帶材板型板型控制的數(shù)學模型

綜上所述, 改善板型的方法是通過板型自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)的, 而板型控制的數(shù)學模型是板型控制系統(tǒng)的核心內(nèi)容。人們采用不同方法對板型控制的數(shù)學模型進行了細致的研究, 在帶材板型設(shè)定、預(yù)測和控制等方面均取得很大進展, 出現(xiàn)了應(yīng)用BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與預(yù)測控制算法相結(jié)合的板型預(yù)測模型、基于人工智能的自適應(yīng)板型控制等。但是,目前板型控制方案的制定往往依靠大量的生產(chǎn)試驗和經(jīng)驗積累, 缺乏比較成熟的理論方案和數(shù)學模型。

1996 年, 攀枝花鋼鐵公司冷軋廠引進了日立公司制造的1 220 mm 六輥HC 四機架串列式冷連軋機, 但在實際生產(chǎn)中板型閉環(huán)控制不理想, 不得不通過手動調(diào)節(jié)彎輥力和軋輥傾斜的方式控制板形, 板型質(zhì)量出現(xiàn)了時好時壞的現(xiàn)象。寶山鋼鐵股份有限公司2 030 mm 冷連軋機組前面4 個機架的彎輥力, 原來是由操作人員目測各機架出口帶鋼的板型而現(xiàn)場設(shè)定的, 板型質(zhì)量不穩(wěn)定。技術(shù)人員通過大量現(xiàn)場數(shù)據(jù), 對軋制力、軋件寬度、軋件厚度、壓下量、軋輥直徑對彎輥力設(shè)定的關(guān)系等主要工藝參數(shù)進行回歸計算與分析, 建立了彎輥力設(shè)定計算模型。顯然, 這些方法缺少理論指導, 適應(yīng)面窄, 因此, 迫切需要建立具有理論基礎(chǔ)的板型控制的數(shù)學模型。

根據(jù)帶鋼平直條件, 板平直度的控制最終還是要歸結(jié)到板凸度控制上, 也就是要歸結(jié)到輥縫形狀的控制上。因此, 凡是能影響輥系變形的方法, 均可作為改善板型的方法。起初, 人們是從來料和軋制工藝( 例如改變軋制規(guī)程、調(diào)整軋輥熱凸度分布、改變張力分布等) 方面應(yīng)用各種方法來控制板形, 均取得了一定效果, 但這些手段往往存在響應(yīng)速度慢、不能實現(xiàn)在線實時控制的問題。于是, 人們通過改進設(shè)備來改善板型, 以實現(xiàn)板型控制。具體改善板型的方法有5 種。

1 彎輥

液壓彎輥是調(diào)整軋輥彎曲變形的一個主要方法, 也是最早采用的現(xiàn)代板型控制技術(shù), 其主要特點是使用靈活, 響應(yīng)速度快, 適用于在線調(diào)整,是板帶軋機調(diào)整板型的最基本手段。然而, 單獨靠彎輥力來控制板型, 其能力是有限的, 這主要表現(xiàn)在以下兩個方面: 第一, 彎輥力不能太大, 否則軸承難以承受; 第二, 彎輥力對輥縫的影響主要在邊部, 特別是當輥徑比較小的時候更是如此。

2 橫移

橫移是另一項重要的板型控制技術(shù), 早在20世紀50 年代就被應(yīng)用于二十輥的森吉米爾軋機第一排中間輥上, 但將其作為板型控制手段是在1972年日立公司推出HC 軋機之后。HC 軋機通過中間輥的橫移消除了四輥軋機中工作輥和支撐輥在板寬以外的接觸, 工作輥彎曲不再受到這部分的阻礙,因而液壓彎輥本身的板型控制能力明顯增強。中間輥的橫移, 使軋機的板型控制能力發(fā)生了飛躍。如今, 橫移技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用, 如CVC 軋機、UCMW軋機等。

3 特殊輥型軋輥

近年來, 人們通過在輥身上磨削出S 形曲線輥、茄形輥、單錐度等特殊的輥型, 與軋輥彎曲和橫移技術(shù)合理配置來控制板型。另外, 還采用控制工作輥輥型的方法控制板型, 如將工作輥預(yù)先加工成一定凸度, 以補償因工作輥變形等對輥縫的影響, 并沿工作輥輥身方向施以不同程度的冷卻劑,甚至采用局部加熱或冷卻的方法, 有效地改變了軋輥的熱變形。CVC 軋機就是這項技術(shù)的典型代表。

4 軋輥交叉

使軋機的上下輥在水平面內(nèi)與垂直于軋制方向的軸向形成所需要的交叉角, 這樣就在上下軋輥間形成一個拋物線形狀的輥縫, 與軋輥凸度等效, 改變交叉角即可改變該凸度, 從而控制板型。目前,主要有工作輥交叉、支撐輥交叉、工作輥與文承輥成對交叉及中間輥交叉四種形式。其中, 軋輥成對交叉方式對板型控制能力強且軸向力小, 在實際中采用最多, 其他方式則很少采用。

所有板型控制法中, 交叉軋制法的板型控制能力最強, 是一種很有發(fā)展前景的方法, 如PC 軋機將上下工作輥交叉, 即使工作輥沒有凸度, 也可以形成一定凸度的輥縫, 達到控制板型的目的。

5 軋輥分段冷卻

軋輥冷卻法包括控制冷卻、局部冷卻和局部感應(yīng)加熱等方法。為控制軋輥的熱凸度, 通過沿輥身長度方向布置的冷卻液流量實行分段控制, 可達到控制輥型的目的。這種方法是對在線測定的延伸率分布不同于目標延伸率分布的區(qū)域, 部分地增減冷卻液流量, 進行點冷控制, 可控制單純的邊浪、中間浪及1/4 浪。但此法的響應(yīng)時間太長, 將輥溫調(diào)整到理想狀態(tài)需要幾十秒鐘或更長時間。因而, 對于現(xiàn)代高速板帶鋼軋機而言, 僅僅依靠此法是不能滿足板平直度要求的 。

隨著鋼鐵工業(yè)的迅猛發(fā)展及市場競爭的日益加劇, 帶材質(zhì)量越來越多地成為人們關(guān)注的問題。帶材質(zhì)量中, 板型是生產(chǎn)廠家重點關(guān)注的對象, 也因此被深入研究 。

板型改善方法較多, 但大多基于試驗方法, 精確度及適用性不強。改善板型的方法應(yīng)通過板型自動控制系統(tǒng)實現(xiàn), 而板型控制系統(tǒng)的核心內(nèi)容是數(shù)學模型, 要建立具有理論基礎(chǔ)的板型控制的數(shù)學模型, 提高板型控制模型的適應(yīng)性, 在理論上需要更深入的研究 。2100433B

為了消除退火帶材的屈服臺階、改善表面質(zhì)量等，對冷軋退火后的板帶進行小壓下量的冷軋。

本書是為適應(yīng)板帶材生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展和高等學校教學的需要，根據(jù)冶金高等院校“八五”教材規(guī)劃編寫的。全書共分概論、中厚鋼板生產(chǎn)、熱軋薄板帶鋼生產(chǎn)、冷軋板帶鋼生產(chǎn)、板帶材高精度軋制與板形控制、有色金屬板帶材生產(chǎn)等六章，內(nèi)容包括鋼鐵和有色金屬板帶箔材生產(chǎn)工藝及其原理，并力求反映國內(nèi)、外的先進技術(shù)和新成就。本書除作為高等院校金屬壓力加工專業(yè)教學用書外，還可供生產(chǎn)、科研和設(shè)計部門的工程技術(shù)人員參考。

寬厚比很大的矩形斷面金屬材，主要用軋制方法生產(chǎn)，用途極為廣泛。板帶材可根據(jù)需要剪裁、彎曲、沖壓和焊接成各種構(gòu)件和制品。高速連續(xù)式的板帶軋機和寬厚板軋機的迅速發(fā)展，使板帶材成本降低，質(zhì)量提高，應(yīng)用日益廣泛。工業(yè)發(fā)達國家的板帶鋼產(chǎn)量在鋼材總產(chǎn)量中的比重逐年增加，已達60%左右。2100433B