提高钢板边缘降控制过程中轧制稳定性的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种轧制钢板的边缘降控制方法，尤其涉及一种提高钢板边缘降控制过程中轧制稳定性的方法。
【背景技术】
[0002]电工钢板的边缘降(Edge Drop，ED)简称为边降，也称为边部减薄，是电工钢板尺寸的重要参数。因电工钢板需要冲片后叠层使用，如果钢板边缘降过大，冲出的硅钢片将会有规律地一边厚一边薄，叠片后的定子和转子将会发生很大的尺寸偏差，这会影响线圈的缠绕和电动机的效能。因此边缘降精度(同板差精度)是电工钢板的一个重要尺寸指标，用户对电工钢板的边缘降指标都有严格的要求。
[0003]如图1所示，钢板S边缘降的传统定义是距离边部10mm位置的厚度HlOO减去距离边部15mm位置的厚度H15的差值:边缘降=H100_H15
[0004]而以同板差(边缘降)=HC_H15计算得到的边缘降值能够真正体现全板S宽范围内的厚度差异，是表征机组精度控制能力的优良指标。
[0005]当今世界上先进的轧机在边缘降的控制上均采用反馈控制系统进行，其主要控制思路为使用带倒角或特殊弧形的工作辊或中间辊通过反馈控制系统对边部减薄区域进行补偿以降低边缘降值。为满足越来越严格的用户要求，生产厂家不断的增加窜动值或增大倒角区域倾斜角度，而此举带来的负面影响则是控制过程中断带风险的显著提高。断带发生的原因为倒角区域窜动过程中对带钢边部的作用力引发带钢边部撕裂，而倒角区域倾斜角度越大或窜动值越大，在窜动过程中就越容易引发带钢边部撕裂的情况。
[0006]目前常见的冷连轧机组在同板差的控制上采取的主要策略包括:
[0007]1、反馈控制系统
[0008]此反馈控制系统的具体实施方法为根据轧机出口边缘降仪的测量数据与设定阈值的对比来调整轧辊的窜动水平。即当检测到当前同板差值小于系统设定阈值时，相应系统不输出窜动值而是继续循环对比同板差值与系统设定阈值。当检测到的当前同板差值大于系统设定阈值时，由反馈控制系统输出轧辊窜动命令，在执行机构接收到相应窜动命令后进行轧辊的窜动。而在轧辊窜动过程中，由于执行机构在执行相应任务，故无法继续接收新的窜动命令。待执行机构完成相应窜动动作后，再重新开始接收系统所输出指令。在执行机构执行相应窜动动作的此段时间内反馈控制系统运算程序仍在不断的对比出口同板差值及系统设定阈值并根据对比结果输出相应命令，只是由于执行机构在执行前一条命令，故暂时屏蔽后续指令。
[0009]反馈控制一般应用于除带钢带头尾段外的全长段区域，其主要影响因素包括以下几个方面:
[0010]①反馈周期
[0011]反馈周期为秒级，并且可调整，但过短的反馈周期会造成输出命令过快现象，超过执行结构硬件设备条件所能承受范围；过长的反馈周期会造成控制效果不佳问题，不能达到对同板差的良好控制。
[0012]②接收指令窜动值
[0013]当系统对比当前同板差水平及阈值水平时，会根据对比结果输出相应指令，而每次接收指令后的窜动量水平设定也会与程序运行有交互作用。若窜动值太小，会造成反馈滞后现象，影响控制效果。若窜动量过大，可能会造成过反馈的情况，也不利于效果的实现。
[0014]③边部增厚
[0015]由于轧辊的窜动，使得带钢边部减薄现象得以较好的解决，但实际生产过程中，也会存在过控制现象，即边部厚度因为同板差控制系统的作用而超过中心点厚度，这也会造成相应的质量问题(边部起筋问题)，因此也是反馈控制程序编写时重点关注的内容之一。
[0016]在反馈控制系统运行时，除了对同板差与系统设定阈值进行比较外，还对边部15mm位置厚度与边部10mm处厚度进行检测，当检测到边部15mm处厚度超过边部10mm处厚度时，会对轧辊进行回窜，该相应命令重要性级别高于同板差未达标时的窜动命令，以减少边部增厚造成的质量损失。
[0017]在检测到边部增厚时所发出的轧辊回窜值设定一般较大，主要目的为尽快减少边部增厚现象。
[0018]④两侧同板差独立控制
[0019]由于热轧来料两侧厚度不完全对称，故在进行同板差控制时，对两侧的窜动量设定是不一致的，如图2所示，上辊Ia的倒角la’在一侧，而下辊Ib的倒角lb’在另一侧，在实际控制过程中，可通过上、下辊la、Ib的不对称窜动设定实现钢板S两侧同板差的针对性控制。
[0020]如图2所示，倒角区域la’、lb’由于为斜坡形设计，故在钢板S对应位置板面边部厚度得到一定程度补偿，提高了边缘降控制水平。由于轧辊可横向移动，倒角区域与带钢边部接触的长度为窜动值，实际生产中定义为负值，例如-80mm说明倒角区域与带钢边部接触区间为80mm,由此定义，-1OOmm窜动值比_80mm窜动值的控制效果要大。
[0021]⑤热轧来料材料性能
[0022]热轧来料由于在加热炉中的出炉顺序不同，会造成两侧材料性能的差异，进而体现在同板差的控制上。具体说，在来料两侧凸度一致、窜动水平一致的情况下，材料加工性能差的一侧同板差会大于材料加工性能好的一侧。而对某些材料而言，在热轧工序后还需经过再退火流程才进行冷轧轧制，对此类材料，经退火后其材料加工性能得到显著改善，体现为同类型退火产品在窜动水平一致情况下同板差水平显著优于未退火产品。
[0023]⑥同板差反馈控制程序阈值的设定
[0024]在同板差控制过程中，一般会根据用户要求设定相应的阈值水平。以用户要求某产品同板差小于等于12 μ m为例，在控制系统的阈值设定时要考虑反馈控制的滞后性因素，若阈值按照12 μ m设定，则表示反馈控制系统在检测到同板差大于12 μ m时才进行窜动动作，再结合执行机构的运行时间，会导致较长一段的同板差超标段出现。因此，在实际生产过程中，若用户要求为某一值，则在反馈程序对比阈值设定时一般略小于实际要求值，以保证执行机构运行期间同板差不超过用户要求。
[0025]但此阈值也不可设定过小，过小的阈值会造成同板差过控制(边部增厚情况)，并且由于边部增厚判断条件为首要判断因素，过小的阈值设定在与边部增厚判断冲突时会造成大部分输出信号失效，达不到原有控制目的。
[0026]2、前馈控制系统
[0027]前馈控制系统的控制方式主要应用于焊缝前后的带头尾段，其主要工作原理为根据酸洗段凸度仪所检测热轧来料凸度及楔形数据，提前设定轧辊窜动水平，以实现同板差控制。此方法与反馈控制相比能够更好的应对复杂的来料状况，但其在运用过程中由于有与反馈控制系统存在交互作用、定位逻辑复杂等问题的存在，目前主要应用于带头尾段。
[0028]3、轧辊辊形
[0029]前馈及反馈控制主要通过轧辊的窜动来实现，而目前为实现控制目标，轧辊除简单的梯形倒角模式外，也存在拟合曲线、正弦曲线等其他的一些曲线形式。
[0030]在中国发明专利申请第CN200810041688.2号中揭示一种连轧机的带钢边缘降控制方法，包括步骤:a.在连轧机前安装边缘降仪；b.在带钢经过边缘降仪时，PLC控制器根据边缘降仪在整卷带钢长度中的位置确定一个采样长度并边缘降仪采集该采样长度中两侧边部的带钢边缘降数据，计算出连轧机的窜动工作辊在该采样长度内的窜动位置预设定值并存储该值；如此，PLC控制器完成确定一个采样长度并计算、存储该采样长度内的窜动位置预设定值后按序完成确定下一个采样长度并计算、存储下一采样长度内的窜动位置预设定值；c.当每个采样长度经