專(zhuān)利名稱(chēng)：Cvc四輥冷軋機(jī)高精度板形控制預(yù)報(bào)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷軋機(jī)板形控制技術(shù)，特別是涉及一種CVC四輥冷軋機(jī)高精度板形控制域預(yù)報(bào)方法。
背景技術(shù)：
板形預(yù)測(cè)模型是板形控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)，無(wú)論是板形控制系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)控制特性分析，還是在線(xiàn)實(shí)時(shí)控制，都需要精確的板形預(yù)測(cè)模型，精確的板形預(yù)測(cè)模型必將提高板形控制系統(tǒng)的控制精度。在軋制過(guò)程中，板形的控制實(shí)際上是對(duì)承載輥縫形狀的控制，承載輥縫的二次分量和四次分量分別與帶鋼二次浪形的雙邊浪或中浪、四次浪形的邊中復(fù)合浪相對(duì)應(yīng)，因此， 對(duì)二次浪形和四次浪形的控制主要是通過(guò)對(duì)二次凸度、四次凸度的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的；輥縫凸度調(diào)節(jié)域是指軋機(jī)在各種板形控制技術(shù)共同作用下所能提供的承載輥縫二次凸度和四次凸度的最大變化范圍。承載輥縫凸度調(diào)節(jié)域反映了軋機(jī)對(duì)其承載輥縫形狀的調(diào)節(jié)柔性，應(yīng)追求更大的輥縫凸度調(diào)節(jié)域，以使軋機(jī)輥縫形狀具有較好的調(diào)節(jié)柔性，進(jìn)而增大對(duì)板形的凸度調(diào)節(jié)能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過(guò)影響函數(shù)法這個(gè)板形理論研究的重要成果來(lái)進(jìn)行的，但是影響函數(shù)法可以方便地處理各類(lèi)復(fù)雜實(shí)際問(wèn)題，且計(jì)算精度較高，已經(jīng)達(dá)到實(shí)用的程度；但其并不能在線(xiàn)應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)控制，為此建立一種板形預(yù)報(bào)模型，可以準(zhǔn)確預(yù)報(bào)承載輥縫的二次凸度和四次凸度，并可以根據(jù)板形預(yù)報(bào)模型在線(xiàn)預(yù)報(bào)該軋機(jī)的板形調(diào)節(jié)能力，同時(shí)也可以對(duì)CVC四輥冷軋機(jī)的彎輥力和竄輥量的預(yù)設(shè)定值進(jìn)行優(yōu)化，從而可有效地控制帶鋼的二次浪形的雙邊浪或中浪和四次浪形的邊中復(fù)合浪，提高帶材的成材率。在研究承載輥縫預(yù)報(bào)模型的時(shí)候，大部分是把承載輥縫作為一個(gè)整體來(lái)研究的， 但是在現(xiàn)場(chǎng)，輥形參數(shù)一般情況下都是已知的，所以空載輥縫的凸度也是已知的，那么只有輥縫的變形凸度是未知的，所以我們應(yīng)該把承載輥縫凸度模型分為空載輥縫凸度和變形凸度兩部分，集中研究各個(gè)影響因素與輥縫變形凸度的關(guān)系，建立承載輥縫凸度的預(yù)報(bào)模型， 從而達(dá)到提高板形預(yù)報(bào)精度的目的。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種CVC四輥冷軋機(jī)高精度板形控制域預(yù)報(bào)方法，所述方法包括以下步驟—種CVC四輥冷軋機(jī)高精度板形控制域預(yù)報(bào)方法，所述方法包括以下步驟(I)通過(guò)板形理論的影響函函數(shù)法，建立CVC四輥冷軋機(jī)板形預(yù)報(bào)模型；(2)采用影響函數(shù)法對(duì)不同軋制條件下的各種規(guī)格帶鋼分別進(jìn)行模擬計(jì)算，然后根據(jù)承載輥縫凸度的計(jì)算值及對(duì)應(yīng)的軋制力、彎輥力、橫移量、帶鋼寬度、軋輥半徑的值，進(jìn)行回歸處理確定板形預(yù)報(bào)模型參數(shù)。(3)根據(jù)上述所建立的板形預(yù)報(bào)模型，如果確定軋制力P，即可根據(jù)帶鋼寬度、軋輥半徑以及彎輥力、橫移位置的調(diào)節(jié)范圍，在線(xiàn)對(duì)CVC四輥軋機(jī)的凸度調(diào)節(jié)域進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)，按以下步驟進(jìn)行①輸入軋制工藝參數(shù)，包括工作輥半徑Rw，支承輥半徑Rb ;帶鋼寬度B ;竄輥量最小值竄輥量中間值S 竄輥量最大值;彎輥量最小值，彎輥量中間值F
中間值，彎棍量最大值F最大值;②計(jì)算軋制力，確定軋制道次以后，即可根據(jù)來(lái)料的規(guī)格和該道次的軋件入出口厚度及其他軋制工藝參數(shù)，利用軋制力計(jì)算公式計(jì)算出軋制力。③根據(jù)建立的板形預(yù)報(bào)模型計(jì)算二次凸度C2和四次凸度C4 C2 = Cws+Cwf o+KpC P+KFC Fw+Ksc S (8)C4 = Cwh (!+Kpc P+Kfc Fff+Ksc S (9)四輥CVC冷軋機(jī)的板形控制手段有工作輥彎輥Fw和工作輥橫移S，每種手段考慮分為三種工況，通過(guò)兩個(gè)數(shù)據(jù)的排列組合，得出標(biāo)志點(diǎn)數(shù)據(jù)組。④通過(guò)輸入標(biāo)志點(diǎn)數(shù)據(jù)組，得出輸入輸出計(jì)算結(jié)果，計(jì)算結(jié)果包括數(shù)據(jù)組所對(duì)應(yīng)的二次凸度和四次凸度。⑤顯示承載輥縫凸度調(diào)節(jié)域以C2、C4為坐標(biāo)軸建立直角坐標(biāo)系，則每個(gè)工況下的輥縫形狀在坐標(biāo)系中對(duì)應(yīng)為一個(gè)點(diǎn)。將板形調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)不同設(shè)定值所對(duì)應(yīng)的輥縫形狀標(biāo)于坐標(biāo)系C2-C4中，連接各調(diào)節(jié)路徑，可得一個(gè)封閉區(qū)域，這就是當(dāng)前工況下軋機(jī)的輥縫凸度調(diào)控域。所述權(quán)利要求I的(I)中所建立的CVC四輥冷軋機(jī)輥系變形模型，按以下步驟進(jìn)行①把承載輥縫凸度分成空載輥縫凸度和變形凸度兩部分，即CW = CWS+C」1)Ch = Chs+Chj2)其中Cw、Ch為輥縫二次、高次凸度；Cws、Chs為空載輥縫的二次、高次凸度；Cwf、Chf為工作輥?zhàn)冃涡纬傻亩瓮苟取⒏叽瓮苟?。在CVC輥形曲線(xiàn)已知的條件下，對(duì)于寬度一定的軋件，而空載輥縫的高次凸度Chs =O,空載輥縫凸度Cws的計(jì)算見(jiàn)下式，。Cws = -2 (A^SA2L) B2_6A2B2S (3)其中A1; A2為常數(shù)，B為帶鋼寬度S為工作輥軸向橫移量，L為輥身長(zhǎng)度。②根據(jù)影響函數(shù)法建立CVC四輥冷軋機(jī)輥系變形模型應(yīng)用其仿真數(shù)據(jù)，對(duì)四輥 CVC冷軋機(jī)輥縫的二次凸度和四次凸度影響因素進(jìn)行詳細(xì)的分析，通過(guò)分析可知對(duì)于輥縫二次變形凸度來(lái)說(shuō)，Cwf ο, Cwho, Krc、KFC, Ksc與工作輥半徑、支撐輥半徑均成線(xiàn)性關(guān)系，而與帶鋼寬度都呈拋物線(xiàn)關(guān)系；而對(duì)于輥縫四次變形凸度來(lái)說(shuō)，Cwho, Krc、KFC, Ksc與工作輥半徑、支撐輥半徑也均成線(xiàn)性關(guān)系，KPC,KFC與帶鋼寬度基本上呈拋物線(xiàn)關(guān)系，Ksc, Cw0關(guān)系比較復(fù)雜， 并不是呈拋物線(xiàn)關(guān)系，但是如果統(tǒng)一用五次多項(xiàng)式擬合輥縫四次變形凸度的話(huà)，其擬合曲線(xiàn)精度非常接近于I。所以經(jīng)過(guò)分析，對(duì)于輥縫二次變形凸度，統(tǒng)一用二次多項(xiàng)式擬合其各個(gè)影響系數(shù)與帶鋼寬度的曲線(xiàn)；對(duì)于輥縫四次變形凸度，統(tǒng)一用五次多項(xiàng)式擬合其各個(gè)影響系數(shù)與帶鋼寬度的曲線(xiàn)；可以建立如下關(guān)系式
Cwf = Cwf O+Kpc P+KFC Fw+Ksc S ⑷Chf = Chf 0+KPC P+Kfc Fw+Ksc S (5)其中P、F、S為代表軋制力、彎輥力、竄輥量；CwfQ、Cwho為名義初始變形凸度(與帶鋼寬度、軋輥半徑有關(guān)，并非軋制力和彎輥力為O時(shí)的變形凸度);代表軋輥磨損和熱凸度等其他因素對(duì)輥縫變形凸度的影響。Krc、KTC、Ksc為軋制力、彎輥力和竄輥量對(duì)凸度的影響系數(shù)。所以實(shí)際的輥縫凸度即承載輥縫凸度為Cw = Cws+Cwf o+Kpc P+KFC Fff+Ksc S (6)Ch = Cwh0+Kpc P+KFC Fff+Ksc S (7)其中Cws為空載輥縫凸度值；對(duì)于輥縫二次凸度來(lái)說(shuō)，關(guān)系式如下Cw0=TKmB1
Z = OKwi = aQi+aHRw+awRB · i = O 2Kpc =^KpiB1) HOO
1=0Kpi = bo^b^R^bsiRg · i = O 2Kfc = ZKfiB1
Z=OKFi =· i = O 2Ks = TKsiB'
i=2Ksi = doi+d^R^dsiRB · i = O 2對(duì)于輥縫四次凸度來(lái)說(shuō)，關(guān)系如下Chfo=ZKmB1
i=5Cw0i = a0i+B1 JR^a2iR13 · i = O 5Kpc =(Σ KpiB1 )/10Kpi = boi+b^R^baiRB · i = O 5Kfc = HKmB1
i=0KFi =· i = O 5Ksc = Σ KsiB1
i=0Ksi = d。JdliRfl^d2iRB · i = 0 5所述權(quán)利要求I的(2)中，采用影響函數(shù)法對(duì)不同軋制條件下的各種規(guī)格帶鋼分別進(jìn)行模擬計(jì)算，然后根據(jù)承載輥縫凸度的計(jì)算值及對(duì)應(yīng)的軋制力、彎輥力、橫移量、帶鋼寬度、軋輥半徑的值，進(jìn)行回歸處理確定模型參數(shù)，以確定板型板型預(yù)報(bào)模型。所述權(quán)利要求I的(3)中，承載輥縫凸度調(diào)節(jié)域的計(jì)算步驟為①輸入軋制工藝參數(shù)包括工作輥半徑Rw，支承輥半徑Rb ;帶鋼寬度B ;入口厚度 H，入口凸度C，出口厚度h，出口凸度C。
②首先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定竄輥量、彎輥力初始設(shè)定值Fwo,根據(jù)所建立的板形預(yù)報(bào)模型公式計(jì)算輥縫的綜合等效凸度
權(quán)利要求
1.一種CVC四輥冷軋機(jī)高精度板形控制域預(yù)報(bào)方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟(1)通過(guò)板形理論的影響函函數(shù)法，建立CVC四輥冷軋機(jī)板形預(yù)報(bào)模型；(2)采用影響函數(shù)法對(duì)不同軋制條件下的各種規(guī)格帶鋼分別進(jìn)行模擬計(jì)算，然后根據(jù)承載輥縫凸度的計(jì)算值及對(duì)應(yīng)的軋制力、彎輥力、橫移量、帶鋼寬度、軋輥半徑的值，進(jìn)行回歸處理確定板形預(yù)報(bào)模型參數(shù)。(3)根據(jù)上述所建立的板形預(yù)報(bào)模型，如果確定軋制力P，即可根據(jù)帶鋼寬度、軋輥半徑以及彎輥力、橫移位置的調(diào)節(jié)范圍，在線(xiàn)對(duì)CVC四輥軋機(jī)的凸度調(diào)節(jié)域進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)，按以下步驟進(jìn)行①輸入軋制工藝參數(shù)，包括工作輥半徑Rw，支承輥半徑Rb;帶鋼寬度B ;竄輥量最小值S竄輥量中間值s 竄輥量最大值;彎輥量最小值彎輥量中間值F +fam,彎輥量最大值②計(jì)算軋制力，確定軋制道次以后，即可根據(jù)來(lái)料的規(guī)格和該道次的軋件入出口厚度及其他軋制工藝參數(shù)，利用軋制力計(jì)算公式計(jì)算出軋制力。③根據(jù)建立的板形預(yù)報(bào)模型計(jì)算二次凸度C2和四次凸度C4C2 = Cws+cwf 0+KPC P+KFC Fw+Ksc S (8)C4 = Cwh o+Kpc P+KFC Fff+Ksc S (9)四輥CVC冷軋機(jī)的板形控制手段有工作輥彎輥Fw和工作輥橫移S，每種手段考慮分為三種工況，通過(guò)兩個(gè)數(shù)據(jù)的排列組合，得出標(biāo)志點(diǎn)數(shù)據(jù)組。④通過(guò)輸入標(biāo)志點(diǎn)數(shù)據(jù)組，得出輸入輸出計(jì)算結(jié)果，計(jì)算結(jié)果包括數(shù)據(jù)組所對(duì)應(yīng)的二次凸度和四次凸度。⑤顯示承載輥縫凸度調(diào)節(jié)域以C2、C4為坐標(biāo)軸建立直角坐標(biāo)系，則每個(gè)工況下的輥縫形狀在坐標(biāo)系中對(duì)應(yīng)為一個(gè)點(diǎn)。將板形調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)不同設(shè)定值所對(duì)應(yīng)的輥縫形狀標(biāo)于坐標(biāo)系 C2-C4中，連接各調(diào)節(jié)路徑，可得一個(gè)封閉區(qū)域，這就是當(dāng)前工況下軋機(jī)的輥縫凸度調(diào)控域。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CVC四輥冷軋機(jī)高精度板形控制域預(yù)報(bào)方法，其特征在于，所述權(quán)利要求I的(I)中所建立的CVC四輥冷軋機(jī)輥系變形模型，按以下步驟進(jìn)行①把承載輥縫凸度分成空載輥縫凸度和變形凸度兩部分，即Cw = Cws+Cwf(l)Ch = Chs+Chf(2)其中cw、ch為輥縫二次、高次凸度；cws、chs為空載輥縫的二次、高次凸度；cwf、chf為工作輥?zhàn)冃涡纬傻亩瓮苟?、高次凸度。在CVC輥形曲線(xiàn)已知的條件下，對(duì)于寬度一定的軋件，而空載輥縫的高次凸度Chs = O, 空載輥縫凸度Cws的計(jì)算見(jiàn)下式，。Cws = -2 (Ai+3A2L) B2-6A2B2S (3)其中A1; A2為常數(shù)，B為帶鋼寬度S為工作輥軸向橫移量，L為輥身長(zhǎng)度。②根據(jù)影響函數(shù)法建立CVC四輥冷軋機(jī)輥系變形模型應(yīng)用其仿真數(shù)據(jù)，對(duì)四輥CVC冷軋機(jī)輥縫的二次凸度和四次凸度影響因素進(jìn)行詳細(xì)的分析，通過(guò)分析可知對(duì)于輥縫二次變形凸度來(lái)說(shuō)，Cwf0, Cwho, Krc、KFC, Ksc與工作輥半徑、支撐輥半徑均成線(xiàn)性關(guān)系，而與帶鋼寬度都呈拋物線(xiàn)關(guān)系；而對(duì)于輥縫四次變形凸度來(lái)說(shuō)，Cwho, Krc、KFC, Ksc與工作輥半徑、支撐輥半徑也均成線(xiàn)性關(guān)系，KPC,KFC與帶鋼寬度基本上呈拋物線(xiàn)關(guān)系，Ksc,Cw0關(guān)系比較復(fù)雜，并不是 呈拋物線(xiàn)關(guān)系，但是如果統(tǒng)一用五次多項(xiàng)式擬合輥縫四次變形凸度的話(huà)，其擬合曲線(xiàn)精度 非常接近于1。所以經(jīng)過(guò)分析，對(duì)于輥縫二次變形凸度，統(tǒng)一用二次多項(xiàng)式擬合其各個(gè)影響系數(shù)與帶 鋼寬度的曲線(xiàn)；對(duì)于輥縫四次變形凸度，統(tǒng)一用五次多項(xiàng)式擬合其各個(gè)影響系數(shù)與帶鋼寬 度的曲線(xiàn)；可以建立如下關(guān)系式
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CVC四輥冷軋機(jī)高精度板形控制域預(yù)報(bào)方法，其特征在于，所述權(quán)利要求I的(2)中，采用影響函數(shù)法對(duì)不同軋制條件下的各種規(guī)格帶鋼分別進(jìn)行模擬計(jì)算，然后根據(jù)承載輥縫凸度的計(jì)算值及對(duì)應(yīng)的軋制力、彎輥力、橫移量、帶鋼寬度、軋輥半徑的值，進(jìn)行回歸處理確定模型參數(shù)，以確定板型板型預(yù)報(bào)模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CVC四輥冷軋機(jī)高精度板形控制域預(yù)報(bào)方法，其特征在于，所述權(quán)利要求I的(3)中，承載輥縫凸度調(diào)節(jié)域的計(jì)算步驟為①輸入軋制工藝參數(shù)包括工作輥半徑Rw，支承輥半徑Rb;帶鋼寬度B ;入口厚度H，入口凸度C，出口厚度h，出口凸度C。②首先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定竄輥量、彎輥力初始設(shè)定值Fwo,根據(jù)所建立的板形預(yù)報(bào)模型公式計(jì)算輥縫的綜合等效凸度Cni = Cws+Cwf0+KPCP+KFCFff0+KscS0(10)③再根據(jù)道次間凸度遺傳公式推算軋件的實(shí)際出口凸度，可得c, = CnA1-V,) +V, ~c.(11)H,式中Cni為第i道次輥縫的綜合等效凸度；Hi為第i道次帶鋼凸度遺傳系數(shù)，為常數(shù)； hi (mm)為第i道次出口厚度,Ci (mm)為第i道次出口凸度,Hi (mm)為入口厚度為,Ci (mm)為入口凸度。④根據(jù)冷軋薄板板形良好條件計(jì)算每個(gè)道次板形良好的出口凸度Ci的變化范圍，其中冷軋薄板板形良好條件為·48.4 -2 (h, V Ci h, 500π2 (h, V%\-72s)\B) —Η, C1式中Ys為彈性模量常量。C. c. 48 An1 ( h.\—S 2/Iv如果-·3(1 - K) U:如果 C,. C, _ 500；則令^ =〔條)，計(jì)算板形良好上限，則令% _ ,2)〔#)，計(jì)算板形良好下限cimin。'H1 Hi - 3(\-Y2s)^則板形良好出口凸度變化范圍為Cimin ^ Ci ^ cimax。⑤判斷模型計(jì)算的出口板凸度是否滿(mǎn)足板形良好的條件，如果滿(mǎn)足，則輸出彎輥力、竄輥量設(shè)定值；如果不滿(mǎn)足，先對(duì)彎輥力進(jìn)行修正，如果彎輥力修正后超出其范圍，取其最大值，然后再對(duì)竄輥量進(jìn)行修正，直到滿(mǎn)足板形良好條件為止。
全文摘要
本發(fā)明涉及的CVC四輥冷軋機(jī)高精度板形控制域預(yù)報(bào)方法，包括以下步驟，(1)建立CVC四輥冷軋機(jī)板形預(yù)報(bào)模型；(2)進(jìn)行回歸處理確定板形預(yù)報(bào)模型參數(shù)；(3)根據(jù)上述所建立的板形預(yù)報(bào)模型，如果確定軋制力，即可根據(jù)帶鋼寬度、軋輥半徑以及彎輥力、橫移位置的調(diào)節(jié)范圍，在線(xiàn)對(duì)CVC四輥軋機(jī)的凸度調(diào)節(jié)域進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)，通過(guò)本發(fā)明的技術(shù)方案，建立了一種板形預(yù)報(bào)模型，可以準(zhǔn)確預(yù)報(bào)承載輥縫的二次凸度和四次凸度，可以根據(jù)板形預(yù)報(bào)模型在線(xiàn)預(yù)報(bào)該軋機(jī)的板形調(diào)節(jié)能力。同時(shí)也可以對(duì)CVC四輥冷軋機(jī)的彎輥力和竄輥量的預(yù)設(shè)定值進(jìn)行優(yōu)化，從而可有效地控制帶鋼的二次浪形中的雙邊浪或中浪和四次浪形中的邊中復(fù)合浪，以提高帶材的成材率。
文檔編號(hào)B21B38/00GK102601127SQ201210072438
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月19日
發(fā)明者李勇華 申請(qǐng)人:中冶南方工程技術(shù)有限公司