CN113927487A

CN113927487A - 一种冷轧带钢表面粗糙度的在线控制方法

Info

Publication number: CN113927487A
Application number: CN202010602846.8A
Authority: CN
Inventors: 徐江华; 陈�光; 段明南; 房鑫; 杨向鹏
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2020-06-29
Filing date: 2020-06-29
Publication date: 2022-01-14

Abstract

本发明涉及冷轧带钢的生产工艺，公开了一种冷轧带钢表面粗糙度的在线控制方法，首先在辊道中的冷轧带钢经过抛射系统、冲洗、吹扫烘干后，再通过设置冷轧带钢表面粗糙度检测系统对冷轧带钢上下表面进行粗糙度检测，然后将检测得出的冷轧带钢上下表面粗糙度与预定设置粗糙度相比较后，以控制改变的抛射系统中抛射电机速度，同时根据将检测得出的冷轧带钢上下表面粗糙度值对夹送辊的运行速度进行调控，最终使得冷轧带钢的表面粗糙度与预先设定的带钢上下表面粗糙度相同。

Description

一种冷轧带钢表面粗糙度的在线控制方法

技术领域

本发明属于冷轧带钢生产领域，具体涉及一种冷轧带钢表面粗糙度的在线控制方法。

背景技术

钢铁工业的下游用户对冷轧带钢产品的质量要求越来越严格，表面粗糙度对于冷轧板来说至关重要，它是影响钢板可成形性的关键因素，是冷轧产品质量的重要指标之一。为此，需要冷轧后道工序中控制带钢的表面粗糙度。

冷轧后道工序中仅有平整机才能控制带钢粗糙度，然而，其粗糙度控制能力存在局限性。平整过程中控制带钢粗糙度的手段只有控制平整机工作辊粗糙度一种方法，工作辊在上机之前要进行激光毛化、电火花毛化、抛丸等处理，使工作辊表面具有一定粗糙度，从而在平整过程中控制带钢粗糙度。在工作辊上线初期，其辊面粗糙度是决定带钢表面粗糙度的关键因素，但随着平整里程数的增加，工作辊表面粗糙度下降，使带钢表面粗糙度无法达到用户要求。随着高强钢需求的增大，冷轧带钢的强度也越来越高，当强度达到一定级别之后，已无法通过平整机实现用户所需的粗糙度值。

另外，对平整后带钢表面粗糙度进行监控的通常方式是：在平整机组出口，对带钢进行抽检取样，在实验室对样板进行离线测试获取带钢的表面粗糙度参数，并与下游用户的技术要求进行比较。如果带钢表面粗糙度不满足下游用户的要求，则在后续生产计划中对同类带钢的生产工艺参数进行必要调整。该方法的取样位置一般在每卷带钢的头部或者尾部，无法获取全长段的粗糙度值，从而不能及时的对冷轧带钢的表面粗糙度进行精准控制。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种冷轧带钢表面粗糙度的在线控制方法，能够提高对冷轧带钢表面粗糙度的控制能力以及通过在线检测冷轧带钢的表面粗糙度以获得冷轧带钢全长段上的粗糙度，从而及时的对冷轧带钢的表面粗糙度进行精准控制。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案为：

一种冷轧带钢表面粗糙度的在线控制方法，经过开卷机开卷后的冷轧带钢沿夹送辊依次经过转向辊、焊机、抛射系统、以及冲洗、吹扫烘干，本发明控制方法包括以下步骤：

步骤S1，在夹送辊中的冷轧带钢经过抛射系统、冲洗、吹扫烘干后，再通过设置冷轧带钢表面粗糙度检测系统对冷轧带钢上下表面进行粗糙度检测；

步骤S2，将所述冷轧带钢上下表面粗糙度与预定设置上下表面粗糙度相比较，根据比较结果控制所述抛射系统中的抛射电机的速度和/或所述夹送辊的运行速度；

步骤S3，同时根据将检测得出的冷轧带钢上下表面粗糙度值对夹送辊的运行速度进行调控，最终使得冷轧带钢的表面粗糙度与预先设定的带钢上下表面粗糙度相同。

优选地，在上述步骤S1中，抛射系统通过位于冷轧带钢的上方的上抛射装置对冷轧带钢上表面粗糙度进行控制，上抛射装置通过上抛射电机驱动叶轮将固体磨颗粒和水对带钢的上表面抛射；抛射系统通过位于冷轧带钢的下方的下抛射装置对冷轧带钢下表面粗糙度进行控制，下抛射装置通过下抛射电机驱动叶轮将固体磨颗粒和水对带钢的下表面抛射。

优选地，步骤S2包含以下子步骤：

步骤S2-1:通过冷轧带钢表面粗糙度检测系统获取冷轧带钢的上表面粗糙度和下表面粗糙度；

步骤S2-2：预定设置粗糙度分为上表面预定设置粗糙度和下表面预定设置粗糙度，根据上表面粗糙度和上表面预定设置粗糙度得到冷轧带钢的上表面粗糙度偏差，根据下表面粗糙度和下表面预定设置粗糙度得到冷轧带钢的下表面粗糙度偏差；

步骤S2-3：根据上表面粗糙度偏差和下表面粗糙度偏差分别得到上抛射转速调整量和下抛射转速调整量；

步骤S2-4：将上抛射转速与上抛射转速调整量之和作为新的上抛射转速，将下抛射转速与下抛射转速调整量之和作为新的下抛射转速。

优选地，上表面粗糙度偏差ΔR_H的表达式为：ΔR_H＝R_{H_set}-R_{H_act}，R_{H_set}为预定设置上表面粗糙度，R_{H_act}为检测得到的上表面粗糙度，下表面粗糙度偏差ΔR_L的表达式为：ΔR_L＝R_{L_set}-R_{L_act}，R_{L_set}为预定设置下表面粗糙度，R_{L_act}为检测得到的下表面粗糙度。

优选地，步骤S3包含以下子步骤：

步骤S3-1：根据上表面粗糙度偏差和下表面粗糙度偏差得到综合表面粗糙度偏差；

步骤S3-2：根据综合表面粗糙度偏差得到夹送转速调整量；

步骤S3-3：将夹送辊的运行速度与夹送转速调整量之和为夹送辊的新的运行速度。

优选地，上抛射转速调整量ΔS_H的表达式为：当|ΔR_H|<ΔR_{H_min},ΔS_H＝0；当|ΔR_H|>＝ΔR_{H_min},ΔS_H＝k_H×ΔR_H，ΔR_{H_min}为上表面粗糙度偏差控制最小值，单位：μm；k_H为上抛射电机的转速控制增益系数，单位：rpm/μm；下抛射转速调整量ΔS_L的表达式为：当|ΔR_L|<ΔR_{L_min},ΔS_L＝0；当|ΔR_L|>＝ΔR_{L_min},ΔS_L＝k_LΔR_L，ΔR_{L_min}为下表面粗糙度偏差控制最小值，单位：μm；K_L为下抛射电机的转速控制增益系数，单位：rpm/μm。

优选地，综合表面粗糙度偏差ΔR_M的表达式为：ΔR_M＝α×ΔR_H+β×ΔR_L，α为上表面粗糙度偏差加权系数，β为下表面粗糙度偏差加权系数，α+β＝1。

优选地，夹送转速调整量ΔS_M的表达式为：

当|ΔR_M|<ΔR_{M_min},ΔS_M＝0；当|ΔR_M|>＝ΔR_{M_min},ΔS_M＝k_M×ΔR_M

ΔR_{M_min}为上下表面综合粗糙度偏差控制最小值，k_M为向夹送辊的转速控制增益系数。

优选地，冷轧带钢表面粗糙度的在线控制方法还包括：

步骤S4：以预定时间为间隔重复步骤S2至步骤S3，直至冷轧带钢被传输完毕。

优选地，预定时间为30秒。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.因为本发明的冷轧带钢表面粗糙度的在线控制方法首先在辊道中的冷轧带钢经过抛射系统、冲洗、吹扫烘干后，再通过设置冷轧带钢表面粗糙度检测系统对冷轧带钢上下表面进行粗糙度检测，然后将检测得出的冷轧带钢上下表面粗糙度与抛射系统预定设置粗糙度相比较后，以控制改变的抛射系统的中抛射电机的速度，最后，同时根据将检测得出的冷轧带钢上下表面粗糙度值对夹送辊的运行速度进行调控，最终使得冷轧带钢的表面粗糙度与预先设定的带钢上下表面粗糙度相同，因此，本发明能够通过改变抛射电机的速度以及改变夹送辊的转速来调整固体磨颗粒在冷轧带钢的表面形成的小凹坑的密度，从而改变冷轧带钢的表面粗糙度以符合预定设置粗糙度，进而提高对冷轧带钢的表面粗糙度的控制能力。

附图说明

图1为本发明的实施例的冷轧带钢表面粗糙度的在线控制方法的工艺示意图；以及

图2为本发明的实施例的冷轧带钢表面粗糙度的在线控制方法流程图。

图中：A、冷轧带钢，B.转向辊，1、支撑辊，2、开卷机，3、焊机，4、抛射系统，5a、上抛射装置，5b、下抛射装置，6、冲洗单元，7、吹扫烘干单元，8、冷轧带钢表面粗糙度检测系统，9、夹送辊,10、收卷机。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的冷轧带钢表面粗糙度的在线控制方法作具体阐述，需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

如图1所示，本实施例中的冷轧带钢表面粗糙度的工艺为：冷轧带钢A由开卷机2开卷之后经由转向辊B通过焊机3与上一卷冷轧带钢A焊接在一起，之后通过多根支撑辊1组成的辊道进行输送，沿冷轧带钢A的输送方向依次在辊道的近旁设置抛射系统4、冲洗单元6、吹扫烘干单元7以及冷轧带钢表面粗糙度检测系统8，具体地，抛射系统4包含位于冷轧带钢A的上方的上抛射装置5a和位于冷轧带钢A的下方的下抛射装置5b，上抛射装置5a和下抛射装置5b分别通过由上抛射电机(附图中未标出)和下抛射电机(附图中未标出)驱动的叶轮(附图中未标出)将固体磨颗粒和水的混合物抛射到冷轧带钢A的表面，由于冲击在冷轧带钢A的表面的固体磨颗粒具有一定能量和速度，因此在冷轧带钢A的表面形成无序排列的小凹坑，从而达到控制冷轧带钢A的表面粗糙度的目的。固体磨颗粒和水的混合物的抛射速度由上抛射电机的转速和下抛射电机的转速进行控制。当抛射系统4完成对冷轧带钢A的表面粗糙度的控制后，冷轧带钢A进入冲洗单元6。冲洗单元6通过高压水清除冷轧带钢A表面的残余粉末和颗粒物后冷轧带钢A进入吹扫烘干单元7，吹扫烘干单元7通过热风清除冷轧带钢A表面的水分，表面清洁并且表面粗糙度与客户要求的预定设置粗糙度相等的冷轧带钢A通过设置在辊道的末端的夹送辊9的夹送输送，最终经由转向辊B进入收卷机10。为了及时检测冷轧带钢A的表面粗糙度控制效果，在辊道近旁增加冷轧带钢表面粗糙度检测系统8，安装位置为吹扫烘干单元7与夹送辊9之间的冷轧带钢A的上表面的近旁和下表面的近旁，以预定时间30秒为间隔测量冷轧带钢A的上表面粗糙度和下表面粗糙度，根据上表面粗糙度和下表面粗糙度以及预定设置粗糙度改变抛射电机的速度以及改变夹送辊9的预定转速，直至冷轧带钢A被传输完毕，从而使得冷轧带钢A的表面粗糙度始终与预定设置粗糙度相同。冷轧带钢A的输送速度是通过夹送辊9的转速进行控制，夹送辊9以预定转速旋转，夹送辊9旋转时的线速度等于冷轧带钢A的输送速度。

如图2所示，在本实施例中的冷轧带钢表面粗糙度的在线控制方法S100，经过开卷机开卷后的冷轧带钢依次经过转向辊、焊机、抛射系统、以及冲洗、吹扫烘干，其特征在于，控制方法包括以下步骤：

步骤S1，在辊道中的冷轧带钢经过抛射系统、冲洗、吹扫烘干后，再通过设置冷轧带钢表面粗糙度检测系统对冷轧带钢上下表面进行粗糙度检测。

步骤S2，将所述冷轧带钢上下表面粗糙度与预定设置上下表面粗糙度相比较，根据比较结果控制所述抛射系统中的抛射电机的速度和/或所述夹送辊的运行速度。

步骤S2包含以下子步骤：

步骤S3包含以下子步骤：

步骤S3-2：根据综合表面粗糙度偏差得到夹送转速调整量；

在本实施例中，冷轧带钢A为宽度800～1200mm、厚度为0.4～3mm的冷轧轧制后的带钢，上表面预定设置粗糙度和下表面预定设置粗糙度均为1.8μm，上表面粗糙度偏差加权系数α＝0.5，下表面粗糙度偏差加权系数β＝0.5，上表面粗糙度偏差控制最小值ΔR_{H_min}＝0.1μm，下表面粗糙度偏差控制最小值ΔR_{L_min}＝0.1μm，上下表面综合粗糙度偏差控制最小值ΔR_{M_min}＝0.1μm，预定时间为30秒。将上抛射电机作为上抛射转速，上抛射电机转速控制增益系数k_H＝700rpm/μm，将下抛射电机的转速作为下抛射转速，下抛射电机转速控制增益系数k_L＝750rpm/μm，夹送辊转速控制增益系数k_M＝900rpm/μm。

实施例1

冷轧带钢A的上表面粗糙度实际值R_{H_act}＝1.7μm，下表面粗糙度实际值R_{L_act}＝1.6μm，那么，上表面粗糙度偏差ΔR_H＝1.8－1.7＝0.1μm，下表面粗糙度偏差ΔR_L＝1.8－1.6＝0.2μm，上抛射转速为900rpm，下抛射转速为1000rpm，夹送辊9的预定转速为800rpm。

计算上抛射转速调整量，ΔS_H＝700×0.1＝70rpm。

计算新的上抛射转速，S_{H_new}＝S_{H_old}+ΔS_H＝900+70＝970rpm。

保存新的上抛射转速，S_{H_old}＝970rpm。

计算下抛射转速调整量，ΔS_L＝750×0.2＝150。

计算新的下抛射转速，S_{L_new}＝S_{L_old}+ΔS_L＝1000+150＝1150rpm。

保存新的下抛射转速，S_{L_old}＝1150rpm。

计算综合表面粗糙度偏差，ΔR_M＝0.5×0.1+0.5×0.2＝0.15

计算夹送转速调整量，ΔS_M＝900×0.15＝135。

计算新的预定转速，S_{M_new}＝S_{M_old}－ΔS_M＝800－135＝665rpm。

保存新的预定转速，S_{M_old}＝665rpm。

实施例2

冷轧带钢A上表面粗糙度实际值R_{H_act}＝2.0μm，下表面粗糙度实际值R_{L_act}＝1.9μm，那么，上表面粗糙度偏差ΔR_H＝1.8－2.0＝－0.2μm，下表面粗糙度偏差ΔR_L＝1.8－1.9＝－0.1μm，上抛射转速为970rpm，下抛射转速为1150rpm，夹送辊9的预定转速为665rpm。

计算上抛射转速调整量，ΔS_H＝700×－0.2＝－140rpm。

计算新的上抛射转速，S_{H_new}＝S_{H_old}+ΔS_H＝970－140＝830rpm。

保存新的上抛射转速，S_{H_old}＝830rpm。

计算下抛射转速调整量，ΔS_L＝750×－0.1＝－75。

计算新的下抛射转速，S_{L_new}＝S_{L_old}+ΔS_L＝1150－75＝1075rpm。

保存新的下抛射转速，S_{L_old}＝1075rpm。

计算综合表面粗糙度偏差，ΔR_M＝0.5×－0.2+0.5×－0.1＝－0.15

计算夹送转速调整量，ΔS_M＝900×－0.15＝－135。

计算新的预定转速，S_{M_new}＝S_{M_old}－ΔS_M＝665－(－135)＝900rpm。

保存新的预定转速，S_{M_old}＝900rpm。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围，本领域普通技术人员在所附权利要求范围内不需要创造性劳动就能做出的各种变形或修改仍属本专利的保护范围。

Claims

1.一种冷轧带钢表面粗糙度的在线控制方法，经过开卷机开卷后的冷轧带钢沿夹送辊依次经过转向辊、焊机、抛射系统、冲洗单元、吹扫烘干单元、冷轧带钢表面粗糙度检测系统、以及夹送辊，其特征在于，所述在线控制方法包括以下步骤：

步骤S1，通过所述冷轧带钢表面粗糙度检测系统对冷轧带钢上下表面进行粗糙度检测，得到冷轧带钢上下表面粗糙度；

步骤S3，通过对抛射电机的速度和/或所述夹送辊的运行速度进行调控，使得冷轧带钢的表面粗糙度与预先设定的上下表面粗糙度相同。

2.根据权利要求1所述冷轧带钢表面粗糙度的在线控制方法，其特征在于：在上述步骤S1中，所述抛射系统通过位于所述冷轧带钢的上方的上抛射装置对冷轧带钢上表面粗糙度进行控制，所述上抛射装置通过上抛射电机驱动叶轮将固体磨颗粒和水对所述带钢的上表面抛射；所述抛射系统通过位于所述冷轧带钢的下方的下抛射装置对冷轧带钢下表面粗糙度进行控制，所述下抛射装置通过下抛射电机驱动叶轮将固体磨颗粒和水对所述带钢的下表面抛射。

3.根据权利要求1所述冷轧带钢表面粗糙度的在线控制方法，其特征在于：步骤S2包含以下子步骤：

通过所述冷轧带钢表面粗糙度检测系统获取所述冷轧带钢的上表面粗糙度和下表面粗糙度；

所述预定设置粗糙度分为上表面预定设置粗糙度和下表面预定设置粗糙度，根据所述上表面粗糙度和所述上表面预定设置粗糙度得到所述冷轧带钢的上表面粗糙度偏差，根据所述下表面粗糙度和所述下表面预定设置粗糙度得到所述冷轧带钢的下表面粗糙度偏差；

根据所述上表面粗糙度偏差和所述下表面粗糙度偏差分别得到上抛射电机转速调整量和下抛射电机转速调整量；

将所述上抛射电机转速与所述上抛射电机转速调整量之和作为新的上抛射电机转速，将所述下抛射电机转速与所述下抛射电机转速调整量之和作为新的下抛射转速。

4.根据权利要求3所述冷轧带钢表面粗糙度的在线控制方法，其特征在于：所述上表面粗糙度偏差ΔR_H的表达式为：

ΔR_H＝R_{H_set}-R_{H_act}

R_{H_set}为所述预定设置上表面粗糙度，R_{H_act}为测得的上表面粗糙度，

所述下表面粗糙度偏差ΔR_L的表达式为：

ΔR_L＝R_{L_set}-R_{L_act}

R_{L_set}为所述预定设置下表面粗糙度，R_{L_act}为测得的下表面粗糙度。

5.根据权利要求3所述冷轧带钢表面粗糙度的在线控制方法，其特征在于：步骤S3包含以下子步骤：

步骤S3-1：根据所述上表面粗糙度偏差和所述下表面粗糙度偏差得到综合表面粗糙度偏差；

步骤S3-2：根据所述综合表面粗糙度偏差得到夹送转速调整量；

步骤S3-3：将所述夹送辊的运行速度与所述夹送转速调整量之和为夹送辊的新的运行速度。

6.根据权利要求5所述冷轧带钢表面粗糙度的在线控制方法，其特征在于：所述上抛射转速调整量ΔS_H的表达式为：

当|ΔR_H|<ΔR_{H_min},ΔS_H＝0；当|ΔR_H|>＝ΔR_{H_min},ΔS_H＝k_H×ΔR_H

ΔR_{H_min}为上表面粗糙度偏差控制最小值，单位：μm；

k_H为所述上抛射电机的转速控制增益系数，单位：rpm/μm；

所述下抛射转速调整量ΔS_L的表达式为：

当|ΔR_L|<ΔR_{L_min},ΔS_L＝0；当|ΔR_L|>＝ΔR_{L_min},ΔS_L＝k_L×ΔR_L

ΔR_{L_min}为下表面粗糙度偏差控制最小值，单位：μm；

K_L为所述下抛射电机的转速控制增益系数，单位：rpm/μm。

7.根据权利要求6所述冷轧带钢表面粗糙度的在线控制方法，其特征在于：所述上下表面综合粗糙度偏差ΔR_M的表达式为：

ΔR_M＝α×ΔR_H+β×ΔR_L

α为上表面粗糙度偏差加权系数，β为下表面粗糙度偏差加权系数，α+β＝1。

8.根据权利要求7所述冷轧带钢表面粗糙度的在线控制方法，其特征在于：所述夹送转速调整量ΔS_M的表达式为：

当|ΔR_M|<ΔR_{M_min},ΔS_M＝0；当|ΔR_M|>＝ΔR_{M_min},ΔS_M＝k_M×ΔR_M

ΔR_{M_min}为上下表面综合粗糙度偏差控制最小值，

k_M为向所述夹送辊的转速控制增益系数。

9.根据权利要求1所述冷轧带钢表面粗糙度的在线控制方法，其特征在于，还包括：

步骤S4：以预定时间为间隔重复步骤S1至步骤S3，直至所述冷轧带钢被传输完毕。

10.根据权利要求9所述冷轧带钢表面粗糙度的在线控制方法，其特征在于：所述预定时间为30秒。