冷轧带材的板形控

1、RALRALRAL冷轧板形控制特点冷轧板形控制特点 冷轧以控制带材平直度为核心；冷轧以控制带材平直度为核心； 辊径辊径/辊身长比值辊身长比值小辊径化小辊径化降低轧制力；复合降低轧制力；复合板形的控制板形的控制 以反馈控制为主，连轧机以末架控制为主以反馈控制为主，连轧机以末架控制为主 热轧板形对冷轧的影响和遗传因素热轧板形对冷轧的影响和遗传因素RAL工作辊直径与板形缺陷发生特点工作辊直径与板形缺陷发生特点RAL板形控制系统的执行机构板形控制系统的执行机构板形控制系统的执行机构板形控制系统的执行机构1 轧辊倾斜2 弯辊A 力作用在辊颈上B力作用在辊身上3 轧辊横移A中间辊横移B CVC辊横移4 影

2、响辊型A通过冷却水B 通过内压RAL冷轧机的主要机型冷轧机的主要机型RAL1 液压压下液压压下2 工作辊横移工作辊横移3 工作辊弯辊工作辊弯辊4 HS5 精细冷却精细冷却CVC-4轧机的结构特点轧机的结构特点RAL1 工作辊弯辊工作辊弯辊2 HS3 中间辊弯辊中间辊弯辊4 中间辊横移中间辊横移5 液压压下液压压下6 精细冷却精细冷却CVC-6轧机的结构特点轧机的结构特点RALBUR传动的传动的 4 辊轧机辊轧机1 工作辊轴向移动工作辊轴向移动2 HS 3 WRB4 支撑辊传动支撑辊传动5 液压压下液压压下6 精细冷却精细冷却RALBUR传动情况下的传动情况下的WR受力情况受力情况RAL工作辊所

3、受水平力的分析工作辊所受水平力的分析RAL实现水平稳定化的机构实现水平稳定化的机构工作辊中心线 轧制方向机架中心线 操作侧偏置量 eRAL6辊辊CVC轧机的轧辊水平稳定化装置轧机的轧辊水平稳定化装置RAL冷却水精细冷却冷却水精细冷却精细冷却系统的精细冷却系统的喷射装置喷射装置RAL精细冷却系统精细冷却系统的喷射装置的喷射装置RAL冷却水精细冷却的状态冷却水精细冷却的状态RALHC轧机的原理轧机的原理RALHC轧机的原理轧机的原理RALUCM轧机的特点轧机的特点RALUCM轧机的特征轧机的特征UCM轧机的效果轧机的效果1）负荷浪形的控制）负荷浪形的控制2）改善板形）改善板形3）减少边部减薄）减少

4、边部减薄更薄更薄更硬更硬大压下大压下省能省能高生产率高生产率小直径小直径工作辊工作辊更宽带钢更宽带钢高速轧制高速轧制增加挠度工增加挠度工作辊作辊复合浪形复合浪形IMR弯辊弯辊需求需求要求条件要求条件引起问题引起问题需要技术需要技术复合浪形复合浪形平直平直 边浪边浪 中浪中浪 W型型 M型型 RALUCM轧机的特点轧机的特点边部有效边部有效各宽度预设定控制各宽度预设定控制中部有效中部有效IMRB效果效果对带钢各部均有效对带钢各部均有效IMRS效果效果WRB效果效果仅仅仅仅UCM轧机可以对负荷波形实现灵活的凸度轧机可以对负荷波形实现灵活的凸度控制控制4辊轧机不可能辊轧机不可能UCM轧机的效果轧机的

5、效果带钢宽度带钢宽度 挠度挠度M型型M型型W型型W型型RALUCM轧机的特征轧机的特征RALUCM轧机的调整轧机的调整RALUCM轧机的调整轧机的调整RAL18辊“Z-high” 轧机RALZ-HIGH轧机的结构轧机的结构RALZ-HIGH轧机的辊系轧机的辊系RALZ-HIGH轧机的侧支撑框架轧机的侧支撑框架RAL20-high mill整体式RAL20-high mills分体式RAL20辊轧机的调整机构辊轧机的调整机构RAL20辊轧机的结构辊轧机的结构RAL辊型调整机构辊型调整机构RAL第二排辊的轴向移动第二排辊的轴向移动RAL冷轧板形控制系统冷轧板形控制系统RAL四辊轧机的控制方案四辊轧

6、机的控制方案压下水平调整压下水平调整位置控制回路位置控制回路液压压下液压压下初始设定初始设定横移位置量横移位置量位置控制回路位置控制回路WR横移横移初始设定初始设定弯辊调整量弯辊调整量压力控制回路压力控制回路WRB基本冷却基本冷却精细冷却值精细冷却值偏差类型偏差类型数学分析数学分析控制变量计算控制变量计算基本曲线基本曲线测量值处理测量值处理设定特性设定特性RAL6 辊轧机板形自动控制系统辊轧机板形自动控制系统RAL20辊轧机的板形控制系统辊轧机的板形控制系统RAL冷轧板形智能控制的概念冷轧板形智能控制的概念确定的目标板形确定的目标板形设定点指令设定点指令人工干预人工干预平直度测量值平直度测量值

7、使用最小二乘法的数学分析使用最小二乘法的数学分析执行机构的设定点执行机构的设定点前馈控制前馈控制控制台控制台在线确定执行机构效率在线确定执行机构效率实测张力实测张力控制偏差控制偏差 实际轧制力实际轧制力执行机构执行机构效率效率显示显示实际值实际值倾斜倾斜IMRBWRBIMRS精细冷却精细冷却RAL冷轧板形检测冷轧板形检测RAL板形检测装置的结构板形检测装置的结构RAL新旧两种传感器的安装方式新旧两种传感器的安装方式RAL检测信号的处理检测信号的处理RAL检测辊的结构检测辊的结构RAL优化的板形显示优化的板形显示RAL板形检测仪的基本原理板形检测仪的基本原理RAL板形检测仪在工作板形检测仪在工作

8、RAL使用厂家的情况使用厂家的情况RAL使用传统测量辊的显示使用传统测量辊的显示RAL使用新型板形仪的显示使用新型板形仪的显示RAL实际安装的板形仪实际安装的板形仪RAL控制系统控制系统RAL控制系统的组成控制系统的组成RAL冷轧板形控制策略冷轧板形控制策略RAL冷轧板形智能控制的概念冷轧板形智能控制的概念确定的目标板形确定的目标板形设定点指令设定点指令人工干预人工干预平直度测量值平直度测量值使用最小二乘法的数学分析使用最小二乘法的数学分析执行机构的设定点执行机构的设定点前馈控制前馈控制控制台控制台在线确定执行机构效率在线确定执行机构效率实测张力实测张力控制偏差控制偏差 实际轧制力实际轧制力执

9、行机构执行机构效率效率显示显示实际值实际值倾斜倾斜IMRBWRBIMRS精细冷却精细冷却RAL板形基本曲线的确定原则板形基本曲线的确定原则 生产者期望的板形质量：平直或一定大小的浪形生产者期望的板形质量：平直或一定大小的浪形转换成与板形仪检测结果含义相同、计算机能转换成与板形仪检测结果含义相同、计算机能识别的张应力值（包括后续工序的要求）识别的张应力值（包括后续工序的要求） 补偿或消除板形仪实测信号中的非板形信号：带补偿或消除板形仪实测信号中的非板形信号：带材横向温度分布、测量辊的挠曲、卷取机轴线偏材横向温度分布、测量辊的挠曲、卷取机轴线偏斜、带卷外廓凸度、带材边缘对最外侧测量区覆斜、带卷外廓

10、凸度、带材边缘对最外侧测量区覆盖不完全、设备安装和磨损产生的位置偏差等造盖不完全、设备安装和磨损产生的位置偏差等造成的附加应力成的附加应力RAL板形基本曲线的举例板形基本曲线的举例-ABBFt(x)=(K/100)(A0+A2x2+A4x4+A8x8)K-目标曲线的幅值百分比系数目标曲线的幅值百分比系数A0、A2、A4、A8-系数系数x-无量纲宽度，取值范围无量纲宽度，取值范围1.01.0A2、A4、A8 由工艺确定；由工艺确定；A0由下式确定：由下式确定：110)(dxxFRAL反馈控制的策略接力方式反馈控制的策略接力方式 优先权：响应快、灵敏度高的手段优先权高优先权：响应快、灵敏度高的手段

11、优先权高 控制层次：一次偏差；二次偏差；高次偏差控制层次：一次偏差；二次偏差；高次偏差 同一层次中，以优先权为序进行控制同一层次中，以优先权为序进行控制例如，例如，CVC6轧机：轧机： 第一层次：倾斜第一层次：倾斜 第二层次：第二层次：WRB，IMRB，CVC-shift（优先权顺序）（优先权顺序） 第三层次：分区冷却第三层次：分区冷却RAL反馈控制的策略分配方式反馈控制的策略分配方式首先将板形偏差按照某种分配方式首先分配到各个调控手段上，然后首先将板形偏差按照某种分配方式首先分配到各个调控手段上，然后分别计算各个调控手段的调节量。如果有两种以上的调控手段效果相分别计算各个调控手段的调节量。如

12、果有两种以上的调控手段效果相似，再控制时仍可各个调控手段同时动作。似，再控制时仍可各个调控手段同时动作。比例分配法：不同调节机构按照某种比例分别承担板形偏差的控制；比例分配法：不同调节机构按照某种比例分别承担板形偏差的控制；XO点法：将对称板形部分经过最小二乘拟合，分解成为中部对称板点法：将对称板形部分经过最小二乘拟合，分解成为中部对称板形部分合边部对称板形部分，两部分板形偏差分别有不同的机构进行形部分合边部对称板形部分，两部分板形偏差分别有不同的机构进行控制。（例中间部分由中间辊弯辊控制，边部由控制。（例中间部分由中间辊弯辊控制，边部由WRB控制）控制）登山搜索法：不事先规定各个机构控制的比

13、例，而是按照最优控制给登山搜索法：不事先规定各个机构控制的比例，而是按照最优控制给定不同板形机构的调节步长，试算调节效果，逐步逼近最优点。定不同板形机构的调节步长，试算调节效果，逐步逼近最优点。RAL反馈控制计算模型模式识别法反馈控制计算模型模式识别法443322104433221100)(;)(;)(;)(; 1)()()()()()()(xxxxxxxxxxaxaxaxaxaxF将板形检测信号用最小二乘法拟合成为与板形调控手将板形检测信号用最小二乘法拟合成为与板形调控手段对应的若干种模式的综合：段对应的若干种模式的综合：1. 简单的模式识别方法RAL板形偏差信号模式识别法板形偏差信号模式识

14、别法基本模式基本模式0（x）4（x）取）取为正交函数，则有为正交函数，则有dxxxnm)()(1, m=n0, mn各执行机构的调整量：各执行机构的调整量：iiiAmF 2. 完备的模式识别方法确定AiRAL参数识别法参数识别法2=fs(1)= 2+4 4=fs( )= 2/2+4 /421y(x)=0 +1x +2x2+3x3 +4x4fs(x)=2x2+4x4 fn(x)=1x+3x3 1=fn(1)= 1+3 3=fn( )= 1 + 331（X正规化的宽度坐标）31331构造评价函数求极值建立调控模型给出控制机构的执行量RALUC轧机轧机的实验研究的实验研究RALUC实验实验轧机的主要

15、参数轧机的主要参数RAL数据采集模式分解IPC610工控机操作台控制器横移工作辊弯辊中间辊弯辊板形仪支撑辊中间辊工作辊带钢UC Mill板形显示UC轧机板形控制系统示意图轧机板形控制系统示意图RAL126345分段辊式板形检测装置结构示意图1辊片； 2调谐螺栓；3弹性件4应变片；5微调机构；6基座RAL实验轧机实验轧机实验轧机：实验轧机：200/100/50300 UC可逆可逆轧机轧机Separating ForceFlatness Roll Bending ForceIPC610PCL812PCBUSPCL789PCL880PCL830PhotoelectricEncoderPCL727In

16、termiate RollHydraulic AmplifierWork rollHydraulic AmplifierIntermediate Roll BendingHydraulic ActuatorWork Roll BendingHydraulic ActuatorRolling Direction1624573RAL预设定基本思想预设定基本思想 根据来料规格制定轧制规程，选择中间辊的最佳横移位置，并作为板形控制的粗调手段。 中间辊横移位置确定之后，根据目标板形值设定中间辊弯辊力最佳值 根据工作辊弯辊力和中间辊弯辊力在给定的条件下的最佳配合关系确定工作辊弯辊力的设定值。RAL开 始输

17、入轧制条件计算单位宽轧制力根据板宽确定合适的中间辊横移量给定中间辊弯辊力Fi计算轧后厚度分布板形模式识别C C ？输出计算结果结 束yyN修正中间辊弯辊力给定工作辊弯辊力N计算轧后厚度分布C ？修正工作辊弯辊力yN244预预设设定定计计算算程程序序框框图图RAL板凸度预报模型板凸度预报模型物理模型及假设条件K3KKK333K1K1K*KK22FFFFFFFFFiiiiiiiiFww2假设条件在任意分割单元内，沿某方向辊间接触压力与沿该方向辊间轴线接近量成正比轧件引起的工作辊弹性压编量与轧辊受力成线性关系。RAL离散化方法及其基本方程离散化方法及其基本方程UCNR2m+112NLL5L4L4L5

18、L4L5基本方程：力平衡方程力矩平衡方程位移协调方程将支撑辊辊身沿轴线方向划分为 2m+1 个单元，坐标原点取在轧辊端部，各单元中点到坐标原点的距离为 x(i) = ( i - 0.5 )x 。RAL六六辊辊轧轧机机辊辊系系弹弹性性变变形形计计算算框框图图输入轧制条件计算个辊影响函数确定方程组系数.参数项用高斯法解方程组得出未知数确 定 轧 辊 挠 度结 束q(i)n(i)q(i)0?n(i)0?q(i)=0n(i)=0YNYN确定弹性常数RAL中间辊横移量预设定中间辊横移量预设定 中间辊最佳横移位置计算结果 中间辊横移位置与带钢宽度之间的关系P0板宽 （mm)(kN/m m )UC mm()0. 40. 50. 60. 7180-10. 83-10