冷轧带钢头部板形质量的控制方法及系统与流程

本发明属于冷轧带钢
技术领域：
，特别是涉及一种在冷轧过程中，带钢在剪切阶段时头部板形质量的控制方法及系统。
背景技术：
：随着国内外装备制造业的迅猛发展，下游用户对冷轧带钢产品的板形质量要求也日益增高，特别是对于高档汽车和高端产品制造等行业。于是，冷轧带钢板形质量己成为考核带钢产品的主要技术指标之一。从控制技术角度来讲，冷轧带钢板形控制技术是一项融合工艺、设备、液压、控制和计算机等若干学科知识、控制系统参数间互相耦合的高度复杂技术。国内外各大钢铁联合企业和研究机构投入了大量的人力、物力和财力来研发提高板形控制精度的方法和技术，以期增强钢铁企业的核心技术和市场竞争力。图1为六辊冷轧机示意图，包括工作辊2(上下各1个)、中间辊3(上下各1个)和支撑辊4(上下各1)，轧辊弯辊包括中间辊弯辊力和工作辊弯辊力，通常工作辊具有正负弯辊功能，中间辊具有正弯辊功能，轧制过程中，中间辊弯辊力和工作辊弯辊力同时作用以保证良好的板形质量。图2为目前应用最为广泛的五机架六辊冷连轧机组的生产工艺及设备布置示意图，带材1从开卷机5开卷后被送至轧机入口，经过五个六辊冷轧机的轧制达到规定的厚度后并被送至卷取机6进行卷取。当卷重到达目标重量或焊缝经过时，需要进行飞剪动作，完成分卷。然而，在冷连轧过程中，当两卷带钢进行分切时其后一卷带钢的头部往往容易出现较大的板形缺陷，通常表现为边浪，见图3所示。其原因主要在于：1)带钢分切的瞬间，后一卷带钢的头部所受到的前张应力变为零，而且从剪切完成后的一段时间内，张力在逐步增大，处于不稳定状态，由此，原来在大张力状态下隐藏的潜在板形就变成了显在板形；2)带钢分切阶段，前张力由零逐渐增大到稳态设定值，张力的变化会直接影响到轧制力的变化，同时，分切阶段速度较低，也使得轧制力与稳态阶段存在较大差别，如果此时仍保持稳态阶段的弯辊力设定值，通常就会出现较大的双边浪板形缺陷；3)由于带钢焊接时往往要对带钢进行冲月牙处理，导致在带钢剪切过渡区出现带钢宽度变窄的情况，此时如果仍然采用正常宽度的轧制力，将会比实际值要大，从而导致双边浪板形缺陷；4)过焊缝剪切阶段，轧制速度低，此时的板形测量值可能不准确，AFC(板形控制系统)功能不能投入，因而也难以保证此阶段的板形质量。总之，相对于现有技术而言，带钢头部在剪切阶段容易出现边浪板形缺陷，一方面会影响到带钢的卷形质量，造成内部卷形不好、错边，甚至塌卷等现象，另一方面由于带钢头部存在较大板形缺陷，在后续的处理工序为了防止发生事故需将其剪切掉，从而降低成材率，导致经济上的损失。技术实现要素：鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种冷轧带钢头部板形质量的控制方法及系统，用于解决现有技术中带钢头部在剪切时，因无法消除卷取张力波动、轧制力变化等因素影响，造成带钢头部容易出现边浪现象的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种冷轧带钢头部板形质量的控制方法，用于冷轧机在轧制带钢时控制带钢头部的板形质量，其包括：获取不同轧制模式不同带钢规格的弯辊力补偿系数并存储；其中，根据轧制带钢钢种、宽度和厚度，确定带钢在不同弯辊力和不同轧制模式下所对应的补偿系数，弯辊力包含工作辊弯辊力与中间辊弯辊力，轧制模式包含光辊轧制与毛辊轧制；根据调用不同的弯辊力补偿系数来控制所述工作辊弯辊力与中间辊弯辊力的控制量；检测带钢头部的卷取张力，当带钢头部的卷取张力出现失张或超调时，保持工作辊弯辊力与中间辊弯辊力直到卷取张力进入稳定阶段为止；当卷取张力进入稳定阶段且仍小于预设目标张力时，保持中间辊弯辊力不变，修正工作辊弯辊力的控制量直到卷取张力达到预设目标张力为止。本发明的另一目的在于提供一种冷轧带钢头部板形质量的控制系统，用于冷轧机在轧制带钢时控制带钢头部的板形质量，其包括：存储模块，用于存储不同轧制模式不同带钢规格的弯辊力补偿系数，其中，根据轧制带钢钢种、宽度和厚度，确定带钢在不同弯辊力和不同轧制模式下所对应的补偿系数，弯辊力包含工作辊弯辊力与中间辊弯辊力，轧制模式包含光辊轧制与毛辊轧制；获取模块，用于获取不同轧制模式不同带钢规格的弯辊力补偿系数；控制模块，用于根据调用不同的弯辊力补偿系数来控制所述工作辊弯辊力与中间辊弯辊力的控制量；第一执行模块，用于检测带钢头部的卷取张力，当带钢头部的卷取张力出现失张或超调时，保持工作辊弯辊力与中间辊弯辊力直到卷取张力进入稳定阶段为止；第二执行模块，用于当卷取张力进入稳定阶段且仍小于预设目标张力时，保持中间辊弯辊力不变，修正工作辊弯辊力的控制量直到卷取张力达到预设目标张力为止。如上所述，本发明的冷轧带钢头部板形质量的控制方法及系统，具有以下有益效果：本发明通过在轧制带钢时，根据不同轧制模式不同带钢规格设置不同的弯辊力补偿系数，依靠弯辊力补偿系数来计算所述工作辊弯辊力与中间辊弯辊力的控制量，根据检测带钢头部的卷取张力所处状态(失张、超调、稳定)，确定是否调节工作辊弯辊力与中间辊弯辊力的控制量，从而控制了带钢头部板形质量。有效消除了带钢头部在剪切阶段出现的边浪板形缺陷，提高了带钢头部板形质量，并且从整体上提升了带钢成材率，降低了带钢轧制成本。附图说明图1显示为一种六辊冷轧机的结构示意图；图2显示为一种五机架六辊冷连轧机的生产工艺及设备布置示意图；图3显示为一种剪切段带钢头部弯辊力未进行补偿时的板形质量图；图4显示为本发明提供的一种冷轧带钢头部板形质量的控制方法流程图；图5显示为本发明提供的一种剪切阶段带钢头部采用冷轧带钢头部板形质量的控制方法的板形质量图；图6显示为本发明提供的一种剪切阶段带钢头部弯辊力随卷取张力变化关系图；图7显示为本发明提供的一种冷轧带钢头部板形质量的控制系统结构框图。元件标号说明：M1存储模块M2获取模块M3控制模块M4第一执行模块M5第二执行模块S1～S4步骤1至步骤4具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。请参阅图4，为本发明提供的一种冷轧带钢头部板形质量的控制方法流程图，用于冷轧机在轧制带钢时控制带钢头部的板形质量，其包括：步骤S1，获取不同轧制模式不同带钢规格的弯辊力补偿系数并存储；其中，根据轧制带钢钢种、宽度、厚度和轧制模式，确定轧制带钢弯辊力所对应的补偿系数，所述弯辊力包含工作辊弯辊力与中间辊弯辊力，所述轧制模式包含光辊轧制与毛辊轧制；具体地，所述带钢钢种按照原料屈服强度进行等级划分，所述屈服强度的范围为200MPa～1000MPa，以每隔50MPa划分为一个等级；所述带钢宽度范围为800mm～1300mm，以每隔50mm划分为一个等级；所述带钢厚度范围为0.20mm～2.0mm，带钢厚度大于0.6mm以每隔0.1mm划分为一个等级，带钢厚度小于等于0.6mm以每隔0.05mm划分为一个等级，轧制模式包含光辊轧制与毛辊轧制，其中，所述弯辊力补偿系数根据带钢钢种、宽度、厚度和轧制模式中任意一种或几种变化而变化。具体地，所述弯辊力补偿系数根据带钢的钢种、宽度、厚度、弯辊力和轧制模式中任意一种或几种变化，均对应有不同的补偿系数。其中，以板形机理模型计算结果为基础，根据现场带钢头部的实物板形与轧制带钢钢种、宽度、厚度以及弯辊力在不同的轧制模式来确定初始补偿系数；具体地，板形机理模型即是以板形理论建立的分析模型。参照现场带钢头部的实物板形质量，经过大量分析可修正初始补偿系数得到不同钢种、宽度、厚度、弯辊力在不同轧制模式下所对应的补偿系数，将补偿系数存储于冷轧机的计算机数据库中。步骤S2，根据调用不同的弯辊力补偿系数来控制所述工作辊弯辊力与中间辊弯辊力的控制量；在带钢头部剪切阶段，根据所轧制带钢钢种、宽度、厚度、弯辊力以及轧制模式等因素调用对应的弯辊力补偿系数，其中，该弯辊力补偿系数是经过大量现场实测数据进行修正后得到，较为精确，同时，工作辊与中间辊所对应的弯辊力补偿系数各不相同，控制计算机通过输出不同的弯辊力补偿系数来确定所述工作辊弯辊力与中间辊弯辊力的控制量，从而达到控制带钢头部板形质量的目的。具体地，以所述工作辊弯辊力与中间辊弯辊力的设定值为基础，采用弯辊力补偿系数来计算工作辊弯辊力与中间辊弯辊力的控制量；FWh=CWFW---(1)FIh=CIFI---(2)]]>式(1)与式(2)中，和分别为应用于带钢头部的工作辊弯辊力和中间辊弯辊力的控制量；CW和CI分别为工作辊弯辊力和中间辊弯辊力补偿系数；FW和FI分别为工作辊弯辊力和中间辊弯辊力的模型设定值。步骤S3，检测带钢头部的卷取张力，当带钢头部的卷取张力出现失张或超调时，保持工作辊弯辊力与中间辊弯辊力直到卷取张力进入稳定阶段为止；具体地，通过采集带钢头部的卷取张力，检测带钢头部的卷取张力是否无张力(失张)或者张力调幅波动过大(超调)，当出现“失张”或“超调”现象时，继续保持补偿后的工作辊弯辊力与中间辊弯辊力的控制量直到卷取张力进入稳定阶段为止，其中，“稳定阶段”指经补偿的卷张压力波幅较小并处于稳态。步骤S4，当卷取张力进入稳定阶段且仍小于预设目标张力时，保持中间辊弯辊力不变，修正工作辊弯辊力的控制量直到卷取张力达到预设目标张力为止。其中，以弯辊力补偿系数补偿后的所述工作辊弯辊力为基础，采用修正系数来计算新的工作辊弯辊力控制量；FW′=α·FWh---(3)]]>式(3)F′W为修正后的工作辊弯辊力控制量；α为工作辊弯辊力的修正系数；为应用于带钢头部经补偿后的工作辊弯辊力控制量。在本实施例中，通过分步设置工作辊弯辊力和中间辊弯辊力的补偿系数，同时，根据卷取张力的变化区间采用不同的补偿系数，使得冷轧机输出最佳的工作辊弯辊力与中间辊弯辊力的控制量，避免了带钢头部在剪切阶段出现边浪板形缺陷，提高了带钢头部板形质量。请参阅图5，为本发明的另一目的在于提供一种冷轧带钢头部板形质量的控制系统，用于冷轧机在轧制带钢时控制带钢头部的板形质量，其包括：存储模块M1，用于存储不同轧制模式不同带钢规格的弯辊力补偿系数，其中，根据轧制带钢钢种、宽度、厚度和轧制模式，确定轧制带钢弯辊力所对应的补偿系数，所述弯辊力包含工作辊弯辊力与中间辊弯辊力，所述轧制模式包含光辊轧制与毛辊轧制；所述带钢钢种按照原料屈服强度进行划分等级，所述屈服强度的范围为200MPa～1000MPa，以每隔50MPa划分为一个等级；所述带钢宽度范围为800mm～1300mm，以每隔50mm划分为一个等级；所述带钢厚度范围为0.20mm～2.0mm，带钢厚度大于0.6mm以每隔0.1mm划分为一个等级，带钢厚度小于等于0.6mm以每隔0.05mm划分为一个等级，轧制模式包含光辊轧制与毛辊轧制，其中，所述弯辊力补偿系数根据带钢钢种、宽度、厚度和轧制模式中任意一种或几种变化而变化。具体地，所述弯辊力补偿系数根据带钢的钢种、宽度、厚度、弯辊力和轧制模式中任意一种或几种变化，均对应有不同的补偿系数。获取模块M2，用于获取不同轧制模式不同带钢规格的弯辊力补偿系数；其中，以板形机理模型计算结果为基础，根据现场带钢头部的实物板形与轧制带钢钢种、宽度、厚度以及弯辊力在不同的轧制模式来确定初始补偿系数；参照现场带钢头部实物板形的数据修正初始补偿系数得到不同钢种、宽度、厚度、弯辊力在不同轧制模式下所对应的补偿系数。控制模块M3，用于根据调用不同的弯辊力补偿系数来计算所述工作辊弯辊力与中间辊弯辊力的控制量；其中，以所述工作辊弯辊力与中间辊弯辊力的设定值为基础，采用弯辊力补偿系数来计算工作辊弯辊力与中间辊弯辊力的控制量；FWh=CWFW---(1)FIh=CIFI---(2)]]>式(1)与式(2)中，和分别为应用于带钢头部的工作辊弯辊力和中间辊弯辊力的控制量；CW和CI分别为工作辊弯辊力和中间辊弯辊力补偿系数；FW和FI分别为工作辊弯辊力和中间辊弯辊力的模型设定值。第一执行模块M4，用于检测带钢头部的卷取张力，当带钢头部的卷取张力出现失张或超调时，保持工作辊弯辊力与中间辊弯辊力直到卷取张力进入稳定阶段为止；第二执行模块M5，用于当卷取张力进入稳定阶段且仍小于预设目标张力时，保持中间辊弯辊力不变，修正工作辊弯辊力的控制量直到卷取张力达到预设目标张力为止。其中，以弯辊力补偿系数补偿后的所述工作辊弯辊力为基础，采用修正系数来计算新的工作辊弯辊力控制量；FW′=α·FWh---(3)]]>式(3)F′W为修正后的工作辊弯辊力控制量；α为工作辊弯辊力的修正系数；为应用于带钢头部经补偿后的工作辊弯辊力控制量。在本实施例中，使用冷轧带钢头部板形质量的控制系统或控制方法，以1450mm五机架六辊冷连轧机组为例，该机组所采用的原料屈服强度200MPa～1000MPa，带钢宽度范围800mm～1300mm，带钢厚度范围0.2mm～2.0mm，对应的划分等级见表1所示。表1带钢钢种及规格划分等级钢种等级编号屈服强度划分宽度等级编号宽度划分厚度等级编号厚度划分1≤200MPa1≤800mm1≤2.0mm2≤250MPa2≤850mm2≤1.9mm3≤300MPa3≤900mm3≤1.8mm4≤350MPa4≤950mm4≤1.7mm5≤400MPa5≤1000mm5≤1.6mm6≤450MPa6≤1050mm6≤1.5mm7≤500MPa7≤1100mm7≤1.4mm8≤550MPa8≤1150mm8≤1.3mm9≤600MPa9≤1200mm9≤1.2mm10≤650MPa10≤1250mm10≤1.1mm11≤700MPa11≤1300mm11≤1.0mm12≤750MPa12≤0.9mm13≤800MPa13≤0.8mm14≤850MPa14≤0.7mm15≤900MPa15≤0.6mm16≤950MPa16≤0.55mm17≤1000MPa17≤0.5mm18≤0.45mm19≤0.4mm20≤0.35mm21≤0.3mm22≤0.25mm23≤0.20mm轧制模式包括光辊轧制和毛辊轧制，弯辊力包括工作辊弯辊力和中间辊弯辊力，按照上述表格在冷连轧机组控制计算机内的数据库中建立能容纳17×11×23×2×2＝17204个值的表格，每个值所对应一个弯辊力补偿系数。以带钢成品规格1220mm×0.43mm为例(其原料规格1235mm×2.75mm)，成品等级为CQ(commercialquality商业级)，对应的原料屈服强度为275MPa，由设定模型计算得到的工作辊弯辊力和中间辊弯辊力设定值分别为100kN和126kN，经过理论计算结合现场实物板形的分析结果得到带钢头部工作辊弯辊力和中间辊弯辊力的补偿系数分别为1.2和1.25，那么用于带钢头部的工作辊弯辊力和中间辊弯辊力控制量分别为和在弯辊力补偿控制的初始阶段，即第一(I)阶段，在带钢剪切前1s开始增大弯辊力至和保持4.0s后可以完全补偿卷取张力从零增加至张力出现较大超调阶段引起的板形变化。当弯辊力补偿控制进入稳定阶段，即第二(II)阶段，卷取张力进入了稳定阶段且卷取张力未达到设定的目标值，(即，比设定的目标张力要偏小)，此时，应适当降低工作辊弯辊力值，否则有可能会出现较大的中浪缺陷。中间辊弯辊力保持158kN不变，在工作辊弯辊力基础上乘上一个修正系数(这里选取0.85)，得到第二阶段工作辊弯辊力控制量时间保持4.7s后卷取张力开始达到目标设定值，见图7所示，为本发明提供的一种剪切阶段带钢头部弯辊力随卷取张力变化关系图，在该附图中第I阶段与第II阶段中，曲线A、B、C分别代表中间辊弯辊力、工作辊弯辊力、卷取张力，曲线A、曲线B与曲线C的横轴为时间、纵轴为弯辊力值大小，中间辊弯辊力A在第I阶段与第II阶段中，无论卷取张力C如何变化，中间辊弯辊力一直保持不变；工作辊弯辊力B在第I阶段，当卷取张力C出现失张或超调时，工作辊弯辊力B会根据工作辊弯辊力补偿系数补偿后一直保持弯辊力至直到卷取张力C进入到稳定阶段(即第II阶段)；而当卷取压力C进入到第II阶段且仍小于预设目标张力时，修正工作辊弯辊力B的控制量直到卷取张力C达到预设目标张力为止。经过以上的两阶段弯辊力补偿控制后，带钢头部获得了稳定而平直的板形质量，详见附图6所示，杜绝了在剪切阶段出现边浪板形缺陷，提高了带钢头部板形质量。综上所述，本发明通过在轧制带钢时，根据不同轧制模式不同带钢规格设置不同的弯辊力补偿系数，依靠弯辊力补偿系数来确定所述工作辊弯辊力与中间辊弯辊力的控制量，根据检测带钢头部的卷取张力所处状态(失张、超调、稳定)，确定是否调节工作辊弯辊力与中间辊弯辊力的控制量，从而控制带钢头部板形质量。有效消除了带钢头部在剪切阶段出现边浪板形缺陷，提高了带钢头部板形质量，并且从整体上提升了带钢成材率，降低了带钢轧制成本。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具有高度的产业利用价值。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属
技术领域：
中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。当前第1页1 2 3