性的专用矫直工艺计算方法，导致在以上行业的特种金属板材矫直压下工艺没有针对性的有效计算方法，常常出现由于压下过大导致板材开裂，或者由于压下不足导致板型缺陷不能有效消除。如何在保证特种板材性能如不开裂、保证板材表面质量的情况下，既较小的矫直力及单道次矫直的情况下，完成矫直并保证矫直质量是一个亟待解决的问题。
发明内容
基于此，有必要提供一种基于板型特征的辊式矫直机压下量控制方法，以实现矫直辊在矫直过程中根据其板型特征动态施加相应的压下量。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于板型特征的辊式矫直机压下量控制方法，所述辊式矫直机包括多个上排矫直辊和多个下排矫直辊，各所述矫直辊平行布置于待矫直板材移动方向，所述压下量控制方法包括：
获取板型仪到板材表面的标准距离和实际距离；
将所述标准距离和所述实际距离作差，得到板材不平度值；
在所述板材不平度值中选取最大值和最小值作为不平度区间的两端点；
将不平度区间M等分，按照等分位置的不平度值，将具有相等不平度值的测量点绘制成等不平度曲线；
确定第i号矫直辊修正前压下量，其中，所述第i号矫直辊为沿所述移动方向的第i个矫直辊，i＝1,2,3,...N，N为矫直辊的总数量，所述第i号矫直辊为第1号或第N号矫直辊时，压下量为零；
根据公式
Figure BDA0002491232890000021
计算第i号矫直辊修正压下量，其中Si表示第i号矫直辊修正前压下量，H表示板材厚度，hi表示第i号矫直辊所在等不平曲线对应的板材不平度值；
将所述等不平度曲线作为板型的特征，对第i号矫直辊的压下量进行控制。
可选的，所述第i号矫直辊修正前压下量的计算包括：
根据公式
Figure BDA0002491232890000022
计算第i号矫直辊修正前压下量Si，S2为第2号矫直辊的修正前压下量，SN-1为第N-1号矫直辊的修正前压下量，所述第i号矫直辊为上排矫直辊，此时，i＝4,6，8……N-3。
可选的，所述第i号矫直辊修正前压下量的计算还包括：
根据公式
Figure BDA0002491232890000023
计算第i号矫直辊修正前压下量Si，所述第i号矫直辊为下排矫直辊，此时，i＝3,5,7……N-2，Si-1和Si+1分别为与第i号矫直辊相邻的两个上矫直辊修正前压下量。
可选的，所述第2号、第N-1号矫直辊修正前压下量具体计算公式为：
Figure BDA0002491232890000024
Figure BDA0002491232890000025
其中，σs表示屈服强度，H表示板材厚度，E表示弹性模量，T表示矫直辊辊距，n1、n2表示第2号、第N-1号矫直辊对应的弹性曲率值的倍数。
可选的，所述将所述等不平度曲线作为板型的特征，对第i号矫直辊的压下量进行控制，具体包括：
判断每一条等不平度曲线的状态，所述状态包括封闭状态、半封闭和全不封闭状态；
根据等不平度曲线的状态绘制标准线；
矫直辊按照设定的矫直速度v，从上一条标准线逐渐运动到下一条标准线时，将所处位置的第i号矫直辊的压下量调整为下一条标准线所在等不平度曲线对应的板材不平度下的修正压下量；
根据所述等不平度曲线对第i号矫直辊的压下量进行控制，直至矫直完成。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提出了一种基于板型特征的辊式矫直机压下量控制方法，该方法包括：获取板型仪到板材表面的标准距离和实际距离；将标准距离和实际距离作差，得板材不平度值；在板材不平度值中取最大值和最小值作为不平度区间的两端点；将不平度区间M等分，按照等分位置的不平度值，将具有相等不平度值的测量点绘制成等不平度曲线；根据等不平度曲线作为板型的特征，对矫直辊压下量进行控制。通过本发明的上述方法来实现矫直辊在矫直过程中根据板型特征动态施加相应的压下量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的方法流程图；
图2为本发明标准距离、实际距离和板材不平度值的示意图；
图3为本发明辊式矫直机及板材示意图；
图4为本发明等不平度曲线为全封闭时的示意图；
图5为本发明等不平度曲线为半封闭时的示意图；
图6为本发明等不平度曲线为全不封闭时的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种基于板型特征的辊式矫直机压下量控制方法，以实现矫直辊在矫直过程中根据其板型特征动态施加相应的压下量。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加清晰易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的方法的流程图。参见图1，一种基于板型特征的辊式矫直机压下量控制方法，所述辊式矫直机包括多个上排矫直辊和多个下排矫直辊，各所述矫直辊平行布置于待矫直板材移动方向，所述压下量控制方法包括：
S1：获取板型仪到板材表面的标准距离和实际距离。
S2：将所述标准距离和所述实际距离作差，得到板材不平度值。
具体的，设定板型仪到板材基准面的标准距离为Ha，实际距离为板型仪传输过来的数据即为板型仪垂直扫描板材时反射回距离板材上测量点的高度Hb，板材不平度值h＝Ha-Hb，如图2所示。
S3：在所述板材不平度值中选取最大值和最小值作为不平度区间的两端点。
S4：将不平度区间M等分，按照等分位置的不平度值，将具有相等不平度值的测量点绘制成等不平度曲线。
具体的，所述不平度区间为[hmin,hmax]，其中hmax表示所述板材不平度值中的最大值，hmin表示所述板材不平度值中的最小值，将所述不平度区间分成M部分，M为正整数，各部分的长度大小相等。
将每部分对应不平度值的测量点绘制成一条等不平度曲线，由于各部分可能包含有多个不同的板材不平度值，所述等不平度曲线对应的不平度值可以为每部分板材不平度值的平均值，还可以为每部分板材不平度值中的出现次数最多的值，但是不局限于上述两种方法。由此可得到板材缺陷相对应的等不平度曲线图。
S5：确定第i号矫直辊修正前压下量，其中，所述第i号矫直辊为沿所述移动方向的第i个矫直辊，i＝1,2,3,...N，N为矫直辊的总数量，所述第i号矫直辊为第1号或第N号矫直辊时，压下量为零。
即S1＝0，SN＝0，S1表示第1号矫直辊的修正前压下量，SN表示第N号矫直辊的修正前压下量。
S6：根据公式
Figure BDA0002491232890000051
计算第i号矫直辊修正压下量，其中Si表示第i号矫直辊修正前压下量，H表示板材厚度，hi表示第i号矫直辊所在等不平曲线对应的板材不平度值。
所述第2号、第N-1号矫直辊修正前压下量具体计算公式为：
Figure BDA0002491232890000052
Figure BDA0002491232890000053
其中，σs表示屈服强度，H表示板材厚度，E表示弹性模量，T表示矫直辊辊距，n1、n2表示第2号、第N-1号矫直辊对应的弹性曲率值的倍数。
具体的，第2号矫直辊修正前压下量S2对应的弯曲曲率取值为5倍弹性曲率值对应的值，即n1为5，第N-1号矫直辊修正前压下量SN-1对应的弯曲曲率取值为1.5倍弹性曲率值对应值，即n2为1.5。
弹性曲率值计算公式为：
Figure BDA0002491232890000054
其中，σs表示屈服强度，E表示弹性模量，ρt表示压弯曲率，H表示板材厚度。
所述第2号、第N-1号矫直辊对应的弯曲曲率计算公式为：
Figure BDA0002491232890000055
Figure BDA0002491232890000056
其中，T表示矫直辊辊距。
所述第2号、第N-1号矫直辊修正前压下量的计算公式为:
Figure BDA0002491232890000057
Figure BDA0002491232890000058
其中，σs表示屈服强度，E表示弹性模量，ρt表示压弯曲率，T表示矫直辊辊距，H表示板材厚度，n1、n2表示第2号、第N-1号矫直辊对应的弹性曲率值的倍数。
已知第2号矫直辊与第N-1号矫直辊的修正前压下量后，计算所述第i号矫直辊修正前压下量。
所述第i号矫直辊修正前压下量的计算包括：
根据公式
Figure BDA0002491232890000061
计算第i号矫直辊修正前压下量Si，S2为第2号矫直的修正前压下量，SN-1为第N-1号矫直辊的修正前压下量，所述第i号矫直辊为上排矫直辊，i＝4,6，8……N-3，其值为正值，方向向下，如图3所示。
所述第i号矫直辊修正前压下量的计算还包括：
根据公式
Figure BDA0002491232890000062
计算第i号矫直辊修正前压下量Si，所述第i号矫直辊为下排矫直辊，i＝3,5,7……N-2，Si-1和Si+1分别为与第i号矫直辊相邻的两个上矫直辊修正前压下量，其值为负值，方向向上。
当板材为平直状态即不平度为0时，第i号矫直辊修正前压下量不变即修正前压下量也为修正压下量，当板材出现缺陷，如中浪、单边浪、双边浪、瓢曲等缺陷，其不平度值不再为0，即板材不再是平直状态时，根据不平度值的大小对第i号矫直辊的压下量进行补偿，因此第i号矫直辊修正压下量为：
Figure BDA0002491232890000063
其中，Si表示第i号矫直辊修正前压下量，H表示板材厚度，hi表示第i号矫直辊所在等不平曲线对应的板材不平度值。
S7：将所述等不平度曲线作为板型的特征，对第i号矫直辊的压下量进行控制。
具体的，图4、图5、图6分别为本发明实施例等不平度曲线为全封闭、半封闭、全不封闭状态示意图，参见图4-图6，图中M表示矫直方向，G表示标准线，H表示板材头部，O表示区域，J表示板材尾部，P表示等不平度曲线编号，直线为标准线，曲线为等不平度曲线。
在矫直辊咬入板材过程中，当等不平度曲线图为全封闭图时，如图4所示。当等不平度曲线图为半封闭图或全不封闭图时，如图5，6所示，封闭的等不平度曲线的初始咬入点和矫直结束点上各绘制一条标准线，不封闭的等不平度曲线只在初始咬入点绘制一条标准线。
判断每一条等不平度曲线处于封闭状态、半封闭还是全不封闭状态，从而对每一条等不平度曲线绘制标准线，进行当矫直辊从板材头部运动到板材尾部时，给定矫直辊一个矫直的速度v，当矫直辊运动到一条标准线时，例如1′，将所处位置的第i号矫直辊的压下量调整为该标准线1′所在等不平度曲线1#对应的板材不平度下的修正压下量，当矫直辊从当前标准线1′，逐渐运动到下一条标准线2′时，将所处位置的第i号矫直辊逐渐调整为下一条标准线即2′所在等不平度曲线2#对应的板材不平度下的的修正压下量，依次根据等不平度曲线图作为板型的缺陷特征，对矫直辊压下量进行控制，直至板材矫直完成。
本发明实施例通过在现有压下量计算方法的基础上进行修正，建立的新的压下量计算方法，随着板材不平度的变化对压下量进行动态调整。
本发明实施例通过板型仪对板材不平度数据进行采集，然后对采集后的数据进行分析得到等不平度曲线图，根据矫直辊在矫直过程中所处等不平度曲线图的不同位置，动态施加相应的压下量。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种基于板型特征的辊式矫直机压下量控制方法，所述辊式矫直机包括多个上排矫直辊和多个下排矫直辊，各所述矫直辊平行布置于待矫直板材移动方向，其特征在于，所述压下量控制方法包括：
获取板型仪到板材表面的标准距离和实际距离；
将所述标准距离和所述实际距离作差，得到板材不平度值；
在所述板材不平度值中选取最大值和最小值作为不平度区间的两端点；
将不平度区间M等分，按照等分位置的不平度值，将具有相等不平度值的测量点绘制成等不平度曲线；
确定第i号矫直辊修正前压下量，其中，所述第i号矫直辊为沿所述移动方向的第i个矫直辊，i＝1,2,3,...N，N为矫直辊的总数量，所述第i号矫直辊为第1号或第N号矫直辊时，压下量为零；
根据公式
Figure FDA0002491232880000011
计算第i号矫直辊修正压下量，其中Si表示第i号矫直辊修正前压下量，H表示板材厚度，hi表示第i号矫直辊所在等不平曲线对应的板材不平度值；
将所述等不平度曲线作为板型的特征，对第i号矫直辊的压下量进行控制。
2.根据权利要求1所述的基于板型特征的辊式矫直机压下量控制方法，其特征在于，所述第i号矫直辊修正前压下量的计算包括：
根据公式
Figure FDA0002491232880000012
计算第i号矫直辊修正前压下量Si，S2为第2号矫直辊的修正前压下量，SN-1为第N-1号矫直辊的修正前压下量，所述第i号矫直辊为上排矫直辊，此时，i＝4,6，8……N-3。
3.根据权利要求1所述的基于板型特征的辊式矫直机压下量控制方法，其特征在于，所述第i号矫直辊修正前压下量的计算还包括：
根据公式
Figure FDA0002491232880000013
计算第i号矫直辊修正前压下量Si，所述第i号矫直辊为下排矫直辊，此时，i＝3,5,7……N-2，Si-1和Si+1分别为与第i号矫直辊相邻的两个上排矫直辊修正前压下量。
4.根据权利要求2所述的基于板型特征的辊式矫直机压下量控制方法，其特征在于，所述第2号、第N-1号矫直辊修正前压下量具体计算公式为：
Figure FDA0002491232880000014
Figure FDA0002491232880000021
其中，σs表示屈服强度，H表示板材厚度，E表示弹性模量，T表示矫直辊辊距，n1、n2表示第2号、第N-1号矫直辊对应的弹性曲率值的倍数。
5.根据权利要求1所述的基于板型特征的辊式矫直机压下量控制方法，其特征在于，所述将所述等不平度曲线作为板型的特征，对第i号矫直辊的压下量进行控制，具体包括：
判断每一条等不平度曲线的状态，所述状态包括封闭状态、半封闭和全不封闭状态；
根据等不平度曲线的状态绘制标准线；
矫直辊按照设定的矫直速度v，从上一条标准线逐渐运动到下一条标准线时，将所处位置的第i号矫直辊的压下量调整为下一条标准线所在等不平度曲线对应的板材不平度下的修正压下量；
根据所述等不平度曲线对第i号矫直辊的压下量进行控制，直至矫直完成。
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