专利名称：冷轧板形残差消除方法
技术领域：
本发明涉及冷轧带钢生产领域，特别是涉及一种冷轧板形残差消除方法。
技术背景
板形精度是带钢的一项主要质量指标和决定其市场竞争力的重要因素。随着汽车、轻工、家电和电气制造等工业用户对板形质量要求的不断提高，板形控制技术已成为轧钢领域最核心最复杂的技术之一，是继板厚控制之后世界各国开发研究的又一热点问题。
国内主要冷轧带钢生产厂均在冷轧生产线上使用板形控制技术与控制系统，而这些板形控制系统基本依赖进口。目前世界上只有德国西马克、瑞典ABB等极少数著名跨国公司可以提供全套工业生产所需的冷轧板形控制技术与控制系统，昂贵的价格严重限制了冷轧板形控制技术与控制系统在中国的应用。所以板形控制系统也成为国内钢铁行业研发突破的重要目标之一。
板形是指板材的翘曲程度，其实质是指带钢内部残余应力的分布。在冷轧生产中， 板形的含义是指带钢的平直度，也就是带钢沿宽度方向上的张应力差。实际上，板形的含义还包括带钢的横向厚差，一般我们所提到的板形代表的只是板形的平直度，而不考虑横向厚差。常用的板形表示方法有“相对长度差表示法”、“张应力差表示法”、“带钢断面形状表达法”、“波形表示法”等。
目前，常用的板形控制轧机为中间辊可水平移动的六辊轧机，该类轧机板形闭环控制系统的主要功能为首先通过板形测量辊测出当前状态下的实际板形，然后将实际板形与目标板形相比较得到板形偏差信号，再将相关偏差信号通过一定的控制策略计算出压下控制、弯辊机构以及冷却液调节机构的控制量，达到闭环控制板形的目的。
作为板形闭环控制系统的反馈检测单元，目前在板形控制领域广泛采用板形辊通过测量带钢宽度方向上的张力变化来反映带钢的板形。虽然各种板形辊的测量原理和传感器的安装方式各有不同，但都是以沿带钢宽度方向上各区域的测量数据来反映带钢截面上的板形。
板形控制实际上是对辊缝形状的控制，也就是对辊形的控制。轧制时只有随时调整和正确控制辊形，才能有效地补偿辊形的变化，获得板形良好的高精度产品。
如
图1所示，目前主要的板形闭环控制手段有倾斜控制、中间辊弯辊、工作辊弯辊、中间辊横移、冷却液喷射控制五种调节手段，在中间辊可水平移动的六辊轧机中，实际板形和目标板形的偏差主要通过倾斜、中间辊弯辊、工作辊弯辊来修正，剩下的残余误差通过冷却液喷射控制来进一步修正。具体操作如下
(1)支持辊倾斜压下控制通过控制压下的单侧摆动，实际上是调节带钢单边的压下量来消除带钢的单边浪。
(2)工作辊和中间辊的弯辊控制通过调节工作辊和中间辊的挠度，可消除带钢中间浪和两边浪缺陷。
(3)中间辊横移中间辊横移是六辊轧机板形控制的突出优点，如图2所示，基本原理是通过中间辊横移来减小工作辊与支撑辊间的间接接触长度使之与带钢的长度基本相等，以消除辊间的有害接触部分，从而可以扩大辊形调整的范围，增加弯辊装置的效能， 达到带钢板形控制稳定性好，显著提高带钢平直度的目的。
(4)冷却液喷射控制板形测量辊所测得的板形偏差减去弯辊、倾斜压下等所能消除的偏差后，得到板形剩余偏差，由冷却液喷射来消除。计算机按程序设定的采样周期来取用剩余偏差，并确定与之对应的冷却液流量。发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种先为轧辊包括工作辊的每一个冷却分区设置一个冷却液开关阀，再根据轧辊与冷却液间的传热原理及PI闭环控制原理对该开关阀进行有效的控制，以消除相应冷却分区上的冷轧板形残差的方法。
本发明解决其技术问题采用以下的技术方案
本发明提供的冷轧板形残差消除方法，具体是一种先为轧辊包括工作辊的每一个冷却分区设置一个冷却液开关阀，再根据轧辊与冷却液间的传热原理及PI闭环控制原理对该开关阀进行有效的控制，以消除相应冷却分区上的冷轧板形残差的方法，该方法包括以下步骤
A.根据板形辊检测到的板形偏差er[i]调用公式(1)计算出各板形测量区i上的板形残差erf[i]
权利要求
1. 一种冷轧板形残差消除方法，其特征是一种先为轧辊包括工作辊的每一个冷却分区设置一个冷却液开关阀，再根据轧辊与冷却液间的传热原理及PI闭环控制原理对该开关阀进行有效的控制，以消除相应冷却分区上的冷轧板形残差的方法，该方法包括以下步骤A.根据板形辊检测到的板形偏差er[i]调用公式(1)计算出各板形测量区i上的板形残差 erf[i]
2.根据权利要求1所述的冷轧板形残差消除方法，其特征是使用开关阀来执行轧辊各冷却分区j在第i次板形调节时的归1化名义流量值ColniU]，其步骤包括(1)在CPU内，设置一个固定的阀控周期数TB；设置一个允许阀开的最小周期数TM ；设置冷却分区的最大个数cn;(2)对于轧辊的任一冷却分区j，在CPU内设置一个循环计数器CNT[j]及一个开度计数器 0PN[j]；(3)对于轧辊的任一冷却分区j，在CPU内设置一个信息位V[j]，V[j]= 1表示使轧辊冷却分区j的冷却液开关阀打开，V[j] = O表示使轧辊冷却分区j的冷却液开关阀关闭；(4)在CPU的定时中断任务的每个执行周期TA内，对轧辊冷却分区1 cn的每个冷却分区，以任一冷却分区j为例，依次执行下列操作一次使CNT[j] = CNT[j]+l ；如果 CNT [j] > = TB,则使 CNT [j] = O ；使 OPN[j] = round (TB^colni [j]),即，使 OPN[j]等于 TB^colni [j]的整数部分；如果CNT[j] < OPN[j]且0PN[j] > TM，则使V[j] = 1以表示使轧辊冷却分区j的冷却液开关阀打开，否则使V[j] = O以表示使轧辊冷却分区j的冷却液开关阀关闭。
3.根据权利要求2所述的冷轧板形残差消除方法，其特征是所述的名义流量值是指达到与流量控制相同控制效果的控制量，其包括实际的流量值和达到与实际流量控制相同控制效果的开关阀阀开时间长度。
4.根据权利要求1所述的冷轧板形残差消除方法，其特征是按照以下传热方程实现轧辊与冷却液间的传热，该传热方程为Q = K,Am* (Tr-T1) *t式中Km为轧辊与冷却液间的传热系数，单位为W/m2gK ;Affl为传热面积，即轧辊各分段辊身的表面积，单位为m2 Jr-T1为传热温差，即轧辊与冷却液间的传热温差，单位为K或。C; Q为轧辊与冷却液间的传热量，单位为J ；t为轧辊与冷却液间的传热时间，单位为s。
5.根据权利要求1所述的冷轧板形残差消除方法，其特征是步骤B中，采用以下方法对冷却分区进行布局，即在轧辊冷却分区的布局上，使冷却分区的总宽度等于板形辊测量区的总宽度，并使每个冷却分区在位置上准确地对应一个或多个板形测量区。
全文摘要
本发明涉及一种冷轧板形残差消除方法，具体是一种先为轧辊包括工作辊的每一个冷却分区设置一个冷却液开关阀，再根据轧辊与冷却液间的传热原理及PI闭环控制原理对该开关阀进行有效的控制，以消除相应冷却分区上的冷轧板形残差的方法。本发明与现有技术相比具有以下的主要有益效果能够解决冷轧板形控制系统的一大关键问题；可以节约设备成本；可以节约电气控制系统成本；可以有效地确保对板形残差的控制效果；可以延长设备使用寿命。
文档编号B21B37/32GK102513373SQ20111045032
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者卢家斌, 叶刚桥, 李传涛, 李四川, 李海东, 王胜勇, 黄杏往 申请人:中冶南方(武汉)自动化有限公司