熱軋帶鋼板形控制技術(shù)的研究與應(yīng)用論文

　　摘 要：帶鋼板形是冶金熱軋產(chǎn)品質(zhì)量的重要參數(shù)，板形包括帶鋼的板廓和帶鋼的平坦度。板形精度控制主要是靠縱向平坦度和橫截面的凸度。平坦度包括帶鋼平直度、不對稱度，帶鋼的橫向厚度差用凸度和楔形表示。板形控制系統(tǒng)是當(dāng)前熱連軋生產(chǎn)線重要指標(biāo)，萊鋼帶鋼生產(chǎn)線依靠IRM和IMS提供的儀表板形檢測裝置，對精軋出口帶鋼實(shí)時(shí)檢測反饋，軋機(jī)采用PID控制模型，提高帶鋼板形質(zhì)量。

　　關(guān)鍵詞：

　　關(guān)鍵詞：板形控制 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 凸度

　　1 概述

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，提高軋機(jī)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)及快速處理功能有了質(zhì)的發(fā)展，對于提高帶鋼產(chǎn)品提供了基礎(chǔ)。帶鋼板形是熱軋產(chǎn)品的質(zhì)量的重要參數(shù)，板形研究一直是當(dāng)前冶金領(lǐng)域研究和探討的重點(diǎn)，從當(dāng)前板形質(zhì)量發(fā)展來看板形技術(shù)一直在發(fā)展，而板形質(zhì)量問題一直存在，因而有關(guān)板形的研究無疑具有重大的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義，對于帶鋼板形精度控制有著良好的借鑒價(jià)值。合格優(yōu)質(zhì)的帶鋼產(chǎn)品板形應(yīng)該是平坦的，其內(nèi)應(yīng)力沿鋼坯寬度方向均勻分布。相反，不理想的帶鋼鋼坯內(nèi)應(yīng)力在寬度方向上呈不均勻分布，當(dāng)其內(nèi)部應(yīng)力足夠大時(shí)，能改變帶鋼鋼坯平直度，一旦內(nèi)應(yīng)力釋放后，帶鋼鋼坯板形將會(huì)發(fā)生不規(guī)則的變化;當(dāng)其內(nèi)應(yīng)力不足以改變帶鋼平直度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致鋼坯部分區(qū)域發(fā)生翹曲變形。因此，研究如何提高板形控制對于提高產(chǎn)品質(zhì)量具有重要的作用，尤其在當(dāng)前冶金行業(yè)微利或虧損的狀況下更有借鑒價(jià)值。

　　2 帶鋼板形控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　萊鋼熱軋帶鋼1 500 mm生產(chǎn)線的精軋機(jī)組為四輥六機(jī)架連軋機(jī)組，每個(gè)軋機(jī)都設(shè)有彎輥和竄輥功能，精軋軋制是熱軋帶鋼控制板形的核心，竄輥和彎輥控制是有效調(diào)節(jié)板形控制的主要手段，板形設(shè)定控制分為在過程控制級的竄輥設(shè)定和彎輥力設(shè)定，在基礎(chǔ)自動(dòng)化級的基礎(chǔ)上通過彎輥力前饋控制和反饋控制功能，將所測數(shù)據(jù)及現(xiàn)場實(shí)施數(shù)據(jù)傳輸?shù)紺PU中進(jìn)行控制計(jì)算，結(jié)合L2級系統(tǒng)模型對軋機(jī)壓下量、彎輥、竄輥數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定自學(xué)習(xí)計(jì)算，應(yīng)用F6軋機(jī)后出口的板型儀所反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)整，可有效提高軋機(jī)板形質(zhì)量。

　　3 板形參數(shù)研究

　　板形是影響板帶軋制正常進(jìn)行的一個(gè)重要的工藝因素，板形是指板帶材的平直度,既是指浪形、瓢曲或旁彎的有無及程度而言。板帶斷面形狀取決于寬度方向的厚度差，體現(xiàn)了軋機(jī)軋制時(shí)的實(shí)際輥縫形狀;同時(shí)，也是產(chǎn)品的鋼板凸度和帶材的平直度，通常用板帶中央與邊部厚度之差的絕對值或相對值表示。為直觀說明板形各參數(shù)，現(xiàn)建立如圖1所示的坐標(biāo)系，坐標(biāo)系中X為板坯寬度方向，Y為板坯軋制方向，Z為板坯厚度方向。為表示各項(xiàng)參數(shù)，可設(shè)鋼坯原料板廓為Hf(x),軋制之后的板坯帶材板廓為hf(x),板坯的浪形函數(shù)可記為W(x,y)。

　　3.1 板形凸度

　　凸度即橫截面中點(diǎn)厚度hf(0)與兩側(cè)邊部標(biāo)志點(diǎn)平均厚度之差，以Cw表示：

　　Cw=hf(0)-0.5[hf(B/2-be)+hf(be-B/2)]

　　式中：B 為帶材寬度;hf(x)為帶材橫截面上距中點(diǎn)x處的厚度;Be為帶材邊部標(biāo)志點(diǎn)位置，一般取be=25mm或40mm。

　　對于寬帶材有時(shí)需進(jìn)一步把帶材凸度區(qū)別定義為二次凸度CW2和四次凸度CW4。此時(shí)，B值較大，在橫截面上從(be-B/2)到(B/2-be)的范圍內(nèi)測取多個(gè)厚度值，并把它們歸一化擬合為如下一條曲線

　　hf(x)=b0+b1x+b2x2+b4x4(|x|≤1;hf(±1)=bo)

　　式中：b0、b1、b2、b4為多項(xiàng)式的系數(shù)，由擬合得到。

　　并且可以根據(jù)需要定義各次凸度表達(dá)式。如采用車比雪夫多項(xiàng)式，

　　T0(x)=1;T1(x)=x;T2(x)=2x2-1

　　T3(x)=4x3-3x;T4(x)=8x4-8X2+1; Tn+1(x)=2x×Tn(x)–Tn-1(x)

　　可以帶鋼截面厚度分布擬和函數(shù)可以表示為

　　hf(x)=bo+b1x+b2x2+b4x4=a0T0+a1T1+a2T2+a4T4

　　因此可以確定車比雪夫多項(xiàng)式系數(shù)

　　ao=bo;a1=b1;a3=-1/2(b2+b4);a4=1/8b4

　　定義描述帶鋼截面厚度分布的凸度為：

　　CW1=a1T1(1)-a1T1(-1)=2b1

　　CW2=1/2(a2T2 (1)+a2T2(-1))-a2T2(0)=-(b2+b4)

　　CW4=1/2(a4T4(1)+a4T4(-1))-a4T4(0)=-b4/4

　　3.2 平直度

　　平直度是帶鋼不平坦程度的定量表示，由于軋機(jī)軋制力分布不均、軋輥磨損及熱膨脹不同、鋼坯溫度不均，給帶鋼各處長度不一致，造成帶鋼浪形。

　　3.2.1 相對長度差表示法

　　將帶鋼設(shè)想成是由若干縱條組成，各縱條之間相互牽連，相互作用。如果帶鋼鋼坯在軋機(jī)壓下量不同即鋼坯壓下厚度不同時(shí)就會(huì)產(chǎn)生鋼坯相互間的延伸量不同，從而在各個(gè)縱條之間產(chǎn)生相應(yīng)內(nèi)應(yīng)力，引起帶鋼的局部區(qū)域翹曲，其產(chǎn)生機(jī)理是因?yàn)闄M向各點(diǎn)不均勻延伸造成的，因而，板形的表示方法可取橫向不同位置相對長度差表示，可用以下表達(dá)式表示。

　　即：ε0=ΔL0b /L0p;ε1=ΔL1b /L1p;

　　式中：ε0、ε1為表示鋼坯原料及軋制之后的長度差;L0p、L1p為表示鋼坯原料及軋制之后的平均長度;

　　ΔL0b、ΔL1b為表示鋼坯原料及軋制之后的長度差，可用下式表示：

　　ΔL0b = L0z-L0b

　　ΔL1b= L1z-L1b

　　式中：L0z、Lob為為鋼坯原料的中部和邊部長度;L1z、L1b為為鋼坯原料軋后中部和邊部長度。

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