4冷轧带材的板形控

RALRAL板带轧制板形与板凸度的控制冷轧带材的板形控制RAL冷轧板形控制特点•冷轧以控制带材平直度为核心；•辊径/辊身长比值→小辊径化→降低轧制力；复合板形的控制•以反馈控制为主，连轧机以末架控制为主•热轧板形对冷轧的影响和遗传因素RAL工作辊直径与板形缺陷发生特点RAL板形控制系统的执行机构板形控制系统的执行机构1轧辊倾斜2弯辊A力作用在辊颈上B力作用在辊身上3轧辊横移A中间辊横移BCVC辊横移4影响辊型A通过冷却水B通过内压RAL冷轧机的主要机型RAL1液压压下2工作辊横移3工作辊弯辊4HS5精细冷却CVC-4轧机的结构特点RAL1工作辊弯辊2HS3中间辊弯辊4中间辊横移5液压压下6精细冷却CVC-6轧机的结构特点RALBUR传动的4辊轧机1工作辊轴向移动2HS3WRB4支撑辊传动5液压压下6精细冷却RALBUR传动情况下的WR受力情况RAL工作辊所受水平力的分析RAL实现水平稳定化的机构工作辊中心线轧制方向机架中心线操作侧偏置量eRAL6辊CVC轧机的轧辊水平稳定化装置RAL冷却水精细冷却精细冷却系统的喷射装置RAL精细冷却系统的喷射装置RAL冷却水精细冷却的状态RALUCM轧机的特征UCM轧机的效果1）负荷浪形的控制2）改善板形3）减少边部减薄更薄更硬大压下省能高生产率小直径工作辊更宽带钢高速轧制增加挠度工作辊复合浪形IMR弯辊需求要求条件引起问题需要技术复合浪形平直边浪中浪W型M型RALUCM轧机的特点边部有效各宽度预设定控制中部有效IMRB效果对带钢各部均有效IMRS效果WRB效果仅仅UCM轧机可以对负荷波形实现灵活的凸度控制4辊轧机不可能UCM轧机的效果带钢宽度挠度M型M型W型W型RALUCM轧机的特征RALUCM轧机的调整RALUCM轧机的调整RAL18辊“Z-high”轧机RALZ-HIGH轧机的结构RALZ-HIGH轧机的辊系RALZ-HIGH轧机的侧支撑框架RAL20-highmill－整体式RAL20-highmills－分体式RAL20辊轧机的调整机构RAL20辊轧机的结构RAL辊型调整机构RAL第二排辊的轴向移动RAL冷轧板形控制系统RAL四辊轧机的控制方案压下水平调整位置控制回路液压压下初始设定横移位置量位置控制回路WR横移初始设定弯辊调整量压力控制回路WRB基本冷却精细冷却值偏差类型数学分析控制变量计算基本曲线测量值处理设定特性RAL6辊轧机板形自动控制系统RAL20辊轧机的板形控制系统RAL冷轧板形智能控制的概念确定的目标板形设定点指令人工干预平直度测量值使用最小二乘法的数学分析执行机构的设定点前馈控制控制台在线确定执行机构效率实测张力控制偏差实际轧制力执行机构效率显示实际值倾斜IMRBWRBIMRS精细冷却RAL冷轧板形检测RAL板形检测装置的结构RAL新旧两种传感器的安装方式RAL检测信号的处理RAL检测辊的结构RAL优化的板形显示RAL板形检测仪的基本原理RAL板形检测仪在工作RAL使用厂家的情况RAL使用传统测量辊的显示RAL使用新型板形仪的显示RAL实际安装的板形仪RAL控制系统RAL控制系统的组成RAL冷轧板形控制策略RAL冷轧板形智能控制的概念确定的目标板形设定点指令人工干预平直度测量值使用最小二乘法的数学分析执行机构的设定点前馈控制控制台在线确定执行机构效率实测张力控制偏差实际轧制力执行机构效率显示实际值倾斜IMRBWRBIMRS精细冷却RAL板形基本曲线的确定原则•生产者期望的板形质量：平直或一定大小的浪形→转换成与板形仪检测结果含义相同、计算机能识别的张应力值（包括后续工序的要求）•补偿或消除板形仪实测信号中的非板形信号：带材横向温度分布、测量辊的挠曲、卷取机轴线偏斜、带卷外廓凸度、带材边缘对最外侧测量区覆盖不完全、设备安装和磨损产生的位置偏差等造成的附加应力RAL板形基本曲线的举例-ABBFt(x)=(K/100)×(A0+A2x2+A4x4+A8x8)K----目标曲线的幅值百分比系数A0、A2、A4、A8----系数x----无量纲宽度，取值范围－1.0~＋1.0A2、A4、A8由工艺确定；A0由下式确定：110)(dxxFRAL反馈控制的策略－接力方式•优先权：响应快、灵敏度高的手段优先权高•控制层次：一次偏差；二次偏差；高次偏差•同一层次中，以优先权为序进行控制例如，CVC－6轧机：•第一层次：倾斜•第二层次：WRB，IMRB，CVC-shift（优先权顺序）•第三层次：分区冷却RAL反馈控制的策略－分配方式•首先将板形偏差按照某种分配方式首先分配到各个调控手段上，然后分别计算各个调控手段的调节量。如果有两种以上的调控手段效果相似，再控制时仍可各个调控手段同时动作。•比例分配法：不同调节机构按照某种比例分别承担板形偏差的控制；•XO点法：将对称板形部分经过最小二乘拟合，分解成为中部对称板形部分合边部对称板形部分，两部分板形偏差分别有不同的机构进行控制。（例中间部分由中间辊弯辊控制，边部由WRB控制）•登山搜索法：不事先规定各个机构控制的比例，而是按照最优控制给定不同板形机构的调节步长，试算调节效果，逐步逼近最优点。RAL反馈控制计算模型－模式识别法443322104433221100)(;)(;)(;)(;1)()()()()()()(xxxxxxxxxxaxaxaxaxaxF将板形检测信号用最小二乘法拟合成为与板形调控手段对应的若干种模式的综合：1.简单的模式识别方法RAL板形偏差信号模式识别法•基本模式Φ0（x）－Φ4（x）取为正交函数，则有dxxxnm)]()([1,m=n0,mn•各执行机构的调整量：iiiAmF2.完备的模式识别方法确定AiRAL参数识别法Λ2=fs(1)=λ2+λ4Λ4=fs()=λ2/2+λ4/421y(x)=λ0+λ1x+λ2x2+λ3x3+λ4x4fs(x)=λ2x2+λ4x4fn(x)=λ1x+λ3x3Λ1=fn(1)=λ1+λ3Λ3=fn()=λ1+λ331（X—正规化的宽度坐标）31331构造评价函数－求极值建立调控模型－给出控制机构的执行量ΔΛΔΛRALUC轧机的实验研究RALUC实验轧机的主要参数RAL数据采集模式分解IPC610工控机操作台控制器横移工作辊弯辊中间辊弯辊板形仪支撑辊中间辊工作辊带钢UCMill板形显示UC轧机板形控制系统示意图RAL126345分段辊式板形检测装置结构示意图1－辊片；2－调谐螺栓；3－弹性件4－应变片；5－微调机构；6－基座RAL实验轧机实验轧机：Φ200/Φ100/Φ50×300㎜UC可逆轧机SeparatingForceFlatnessRollBendingForceIPC610PCL812PCBUSPCL789PCL880PCL830PhotoelectricEncoderPCL727IntermiateRollHydraulicAmplifierWorkrollHydraulicAmplifierIntermediateRollBendingHydraulicActuatorWorkRollBendingHydraulicActuatorRollingDirection1624573RAL预设定基本思想•根据来料规格制定轧制规程，选择中间辊的最佳横移位置，并作为板形控制的粗调手段。•中间辊横移位置确定之后，根据目标板形值设定中间辊弯辊力最佳值•根据工作辊弯辊力和中间辊弯辊力在给定的条件下的最佳配合关系确定工作辊弯辊力的设定值。RAL开始输入轧制条件计算单位宽轧制力根据板宽确定合适的中间辊横移量给定中间辊弯辊力Fi计算轧后厚度分布板形模式识别CεCε？？输出计算结果结束yyN修正中间辊弯辊力给定工作辊弯辊力N计算轧后厚度分布Cε？修正工作辊弯辊力yN244预设定计算程序框图RAL板凸度预报模型•物理模型及假设条件K3KKK333K1K1K*KK22FFFFFFFFFiiiiiiiiFww2假设条件•在任意分割单元内，沿某方向辊间接触压力与沿该方向辊间轴线接近量成正比•轧件引起的工作辊弹性压编量与轧辊受力成线性关系。RAL离散化方法及其基本方程UCδNR2m+112NLL5'L4'L4''L5L4L5''基本方程：•力平衡方程•力矩平衡方程•位移协调方程将支撑辊辊身沿轴线方向划分为2m+1个单元，坐标原点取在轧辊端部，各单元中点到坐标原点的距离为x(i)=(i-0.5)Δx。RAL六辊轧机辊系弹性变形计算框图输入轧制条件计算个辊影响函数确定方程组系数.参数项用高斯法解方程组得出未知数确定轧辊挠度结束q(i)n(i)q(i)0?n(i)0?q(i)=0n(i)=0YNYN确定弹性常数RAL中间辊横移量预设定中间辊最佳横移位置计算结果中间辊横移位置与带钢宽度之间的关系P0板宽（mm)(kN/mm)UCδmm()0.40.50.60.7180-10.83-10.83-10.82-10.81200-11.59-11.58-11.59-11.59220-12.23-12.23-12.23-12.23240-13.22-13.22-13.23-13.21BAAUC10RAL中间辊弯辊力预设定模型单位宽轧制力kN/mm.UCδ＝－10mm时中间辊最佳弯辊力与单位宽轧制力之间的关系1—B=180mm,2—B=200mm,2—B=220mm,4—B=240mmＮｋ力辊弯辊间中中间辊弯辊力模型IFaaPaB0102式中IF—中间辊弯辊力kN0P—单位宽轧制力kN/mmB—板宽，mm系数a0、a1、a2可用回归方法求得RAL工作辊弯辊力预设定模型(a)UCδ=10mm(b)UCδ=0mm(c)UCδ=-10mm工作辊弯辊力与中间辊弯辊力之间的关系RAL工作辊弯辊力模型(a)UCδ=10mm，P0=0.4kN/mm，B=200mmwiFF43889031..(b)UCδ=0mm，P0=0.4kN/mm，B=200mmwiFF21650248..(c)UCδ=-10mm，P0=0.4kN/mm，B=200mmwiFF034580216..一般形式：FddFiw21