CN117259448A - 分段的冷轧带钢板形控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分段的冷轧带钢板形控制方法。该板形控制方法包括：在对冷轧带钢进行最后道次轧制之前，判断冷轧带钢是否为超强超厚带钢；若判定冷轧带钢是超强超厚带钢，则在最后道次轧制过程中依据分段板形控制策略对冷轧带钢进行板形控制；若判定冷轧带钢不是超强超厚带钢，则在最后道次轧制过程中采用预设定板形控制曲线对冷轧带钢进行板形控制；对冷轧带钢进行最后道次轧制。在本发明的板形控制方法中，采用多个板形控制曲线来对一整卷冷轧带钢多个区间段分别进行板形控制，从而实现了对一整卷冷轧带钢从头至尾的更为精细化的板形控制，避免冷轧带钢卷内外圈板形控制效果差异大的情况，适合大厚度强度冷轧带钢的生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种冷轧控制技术，尤其涉及一种分段的冷轧带钢板形控制方法。
背景技术
当冷轧带钢在轧机中进行最后道次轧制时，通常需要对冷轧带钢进行板形控制，以避免成品冷轧带钢出现板形不良的情况，诸如严重的单边浪、双边浪、中间浪、肋浪，等等。
目前的冷轧机大都采用了“板形自动控制技术”，即，冷轧机具有板形自动控制功能，在对冷轧带钢进行轧制前，设定一个板形控制曲线，将该板形控制曲线(函数式)输入到生产控制系统中，生产控制系统则会根据该板形控制曲线来控制冷轧机对冷轧带钢进行板形控制。
参见图1，典型的板形控制曲线如图1所示，板形控制曲线的函数式形式可以采用f(x)＝ax2+bx6+c，其中a、b、c均为常数，其自变量x(图1中横坐标)表示冷轧带钢宽度方向位置量化数值，其计算得出的函数值(图1中纵坐标)表示板形控制I量值，该板形控制曲线可描述为冷轧带钢宽度方向位置上的板形控制I量值分布。
目前，在轧机对一整卷冷轧带钢进行最后道次轧制时，采用单一的板形控制曲线来进行板形控制，这样的做法对于大多数的冷轧带钢来说，板形控制的实施效果还是能够满足要求的，但是对于强度较高且厚度较大的冷轧带钢而言，如汽车变速器用冷轧精冲带钢，板形控制的实施效果却不尽如人意。具体来说，主要的问题在于冷轧带钢卷内外圈的板形控制效果差异较大，经常会出现“冷轧带钢卷外圈的板形较好，而内圈却板形不良”的情况。发生这种情况的主要原因是，轧制后的冷轧带钢被卷取机卷取，刚开始卷取的时候，由于卷取机上内圈带钢的卷径较小，冷轧带钢会发生厚度方向上的一定量的塑性变形的差异，从而导致了板形不良情况的出现，而随着卷取机上带钢的卷径越来越大，冷轧带钢厚度方向上发生塑性变形较大差异的情况就会慢慢消失，板形不良的情况自然也就不易出现了。由此可见，采用传统单一的板形控制曲线来进行板形控制，这并不能完全适合强度较高且厚度较大的冷轧带钢，比如汽车变速器用冷轧精冲带钢就不适合。
中国专利CN2008100115616公开了一种冷轧带钢板形控制目标模型的设计方法，根据冷轧带钢板形特点、轧机板形控制执行器的结构与工作原理及目标板形所应满足的数学约束条件来确定描述带钢平直度控制的数学模型；根据轧制带钢的品种与规格的不同工艺质量要求、轧后不同处理工序对带钢板形的要求以及轧制过程中轧辊磨损与热凸度变化来确定板形目标模型中的不同控制参数，形成不同的目标板形曲线，用于冷轧过程控制数学模型计算和基础自动化实时板形控制。该方法无法解决内圈带钢板形不良的问题。
此外，对于本发明所涉及的一些概念作进一步说明如下：
板形控制曲线所涉及的冷轧带钢宽度方向位置(函数式中的自变量x)通常采用无因次化数值作为量化数值。具体来说，以冷轧带钢的中轴线为零基准，冷轧带钢两侧边的宽度数值分别是-1和1，冷轧带钢宽度方向位置则在-1和1之间均等量化。
需要说明的是，本文中所提及的板形控制I量值是一种专门用于反应带钢板形的数值，其表示轧后带钢的相对延伸的差异值，其计算公式为式中，ε为板形控制I量值，ΔL为对轧后带钢分段取纵条后最长与最短纵条之差，L为轧后带钢分段取纵条的最短纵条长度。板形控制I量值的数量单位称作I。当板形控制I量值越大则表示实际板形值对目标板形值的差异越大，板形控制I量值越小则表示实际板形值与目标板形值相接近。这种板形控制I量值是本领域技术人员均知晓的常识。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分段的冷轧带钢板形控制方法，该板形控制方法采用多个板形控制曲线来对一整卷冷轧带钢实施更为精细化的分段板形控制，解决了冷轧带钢卷内外圈的板形控制效果差异较大的问题。
为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种分段的冷轧带钢板形控制方法，所述板形控制方法包括：
S1，在对冷轧带钢进行最后道次轧制之前，判断冷轧带钢是否为超强超厚带钢；
S2，若判定冷轧带钢是超强超厚带钢，则在最后道次轧制过程中依据分段板形控制策略对冷轧带钢进行板形控制；
S3，若判定冷轧带钢不是超强超厚带钢，则在最后道次轧制过程中采用预设定板形控制曲线对冷轧带钢进行板形控制；
S4，对冷轧带钢进行最后道次轧制。
进一步地，所述S1包括：
S11，将轧前带钢屈服强度值K与预先设置的屈服强度阈值K0作比较，将轧前带钢厚度值H与预先设置的厚度阈值H0作比较；
S12，若K>K0并且H>H0，则判定冷轧带钢是超强超厚带钢；
S13，若K≤K0或者H≤H0，则判定冷轧带钢不是超强超厚带钢。
进一步地，所述轧前带钢屈服强度值K根据公式计算得出，式中，Kr为冷轧带钢基准强度，m为冷轧带钢相关强度偏移系数，n为冷轧带钢相关强度系数，h为初始带钢厚度值，H为轧前带钢厚度值。
进一步地，所述分段板形控制策略包括：
S21，预先设置N个卷径阈值区间，并且对应每个卷径阈值区间设置相应的区间板形控制曲线；
S22，在对冷轧带钢进行最后道次轧制过程中，对照N个卷径阈值区间，不断地判断确定卷取机上带钢卷径d所处的卷径阈值区间；
S23，当判定卷取机上带钢卷径d所处的卷径阈值区间时，根据该卷径阈值区间所对应的板形控制曲线来对冷轧带钢进行板形控制。
进一步地，卷径阈值区间对应的区间板形控制曲线是以预设定板形控制曲线为基础，对预设定板形控制曲线进行变换后得到。
进一步地，对应每个卷径阈值区间预先设置相应的补偿系数δ和补偿系数c’，对应卷径阈值区间设置的区间板形控制曲线，其函数式设置为f(x)＝(a+δ)x2+bx6+c’，式中，a、b均为预设定板形控制曲线的函数式中的常数系数。
进一步地，所述冷轧带钢为汽车变速器用冷轧精冲带钢。
在本发明的板形控制方法中，当确定正在进行最后道次轧制的冷轧带钢是属于超强超厚带钢时，并非如传统地采用单一的板形控制曲线来对一整卷冷轧带钢进行板形控制，而是采用多个板形控制曲线来对一整卷冷轧带钢的多个区间段分别进行板形控制，每个板形控制曲线均是为所对应的区间段专门设定匹配的，而所述多个区间段又是以卷取机上带钢卷径大小来划分的，则每个板形控制曲线均是为特定的卷取机上带钢卷径专门设定匹配的，从而能够实现对一整卷冷轧带钢从头至尾的更为精细化的板形控制。
本发明的板形控制方法相对现有技术，其有益效果在于：在本发明的板形控制方法中，采用多个板形控制曲线来对一整卷冷轧带钢的多个区间段分别进行板形控制，从而实现了对一整卷冷轧带钢从头至尾的更为精细化的板形控制，避免了冷轧带钢卷内外圈的板形控制效果差异较大的情况，保证了对一整卷冷轧带钢进行板形控制的实施效果，尤其适合强度较高且厚度较大的冷轧带钢。
附图说明
图1为典型的轧制冷轧带钢的板形控制曲线图；
图2为本发明的分段的冷轧带钢板形控制方法的流程图。
具体实施方式
首先，对于本文所涉及的一些概念作出说明如下：
本文中所提及的“预设定板形控制曲线”是指，在正常的工艺体系下，按照标准工艺预先设定的板形控制曲线。由于各个厂家的工艺和产品质量体系会有所不同，因此，对于不同的厂家而言，所采用的预设定板形控制曲线会有所不同。在本实施方式中，预设定板形控制曲线的函数式形式为f(x)＝ax2+bx6+c，函数定义域为[-1.0,1.0](即：x∈[-1.0,1.0])。预设定板形控制曲线的函数式中，x2的系数a的取值范围为-70～70，x6的系数b的取值范围为-55～55，增量常数c的取值范围为-18～18。
本文中所提及的第一道次轧制是一个广义的概念，具体来说，对于单机架往复式轧机而言，就是字面所述的第一道次轧制，而对于多机架连轧机而言，则是指带钢首先进入的机架对冷轧带钢的轧制。
本文中所提及的最后道次轧制是一个广义的概念，具体来说，对于单机架往复式轧机而言，就是字面所述的最后道次轧制，而对于多机架连轧机而言，则是指带钢最后进入的机架对冷轧带钢的轧制。
本文中所提及的微中浪通常是指，实际轧制带钢的中部产生的板形控制I量值在-5～5I间的中浪。
本文中所提及的微边浪通常是指，实际轧制带钢的边部产生的板形控制I量值在-5～5I间的边浪。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
参见图2，本实施方式提供了一种分段的冷轧带钢板形控制方法，该板形控制方法解决了冷轧带钢卷内外圈的板形控制效果差异较大的问题。
本实施方式的板形控制方法包括S1至S4。
S1，在对正在生产的冷轧带钢进行最后道次轧制之前，判断冷轧带钢是否为“超强超厚带钢”。
S2，若判定冷轧带钢是“超强超厚带钢”，则在最后道次轧制过程中依据“分段板形控制策略”对冷轧带钢进行板形控制。
S3，若判定冷轧带钢不是“超强超厚带钢”，则在最后道次轧制过程中采用“预设定板形控制曲线”对冷轧带钢进行板形控制。
S4，对冷轧带钢进行最后道次轧制。
所述“S1，在对正在生产的冷轧带钢进行最后道次轧制之前，判断冷轧带钢是否为超强超厚带钢”，其具体包括S11至S13。
S11，将“轧前带钢屈服强度值”K与预先设置的屈服强度阈值K0作比较，并且，将“轧前带钢厚度值”H与预先设置的厚度阈值H0作比较。
所述轧前带钢屈服强度值K根据公式计算得出，式中，Kr为冷轧带钢基准强度(单位：MPa，兆帕)，m为冷轧带钢相关强度偏移系数，n为冷轧带钢相关强度系数，h为初始带钢厚度值(单位：㎜，毫米)，H为轧前带钢厚度值(单位：㎜，毫米)。
所述轧前带钢屈服强度值K是指冷轧带钢在进行最后道次轧制前的屈服强度，该K值的计算是由生产控制系统自行完成的。
所述轧前带钢厚度值H是指冷轧带钢在进行最后道次轧制前的厚度。
所述初始带钢厚度值h是指冷轧带钢在进入轧机进行第一道次轧制前的初始厚度。
上述Kr、m、n三者是表征冷轧材料在未经轧制变形下的初始强度性质及经过冷轧不同变形率加工下的材料变形抗力随之增强的特性系数，相关的系数可对材料开展力学性能测量后进行实验确定。本发明所述冷轧带钢基准强度Kr通常的取值范围为750～1300MPa。所述冷轧带钢相关强度偏移系数m通常的取值范围为0.05～0.1。所述冷轧带钢相关强度系数n通常的取值范围为0.1～0.4。
所述屈服强度阈值K0为经验取值，其取值范围是600～700MPa。
所述厚度阈值H0是为经验取值，其取值通常为2㎜以上。
需要说明的是，所述轧前带钢屈服强度值K的计算公式是本领域技术人员均知晓的常识。
所述轧前带钢厚度值H可由生产的测厚仪及生产控制系统进行计算测量得到。
S12，若“K>K0并且H>H0”，则判定冷轧带钢是超强超厚带钢。
S13，若“K≤K0或者H≤H0”，则判定冷轧带钢不是超强超厚带钢。
在S2中，所述分段板形控制策略包括S21至S23。
S21，针对冷轧带钢卷直径，预先设置N个首尾相接的“卷径阈值区间”，并且对应每个卷径阈值区间适应性地设置一个相应的“区间板形控制曲线”。所述N为大于1的自然数。
所述“适应性地设置”意指：在对冷轧带钢进行最后道次轧制过程中，当卷取机上带钢卷径处于某个卷径阈值区间时，对应该卷径阈值区间设置的区间板形控制曲线能够适应匹配此时此刻冷轧带钢的板形控制要求。
在本实施方式中，每个卷径阈值区间对应的区间板形控制曲线是以预设定板形控制曲线为基础，对预设定板形控制曲线进行变换后得来的，这种变换的实质就是对预设定板形控制曲线的函数式进行变换，从而得出区间板形控制曲线的函数式，也就是得出了区间板形控制曲线。
具体来说，对应每个卷径阈值区间预先设置相应的补偿系数δ和补偿系数c’，对应卷径阈值区间设置的区间板形控制曲线，其函数式则设置为f(x)＝(a+δ)x2+bx6+c’，函数定义域为[-1.0,1.0](即：x∈[-1.0,1.0])，式中，a、b均为预设定板形控制曲线的函数式中的常数系数，也就是说，区间板形控制曲线函数式中x2的系数采用的是“预设定板形控制曲线函数式中x2的系数a”与预先设置的补偿系数δ相加之和，区间板形控制曲线函数式中x6的系数仍然是采用预设定板形控制曲线函数式中x6的系数b，区间板形控制曲线函数式中增量常数采用的是预先设置的补偿系数c’。这样一来就实现了所述“区间板形控制曲线是以预设定板形控制曲线为基础，对预设定板形控制曲线进行变换后得来的”。
通常来说，δ和c’的取值是随着所对应卷径阈值区间内数值的增大而逐步“增大或减小”的，从而使得各个区间板形控制曲线在最后道次轧制过程中缓和地过渡接替。
需要说明的是，所述δ和c’的具体取值依据经验来确定。具体来说，在最初采用本实施方式的板形控制方法时，先根据经验来设置δ和c’的取值，然后再视方法实施的效果来不断调整δ和c’的取值，直到方法实施的效果符合目标需求为止。按照经验，δ的取值范围为-80～45，c’的取值范围为-18～18。
S22，在对冷轧带钢进行最后道次轧制过程中，对照预先设置的N个卷径阈值区间，不断地判断确定卷取机上带钢卷径d所处的卷径阈值区间。
S23，当判定卷取机上带钢卷径d所处的卷径阈值区间时，根据该卷径阈值区间所对应的板形控制曲线来对轧制中的冷轧带钢进行板形控制。
需要说明的是，本实施方式的板形控制方法是以程序形式设置在生产控制系统中，在对冷轧带钢进行轧制过程中，通过生产控制系统执行程序来实现本实施方式的板形控制方法。
在本实施方式中，所有板形控制曲线(包括预设定板形控制曲线和区间板形控制曲线)的函数式，其自变量x表示冷轧带钢宽度方向位置量化数值，其计算得出的函数值表示板形控制I量值，这种板形控制曲线函数式是本领域技术人员均知晓的常识。
在本实施方式中，冷轧带钢宽度方向位置采用无因次化数值作为量化数值。具体来说，以冷轧带钢的中轴线为零基准，冷轧带钢两侧边的宽度数值分别是-1和1，冷轧带钢宽度方向位置则在-1和1之间均等量化。这种采用无因次化数值作为冷轧带钢宽度方向位置量化数值的方式是本领域技术人员均知晓的常识。
以下提供一个具体实施例来进一步说明：
某单机架冷轧机(往复式)轧制生产冷轧带钢，该冷轧带钢为汽车变速器用冷轧精冲带钢，轧制生产的原料钢卷为热轧酸洗板，初始带钢厚度值h为4.0㎜,计划轧制5道次，将冷轧带钢厚度轧制到2.44㎜，最后板形控制的目标是要将冷轧带钢的板形控制在±15I(板形控制I量值)以内。根据计划，在轧制第5道次之前，轧前带钢厚度值H为2.517㎜。在正常的工艺体系下，预设定板形控制曲线的函数式为f(x)＝29.25x2-5.25x6-9，x∈[-1.0,1.0]。
(对应S1)在对冷轧带钢进行最后的第5道次轧制之前，判断冷轧带钢是否为超强超厚带钢。
(对应S11)计算轧前带钢屈服强度值K，计算所需的参数分别为：Kr＝940，m＝0.09，n＝0.3，h＝4.0，H＝2.517，根据公式最后计算得出K＝787MPa，预设置屈服强度阈值K0＝645MPa，厚度阈值H0＝2.2㎜。
(对应S12)经比较，K>K0并且H>H0，则判定冷轧带钢是超强超厚带钢。
(对应S2)判定冷轧带钢是超强超厚带钢，则在最后第5道次轧制过程中依据分段板形控制策略对冷轧带钢进行板形控制。
(对应S21)预先设置4个卷径阈值区间，分别为第一卷径阈值区间(0,750]、第二卷径阈值区间(750,840]、第三卷径阈值区间(840,1100]、第四卷径阈值区间(1100,∞)；对应每个卷径阈值区间设置一个相应的区间板形控制曲线，分别为第一区间板形控制曲线、第二区间板形控制曲线、第三区间板形控制曲线、第四区间板形控制曲线。
对应第一卷径阈值区间预先设置相应的补偿系数δ1和补偿系数c’1，其中，δ1＝-42，c’1＝5；
对应第二卷径阈值区间预先设置相应的补偿系数δ2和补偿系数c’2，其中，δ2＝-36，c’2＝3；
对应第三卷径阈值区间预先设置相应的补偿系数δ3和补偿系数c’3，其中，δ3＝-15，c’3＝-4；
对应第四卷径阈值区间预先设置相应的补偿系数δ4和补偿系数c’4，其中，δ4＝0，c’4＝-9。
第一区间板形控制曲线的函数式设置为f1(x)＝(29.25-42)x2-5.25x6+5，x∈[-1.0,1.0]；
第二区间板形控制曲线的函数式设置为f2(x)＝(29.25-36)x2-5.25x6+3，x∈[-1.0,1.0]；
第三区间板形控制曲线的函数式设置为f3(x)＝(29.25-15)x2-5.25x6-4，x∈[-1.0,1.0]；
第四区间板形控制曲线的函数式设置为f4(x)＝(29.25+0)x2-5.25x6-9，x∈[-1.0,1.0]。
(对应S22)在对冷轧带钢进行最后道次轧制过程中，对照预先设置的4个卷径阈值区间，不断地判断确定卷取机上带钢卷径d所处的卷径阈值区间。
(对应S23)当卷取机上带钢卷径d处于第一卷径阈值区间(0,750]内时，采用第一区间板形控制曲线来对轧制中的冷轧带钢进行板形控制；
当卷取机上带钢卷径d处于第二卷径阈值区间(750,840]内时，采用第二区间板形控制曲线来对轧制中的冷轧带钢进行板形控制；
当卷取机上带钢卷径d处于第三卷径阈值区间(840,1100]内时，采用第三区间板形控制曲线来对轧制中的冷轧带钢进行板形控制；
当卷取机上带钢卷径d处于第四卷径阈值区间(1100,∞)内时，采用第四区间板形控制曲线来对轧制中的冷轧带钢进行板形控制。
由于第一区间板形控制曲线是微中浪的板形控制曲线，而第四区间板形控制曲线是微边浪的板形控制曲线，这样一来，在对冷轧带钢进行最后第5道次轧制过程中，对于冷轧带钢的板形控制是由微中浪逐步过渡到微边浪。
(对应S4)依据上述的分段板形控制策略对冷轧带钢进行最后的第5道次轧制。轧制后的冷轧带钢，其头尾部分的板形均能达到±7I范围内的水平，处于±15I的目标范围内，符合要求。
本实施方式的板形控制方法，其优点在于：在本实施方式的板形控制方法中，当确定正在进行最后道次轧制的冷轧带钢是属于超强超厚带钢时，并非如传统地采用单一的板形控制曲线来对一整卷冷轧带钢进行板形控制，而是采用多个板形控制曲线来对一整卷冷轧带钢的多个区间段分别进行板形控制，每个板形控制曲线均是为所对应的区间段专门设定匹配的，而所述多个区间段又是以卷取机上带钢卷径大小来划分的，也就是说，每个板形控制曲线均是为特定的卷取机上带钢卷径专门设定匹配的，从而实现了对一整卷冷轧带钢从头至尾的更为精细化的板形控制，避免了“冷轧带钢卷内外圈的板形控制效果差异较大”的情况，保证了对一整卷冷轧带钢进行板形控制的实施效果，尤其适合强度较高且厚度较大的冷轧带钢。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种分段的冷轧带钢板形控制方法，其特征在于：所述板形控制方法包括：
S1，在对冷轧带钢进行最后道次轧制之前，判断冷轧带钢是否为超强超厚带钢；
S2，若判定冷轧带钢是超强超厚带钢，则在最后道次轧制过程中依据分段板形控制策略对冷轧带钢进行板形控制；
S3，若判定冷轧带钢不是超强超厚带钢，则在最后道次轧制过程中采用预设定板形控制曲线对冷轧带钢进行板形控制；
S4，对冷轧带钢进行最后道次轧制。
2.根据权利要求1所述分段的冷轧带钢板形控制方法，其特征在于：所述S1包括：
S11，将轧前带钢屈服强度值K与预先设置的屈服强度阈值K0作比较，将轧前带钢厚度值H与预先设置的厚度阈值H0作比较；
S12，若K>K0并且H>H0，则判定冷轧带钢是超强超厚带钢；
S13，若K≤K0或者H≤H0，则判定冷轧带钢不是超强超厚带钢。
3.根据权利要求2所述分段的冷轧带钢板形控制方法，其特征在于：所述轧前带钢屈服强度值K根据公式计算得出，式中，Kr为冷轧带钢基准强度，m为冷轧带钢相关强度偏移系数，n为冷轧带钢相关强度系数，h为初始带钢厚度值，H为轧前带钢厚度值。
4.根据权利要求1所述分段的冷轧带钢板形控制方法，其特征在于：所述分段板形控制策略包括：
S21，预先设置N个卷径阈值区间，并且对应每个卷径阈值区间设置相应的区间板形控制曲线；
S22，在对冷轧带钢进行最后道次轧制过程中，对照N个卷径阈值区间，不断地判断确定卷取机上带钢卷径d所处的卷径阈值区间；
S23，当判定卷取机上带钢卷径d所处的卷径阈值区间时，根据该卷径阈值区间所对应的板形控制曲线来对冷轧带钢进行板形控制。
5.根据权利要求4所述分段的冷轧带钢板形控制方法，其特征在于：卷径阈值区间对应的区间板形控制曲线是以预设定板形控制曲线为基础，对预设定板形控制曲线进行变换后得到。
6.根据权利要求5所述分段的冷轧带钢板形控制方法，其特征在于：对应每个卷径阈值区间预先设置相应的补偿系数δ和补偿系数c’，对应卷径阈值区间设置的区间板形控制曲线，其函数式设置为f(x)＝(a+δ)x2+bx6+c’，式中，a、b均为预设定板形控制曲线的函数式中的常数系数。
7.根据权利要求1所述分段的冷轧带钢板形控制方法，其特征在于：所述冷轧带钢为汽车变速器用冷轧精冲带钢。
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