板带轧机板形检测设备系统误差综合补偿方法转让专利
申请号 : CN200910073992.X
文献号 : CN101507977B
文献日 : 2012-06-06
发明人 : 白振华 , 周莲莲 , 牛闯 , 尉强
申请人 : 燕山大学
摘要 :
本发明公开一种适合于板带轧机板形检测设备的系统误差综合补偿方法，其特征是：a、收集板带轧机板形检测设备的主要结构参数；b、收集带钢的规格参数及检测结果参数；c、计算出由于检测辊的垂直度偏差而引起的板形测量误差；d、计算出由于检测辊的水平度偏差而引起的板形测量误差；e、计算出因为检测辊磨损而引起的张力检测偏差；f、计算出由于检测辊的垂直度、水平度偏差以及检测辊表面磨损综合影响而引起的张力检测偏差；g、计算出实际张力横向分布的初始值；h、计算出当前受力情况下由于检测辊的挠曲而引起的附加张力差；i、计算出考虑到检测辊的挠曲而引起的附加张力差之后的实际张力横向分布；j、收敛条件的判断；k、输出板形综合补偿值；l、结束计算。采用本发明所述方法可以定量的计算出不同张力及板形下检测辊的挠曲、倾斜、磨损等因素对板形测量精度的综合影响，从而有效的提高轧机出口的实物板形质量，给现场带来经济效益。
权利要求 :
1.一种板带轧机板形检测设备系统误差综合补偿方法，其特征是：该方法包括以下步骤：(a)收集板带轧机板形检测设备的主要结构参数，包括检测辊两侧支撑点间距L0、检测辊受力环宽度Δx、压力环的个数n、检测辊的水平度偏差δs、检测辊的垂直度偏差δh、检测辊表面磨损系数a0，a1，a2，a3，a4，a5，a6、检测辊与带钢之间的包角θ1，θ2、检测辊辊身长度L、检测辊两边带材的长度分别为L1，L2；
(b)收集带钢的规格参数及检测结果参数，包括带钢的厚度h、带钢的宽度B、板形检测设备的板形测量结果拟合系数A0，A1，A2，A3，A4；
(c)计算出由于检测辊的垂直度偏差δh而引起的板形测量误差Δσhi，基本方程为式中xi为带材的沿着横向第i点的坐标、i为将带材按照检测辊受力环宽度分成等份时的任意点；
(d)计算出由于检测辊的水平度偏差δs而引起的板形测量误差Δσsi，基本方程为(e)计算出因为检测辊磨损而引起的板形检测偏差Δσmi，基本方程为式中δi为轧辊在第i点的磨损量，其表达式为
(f)计算出由于检测辊的垂直度、水平度偏差以及检测辊表面磨损综合影响而引起的板形检测偏差Δσhsmi＝Δσhi+Δσsi+Δσmi；
(g)在实际板形测量值中扣除掉由于检测辊的垂直度、水平度偏差以及检测辊表面磨损而引起的板形检测偏差，计算出实际板形分布的初始值σ0i，其表达式为式中σi为板形检测设备的板形测量值，表达式是(h)计算出当前受力情况下由于检测辊的挠曲而引起的附加板形差Δσfi，其基本模型为式中fi为在i位置
处的检测辊的挠度，表达式是 fij为检测辊上第j点的力在i点位置上的产生的挠度，表达式是 Pj为检测6
辊任意第j个受力环上所受的压应力，表达式是Pj＝σ0jΔxh(cosθ1+cosθ2)·2.3·10 ；
xi为第i点位置；xj为带材的沿着横向第i点的坐标；E为带材的弹性模量；L0为检测辊两侧支撑点间距；I为检测辊惯性矩；
(i)计算出考虑到检测辊的挠曲而引起的附加板形差之后的实际板形横向分布σ′0i＝σi-Δσhsmi-Δσfi；
(j)判断不等式 是否成立？如果成立转入(k)，如果不成立，则令σ0i＝σ′0i，转入步骤(h)，直到不等式成立为止；
(k)输出板形综合补偿值Δσi＝Δσhi+Δσsi+Δσmi+Δσfi；
(l)结束计算。
说明书 :
板带轧机板形检测设备系统误差综合补偿方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种冷连轧生产工艺技术，特别涉及一种适合于板带轧机的板形检测设备系统误差综合补偿技术。
背景技术
[0002] 近年来，随着制造工业的快速发展，用户对成品带钢的板形精度要求越来越苛刻。在轧制生产过程中，为了控制成品的板形质量，一般在成品机架的出口配置一套板形仪，然后根据板形仪的测量结果反馈到轧机并通过倾辊、弯辊、点冷却等板形控制手段对实物板形进行反馈控制，形成板形闭环控制系统，最终达到改善实物板形的目的。这就是说，对于板形闭环控制系统而言，板形检测是前提与基础，所有的板形控制手段如倾辊、弯辊、点冷却等都是以板形检测设备的检测结果作为依据的。这样，如果由于某种原因(如检测辊的挠曲、倾斜、磨损等)而导致板形测量值失真，使得测量值与实际值之间存在一定的误差。
然后，再以失真的板形测量值作为基础来进行板形闭环控制，其必然影响成品的实物板形质量。目前，对于板形检测设备系统误差的补偿问题，国内外的相关研究主要集中在温度补偿方面，但是对于检测辊的挠曲、倾斜(包括垂直与水平倾斜两种)、磨损等方面因素对设备测量精度的综合影响问题则主要停留在定性研究层面，如何定量补偿测量误差、减少测量板形与实物板形的差距仍然是各钢铁企业现场攻关的重点。为此，本发明在大量的现场试验与理论研究的基础上，充分结合板带轧机板形检测设备的结构与工艺特点，将经典力学理论与现代计算技术相结合，首次建立了一套适合于板带轧机板形检测设备系统误差分析技术，并给出了相应的误差综合补偿方案，通过该技术可以定量的计算出不同张力及板形下检测辊的挠曲、倾斜、磨损等因素对板形测量精度的综合影响，从而有效的提高轧机出口的实物板形质量，给现场带来经济效 益。本发明方法的原理清晰明了，计算速度快，适于现场在线使用。
然后，再以失真的板形测量值作为基础来进行板形闭环控制，其必然影响成品的实物板形质量。目前，对于板形检测设备系统误差的补偿问题，国内外的相关研究主要集中在温度补偿方面，但是对于检测辊的挠曲、倾斜(包括垂直与水平倾斜两种)、磨损等方面因素对设备测量精度的综合影响问题则主要停留在定性研究层面，如何定量补偿测量误差、减少测量板形与实物板形的差距仍然是各钢铁企业现场攻关的重点。为此，本发明在大量的现场试验与理论研究的基础上，充分结合板带轧机板形检测设备的结构与工艺特点，将经典力学理论与现代计算技术相结合，首次建立了一套适合于板带轧机板形检测设备系统误差分析技术，并给出了相应的误差综合补偿方案，通过该技术可以定量的计算出不同张力及板形下检测辊的挠曲、倾斜、磨损等因素对板形测量精度的综合影响，从而有效的提高轧机出口的实物板形质量，给现场带来经济效 益。本发明方法的原理清晰明了，计算速度快，适于现场在线使用。
发明内容
[0003] 本发明的目的是建立一种适合于板带轧机板形检测设备的系统误差综合补偿技术，通过对检测辊的挠曲、倾斜、磨损等因素对板形测量精度的综合影响的定量补偿，减少板形测量值与实际值的偏差，提高板形控制精度，满足用户的需求。
[0004] 为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种适合于板带轧机板形检测设备的系统误差综合补偿技术，包括以下步骤：
[0005] (a)收集板带轧机板形检测设备的主要结构参数，主要包括检测辊两侧支撑点间距L0、检测辊受力环宽度Δx、压力环的个数n、检测辊的水平度偏差δs、检测辊的垂直度偏差δh、检测辊表面磨损系数a0，a1，a2，a3，a4，a5，a6、检测辊与带钢之间的包角θ1，θ2、检测辊辊身长度L、检测辊两边带材的长度分别为L1，L2；
[0006] (b)收集带钢的规格参数及检测结果参数，主要包括：带钢的厚度h、带钢的宽度B、板形检测设备的板形测量结果拟合系数A0，A1，A2，A3，A4；
[0007] (c)计算出由于检测辊的垂直度偏差δh而引起的板形测量误差Δσhi，基本方程为：
[0008]
[0009] 式中：xi-带材的沿着横向第i点的坐标；
[0010] i-将带材按照检测辊受力环宽度分成等份时的任意点。
[0011] (d)计算出由于检测辊的水平度偏差δs而引起的板形测量误差Δσsi，基本方程如下：
[0012]
[0013] (e)计算出因为检测辊磨损而引起的板形检测偏差Δσmi，其基本模型如下： [0014]
[0015] 式中：δi-轧辊在第i点的磨损量，
[0016] (f)计算出由于检测辊的垂直度、水平度偏差以及检测辊表面磨损综合影响而引起的板形检测偏差Δσhsmi，其基本模型为：
[0017] Δσhsmi＝Δσhi+Δσsi+Δσmi
[0018] (g)在实际板形测量值中扣除掉由于检测辊的垂直度、水平度偏差以及检测辊表面磨损而引起的张力检测偏差，计算出实际板形分布的初始值σ0i：
[0019]
[0020] 式中：αi-板形检测设备的板形测量值，
[0021] (h)计算出当前受力情况下由于检测辊的挠曲而引起的附加板形Δσfi，其基本模型为：
[0022]
[0023] 式中：fi-在i位置处的检测辊的挠度，
[0024] fij-检测辊上第j点的力在i点位置上的产生的挠度，
[0025]
[0026] Pj- 检 测 辊 任 意 第j 个 受 力 环 上 所 受 的 压 应 力， Pj ＝σ0jΔxh(cosθ1+cosθ2)·2.3·106；
[0027] xi-第i点位置；
[0028] xj-第j个作用载荷到原点距离；
[0029] E-带材的弹性模量；
[0030] L0-检测辊两端支点之间的距离；
[0031] I-检测辊惯性矩。
[0032] (i)计算出考虑到检测辊的挠曲而引起的附加张力差之后的实际板形分布σ′0i，σ′0i＝σi-Δσhsmi-Δσfi
[0033] (j)判断不等式 是否成立？如果成立转入步骤(k)，
[0034] 如果不成立，则令σ0i＝σ′0i，转入步骤(h)，直到不等式成立为止。 [0035] (k)输出板形综合补偿值Δσi＝Δσhi+Δσsi+Δσmi+Δσfi。
[0036] (l)结束计算。
附图说明
[0037] 下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细具体的说明。
[0038] 附图1是板带轧机板形检测辊位置图；
[0039] 附图2是板形检测辊垂直度偏差分布图；
[0040] 附图3是板形检测辊水平度偏差分布图；
[0041] 附图4是检测辊磨损部位带钢变化图；
[0042] 附图5是检测辊工作过程中的受力图；
[0043] 附图6是板带轧机板形检测设备的系统误差综合补偿计算框图；
[0044] 附图7是本发明实施例中板形检测设备的板形测量结果显示图；
[0045] 附图8是本发明实施例中由于检测辊的垂直度偏差而引起的板形测量误差显示图；
[0046] 附图9是本发明实施例中由于检测辊的水平度偏差而引起的板形测量误差显示图；
[0047] 附图10是本发明实施例中由于检测辊的垂直度、水平度偏差以及检测辊表面磨损综合影响而引起的板形检测偏差显示图；
[0048] 附图11是本发明实施例中实际板形分布的初始值显示图；
[0049] 附图12是本发明实施例中检测辊挠度曲线的分布情况显示图；
[0050] 附图13是本发明实施例中考虑到检测辊的挠曲而引起的附加张力差之后的实际板形分布图；
[0051] 附图14是本发明实施例中板形综合补偿值显示图。
具体实施方式
[0052] 图6是按照本发明板带轧机板形检测设备的系统误差综合补偿计算框图。现以某五机架冷连轧机后辊身长度为1436mm、辊径为313mm的板形检测辊为例，借助于图6来描述特定规格的带钢在该板形检测设备上的系统误差综合补偿过程。
[0053] 首先，在步骤1中收集1收集板带轧机板形检测设备的主要结构参数，主要包括检测辊两侧支撑点间距L0＝1620mm、检测辊受力环宽度Δx＝52、压力环的个数n＝22、检测辊的水平度偏差δs＝0.1mm、检测辊的垂直度偏差δh＝0.05mm、检测辊表面磨损系数a0＝0，a1＝0，a2＝0，a3＝0，a4＝0，a5＝0，a6＝0、检测辊与带钢之间的包角θ1＝90°，θ2＝28°、检测辊辊身长度L＝1436mm、检测辊两边带材的长度分别为L1＝2.5mm，L2＝3.5mm。
[0054] 然后，在步骤2中收集带钢的规格参数及检测结果参数，主要包括：带钢 的厚度h＝0.5mm、带钢的宽度B＝1040mm、板形检测设备的板形测量结果拟合系数A1＝0，A2＝10，A3＝0，A4＝4，其板形显示图如图7所示；
[0055] 然后，在步骤3中，计算出由于检测辊的垂直度偏差δh＝0.05mm而引起的板形测量误差Δσhi，用如图8所示曲线表示；
[0056] 然后，在步骤4中，计算出由于检测辊的水平度偏差δs＝0.1mm而引起的板形测量误差Δσsi，用如图9所示曲线表示；
[0057] 然后，在步骤5中，计算出因为检测辊磨损而引起的板形检测偏差σmi＝0； [0058] 然后，在步骤6中，计算出由于检测辊的垂直度、水平度偏差以及检测辊表面磨损综合影响而引起的板形检测偏差Δσhsmi，用如图10所示曲线表示；
[0059] 然后，在步骤7中，在实际板形测量值中扣除掉由于检测辊的垂直度、水平度偏差以及检测辊表面磨损而引起的张力检测偏差，计算出实际板形分布的初始值σ0i，用如图11所示曲线表示；
[0060] 然后，在步骤8中，计算出当前受力情况下由于检测辊的挠曲而引起的附加板形Δσfi( 式中：fi为在i位置处的检测辊的挠度， fij为检测辊上第j点的力在i点位置上的产生的挠度，
Pj为检测辊任意第j个
6
受力环上所受的压应力，Pj＝σ0jΔxh(cosθ1+cosθ2)·2.3·10 ；xi为第i点位置；xj为第j个作用载荷到原点距离；E为带材的弹性模量；L0为检测辊两端支点之间的距离；I为检测辊惯性矩。)如图12给出，给出检测辊挠度曲线的分布情 况。
Pj为检测辊任意第j个
6
受力环上所受的压应力，Pj＝σ0jΔxh(cosθ1+cosθ2)·2.3·10 ；xi为第i点位置；xj为第j个作用载荷到原点距离；E为带材的弹性模量；L0为检测辊两端支点之间的距离；I为检测辊惯性矩。)如图12给出，给出检测辊挠度曲线的分布情 况。
[0061] 然后，在步骤9中，计算出考虑到检测辊的挠曲而引起的附加张力差之后的实际板形分布σ′0i，如图13所示；
[0062] 然后，在步骤10中，判断不等式 是否成立？
[0063] 如果成立转入步骤11，如果不成立，则令σ0i＝σ′0i，转入步骤8，直到不等式成立为止。
[0064] 然后，在步骤12中，输出板形综合补偿值Δσi＝Δσhi+Δσsi+Δσmi+Δσfi，如图14所示；
[0065] 最后，结束计算。