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熱軋帶鋼板形控制技術的研究與應用論文
摘 要：帶鋼板形是冶金熱軋產(chǎn)品質(zhì)量的重要參數(shù)，板形包括帶鋼的板廓和帶鋼的平坦度。板形精度控制主要是靠縱向平坦度和橫截面的凸度。平坦度包括帶鋼平直度、不對稱度，帶鋼的橫向厚度差用凸度和楔形表示。板形控制系統(tǒng)是當前熱連軋生產(chǎn)線重要指標，萊鋼帶鋼生產(chǎn)線依靠IRM和IMS提供的儀表板形檢測裝置，對精軋出口帶鋼實時檢測反饋，軋機采用PID控制模型，提高帶鋼板形質(zhì)量。
關鍵詞：
關鍵詞：板形控制 系統(tǒng)結構 凸度
1 概述
隨著計算機技術的快速發(fā)展，提高軋機控制系統(tǒng)的動態(tài)響應及快速處理功能有了質(zhì)的發(fā)展，對于提高帶鋼產(chǎn)品提供了基礎。帶鋼板形是熱軋產(chǎn)品的質(zhì)量的重要參數(shù)，板形研究一直是當前冶金領域研究和探討的重點，從當前板形質(zhì)量發(fā)展來看板形技術一直在發(fā)展，而板形質(zhì)量問題一直存在，因而有關板形的研究無疑具有重大的理論價值和現(xiàn)實意義，對于帶鋼板形精度控制有著良好的借鑒價值。合格優(yōu)質(zhì)的帶鋼產(chǎn)品板形應該是平坦的，其內(nèi)應力沿鋼坯寬度方向均勻分布。相反，不理想的帶鋼鋼坯內(nèi)應力在寬度方向上呈不均勻分布，當其內(nèi)部應力足夠大時，能改變帶鋼鋼坯平直度，一旦內(nèi)應力釋放后，帶鋼鋼坯板形將會發(fā)生不規(guī)則的變化;當其內(nèi)應力不足以改變帶鋼平直度時，會導致鋼坯部分區(qū)域發(fā)生翹曲變形。因此，研究如何提高板形控制對于提高產(chǎn)品質(zhì)量具有重要的作用，尤其在當前冶金行業(yè)微利或虧損的狀況下更有借鑒價值。
2 帶鋼板形控制系統(tǒng)結構
萊鋼熱軋帶鋼1 500 mm生產(chǎn)線的精軋機組為四輥六機架連軋機組，每個軋機都設有彎輥和竄輥功能，精軋軋制是熱軋帶鋼控制板形的核心，竄輥和彎輥控制是有效調(diào)節(jié)板形控制的主要手段，板形設定控制分為在過程控制級的竄輥設定和彎輥力設定，在基礎自動化級的基礎上通過彎輥力前饋控制和反饋控制功能，將所測數(shù)據(jù)及現(xiàn)場實施數(shù)據(jù)傳輸?shù)紺PU中進行控制計算，結合L2級系統(tǒng)模型對軋機壓下量、彎輥、竄輥數(shù)據(jù)進行設定自學習計算，應用F6軋機后出口的板型儀所反饋數(shù)據(jù)進行動態(tài)的調(diào)整，可有效提高軋機板形質(zhì)量。
3 板形參數(shù)研究
板形是影響板帶軋制正常進行的一個重要的工藝因素，板形是指板帶材的平直度,既是指浪形、瓢曲或旁彎的有無及程度而言。板帶斷面形狀取決于寬度方向的厚度差，體現(xiàn)了軋機軋制時的實際輥縫形狀;同時，也是產(chǎn)品的鋼板凸度和帶材的平直度，通常用板帶中央與邊部厚度之差的絕對值或相對值表示。為直觀說明板形各參數(shù)，現(xiàn)建立如圖1所示的坐標系，坐標系中X為板坯寬度方向，Y為板坯軋制方向，Z為板坯厚度方向。為表示各項參數(shù)，可設鋼坯原料板廓為Hf(x),軋制之后的板坯帶材板廓為hf(x),板坯的浪形函數(shù)可記為W(x,y)。
3.1 板形凸度
凸度即橫截面中點厚度hf(0)與兩側邊部標志點平均厚度之差，以Cw表示：
Cw=hf(0)-0.5[hf(B/2-be)+hf(be-B/2)]
式中：B 為帶材寬度;hf(x)為帶材橫截面上距中點x處的厚度;Be為帶材邊部標志點位置，一般取be=25mm或40mm。
對于寬帶材有時需進一步把帶材凸度區(qū)別定義為二次凸度CW2和四次凸度CW4。此時，B值較大，在橫截面上從(be-B/2)到(B/2-be)的范圍內(nèi)測取多個厚度值，并把它們歸一化擬合為如下一條曲線
hf(x)=b0+b1x+b2x2+b4x4(|x|≤1;hf(±1)=bo)
式中：b0、b1、b2、b4為多項式的系數(shù)，由擬合得到。
并且可以根據(jù)需要定義各次凸度表達式。如采用車比雪夫多項式，
T0(x)=1;T1(x)=x;T2(x)=2x2-1
T3(x)=4x3-3x;T4(x)=8x4-8X2+1; Tn+1(x)=2x×Tn(x)–Tn-1(x)
可以帶鋼截面厚度分布擬和函數(shù)可以表示為
hf(x)=bo+b1x+b2x2+b4x4=a0T0+a1T1+a2T2+a4T4
因此可以確定車比雪夫多項式系數(shù)
ao=bo;a1=b1;a3=-1/2(b2+b4);a4=1/8b4
定義描述帶鋼截面厚度分布的凸度為：
CW1=a1T1(1)-a1T1(-1)=2b1
CW2=1/2(a2T2 (1)+a2T2(-1))-a2T2(0)=-(b2+b4)
CW4=1/2(a4T4(1)+a4T4(-1))-a4T4(0)=-b4/4
3.2 平直度
平直度是帶鋼不平坦程度的定量表示，由于軋機軋制力分布不均、軋輥磨損及熱膨脹不同、鋼坯溫度不均，給帶鋼各處長度不一致，造成帶鋼浪形。
3.2.1 相對長度差表示法
將帶鋼設想成是由若干縱條組成，各縱條之間相互牽連，相互作用。如果帶鋼鋼坯在軋機壓下量不同即鋼坯壓下厚度不同時就會產(chǎn)生鋼坯相互間的延伸量不同，從而在各個縱條之間產(chǎn)生相應內(nèi)應力，引起帶鋼的局部區(qū)域翹曲，其產(chǎn)生機理是因為橫向各點不均勻延伸造成的，因而，板形的表示方法可取橫向不同位置相對長度差表示，可用以下表達式表示。
即：ε0=ΔL0b /L0p;ε1=ΔL1b /L1p;
式中：ε0、ε1為表示鋼坯原料及軋制之后的長度差;L0p、L1p為表示鋼坯原料及軋制之后的平均長度;
ΔL0b、ΔL1b為表示鋼坯原料及軋制之后的長度差，可用下式表示：
ΔL0b = L0z-L0b
ΔL1b= L1z-L1b
式中：L0z、Lob為為鋼坯原料的中部和邊部長度;L1z、L1b為為鋼坯原料軋后中部和邊部長度。
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