專利名稱：基于板形檢測輥安裝精度的板形信號誤差補償方法
技術領域：
本發(fā)明涉及軋鋼機械設備自動化測量領域，尤其涉及適用于冷軋帶鋼、鋁帶、銅帶等板帶產(chǎn)品的一種基于板形檢測輥安裝精度的板形信號誤差補償方法。
背景技術：
冷軋帶鋼板形問題一直是困擾鋼鐵企業(yè)的現(xiàn)場難題之一，在生產(chǎn)過程中，冷軋帶鋼產(chǎn)品常因板形不良導致檔次不高，質量異議多，給企業(yè)帶來嚴重的經(jīng)濟損失，因此板形問題是亟待解決的冷軋帶鋼現(xiàn)場實際問題。解決板形問題的前提首先需要在線精確檢測帶鋼實際板形狀況，為板形閉環(huán)控制系統(tǒng)提供準確的實時板形數(shù)據(jù)。然而，在板形檢測過程中，通常發(fā)生板形檢測信號偏離實際板形狀況，導致板形控制系統(tǒng)的誤操作，甚至出現(xiàn)將原本平直的帶鋼誤調(diào)出板形缺陷來。因此，需要根據(jù)板形在線檢測原理，結合板形補償機理，針對不同的板形誤差信號建立相應的補償數(shù)學模型，據(jù)此對在線檢測到的帶鋼板形數(shù)據(jù)信息進行校正補償，才能使板形檢測信號準確地反映實際的在線帶鋼板形狀況。在影響檢測板形信號檢測精度的眾多因素中，檢測輥安裝精度對板形檢測信號的影響較大，尤其對單邊浪的影響明顯，嚴重時甚至影響軋制過程的穩(wěn)定性。因此基于板形檢測原理和軋機配置形式，結合工程實際，建立檢測輥安裝精度板形誤差補償模型，對于準確分析軋后帶鋼板形缺陷類型，提高在線帶鋼板形檢測精度和板形控制指標至關重要。

發(fā)明內(nèi)容
需要建立板形檢測輥安裝精度板形誤差補償方法的理由如下(I)在傳統(tǒng)板形信號補償模型中，多數(shù)都忽略了板形檢測輥安裝誤差的影響，沒有從整體上綜合考慮兩種安裝精度對帶鋼板形的影響。工業(yè)現(xiàn)場每次安裝板形檢測輥時，受板形檢測輥及其軸承座定位精度的影響，板形檢測輥與前后導向輥必然存在一定的平行度誤差和水平度誤差，且每次平行度和水平度都會發(fā)生輕微的變化，故安裝精度對帶鋼板形的影響每次也不一致，或大或小。這兩種安裝誤差導致帶鋼沿板寬方向產(chǎn)生額外的殘余應力偏差，即引起多余的板形誤差，當誤差較大時，對板形檢測信號的影響也較大，嚴重時導致板形信號失真。因此有必要建立關于板形檢測輥安裝精度的板形誤差補償模型，最大限度地提高在線板形檢測精度，防止板形信號失真，反映在線帶鋼的實際板形狀況，為板形閉環(huán)控制系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的在線板形數(shù)據(jù)。(2)不同類型的軋機結構，其板形檢測輥表面的帶鋼包角形式也不一樣，可分為固定包角式和變包角式兩種。對于固定包角的安裝方式，可以根據(jù)板形檢測輥的安裝精度設定固定的補償曲線；對于變包角的安裝方式，則需要根據(jù)變動態(tài)包角計算公式，在線動態(tài)計算檢測輥傾斜量導致的實時板形誤差。因此，計算板形檢測輥安裝精度對在線帶鋼實時板形的影響，需要結合軋機設備布局特點和工藝參數(shù)，制定適合軋機自身特點的板形檢測輥允許安裝誤差，才能最大限度地提高板形檢測精度。本發(fā)明旨在提供一種便捷的適合于固定包角或動態(tài)變包角的板形檢測輥安裝誤差補償量計算公式，快速計算板形檢測輥水平傾斜量和垂直傾斜量對板形曲線的影響，依據(jù)計算結果制定板形檢測輥的允許安裝精度，使其更真實地反映在線冷軋帶鋼的實際板形狀況。本發(fā)明克服現(xiàn)有板形檢測技術中的不足，提供一種快捷簡便的板形檢測輥安裝精度板形誤差補償方法。為了解決上述技術問題，本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的。一種基于板形檢測輥安裝精度的板形信號誤差補償方法，其內(nèi)容包括如下步驟一、基于板形檢測輥與導向輥或卷筒之間的幾何關系和冷軋帶鋼板形檢測理論，建立了針對板形檢測輥安裝誤差的板形信號補償模型；在冷軋機上安裝板形檢測輥時，不可避免會存在平行度安裝誤差0a(i)(水平傾斜和垂直傾斜)，在板形檢測過程中，經(jīng)過檢測輥的帶鋼沿橫向各條元的長度必然不一樣，引起附加張力或張應力的變化，導致板形檢測輥實測原始板形信號出現(xiàn)一定的板形偏差。因檢測輥在安裝過程中，水平傾斜和垂直傾斜同時存在，故需要整體考慮兩者對板形的影響，設傳動側向上向右傾斜為正值；如圖1所示，設帶鋼寬度為Ls，檢測輥距離左側導向輥的相對水平距離為L11,相對垂直距離為L12，該段帶鋼長度為L1 ;檢測輥與右側導向輥的相對水平距離為L22，相對垂直距離為L12+L21，該段帶鋼長度為L2 ;檢測輥的水平傾斜為δ h，垂直傾斜為Sv，因平行度安裝誤差，導致帶鋼發(fā)生不均勻橫向延伸，設延伸后的兩段帶鋼最大長度分別為L' 1和17 2 ； 根據(jù)圖1中的幾何關系，可以導出如下關系式L1 = +Ln ,L2 =」(LU +L21Y +L22LI =4{^+SJ 2f + (Lu + δν / 2)2 ,V2 =永 L22 - Sh 11)2 + (L12 + Ln + δν i I)2根據(jù)廣義虎克定律，可求得因安裝誤差導致的最大張應力偏差σ amax (圖2所示)
為
E (Ll-L L-L2) E {L L Λ fA ^
^amax =—7 -1T-^ + -=-； f + T~2 =max^
Jl — V 乂 Lj1i」2 J1-V^從式中可以看出，板形檢測輥安裝誤差造成的張應力偏差與板形檢測輥的安裝位置有關，即與檢測輥前導向輥和后導向輥的定位尺寸有關，因此需要針對不同的軋機結構參數(shù)計算張應力偏差，并給予實際操作經(jīng)驗制定嚴格的允許安裝誤差，才能保證必要的板形檢測精度。二、針對固定包角式和動態(tài)包角式兩種安裝方式，建立相應的張應力動態(tài)偏差計算公式，對冷軋帶鋼在線板形信號進行實時補償。根據(jù)軋機的機后配置，板形檢測輥的安裝方式分為固定包角式和動態(tài)包角式兩類。所述的固定包角式，是指檢測輥前后各有導向輥，該方式帶鋼在檢測輥表面的包角不變，可以直接根據(jù)固定的幾何關系確定補償關系。因此，所述固定包角式的板形信號補償方法是當帶鋼覆蓋板形檢測輥的包角固定不變時，則理想狀態(tài)下因板形檢測輥安裝精度導致的帶鋼板形誤差是一個常量，利用板形檢測輥前后導向輥的空間幾何關系即可確定準確的板形信號補償關系式，在實測板形信號中減去補償量，便可得到準確的板形檢測曲線，反映在線帶鋼的實際板形狀況。在冷軋帶鋼生產(chǎn)過程中，對于前后都有導向輥的固定包角卷取方式，其包角固定不變，圖1中L2和L2'在軋制工程中是不變的，因此安裝誤差對板形的影響程度不變，施加固定補償系數(shù)即可。所述的動態(tài)包角式，是指檢測輥后面無導向輥，直接就是卷取機，帶鋼覆蓋板形檢測輥的包角將隨帶卷的徑向直徑變化而實時動態(tài)變化，則需要根據(jù)連續(xù)變化的動態(tài)幾何關系實時計算板形補償量。因此，所述動態(tài)包角式的板形信號補償方法是當帶鋼覆蓋板形檢測輥的包角動態(tài)變化時，板形檢測輥安裝精度導致的帶鋼板形誤差是一個實時動態(tài)變量，需要根據(jù)卷徑動態(tài)變化實時計算板形偏差，進而計算出在線板形信號的動態(tài)補償量，在板形檢測信號中實時減去動態(tài)補償量，便可得到在線帶鋼準確的實時板形檢測曲線。在工程實際中，當檢測輥前面有導向輥而后面沒有導向輥時，檢測輥包角隨卷徑變化而變化，圖1中的L2和L' 2將隨檢測輥包角的變化而動態(tài)變化，因此需要在線實時計算L2。如圖3所示，設檢測輥與卷筒的中心水平距離和垂直距離分別為Lh和Lv，根據(jù)幾何關系可求得L2為L^^Ll+Ll-1Rj-RJ2代入張應力偏差公式，可實時求得在線張應力的動態(tài)偏差。由于采用上述技術方案，本發(fā)明提供的一種基于板形檢測輥安裝精度的板形信號誤差補償方法，與現(xiàn)有板形檢測技術相比，其有益效果是本發(fā)明考慮板形檢測輥安裝精度對原始板形信號的影響，最大限度地提高接觸式板形儀的在線板形檢測精度，更真實地反映在線冷軋帶鋼的實際板形狀況，從而改善軋機的板形控制性能，為板形閉環(huán)控制系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的實時板形數(shù)據(jù)。


圖1是板形檢測輥的安裝誤差示意圖；圖2是板形檢測棍 張應力偏差不意圖；圖3是板形檢測輥動態(tài)包角變化過程；圖4是板形檢測輥水平傾斜量對板形的影響規(guī)律；圖5是板形檢測輥垂直傾斜量對板形的影響規(guī)律；圖6是補償前后的板形曲線。
具體實施例方式下面結合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細描述以某廠1050軋機為例，板形控制手段豐富，具備傾輥、彎輥、橫移等功能。根據(jù)現(xiàn)場實際工況條件情況，從水平傾斜量和垂直傾斜量兩個方面對板形的誤差影響進行了分析，并利用板形儀對典型的冷軋帶鋼板形狀況進行了實時檢測和板形數(shù)據(jù)補償處理。圖4和圖5分別示出了水平傾斜量和垂直傾斜量對板形的影響規(guī)律曲線。(I)水平傾斜量對板形的影響固定垂直傾斜量Omm,圖4示出了不同水平傾斜量對應的張應力偏差和板形指標曲線，隨著水平傾斜量的增加，板形偏差急劇增加。當水平傾斜量在O. 03mm時，產(chǎn)生的張應力偏差為6. 02MPa，相對應的板形偏差為2. 661 ;當水平傾斜量在O. 05mm時，產(chǎn)生的張應力偏差為10. 04MPa，相對應的板形偏差為4. 431 ;當水平傾斜量在O.1mm時，產(chǎn)生的張應力偏差為20. 08MPa，相對應的板形偏差為8. 871 ;當水平傾斜量達到O. 5mm時，產(chǎn)生的張應力偏差達到100. 39MPa，相對應的板形偏差為44. 341。(2)垂直傾斜量對板形的影響固定水平傾斜量0mm，不同垂直傾斜量對應的張應力偏差和板形指標曲線如圖5所示。隨著垂直傾斜量的增加，板形偏差緩慢增加。當垂直傾斜量在O. 03_時，產(chǎn)生的張應力偏差為O. 68MPa，相對應的板形偏差為O. 301 ;當垂直傾斜量在O. 05mm時，產(chǎn)生的張應力偏差為1. 13MPa，相對應的板形偏差為O. 501 ;當垂直傾斜量在O.1mm時，產(chǎn)生的張應力偏差為2. 27MPa，相對應的板形偏差為1. 001 ;當垂直傾斜量達到O. 5_時，產(chǎn)生的張應力偏差達到11. 35MPa，相對應的板形偏差為5. 011。(3)補償前后的板形曲線分析從圖4和圖5中可以看出，考慮該軋機結構特點，其水平傾斜量對板形曲線的影響較大，因此在安裝過程中應該嚴格控制水平傾斜量。基于理論計算和實測經(jīng)驗，在檢測輥安裝過程中，水平傾斜量建議控制O. 03mm以內(nèi)，垂直傾斜量建議控制在O. 05mm以內(nèi)，此時補償前后的板形曲線如圖6所示，從圖中可以看出，根據(jù)板形狀況的不同，板形曲線發(fā)生明顯變化。對于圖6中的典型板形情況，根據(jù)本發(fā)明關于板形檢測輥安裝誤差正負定義，當檢測輥傾斜量為正值時，安裝誤差將導致左單邊浪幅值降低，即當實際板形已經(jīng)惡劣時，而補償前的板形曲線卻顯示較平直；同理可以知道，如果是右單邊浪，則將加大板形幅值，即當實際板形良好，而板形曲線顯示卻有浪形；同理，可獲得雙邊浪、中浪及高次浪的板形補償前后效果。因此，對原始板形檢測信號進行檢測輥安裝誤差補償后，板形曲線才能更準確地反映實際板形狀況。補償后的板形曲線在很大程度上提高了板形檢測精度，一定程度上減少板形控制過程中的誤判斷和誤操作，對于提高板形控制命中率尤其重要。
權利要求
1.一種基于板形檢測輥安裝精度的板形信號誤差補償方法，其特征在于它包括如下步驟 一、基于板形檢測輥與導向輥或卷筒之間的幾何關系和冷軋帶鋼板形檢測理論，建立了針對板形檢測輥安裝誤差的板形信號補償模型； 二、針對固定包角式和動態(tài)包角式兩種安裝方式，建立相應的張應力動態(tài)偏差計算公式，對冷軋帶鋼在線板形信號進行實時補償。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于板形檢測輥安裝精度的板形信號誤差補償方法，其特征在于所述固定包角式的板形信號補償方法是當帶鋼覆蓋板形檢測輥的包角固定不變時，則理想狀態(tài)下因板形檢測輥安裝精度導致的帶鋼板形誤差是一個常量，利用板形檢測輥前后導向輥的空間幾何關系即可確定準確的板形信號補償關系式，在實測板形信號中減去補償量，便可得到準確的板形檢測曲線，反映在線帶鋼的實際板形狀況。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于檢測輥安裝精度的動態(tài)包角板形信號誤差補償方法，其特征在于所述動態(tài)包角式的板形信號補償方法是當帶鋼覆蓋板形檢測輥的包角動態(tài)變化時，板形檢測輥安裝精度導致的帶鋼板形誤差是一個實時動態(tài)變量，需要根據(jù)卷徑動態(tài)變化實時計算板形偏差，進而計算出在線板形信號的動態(tài)補償量，在板形檢測信號中實時減去動態(tài)補償量，便可得到在線帶鋼準確的實時板形檢測曲線。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于板形檢測輥安裝精度的板形信號誤差補償方法，它包括如下步驟基于板形檢測輥與導向輥或卷筒之間的幾何關系和冷軋帶鋼板形檢測理論，建立了針對板形檢測輥安裝誤差的板形信號補償模型；針對固定包角式和動態(tài)包角式兩種安裝方式，建立相應的張應力動態(tài)偏差計算公式，對冷軋帶鋼在線板形信號進行實時補償。本發(fā)明考慮板形檢測輥安裝精度對原始板形信號的影響，最大限度地提高接觸式板形儀的在線板形檢測精度，更真實地反映在線冷軋帶鋼的實際板形狀況，從而改善軋機的板形控制性能，為板形閉環(huán)控制系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的實時板形數(shù)據(jù)。
文檔編號B21B37/28GK103028619SQ201210520000
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月5日 優(yōu)先權日2012年12月5日
發(fā)明者楊利坡, 李榮民, 于丙強, 劉宏民 申請人:燕山大學