专利名称：Cvc四辊冷轧机高精度板形控制预报方法
技术领域：
本发明涉及冷轧机板形控制技术，特别是涉及一种CVC四辊冷轧机高精度板形控制域预报方法。
背景技术：
板形预测模型是板形控制系统设计的重要基础，无论是板形控制系统中的调节机构控制特性分析，还是在线实时控制，都需要精确的板形预测模型，精确的板形预测模型必将提高板形控制系统的控制精度。在轧制过程中，板形的控制实际上是对承载辊缝形状的控制，承载辊缝的二次分量和四次分量分别与带钢二次浪形的双边浪或中浪、四次浪形的边中复合浪相对应，因此， 对二次浪形和四次浪形的控制主要是通过对二次凸度、四次凸度的控制来实现的；辊缝凸度调节域是指轧机在各种板形控制技术共同作用下所能提供的承载辊缝二次凸度和四次凸度的最大变化范围。承载辊缝凸度调节域反映了轧机对其承载辊缝形状的调节柔性，应追求更大的辊缝凸度调节域，以使轧机辊缝形状具有较好的调节柔性，进而增大对板形的凸度调节能力。
发明内容
本发明的目的是通过影响函数法这个板形理论研究的重要成果来进行的，但是影响函数法可以方便地处理各类复杂实际问题，且计算精度较高，已经达到实用的程度；但其并不能在线应用于现场控制，为此建立一种板形预报模型，可以准确预报承载辊缝的二次凸度和四次凸度，并可以根据板形预报模型在线预报该轧机的板形调节能力，同时也可以对CVC四辊冷轧机的弯辊力和窜辊量的预设定值进行优化，从而可有效地控制带钢的二次浪形的双边浪或中浪和四次浪形的边中复合浪，提高带材的成材率。在研究承载辊缝预报模型的时候，大部分是把承载辊缝作为一个整体来研究的， 但是在现场，辊形参数一般情况下都是已知的，所以空载辊缝的凸度也是已知的，那么只有辊缝的变形凸度是未知的，所以我们应该把承载辊缝凸度模型分为空载辊缝凸度和变形凸度两部分，集中研究各个影响因素与辊缝变形凸度的关系，建立承载辊缝凸度的预报模型， 从而达到提高板形预报精度的目的。为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的一种CVC四辊冷轧机高精度板形控制域预报方法，所述方法包括以下步骤—种CVC四辊冷轧机高精度板形控制域预报方法，所述方法包括以下步骤(I)通过板形理论的影响函函数法，建立CVC四辊冷轧机板形预报模型；(2)采用影响函数法对不同轧制条件下的各种规格带钢分别进行模拟计算，然后根据承载辊缝凸度的计算值及对应的轧制力、弯辊力、横移量、带钢宽度、轧辊半径的值，进行回归处理确定板形预报模型参数。(3)根据上述所建立的板形预报模型，如果确定轧制力P，即可根据带钢宽度、轧辊半径以及弯辊力、横移位置的调节范围，在线对CVC四辊轧机的凸度调节域进行实时预报，按以下步骤进行①输入轧制工艺参数，包括工作辊半径Rw，支承辊半径Rb ;带钢宽度B ;窜辊量最小值窜辊量中间值S 窜辊量最大值;弯辊量最小值，弯辊量中间值F
中间值，弯棍量最大值F最大值;②计算轧制力，确定轧制道次以后，即可根据来料的规格和该道次的轧件入出口厚度及其他轧制工艺参数，利用轧制力计算公式计算出轧制力。③根据建立的板形预报模型计算二次凸度C2和四次凸度C4 C2 = Cws+Cwf o+KpC P+KFC Fw+Ksc S (8)C4 = Cwh (!+Kpc P+Kfc Fff+Ksc S (9)四辊CVC冷轧机的板形控制手段有工作辊弯辊Fw和工作辊横移S，每种手段考虑分为三种工况，通过两个数据的排列组合，得出标志点数据组。④通过输入标志点数据组，得出输入输出计算结果，计算结果包括数据组所对应的二次凸度和四次凸度。⑤显示承载辊缝凸度调节域以C2、C4为坐标轴建立直角坐标系，则每个工况下的辊缝形状在坐标系中对应为一个点。将板形调节机构不同设定值所对应的辊缝形状标于坐标系C2-C4中，连接各调节路径，可得一个封闭区域，这就是当前工况下轧机的辊缝凸度调控域。所述权利要求I的(I)中所建立的CVC四辊冷轧机辊系变形模型，按以下步骤进行①把承载辊缝凸度分成空载辊缝凸度和变形凸度两部分，即CW = CWS+C」1)Ch = Chs+Chj2)其中Cw、Ch为辊缝二次、高次凸度；Cws、Chs为空载辊缝的二次、高次凸度；Cwf、Chf为工作辊变形形成的二次凸度、高次凸度。在CVC辊形曲线已知的条件下，对于宽度一定的轧件，而空载辊缝的高次凸度Chs =O,空载辊缝凸度Cws的计算见下式，。Cws = -2 (A^SA2L) B2_6A2B2S (3)其中A1; A2为常数，B为带钢宽度S为工作辊轴向横移量，L为辊身长度。②根据影响函数法建立CVC四辊冷轧机辊系变形模型应用其仿真数据，对四辊 CVC冷轧机辊缝的二次凸度和四次凸度影响因素进行详细的分析，通过分析可知对于辊缝二次变形凸度来说，Cwf ο, Cwho, Krc、KFC, Ksc与工作辊半径、支撑辊半径均成线性关系，而与带钢宽度都呈抛物线关系；而对于辊缝四次变形凸度来说，Cwho, Krc、KFC, Ksc与工作辊半径、支撑辊半径也均成线性关系，KPC,KFC与带钢宽度基本上呈抛物线关系，Ksc, Cw0关系比较复杂， 并不是呈抛物线关系，但是如果统一用五次多项式拟合辊缝四次变形凸度的话，其拟合曲线精度非常接近于I。所以经过分析，对于辊缝二次变形凸度，统一用二次多项式拟合其各个影响系数与带钢宽度的曲线；对于辊缝四次变形凸度，统一用五次多项式拟合其各个影响系数与带钢宽度的曲线；可以建立如下关系式
Cwf = Cwf O+Kpc P+KFC Fw+Ksc S ⑷Chf = Chf 0+KPC P+Kfc Fw+Ksc S (5)其中P、F、S为代表轧制力、弯辊力、窜辊量；CwfQ、Cwho为名义初始变形凸度(与带钢宽度、轧辊半径有关，并非轧制力和弯辊力为O时的变形凸度);代表轧辊磨损和热凸度等其他因素对辊缝变形凸度的影响。Krc、KTC、Ksc为轧制力、弯辊力和窜辊量对凸度的影响系数。所以实际的辊缝凸度即承载辊缝凸度为Cw = Cws+Cwf o+Kpc P+KFC Fff+Ksc S (6)Ch = Cwh0+Kpc P+KFC Fff+Ksc S (7)其中Cws为空载辊缝凸度值；对于辊缝二次凸度来说，关系式如下Cw0=TKmB1
Z = OKwi = aQi+aHRw+awRB · i = O 2Kpc =^KpiB1) HOO
1=0Kpi = bo^b^R^bsiRg · i = O 2Kfc = ZKfiB1
Z=OKFi =· i = O 2Ks = TKsiB'
i=2Ksi = doi+d^R^dsiRB · i = O 2对于辊缝四次凸度来说，关系如下Chfo=ZKmB1
i=5Cw0i = a0i+B1 JR^a2iR13 · i = O 5Kpc =(Σ KpiB1 )/10Kpi = boi+b^R^baiRB · i = O 5Kfc = HKmB1
i=0KFi =· i = O 5Ksc = Σ KsiB1
i=0Ksi = d。JdliRfl^d2iRB · i = 0 5所述权利要求I的(2)中，采用影响函数法对不同轧制条件下的各种规格带钢分别进行模拟计算，然后根据承载辊缝凸度的计算值及对应的轧制力、弯辊力、横移量、带钢宽度、轧辊半径的值，进行回归处理确定模型参数，以确定板型板型预报模型。所述权利要求I的(3)中，承载辊缝凸度调节域的计算步骤为①输入轧制工艺参数包括工作辊半径Rw，支承辊半径Rb ;带钢宽度B ;入口厚度 H，入口凸度C，出口厚度h，出口凸度C。
②首先根据经验设定窜辊量、弯辊力初始设定值Fwo,根据所建立的板形预报模型公式计算辊缝的综合等效凸度
权利要求
1.一种CVC四辊冷轧机高精度板形控制域预报方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤(1)通过板形理论的影响函函数法，建立CVC四辊冷轧机板形预报模型；(2)采用影响函数法对不同轧制条件下的各种规格带钢分别进行模拟计算，然后根据承载辊缝凸度的计算值及对应的轧制力、弯辊力、横移量、带钢宽度、轧辊半径的值，进行回归处理确定板形预报模型参数。(3)根据上述所建立的板形预报模型，如果确定轧制力P，即可根据带钢宽度、轧辊半径以及弯辊力、横移位置的调节范围，在线对CVC四辊轧机的凸度调节域进行实时预报，按以下步骤进行①输入轧制工艺参数，包括工作辊半径Rw，支承辊半径Rb;带钢宽度B ;窜辊量最小值S窜辊量中间值s 窜辊量最大值;弯辊量最小值弯辊量中间值F +fam,弯辊量最大值②计算轧制力，确定轧制道次以后，即可根据来料的规格和该道次的轧件入出口厚度及其他轧制工艺参数，利用轧制力计算公式计算出轧制力。③根据建立的板形预报模型计算二次凸度C2和四次凸度C4C2 = Cws+cwf 0+KPC P+KFC Fw+Ksc S (8)C4 = Cwh o+Kpc P+KFC Fff+Ksc S (9)四辊CVC冷轧机的板形控制手段有工作辊弯辊Fw和工作辊横移S，每种手段考虑分为三种工况，通过两个数据的排列组合，得出标志点数据组。④通过输入标志点数据组，得出输入输出计算结果，计算结果包括数据组所对应的二次凸度和四次凸度。⑤显示承载辊缝凸度调节域以C2、C4为坐标轴建立直角坐标系，则每个工况下的辊缝形状在坐标系中对应为一个点。将板形调节机构不同设定值所对应的辊缝形状标于坐标系 C2-C4中，连接各调节路径，可得一个封闭区域，这就是当前工况下轧机的辊缝凸度调控域。
2.根据权利要求I所述的CVC四辊冷轧机高精度板形控制域预报方法，其特征在于，所述权利要求I的(I)中所建立的CVC四辊冷轧机辊系变形模型，按以下步骤进行①把承载辊缝凸度分成空载辊缝凸度和变形凸度两部分，即Cw = Cws+Cwf(l)Ch = Chs+Chf(2)其中cw、ch为辊缝二次、高次凸度；cws、chs为空载辊缝的二次、高次凸度；cwf、chf为工作辊变形形成的二次凸度、高次凸度。在CVC辊形曲线已知的条件下，对于宽度一定的轧件，而空载辊缝的高次凸度Chs = O, 空载辊缝凸度Cws的计算见下式，。Cws = -2 (Ai+3A2L) B2-6A2B2S (3)其中A1; A2为常数，B为带钢宽度S为工作辊轴向横移量，L为辊身长度。②根据影响函数法建立CVC四辊冷轧机辊系变形模型应用其仿真数据，对四辊CVC冷轧机辊缝的二次凸度和四次凸度影响因素进行详细的分析，通过分析可知对于辊缝二次变形凸度来说，Cwf0, Cwho, Krc、KFC, Ksc与工作辊半径、支撑辊半径均成线性关系，而与带钢宽度都呈抛物线关系；而对于辊缝四次变形凸度来说，Cwho, Krc、KFC, Ksc与工作辊半径、支撑辊半径也均成线性关系，KPC,KFC与带钢宽度基本上呈抛物线关系，Ksc,Cw0关系比较复杂，并不是 呈抛物线关系，但是如果统一用五次多项式拟合辊缝四次变形凸度的话，其拟合曲线精度 非常接近于1。所以经过分析，对于辊缝二次变形凸度，统一用二次多项式拟合其各个影响系数与带 钢宽度的曲线；对于辊缝四次变形凸度，统一用五次多项式拟合其各个影响系数与带钢宽 度的曲线；可以建立如下关系式
3.根据权利要求1所述的CVC四辊冷轧机高精度板形控制域预报方法，其特征在于，所述权利要求I的(2)中，采用影响函数法对不同轧制条件下的各种规格带钢分别进行模拟计算，然后根据承载辊缝凸度的计算值及对应的轧制力、弯辊力、横移量、带钢宽度、轧辊半径的值，进行回归处理确定模型参数，以确定板型板型预报模型。
4.根据权利要求I所述的CVC四辊冷轧机高精度板形控制域预报方法，其特征在于，所述权利要求I的(3)中，承载辊缝凸度调节域的计算步骤为①输入轧制工艺参数包括工作辊半径Rw，支承辊半径Rb;带钢宽度B ;入口厚度H，入口凸度C，出口厚度h，出口凸度C。②首先根据经验设定窜辊量、弯辊力初始设定值Fwo,根据所建立的板形预报模型公式计算辊缝的综合等效凸度Cni = Cws+Cwf0+KPCP+KFCFff0+KscS0(10)③再根据道次间凸度遗传公式推算轧件的实际出口凸度，可得c, = CnA1-V,) +V, ~c.(11)H,式中Cni为第i道次辊缝的综合等效凸度；Hi为第i道次带钢凸度遗传系数，为常数； hi (mm)为第i道次出口厚度,Ci (mm)为第i道次出口凸度,Hi (mm)为入口厚度为,Ci (mm)为入口凸度。④根据冷轧薄板板形良好条件计算每个道次板形良好的出口凸度Ci的变化范围，其中冷轧薄板板形良好条件为·48.4 -2 (h, V Ci h, 500π2 (h, V%\-72s)\B) —Η, C1式中Ys为弹性模量常量。C. c. 48 An1 ( h.\—S 2/Iv如果-·3(1 - K) U:如果 C,. C, _ 500；则令^ =〔条)，计算板形良好上限，则令% _ ,2)〔#)，计算板形良好下限cimin。'H1 Hi - 3(\-Y2s)^则板形良好出口凸度变化范围为Cimin ^ Ci ^ cimax。⑤判断模型计算的出口板凸度是否满足板形良好的条件，如果满足，则输出弯辊力、窜辊量设定值；如果不满足，先对弯辊力进行修正，如果弯辊力修正后超出其范围，取其最大值，然后再对窜辊量进行修正，直到满足板形良好条件为止。
全文摘要
本发明涉及的CVC四辊冷轧机高精度板形控制域预报方法，包括以下步骤，(1)建立CVC四辊冷轧机板形预报模型；(2)进行回归处理确定板形预报模型参数；(3)根据上述所建立的板形预报模型，如果确定轧制力，即可根据带钢宽度、轧辊半径以及弯辊力、横移位置的调节范围，在线对CVC四辊轧机的凸度调节域进行实时预报，通过本发明的技术方案，建立了一种板形预报模型，可以准确预报承载辊缝的二次凸度和四次凸度，可以根据板形预报模型在线预报该轧机的板形调节能力。同时也可以对CVC四辊冷轧机的弯辊力和窜辊量的预设定值进行优化，从而可有效地控制带钢的二次浪形中的双边浪或中浪和四次浪形中的边中复合浪，以提高带材的成材率。
文档编号B21B38/00GK102601127SQ201210072438
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月19日 优先权日2012年3月19日
发明者李勇华 申请人:中冶南方工程技术有限公司