CN113857297A - 矫直机板形控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种矫直机板形控制方法及系统，其中，矫直机板形控制方法包括：板带钢矫直前，根据板带钢的原始生产数据获取初始矫直控制量；板带钢矫直过程中，根据获取的矫直机入口位置板带钢的平直度信息生成入口矫直参数，并根据板带钢的入口矫直参数对当前矫直控制量进行实时调整；控制矫直机按照调整后的当前矫直控制量对板带钢进行矫直。由于入口平直度信息的获取，即在所矫直板带钢进入矫直机前对其板形实际情况进行了检测，反应板带钢矫直前的真实板形情况，以对当前执行的矫直控制量进行实时调整，使得矫直后板带钢板形最大可能的符合矫直目标设定值，以保证板形质量。
Description
技术领域
本发明属于带钢精整领域，特别是涉及一种矫直机板形控制方法及系统。
背景技术
辊式矫直机作为板带钢生产的重要设备，通过对板带钢进行反复的弯曲而产生较大的塑性变形，可有效消除瓢曲、镰刀弯和浪形等板形缺陷，降低或消除残余应力。辊式矫直机的应用范围极其广泛，可用于中厚板和薄带钢的矫直，既可温矫也可冷矫，既可用于单张板生产也可用于连续生产，在连续生产线上既可当直头机使用也可用于全程矫直。由于板带钢在轧制、冷却和运输过程中不可避免会受到塑性变形、冷却不均等因素的影响而产生各种板形缺陷及内部残余应力分布不均等，辊式矫直作为板带钢精整领域最重要的处理工序，是获得高平直板形质量的关键。
目前，无论是对于独立的中厚板矫直机还是用于连续生产线上的矫直机，通常配备有设定模型，设定模型以离线机理模型计算的多工况结果为基准，通过查表方式来得到如压下量、弯辊、矫直力、矫直功率等参数的设定值。但实际生产时，由于所矫板带钢的强度、原始曲率半径和来料的板形缺陷都是不断变化的，根据查表获得的设定值无法适应现场实际情况的变化，需要操作工根据经验不断调整矫直机的压下量、倾斜量和弯辊值，从而造成板形不良和板形质量的不稳定，同时还大大增加了操作工的工作负荷。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种矫直机板形控制方法及系统，用于对板带钢矫直过程中弯辊值等参数进行实时调控，以保证板形质量。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种矫直机板形控制方法，包括：
板带钢矫直前，根据板带钢的原始生产数据获取初始矫直控制量；
板带钢矫直过程中，根据获取的矫直机入口位置板带钢的入口平直度信息生成入口矫直参数，并根据板带钢的入口矫直参数对当前矫直控制量进行实时调整；
控制矫直机按照调整后的当前矫直控制量对板带钢进行矫直。
进一步地，板带钢矫直输出过程中，根据获取的出口平直度信息生成出口矫直参数，并根据出口矫直参数对当前矫直控制量进行实时调整，之后控制矫直机按照调整后的当前矫直控制量对板带钢进行矫直。
进一步地，所述初始矫直控制量包括矫直辊压下量和弯辊值，根据入口矫直参数或出口矫直参数调整后的矫直控制量在初始矫直控制量的基础上增加矫直辊的倾斜调控值，同时进行了弯辊值的调整。
进一步地，初始矫直控制量中矫直辊压下量和弯辊设定值获取时，以矫直机的设备能力和板带钢所要求达到的塑性变形率构建约束条件，根据板带钢的原始生产数据计算矫直辊的压下量和矫直力，然后根据矫直力获得弯辊值；板带钢的原始生产数据包括所处理板带钢的材质、强度、几何尺寸和原始曲率。
进一步地，所述入口平直度信息包括矫直前板带钢宽度方向的中心位置和两侧边缘位置的平直度，所述入口矫直参数包括用于消除一次板形的矫直辊倾斜调控值以及用于消除二次板形的弯辊值。
进一步地，进行入口矫直参数中的矫直辊倾斜调控值获取时，根据矫直前板带钢宽度方向上两侧边缘位置的平直度计算平直度差，然后将该平直度差转换为对应的表面应变差，根据板带钢的表面应变差计算矫直辊的的倾斜调控值。
进一步地，进行入口矫直参数中的弯辊值获取时，根据矫直前板带钢宽度方向上的中心位置与其两侧边缘位置之间的平直度计算平直度差，然后将该平直度差转换为对应的表面应变差，之后根据该表面应变差计算弯辊值。
进一步地，所述出口平直度信息包括矫直后板带钢宽度方向上均匀分布的多个检测点对应的平直度；所述出口矫直参数包括用于消除一次板形的矫直辊倾斜调控值以及用于消除二次板形的矫直辊弯辊值；矫直辊的倾斜调控值和弯辊值获取时，根据每个检测点对应的平直度计算获得。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种矫直机板形控制系统，包括：
设定模块，用于板带钢矫直前，根据板带钢的原始生产数据获取初始矫直控制量；
前馈矫直控制模块，用于根据获取的矫直机入口位置板带钢的入口平直度信息生成入口矫直参数，并根据板带钢的入口矫直参数对当前矫直控制量进行实时调整；
执行控制模块，用于控制矫直机按照调整后的矫直控制量对板带钢进行矫直。
进一步地，所述矫直机板形控制系统还包括反馈矫直控制模块，所述反馈矫直控制模块用于板带钢矫直输出过程中，根据获取的出口平直度信息生成出口矫直参数，并根据出口矫直参数对当前矫直控制量进行实时调整，之后控制矫直机按照调整后的矫直控制量对板带钢进行矫直。
如上所述，本发明的矫直机板形控制方法及系统，具有以下有益效果：
由于入口平直度信息的获取，即在所矫直板带钢进入矫直机前对其板形实际情况进行了检测，反应板带钢矫直前的真实板形情况，以对当前执行的矫直控制量进行实时调整，使得矫直机矫直输出的板带钢板形最大可能的符合矫直目标设定值，以保证板形质量。
附图说明
图1为本发明实施例中矫直机板形控制方法的流程图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
实施例
如图1所示，本实施例提供了一种矫直机板形控制方法，包括：
S1、设置初始矫直控制量
板带钢矫直前，根据板带钢的原始生产数据获取初始矫直控制量；板带钢的原始生产数据包括所处理板带钢的钢种、厚度、宽度、屈服强度和原始曲率等；初始矫直控制量包括矫直辊压下量和弯辊值等。
初始矫直控制量中矫直辊压下量和弯辊设定值获取时，首先，以矫直机的设备能力和板带钢所要求达到的塑性变形率构建约束条件，根据曲率积分法构建板带钢的原始生产数据和矫直辊的压下量之间的数学关系式，计算得到矫直辊的压下量和矫直力。
然后，构建矫直力对矫直辊产生的挠曲方程和弯辊力对矫直辊产生的挠曲方程，令矫直力和弯辊力在板带钢宽度方向上的中心位置和距离板带钢两侧边部1/4处的挠度和为零而建立起弯辊力与矫直力之间的关系，通过计算矫直力确定相应的弯辊值(即弯辊力)，以消除有害挠度。
S2、根据入口平直信息和出口平直度信息获取相应的矫直控制量。
通过在矫直机的入口位置设置平直度仪以获取板带钢的入口平直度信息，通过在矫直机的出口位置设置平直度仪以获取板带钢的出口平直度信息。
根据入口平直度信息调整板带钢的当前矫直控制量时，根据获取的矫直机入口位置板带钢的入口平直度信息生成入口矫直参数，并根据板带钢的入口矫直参数对当前矫直控制量进行实时调整。入口平直度信息包括矫直前板带钢宽度方向的中心位置和两侧边缘位置的平直度。入口矫直参数包括用于消除一次板形的矫直辊倾斜调控值以及用于消除二次板形的弯辊值。具体过程如下：
通过在矫直机的入口位置设置平直度仪以对入口平直度信息进行采集。
将入口平直度仪测得的平直度转换为表面应变，即先计算板带钢在宽度方向上的中心位置与两侧边部位置的平直度差Δε1＝εcen-(εds+εws)/2以及板带钢两侧边部之间的平直度差Δε2＝εds-εws，其中，εcen为板带钢在宽度方向上中心位置的平直度，εds和εws分别为对应传动侧与操作侧板带钢边部位置的平直度。然后，将平直度差转换为表面应变差Δe1＝Δε1/105和Δe2＝Δε2/105。弯辊值计算时，根据表面应变差计算弯辊值SW＝α·L2·Δe1/(12H)，其中，L为下排矫直辊辊距，H为板带钢的厚度，α为模型系数。矫直辊倾斜调控值计算时，矫直辊倾斜调控值ST＝β·L2·Δe2/(12H)，其中，β为模型系数。
本实施例中通过入口平直度信息计算获得矫直辊倾斜调控值和弯辊值，通过矫直辊倾斜调控值以消除板带钢的一次板形缺陷，通过弯辊值消除板带钢的二次板形缺陷。一次板形包括单边浪形，二次板形包括中浪和双边浪等对称浪形。
根据出口平直度调整板带钢的出口矫直控制量时，根据获取的出口平直度信息生成出口矫直参数，并根据出口矫直参数对当前矫直控制量进行实时调整，之后控制矫直机按照调整后的矫直控制量对板带钢进行矫直。
根据入口矫直参数或出口矫直参数调整后的矫直控制量在初始矫直控制量的基础上增加矫直辊的倾斜调控值，即此时的矫直控制量包括矫直辊压下量、矫直辊倾斜调控值和弯辊值。出口平直度信息包括矫直后板带钢宽度方向上均匀分布的多个检测点对应的平直度；出口矫直参数包括用于消除一次板形的矫直辊倾斜调控值以及用于消除二次板形的矫直辊弯辊值；
矫直辊的倾斜调控值和弯辊值获取时，将矫直机出口位置设置的平直度仪实时测量板带钢在宽度方向上的平直度分布拟合成二次曲线f(x)＝a2x2+a1x+a0，其中a0～a2为拟合系数，x为归一化宽度坐标，-1≤x≤1。
采用矫直辊弯辊来消除二次板形，即SW＝a2/fW，其中SW为弯辊调控量，fW为弯辊对二次板形的调控能力；
采用矫直辊的倾斜来消除一次板形，即ST＝a1/fT，其中ST为矫直辊的倾斜调控值，fT为矫直辊倾斜对一次板形的调控能力。
当前矫直控制量指调整时矫直机执行的矫直控制量，可以理解为最新生成的矫直控制量，其可以为初始矫直控制量，也可以为根据入口矫直参数和/或出口矫直参数调整后的矫直控制量。
S3、根据调整后的当前矫直控制量对板带钢进行矫直。
本实施例提供了一种矫直机板形控制系统，用于执行上述矫直机板形控制方法。
矫直机板形控制系统包括：
设定模块，用于板带钢矫直前，根据板带钢的原始生产数据获取板带钢的初始矫直控制量和矫直目标设定值；
矫直控制调整单元，用于获取入口矫直参数和出口矫直参数，并根据入口矫直参数和出口矫直参数对板带钢的矫直控制量进行调整。矫直控制调整单元包括前馈矫直控制模块和反馈矫直控制模块，前馈矫直控制模块用于根据获取的矫直机入口位置板带钢的入口平直度信息生成入口矫直参数，并根据板带钢的入口矫直参数对当前矫直控制量进行实时调整；反馈矫直控制模块用于板带钢矫直输出过程中，根据获取的出口平直度信息生成出口矫直参数，并根据出口矫直参数对当前矫直控制量进行实时调整，之后控制矫直机按照调整后的矫直控制量对板带钢进行矫直。
执行控制模块，用于控制矫直机按照调整后的矫直控制量对板带钢进行矫直。
本方案中通过前馈矫直控制模块和反馈矫直控制模块进行矫直控制量的实时调整，无需人工干预，能有效消除板形缺陷。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种矫直机板形控制方法，其特征在于，包括：
板带钢矫直前，根据板带钢的原始生产数据获取初始矫直控制量；
板带钢矫直过程中，根据获取的矫直机入口位置板带钢的入口平直度信息生成入口矫直参数，并根据板带钢的入口矫直参数对当前矫直控制量进行实时调整；
控制矫直机按照调整后的当前矫直控制量对板带钢进行矫直。
2.根据权利要求1所述的矫直机板形控制方法，其特征在于，板带钢矫直输出过程中，根据获取的出口平直度信息生成出口矫直参数，并根据出口矫直参数对当前矫直控制量进行实时调整，之后控制矫直机按照调整后的当前矫直控制量对板带钢进行矫直。
3.根据权利要求2所述的矫直机板形控制方法，其特征在于，所述初始矫直控制量包括矫直辊压下量和弯辊值，根据入口矫直参数或出口矫直参数调整后的矫直控制量在初始矫直控制量的基础上增加矫直辊的倾斜调控值，同时进行了弯辊值的调整。
4.根据权利要求3所述的矫直机板形控制方法，其特征在于，初始矫直控制量中矫直辊压下量和弯辊设定值获取时，以矫直机的设备能力和板带钢所要求达到的塑性变形率构建约束条件，根据板带钢的原始生产数据计算矫直辊的压下量和矫直力，然后根据矫直力获得弯辊值；板带钢的原始生产数据包括所处理板带钢的材质、强度、几何尺寸和原始曲率。
5.根据权利要求4所述的矫直机板形控制方法，其特征在于，所述入口平直度信息包括矫直前板带钢宽度方向的中心位置和两侧边缘位置的平直度，所述入口矫直参数包括用于消除一次板形的矫直辊倾斜调控值以及用于消除二次板形的弯辊值。
6.根据权利要求5所述的矫直机板形控制方法，其特征在于，进行入口矫直参数中的矫直辊倾斜调控值获取时，根据矫直前板带钢宽度方向上两侧边缘位置的平直度计算平直度差，然后将该平直度差转换为对应的表面应变差，根据板带钢的表面应变差计算矫直辊的倾斜调控值。
7.根据权利要求5所述的矫直机板形控制方法，其特征在于，进行入口矫直参数中的弯辊值获取时，根据矫直前板带钢宽度方向上的中心位置与其两侧边缘位置之间的平直度计算平直度差，然后将该平直度差转换为对应的表面应变差，之后根据该表面应变差计算弯辊值。
8.根据权利要求3所述的矫直机板形控制方法，其特征在于，所述出口平直度信息包括矫直后板带钢宽度方向上均匀分布的多个检测点对应的平直度；所述出口矫直参数包括用于对消除一次板形的矫直辊倾斜调控值以及用于消除二次板形的矫直辊弯辊值；矫直辊的倾斜调控值和弯辊值获取时，根据每个检测点对应的平直度计算获得。
9.一种矫直机板形控制系统，其特征在于，包括：
设定模块，用于板带钢矫直前，根据板带钢的原始生产数据获取初始矫直控制量；
前馈矫直控制模块，用于根据获取的矫直机入口位置板带钢的入口平直度信息生成入口矫直参数，并根据板带钢的入口矫直参数对当前矫直控制量进行实时调整；
执行控制模块，用于控制矫直机按照调整后的矫直控制量对板带钢进行矫直。
10.根据权利要求9所述的矫直机板形控制系统，其特征在于，所述矫直机板形控制系统还包括反馈矫直控制模块，所述反馈矫直控制模块用于板带钢矫直输出过程中，根据获取的出口平直度信息生成出口矫直参数，并根据出口矫直参数对当前矫直控制量进行实时调整，之后控制矫直机按照调整后的矫直控制量对板带钢进行矫直。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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