专利名称：普通四辊轧机利用虚拟板形仪进行板形控制的方法
技术领域：
本发明涉及一种冶金中四辊轧机的计算机控制技术领域，特别涉及一种适合于普通四辊轧机利用虚拟板形仪进行板形控制的方法。
背景技术：
近年来，随着大部分板带用户由低端转向高端，人们对带钢的板形质量提出了越来越高的要求。为了满足用户的需求，提高产品的板形质量，各钢铁企业纷纷在轧机的出口配置板形仪，对带材板形进行闭环控制。与此同时，受投资成本、设备空间等主客观条件的限制，目前还有较大一部分轧机出口没有配置板形仪，无法实现板形闭环控制。例如冷连轧机成品机架之外的其它机架轧机、二次冷轧机组的第I机架、双机架平整机组的第I机架、部分单双机架平整机组、大部分的可逆式轧机在出口都不配置板形仪。这样，如何充分利用这些轧机现有的数据采集系统、在不增加硬件投资成本、不对硬件进行大规模改造的基础上实现板形的可视化与闭环控制，最大程度的提高实物板形质量就成为钢铁企业(尤其是中小型钢铁企业)技术攻关的重点。参考文献[I]连家创，刘宏民.板厚板形控制[M].兵器工业出版社.1995。
发明内容
本发明的目的是针对部分轧机出口没有配置板形仪、无法实现板形闭环控制导致成品板形质量较差的问题，本发明提供一种适合于普通四辊轧机的利用虚拟板形仪进行板形控制的方法，通过该技术可以实现板形动态显示、板形反馈、板形预报等三项功能。为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案在四辊轧机的计算机系统中设置一个虚拟板形仪，虚拟板形仪包括以下由计算机执行的步骤(虚拟板形仪功能布置图见附图
I)(a)基本设备参数的收集步骤，包括工作辊的辊身长度Lw、支撑辊的辊身长度Lb、工作辊弯辊缸距离Lw、支撑辊压下螺丝中心距lb、工作辊的辊径Dw、支撑辊的辊径Db、工作辊的辊型Dwi、支撑辊的辊型Dbi、轧机所允许的最大正弯辊力Xax、轧机所允许的最大负弯辊力
e- ·
max ,(b)板形动态显示步骤，主要包括以下可由计算机执行的步骤(基本框图见附图2)bl)收集安装虚拟板形仪的四辊轧机数据采集系统的采样周期τ s ；b2)给出虚拟板形仪板形动态显示的周期τ χ，该周期必须保证τ χ是τ s的整数倍以及在该周期内可以完成两次板形计算；b3)定义虚拟板形仪动态显示画面个数过程参数N、包括年月日小时分钟秒毫秒信息的标准北京时间参数t ；b4)定义轧制状态参数ξ ,其中ξ = I表示开始轧制、ξ = -I表示停止轧制，该指令由现场操作人员根据现场实际情况发送；
b5)给定初始钢卷号C0ILN01 = 0，准备板形动态显示；b6)从轧机三级系统中收集当前时刻所轧钢卷的卷号C0ILN0、带材宽度B、钢种代石马 Steel grade name ；b7)判断不等式|C0ILN01-C0ILN0| > O是否成立？如果成立，则令N= 1，创建数据文件，并以所收集的钢卷号COILNO作为文件名，在文件中写入钢卷号C0ILN0、带材宽度B、钢种代码Steel grade name,转入步骤b8);如果不等式| C0ILN01-C0ILN01 >0不成立，则转入步骤b8)；b8)通过轧机数据采集系统收集在t时刻轧机的实际轧制压力Pn、实际前张力T1N、实际后张力ΤΜ、实际压下率εΝ、实际弯辊力Sn、实际倾辊量ΠΝ、来料实际厚度、实际轧制速度Vn ；b9)利用板形机理模型计算出轧制压力为Pn、前张力为Tin、后张力为Tqn、压下率为ε Ν、弯辊力为Sn、倾辊量为ΠΝ、来料厚度为1 以及轧制速度为Vn时宽度为B、钢种代码为Steel grade name的带材的前张力横向分布值σ 1Ni，i为带材在横向的条元号，i = 1,2,L, η, η为带材总的条元数；blO)根据前张力横向分布值σ 1Ni计算出以I-Unit为单位表示的板形分布
权利要求
1.一种普通四辊轧机利用虚拟板形仪进行板形控制的方法，其特征是在四辊轧机的计算机系统中设置一个虚拟板形仪，虚拟板形仪包括以下由计算机执行的步骤 (a)基本设备参数的收集步骤，包括工作辊的辊身长度Lw、支撑辊的辊身长度Lb、工作辊弯辊缸距离Iw、支撑辊压下螺丝中心距lb、工作辊的辊径Dw、支撑辊的辊径Db、工作辊的辊型Dwi、支撑辊的辊型Dbi、轧机所允许的最大正弯辊力冗ax、轧机所允许的最大负弯辊力Smax ； (b)板形动态显示步骤； (C)板形闭环反馈步骤； (d)板形预报步骤。
2.根据权利要求I所述的普通四辊轧机利用虚拟板形仪进行板形控制的方法，其特征是板形动态显示步骤包括以下可由计算机执行的步骤 bl)收集安装虚拟板形仪的四辊轧机数据采集系统的采样周期ts;b2)给出虚拟板形仪板形动态显示的周期τχ，该周期必须保证^是Ts的整数倍以及在该周期内可以完成两次板形计算； b3)定义虚拟板形仪动态显示画面个数过程参数N、包括年月日小时分钟秒毫秒信息的标准北京时间参数t ； b4)定义轧制状态参数ξ ,其中ξ = I表示开始轧制、ξ = -I表示停止轧制，该指令由现场操作人员根据现场实际情况发送； b5)给定初始钢卷号C0ILN01 = O，准备板形动态显示； b6)从轧机三级系统中收集当前时刻所轧钢卷的卷号COILNO、带材宽度B、钢种代码Steel grade name ； b7)判断不等式|C0ILN01-C0ILN0| > O是否成立？如果成立，则令N= I，创建数据文件，并以所收集的钢卷号COILNO作为文件名，在文件中写入钢卷号C0ILN0、带材宽度B、钢种代码Steel grade name,转入步骤b8);如果不等式| C0ILN01-C0ILN01 > O不成立,贝丨J转入步骤b8)； b8)通过轧机数据采集系统收集在t时刻轧机的实际轧制压力Pn、实际前张力Tin、实际后张力Tcin、实际压下率εΝ、实际弯辊力Sn、实际倾辊量ΠΝ、来料实际厚度、实际轧制速度Vn; b9)利用板形机理模型计算出轧制压力SPn、前张力为Tin、后张力为Tqn、压下率为εΝ、弯辊力为Sn、倾辊量为ηΝ、来料厚度为1%以及轧制速度为Vn时宽度为B、钢种代码为Steelgrade name的带材的前张力横向分布值σ 1Ni，i为带材在横向的条元号，i = 1,2, L, η, η为带材总的条元数； blO)根据前张力横向分布值σ 1Ni计算出以I-Unit为单位表示的板形分布---σSHapem = ~(卜 )今时，E为带材的弹性模量，ν为泊松比; 1E bll)利用计算机中安装的可视化软件的动态显示功能，将SHapem用柱状图动态显示出来，同时将时刻t、实际轧制压力Pn、实际前张力Tin、实际后张力Tqn、实际压下率ε Ν、实际弯辊力Sn、实际倾辊量ηΝ、来料实际厚度1%、实际轧制速度Vn以及所对应的板形SHapem写入到所建立的数据文件中，以便板形再现；bl2)判断不等式ξ PO是否成立？如果不等式成立，则结束板形显示，虚拟板形仪停止工作；如果不等式不成立，则令C0ILN01 = C0ILN0、N = N+1，转入步骤b6)，直到不等式ξ pO成立为止。
3.根据权利要求I所述的普通四辊轧机利用虚拟板形仪进行板形控制的方法，其特征是板形闭环反馈步骤包括以下可由计算机执行的步骤 Cl)收集目标板形系数ai、a2、a3、a4，其中表示一次板形系数、a2表示二次板形系数、a3表示三次板形系数、a4表示四次板形系数； c2)确定板形反馈过程中弯辊力的单步最小调整系数Ψ ； c3)确定板形反馈的周期Tf，该周期必须保证^是的整数倍以及在该周期内可以完成
4.根据权利要求3所述的普通四辊轧机利用虚拟板形仪进行板形控制的方法，其特征是步骤cll)所述的当前反馈周期内弯辊力的反馈值Sm的确定，采用以下由计算机执行的步骤 cl 1-1)定义目标函数初始值F。，并令F。= 101°; cll-2)根据目标板形系数&1、a2、a3、a4计算出相应的目标板形β i；基本公式为
5.根据权利要求I所述的普通四辊轧机利用虚拟板形仪进行板形控制的方法，其特征是板形预报步骤包括以下可由计算机执行的步骤 dl)通过操作画面收集待预报板形钢卷的基本带材特性参数，主要包括带钢的来料厚度hQy、带材宽度By、钢种代码Steel grade name ； d2)通过操作画面收集待预报板 形钢卷的基本轧制工艺参数，主要包括轧制压力Py、前张力Tly、后张力Ttly、压下率ε y、倾辊量ny、轧制速度为Vy以及弯辊力Sy ； d3)利用板形机理模型计算出轧制压力为Py、前张力为Tly、后张力为Ttly、压下率为S、倾辊量为H y、来料厚度为轧制速度为Vy以及弯辊力为Sy时宽度为By、钢种代码为Steelgrade name的带材的带材前张力横向分布值σ lyi ； d4)根据前张力横向分布值σ lyi计算出以I-Unit为单位表示的板形分布
全文摘要
本发明涉及一种普通四辊轧机利用虚拟板形仪进行板形控制的方法，其特征是在四辊轧机的计算机系统中设置一个虚拟板形仪，虚拟板形仪包括以下由计算机执行的步骤(a)基本设备参数的收集步骤，包括工作辊的辊身长度Lw、支撑辊的辊身长度Lb、工作辊弯辊缸距离lw、支撑辊压下螺丝中心距lb、工作辊的辊径Dw、支撑辊的辊径Db、工作辊的辊型Dwi、支撑辊的辊型Dbi、轧机所允许的最大正弯辊力轧机所允许的最大负弯辊力(b)板形动态显示步骤；(c)板形闭环反馈步骤；(d)板形预报步骤。其优点是在不增加硬件投资、不配置实体板形仪的前提下不但实现了板形的动态可视化显示与闭环控制，而且实现了板形预报等附加功能，有效的提高了现场的板形质量。
文档编号B21B37/28GK102615112SQ20121009426
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月1日 优先权日2012年1月18日
发明者李经洲, 白振华, 石晓东, 韩林芳, 马续创 申请人:燕山大学