专利名称：板带轧机板形检测设备系统误差综合补偿技术的制作方法
技术领域：
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：
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
5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
为了解决上述技术问题，本发明提出一种板带轧机板形检测设备系统误 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。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案 一种板带轧机板形检 测设备系统误差综合补偿技术，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，主要包括检测辊两侧
支撑点间距丄。、检测辊受力环宽度Ax、压力环的个数"、检测辊的水平度偏差 《、检测辊的垂直度偏差&、检测辊表面磨损系数"。,^ ^，^, A、检测辊与 带钢之间的包角《，《、检测辊辊身长度丄、检测辊两边带材的长度分别为；丄2;
(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"带
钢的宽度S 、板形检测设备的板形测量结果拟合系数4),4,4,4,A;
(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A^，基本 方程为
丄 +
4
、2
五
cos 6 +
《+
、
、2
-2"
cos (9，—丄，—厶
i, +丄,
>105
式中:x, —带材的沿着横向第/点的坐标；
/一将带材按照检测辊受力环宽度分成等份时的任意点,
计算出由于检测辊的水平度偏差《而引起的板形测量误差Aa、.,，基本方程
如下:
P 「《 +1 2《
—2L
《 乂 L 乂
sin 6 +.
《丫 w f《 J x, I — 2L， 2 x,
丄J L丄
sin —厶—丄，
>105
6(e)计算出因为检测辊磨损而引起的板形检测偏差A ,，其基本模型如下:
ao"—,=-
「6 ， 、产o )2「 6 1 、产o ,cos《+、「6 1 、7=0 >2 -2丄2「 6 ) 1乂=0 乂
cos《一 i2 —
'105
式中《一轧辊在第i点的磨损量，
户o
(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A ，，其基本模型为
(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
工'
<70, = cr, -= Z々,_ Acr'
产o
C中ct,—板形检测设备的板形测量，",=t
/mm
(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Ac7,，其基 本模型为
A(j = * + /2 - cos《+ 7g + /2 - 2￡2乂 cos H A ! 05 _
式中/一在i位置处的检测辊的挠度，/=^《；
y;—检测辊上第y点的力在;点位置上的产生的挠度，
6H
w F —(") -x,」+ \ J
、6丄0￡/l "…〃 ，」 6 尸7 —检测辊任意第j个受力环上所受的压应力，
7《= Ax/z(cos《+cos6>2)*2.3*106;
x,—第z'点位置； 、一第/个作用载荷到原点距离； E—带材的弹性模量； Z。一检测辊两端支点之间的距离； I—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张力差之后的实际板形分布
(j)判断不等式^^^
2> v
~^《0.001是否成立？如果成立转入步骤(k)，
如果不成立，则令 =^'。,，转入步骤(h)，直到不等式成立为止。 (k)输出板形综合补偿值
(i)结束计算。
综上，通过木发明相关技术方案，可以有效的补偿因检测辊测量误差而引
起的板形缺陷，提高现场板形控制能力.以某1220五机架冷连轧机为例.本发 明专利实施之前，2005机组全年板形缺陷平均封锁率为2. 15%。； 2006年1 月至2006年7月板形缺陷平均封锁率为2. 37%。，本发明专利的相关补偿措施 实施之后2006年8月至2006年12月板形缺陷平均封锁率为0. 52%。，为现场创 造了很大的经济效益.
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。 图1是板带轧机板形检测辊位置图；图2 (a)是板形检测辊垂直度偏差分布简化侧视图2 (b)是板形检测辊垂直度偏差分布简化主视图3 (a)是板形检测辊水平度偏差分布简化侧视图3 (b)是板形检测辊水平度偏差分布简化主视图4 (a)是检测辊磨损示意图4 (b)是检测辊磨损部位带钢变化图5是检测辊工作过程中的受力图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； 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； 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11是本发明实施例中实际板形分布的初始值显示图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14是本发明实施例中板形综合补偿值显示图。
具体实施例方式
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313顺的板形检测辊为 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
9偿过程。附图l为该板带轧机板形检测辊位置图。
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丄。=1620附附、检测辊受力环宽度Ax^52、压力环 的个数"=22 、检测辊的水平度偏差《=0.1附附、检测辊的垂直度偏差^ =0.05附附、 检测辊表面磨损系数"。=0,a2 =0，a3 =0，a4 =0，a5 =0,"6 =0 、检测辊与带钢之 间的包角《=卯°,《=28。、检测辊辊身长度丄=1436画、检测辊两边带材的长度 分另J为^ 二2.5/w附,丄2 =3.5mm 。
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"0.5mm、带钢的宽度S-1040m附、板形检测设备的板形测量结果拟合 系数^ =0,4 =10,4 =0,4 =4，其板形显示图如图7所示；
然后，在步骤3中，如图2所示，给出板形检测辊垂直度偏差分布图，计 算出由于检测辊的垂直度偏差《=0.05扁而引起的板形测量误差八 ，用如图8 所示曲线表示；
然后，在步骤4中，如图3所示，给出板形检测辊水平度偏差分布图，计算 出由于检测辊的水平度偏差《=0.1國而引起的板形测量误差^.、.,，用如图9所示
曲线表示；
然后，在步骤5中，如图4所示，给出检测辊磨损示意图及该部位带钢变化 图，计算出因为检测辊磨损而引起的板形检测偏差Aa^;0;
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A&，，用如图10所示曲线表示；
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 ，用如图ll所示曲线表示；
10然后，在步骤8中，如图5所示，给出检测辊工作过程中的受力图，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
(A =
# + X2 - 2A/ cos《+ + 乂2 - 2丄"cos H A
105，式中乂为在i位
置处的检测辊的挠度，厶为检测辊上第j'点的力在/点位置上的产生
的挠度，乂,=
《(丄o — 、' )A
;P,为检测
6丄0￡/ l "、" 〃 '」 6 辊任意第j个受力环上所受的压应力，P;= Ax/2(cos《+COS6>2)*2.3，106; x,为第 Z点位置；x^为第J个作用载荷到原点距离；E为带材的弹性模量；丄。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。
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a'。,，如图13所示； |-
然后，在步骤10中，判断不等式j
, 、 S0.001是否成立？ 丄f cr 、 w
如果成立转入步骤11，如果不成立，贝l^ix。^CT'。,，转入步骤8，直到不等式
成立为止。
然后，在步骤U中，输出板形综合补偿值AcT, 如 图14所示；
最后，结束计算。
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技术，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；(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δh而引起的板形测量误差Δσhi；(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；(e)计算出因为检测辊磨损而引起的板形检测偏差Δσmi；(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；(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；(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；(1)结束计算。
2.根据权利要求1所述的板带轧机板形检测设备系统误差综合补偿技 术，其特征是步骤(a)中所述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丄。、检测辊受力环宽度Ax、压力环的个数"、检 测辊的水平度偏差&、检测辊的垂直度偏差&、检测辊表面磨损系数检测辊与带钢之间的包角《,《、检测辊辊身长度丄、检测辊两边带材的长度分别为A，A。
3. 根据权利要求1所述的板带轧机板形检测设备系统误差综合补偿技术，其特征是步骤(b)中所述带钢的规格参数及检测结果参数，主要包括 带钢的厚度A、带钢的宽度^、板形检测设备的板形测量结果拟合系数4 3 4 "2 5 4 5」4 0
4. 根据权利要求1所述的板带轧机板形检测设备系统误差综合补偿技术，其特征是步骤(C)中所述板形测量误差A ，基本方程为<formula>formula see original document page 3</formula>式中x, —带材的沿着横向第/点的坐标；/一将带材按照检测辊受力环宽度分成等份时的任意点。
5.根据权利要求1所述的板带轧机板形检测设备系统误差综合补偿技 术，其特征是步骤(d)中所述由于检测辊的水平度偏差《而引起的板形测 量误差A ，基本方程如下<formula>formula see original document page 3</formula>
6.根据权利要求1所述的板带轧机板形检测设备系统误差综合补偿技 术，其特征是步骤(e)中所述因为检测辊磨损而引起的板形检测偏差A^,， 其基本模型如下《+V" 乂-2AU=0 .cos6 + +、2f 6 、、" 」COS《—丄2 —^>105式中《一轧辊在第i点的磨损量，《=^>,/ 。乂=0
7.根据权利要求1所述的板带轧机板形检测设备系统误差综合补偿技 术，其特征是步骤(g)中所述实际板形分布的初始值cr。,，其表达式为<formula>formula see original document page 4</formula>式中q—板形检测设备的板形测量，A
8.根据权利要求1所述的板带轧机板]i检测设备系统误差综合补偿技 术，其特征是步骤(h)中所述由于检测辊的挠曲而引起的附加板形A^， 其基本模型为<formula>formula see original document page 4</formula>式中乂一在i位置处的检测辊的挠度，y;=2;/;.;/;一检测辊上第y'点的力在!'点位置上的产生的挠度，<formula>formula see original document page 4</formula> 6 S —检测辊任意第j个受力环上所受的压应力 S = Ax&(cos《+cos6>2).2.3*106;x,—第/点位置； 一第/个作用载荷到原点距离； E—带材的弹性模量； Z。一检测辊两端支点之间的距离； I—检测辊惯性矩。
全文摘要
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技术，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。
文档编号B21B38/00GK101507977SQ20091007399
公开日2009年8月19日 申请日期2009年3月20日 优先权日2009年3月20日
发明者周莲莲, 强 尉, 闯 牛, 白振华 申请人:燕山大学