CN111672910A - 提高热轧带钢平直度控制精度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高热轧带钢平直度控制精度的方法，在平直度动态控制过程中按如下算法计算平直度反馈值：1)从平直度检测仪的全部测量通道中，选择左右对称的n个通道；2)计算温度影响系数；3)计算经温度校正后的平直度值；4)将带钢沿宽度分为左边部、中部和右边部三个部分；5)为各部分测量点赋予权重值，计算各部分平直度加权值；6)根据各部分平直度加权值计算平直度反馈值。本发明通过对边部和中部分别进行计算，并引入温度影响系数对平直度测量值进行校正，提高了热轧带钢平直度控制精度，改善了热轧带钢出口的板形不良情况。

Description

提高热轧带钢平直度控制精度的方法

技术领域

本发明涉及热轧带钢板形控制技术，特别是指一种提高热轧带钢平直度控制精度的方法。

背景技术

热轧带钢平直度是带钢产品的一项重要的质量衡量标准。平直度主要研究的问题是轧制后板带材的波浪度、弯曲度和横向厚差，理想的平直度应是轧制后板带材的断面形状呈矩形，板带材的平直度也用I单位来度量。

高精度控制热轧带钢平直度是一种通过用提高热轧带钢平直度控制精度，对带钢内部分布不均匀的残余应力进行过程控制补偿，以抵消带钢轧制过程中因各种原因所产生的浪形问题，提高板形质量。板形是热轧带钢产品的重要质量指标。板形不良指的是，在生产过程中，带钢由于其内部残余应力的分布不均匀而导致的波浪或瓢曲。造成板形不良的原因包括沿带钢宽度、长度或厚度方向不均匀的塑性变形、相变或温度分布等。即，不均匀的温度、应力及相变变化，都会对带钢板形质量产生较大的影响。带钢的板形缺陷既影响下游用户的加工使用，又影响热轧生产，即容易造成轧制不稳定、废钢等。

因而，板形控制目标的确定需要参考两方面的要求，一是满足下游工序的要求，二是机架间穿带稳定性的要求。不论是冷轧材，还是商品材，均对热轧材的凸度、楔形等板形质量有要求。其中，对热轧材的浪形，即平直度、不对称度等板形质量的要求则更高。热轧带钢板形问题由于影响因素众多、涉及关系复杂，一直是热轧带钢板形过程控制的重点和难点。随着用户对热轧带钢板形质量要求的不断提高，浪形问题显得日益突出，成为许多热轧厂生产控制的难点和焦点问题。而在轧制过程中，通过用提高热轧带钢平直度控制精度，来改善热轧带钢出口板形不良的控制方法，无需额外增加设备装置，结合带钢性能和生产成本等因素综合考虑，具有明显的低成本、高收效等优势。

如图1所示，现有的控制热轧带钢平直度的方法均包括带钢在精轧穿带时板形的平直度头部设定和带钢出精轧机后板形的平直度动态控制两个部分。第一部分为带钢在精轧穿带时板形的平直度头部设定，即通过计算机模型对一组输入的工艺参数进行计算得出一组适合的弯辊力，使得带钢出口能达到要求的平直度目标。第二部分为带钢出精轧机后板形的平直度动态控制，即对平直度检测仪检测出的实际平直度值进行计算后，再将计算值与目标平直度值做差，将平直度差值反馈给计算机模型，再计算出一组弯辊力的补偿值，从而对弯辊进行调整，使得出口实际平直度能被控制在平直度目标值的公差范围内。

在这两部分的过程控制中，均涉及到平直度反馈值，即对一组平直度实际测量值赋予科学计算得出来的反馈值。平直度检测仪是在带钢宽度方向设置有多个通道(IMS公司的平直度检测仪设置有60个通道)进行测量，得出多个平直度测量值。平直度检测仪测量出来的平直度实际测量值，并不能直接用于计算机模型的反馈运算，必须对这一系列值赋予科学的算法，才能反馈给计算机模型使用。平直度反馈值，用于描述宽度方向带钢的浪形情况，其准确度不仅直接影响到第一部分控制中对下一块带钢头部板形设定时的自学习系数，还会影响到第二部分控制中板形动态控制的精度。

在现有带钢过程控制中，普遍采用的平直度反馈值的计算方法有三种。第一种，将带钢宽度方向的一组平直度测量值取平均值，作为最终的平直度反馈值。第二种，用微中浪轧制时，将带钢中间一部分测量值，进行运算作为平直度反馈值。第三种，选取两边对称各一个点和中间一个点，共三个点的值，进行运算作为平直度反馈值。

然而，这三种算法都存在着明显的不足，它们均不能精确的反映出带钢宽度方向的实际浪形情况。因为，计算机过程控制是通过调节弯辊力来实现调节带钢平直度的。在弯辊力变化的过程中，弯辊对带钢中部平直度的影响和其对带钢边部平直度的影响是成反比的。当中部压力变大时，边部压力会相对变小。同理，在中部压力变小时，边部压力会变大。

前两种算法并没有考虑到弯辊力的作用对带钢中部和边部的影响是相反的，如果将其用于实际控制中，就很可能产生相反的效果。第三种算法虽然考虑了弯辊力对于带钢边部和中部影响，但是，仅用三个点来描述整个断面的平直度，必然导致控制精度太低的问题。因为带钢宽度方向温度都是不同的，在实际轧制过程中，还可能因为其他因素(带钢表面带水带杂质)影响局部的测量真实性。

第三种算法，虽然考虑了弯辊力对于带钢边部和中部影响，但是，带钢宽度方向温度都是不同，在实际轧制过程中，还可能因为其他因素(带钢表面带水带杂质)影响局部的测量真实性。仅用三个点来描述整个断面的平直度，必然导致控制精度太低的问题。由此可见，现有三种算法得出的平直度反馈值，均不能精确的反映出带钢宽度方向的实际浪形情况，若直接将其作为反馈值，用于带钢轧制的过程控制中，并不能很好地发挥补偿作用，会降低平直度过程控制的实际效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高热轧带钢平直度控制精度的方法，能够综合反映出带钢宽度方向实际浪形情况，改善热轧带钢出口的板形不良。

为实现上述目的，本发明所提供的提高热轧带钢平直度控制精度的方法，包括带钢出精轧机后板形的平直度动态控制过程，该过程根据平直度检测仪检测出的实际平直度值，采用如下算法计算出平直度反馈值：

1)平直度检测仪的测量通道总数量为p，选择其中的n个测量通道，用于计算平直度反馈值；n为6～p之间(含边界)的整数，n个通道对应测量点左右对称分布；

2)按下式计算各选择通道对应测量点处的温度影响系数：

β_i＝FT_ave/FT_i，

其中，β_i为第i个通道对应测量点的温度影响系数，FT_i为第i个通道对应测量点的温度测量值，i为不大于n的非零整数，FT_ave为n个测量点的温度测量值的平均值；

3)按下式计算各测量点经温度校正后的平直度值(即平直度校正值)：

其中，FLAT_i为第i个通道测得的实际平直度值，AFLAT_i为该通道对应的平直度校正值；

4)将带钢沿宽度分为左边部、中部和右边部三个部分；其中，左边部和右边部各分布有m个测量点，左边部对应测量点序号i＝1～m，右边部对应测量点序号i＝(n-m+1)～n；中部分布有k个测量点，对应测量点序号i＝((n-k)/2+1)～((n-k)/2+k)；2m+k＝n，m、k均为不小于2的正整数；

5)计算各部分平直度加权值：

5.1)为左边部的m个测量点赋予m个权重值a_i，i取1～m的整数，a_i为n个测量点中序号为i的测量点的权重值，左边部m个测量点的权重值之和为1；则左边部平直度加权值FLAT_s1的计算式为：

5.2)为右边部的m个测量点赋予m个权重值c_i，i取1～m的整数，c_i为n个测量点中序号为(n-i+1)的测量点的权重值，右边部m个测量点的权重值之和为1；则右边部平直度加权值FLAT_s2的计算式为：

5.3)为中部的k个测量点赋予k个权重值b_i，i取1～k的整数，b_i为n个测量点中序号为(n-k)/2+i的测量点的权重值，中部k个测量点的权重值之和为1；则中部平直度加权值FLAT_mid的计算式为：

6)计算平直度反馈值FLAT_tol，其计算式为：

FLAT_tol＝(FLAT_s1+FLAT_s2)/2-FLAT_mid。

可选地，所述步骤1)中，从总数为p的测量通道中选择n个测量通道的方法为等间距取点，即每间隔若干个测量通道选择一个测量通道。也可以采用变间距取点，在中部越靠近正中取点越密集，而在两边部越靠近外侧取点越密集。两种方法可以在具体应用中进行调整和验证，前一种取点方法应用更简单，后一种取点方法灵活度更大。

优选地，所述步骤5.1)中，左边部测量点的权重值越靠近左侧边缘取值越大，即a₁>a₂>…>a_m；所述步骤5.2)中，右边部测量点的权重值越靠近右侧边缘取值越大，即c₁>c₂>…>c_m。弯辊作用在带钢上越靠近带钢中部和边部时效果越明显，因此权重值在左右边部越靠近边缘取值越大。

可选地，a₁到a_m按等差数列依次递减，c₁到c_m按等差数列依次递减。

优选地，所述步骤5.2)中，右边部的m个测量点的权重值分别取左边部与其对称的测量点的权重值，即c_i＝a_i，代入右边部平直度加权值FLAT_s2的计算式中得到：

优选地，所述步骤5.3)中，中部测量点的权重值越靠近正中取值越大，即：当k为偶数时，设k＝2L，则b₁<b₂<…<b_L，b_L＝b_L+1，b_L+1>b_L+2>…>b_2L；当k为奇数时，设k＝2L-1，则b₁<b₂<…<b_L，b_L>b_L+1>b_L+2>…>b_2L-1。弯辊作用在带钢上越靠近带钢中部和边部时效果越明显，因此权重值在中部越靠近正中取值越大。

可选地，当k为偶数时，b₁到b_L按等差数列依次递增，b_L+1～b_2L按等差数列依次递减；当k为奇数时，b₁到b_L按等差数列依次递增，b_L～b_2L-1按等差数列依次递减。

优选地，所述步骤5.3)中，中部的k个测量点中，对称的测量点取相同的权重值，即b_i＝b_k-i+1。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：该方法在平直度反馈值的算法中，通过对边部和中部分别进行计算，充分考虑不同位置弯辊力的作用效果，提高了带钢中部和边部平直度描述的精准性；同时，引入温度影响系数对平直度测量值进行校正，降低了带钢宽度方向的温度影响；从而提高了热轧带钢平直度控制精度，改善了热轧带钢出口的板形不良，大幅提升了带钢全长的板形精度，实现带钢高精度平直度控制轧制。该方法精度高、无成本，适用于各种规格品种的热轧带钢轧制控制，降低了最终用户的生产成本，提高了生产效率。

附图说明

图1为现有的热轧带钢平直度控制方法的流程示意图。

图2为本发明实施例中选取的n个测量点在带钢宽度上的分布示意图。

图3、图4分别为左边部和右边部权重值的分布示意图。

图5、图6分别为k为偶数和奇数时中部权重值的分布示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，现有的热轧带钢平直度控制方法，主要包括带钢在精轧穿带时板形的平直度头部设定和带钢出精轧机后板形的平直度动态控制两个部分。

其中，第一部分为带钢在精轧穿带时板形的平直度头部设定，即通过计算机模型对一组输入的工艺参数进行计算得出一组适合的弯辊力，使得带钢出口能达到要求的平直度目标。

第二部分为带钢出精轧机后板形的平直度动态控制，即根据平直度检测仪检测出的实际平直度值，采用合适的算法计算出平直度反馈值，再将平直度反馈值反馈给计算机模型，计算机模型将平直度反馈值与目标平直度值作差，并根据所得平直度差值计算出一组弯辊力的补偿值，进而对弯辊力进行调整，最终使得出口实际平直度能被控制在平直度目标值的公差范围内(一般需要多次调整)。

本发明在上述热轧带钢平直度控制方法的基础上，为提高热轧带钢平直度控制精度，针对平直度反馈值的算法进行改进，具体包括：

1)平直度检测仪的测量通道总数量为p，等间距选择其中的n个测量通道，用于计算平直度反馈值，其余通道不参与计算，n个测量通道在带钢宽度上的分布见图1；n为6～p之间的整数，n个通道对应的测量点左右对称(相对于带钢中心线)分布；

2)按下式计算各选择通道对应测量点处的温度影响系数：

β_i＝FT_ave/FT_i，

其中，β_i为第i个通道对应测量点的温度影响系数，FT_i为第i个通道对应测量点的温度测量值，i为不大于n的非零整数，FT_ave为n个测量点的温度测量值的平均值；

3)按下式计算各测量点经温度校正后的平直度值：

其中，FLAT_i为第i个通道测得的实际平直度值，AFLAT_i为该通道对应的平直度校正值；

4)将带钢沿宽度分为左边部、中部和右边部三个部分；其中，左边部和右边部各分布有m个测量点，左边部对应测量点序号i＝1～m，右边部对应测量点序号i＝(n-m+1)～n；中部分布有k个测量点，对应测量点序号i＝((n-k)/2+1)～((n-k)/2+k)；2m+k＝n，m、k均为不小于2的正整数；

5)计算各部分平直度加权值：

5.1)如图3所示，为左边部的m个测量点赋予m个权重值a_i，i取1～m的整数，a_i为n个测量点中序号为i的测量点的权重值，左边部m个测量点的权重值之和为1，a₁>a₂>…>a_m，a₁到a_m按等差数列依次递减，其具体取值可以通过多次实验进行确定；

左边部平直度加权值FLAT_s1的计算式为：

5.2)如图4所示，为右边部的m个测量点赋予m个权重值c_i，i取1～m的整数，c_i为n个测量点中序号为(n-i+1)的测量点的权重值，右边部m个测量点的权重值之和为1，c₁>c₂>…>c_m，c₁到c_m按等差数列依次递减，其具体取值可以通过多次实验进行确定；

右边部平直度加权值FLAT_s2的计算式为：

考虑到左右对称位置的平直度可以视为相同，故可令c_i＝a_i，因此两边部只需对a_i进行赋值，上式转化为：

5.3)为中部的k个测量点赋予k个权重值b_i，i取1～k的整数，b_i为n个测量点中序号为(n-k)/2+i的测量点的权重值，中部k个测量点的权重值之和为1；

考虑到左右对称位置的平直度可以视为相同，中部的k个测量点中，对称的测量点取相同的权重值，即b_i＝b_k-i+1；

中部测量点的权重值越靠近正中取值越大；如图5所示，当k为偶数时，设k＝2L，则b₁<b₂<…<b_L，b_L＝b_L+1，b_L+1>b_L+2>…>b_2L，b₁到b_L按等差数列依次递增，b_L+1～b_2L按等差数列依次递减；如图6所示，当k为奇数时，设k＝2L-1，则b₁<b₂<…<b_L，b_L>b_L+1>b_L+2>…>b_2L-1，b₁到b_L按等差数列依次递增，b_L～b_2L-1按等差数列依次递减；

中部平直度加权值FLAT_mid的计算式为：

6)根据弯辊对带钢边部和对中部存在此消彼长的效果，对平直度算法不能只考虑中部或者边部值，也不能笼统用整个宽度方向点的均值，本发明使用相对值来描述平直度即用两边部分平直度值的一半减去中间部分平直度值，当平直度值为正值时即表现为双边浪，当平直度值为负表现为中间浪，具体采用下式计算平直度反馈值FLAT_tol：

FLAT_to_l＝(FLAT_s1+FLAT_s2)/2-FLAT_mid。

以下通过具体实施例对上述方法的实际应用效果进行验证。

本实施例在由板坯加热——粗轧——精轧——成品的热轧带钢生产线中应用前述方法，相关参数取值如下：平直度检测仪的测量通道总数量p＝60，选择用于计算的通道数量n＝20，中部通道数量k＝10，两边部通道数量m＝5；边部权重值取a₁＝c₁＝0.3，a₂＝c₂＝0.25，a₃＝c₃＝0.2，a₄＝c₄＝0.15，a₅＝c₅＝0.1；中部权重值取b₁＝b₁₀＝0.04，b₂＝b₉＝0.07，b₃＝b₈＝0.1，b₄＝b₇＝0.13，b₅＝b₆＝0.16。

对应用本发明方法前后各2000块硅钢板进行对比，采用上述方法后，硅钢成品平直度精度均值从应用前的84.2％提高到应用后的96.6％，精度提升明显。

本实施例在平直度反馈值的算法中，通过考虑弯辊力的作用效果、带钢宽度方向的温度影响以及对带钢中部和边部平直度描述的精准性，提高热轧带钢平直度控制精度，改善热轧带钢出口的板形不良，从而大大提升了带钢全长的板形精度，实现带钢高精度平直度控制轧制。

Claims (9)

1.一种提高热轧带钢平直度控制精度的方法，包括带钢出精轧机后板形的平直度动态控制过程；其特征在于：

所述平直度动态控制过程根据平直度检测仪检测出的实际平直度值，采用如下算法计算平直度反馈值：

1)平直度检测仪的测量通道总数量为p，选择其中的n个测量通道，用于计算平直度反馈值；n为6～p之间的整数，n个通道对应测量点左右对称分布；

2)按下式计算各选择通道对应测量点处的温度影响系数：

β_i＝FT_ave/FT_i，

其中，β_i为第i个通道对应测量点的温度影响系数，FT_i为第i个通道对应测量点的温度测量值，i为不大于n的非零整数，FT_ave为n个测量点的温度测量值的平均值；

3)按下式计算各测量点经温度校正后的平直度值：

其中，FLAT_i为第i个通道测得的实际平直度值，AFLAT_i为该通道对应的平直度校正值；

4)将带钢沿宽度分为左边部、中部和右边部三个部分；其中，左边部和右边部各分布有m个测量点，左边部对应测量点序号i＝1～m，右边部对应测量点序号i＝(n-m+1)～n；中部分布有k个测量点，对应测量点序号i＝((n-k)/2+1)～((n-k)/2+k)；2m+k＝n，m、k均为不小于2的正整数；

5)计算各部分平直度加权值：

5.1)为左边部的m个测量点赋予m个权重值a_i，i取1～m的整数，a_i为n个测量点中序号为i的测量点的权重值，左边部m个测量点的权重值之和为1；则左边部平直度加权值FLAT_s1的计算式为：

5.2)为右边部的m个测量点赋予m个权重值c_i，i取1～m的整数，c_i为n个测量点中序号为(n-i+1)的测量点的权重值，右边部m个测量点的权重值之和为1；则右边部平直度加权值FLAT_s2的计算式为：

5.3)为中部的k个测量点赋予k个权重值b_i，i取1～k的整数，b_i为n个测量点中序号为(n-k)/2+i的测量点的权重值，中部k个测量点的权重值之和为1；则中部平直度加权值FLAT_mid的计算式为：

6)计算平直度反馈值FLAT_tol，其计算式为：

FLAT_tol＝(FLAT_s1+FLAT_s2)/2-FLAT_mid。

2.根据权利要求1所述的提高热轧带钢平直度控制精度的方法，其特征在于：所述步骤1)中，从总数为p的测量通道中选择n个测量通道的方法为等间距取点，即每间隔若干个测量通道选择一个测量通道。

3.根据权利要求1所述的提高热轧带钢平直度控制精度的方法，其特征在于：所述步骤1)中，从总数为p的测量通道中选择n个测量通道的方法为变间距取点，在中部越靠近正中取点越密集，而在两边部越靠近外侧取点越密集。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的提高热轧带钢平直度控制精度的方法，其特征在于：所述步骤5.1)中，左边部测量点的权重值越靠近左侧边缘取值越大，即a₁>a₂>…>a_m；所述步骤5.2)中，右边部测量点的权重值越靠近右侧边缘取值越大，即c₁>c₂>…>c_m。

5.根据权利要求4所述的提高热轧带钢平直度控制精度的方法，其特征在于：a₁到a_m按等差数列依次递减，c₁到c_m按等差数列依次递减。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的提高热轧带钢平直度控制精度的方法，其特征在于：

所述步骤5.2)中，右边部的m个测量点的权重值分别取左边部与其对称的测量点的权重值，即c_i＝a_i，代入右边部平直度加权值FLAT_s2的计算式中得到：

7.根据权利要求1～3中任一项所述的提高热轧带钢平直度控制精度的方法，其特征在于：所述步骤5.3)中，中部测量点的权重值越靠近正中取值越大，即：当k为偶数时，设k＝2L，则b₁<b₂<…<b_L，b_L＝b_L+1，b_L+1>b_L+2>…>b_2L；当k为奇数时，设k＝2L-1，则b₁<b₂<…<b_L，b_L>b_L+1>b_L+2>…>b_2L-1。

8.根据权利要求7所述的提高热轧带钢平直度控制精度的方法，其特征在于：当k为偶数时，b₁到b_L按等差数列依次递增，b_L+1～b_2L按等差数列依次递减；当k为奇数时，b₁到b_L按等差数列依次递增，b_L～b_2L-1按等差数列依次递减。

9.根据权利要求7所述的提高热轧带钢平直度控制精度的方法，其特征在于：所述步骤5.3)中，中部的k个测量点中，对称的测量点取相同的权重值，即b_i＝b_k-i+1。

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