一种冷轧无取向硅钢的边缘降量控制方法

摘要

本发明提供一种冷轧无取向硅钢的边缘降量控制方法，以冷轧五机架全六辊轧机为对象，以无取向硅钢横向厚差最小作为目标函数，通过影响效率函数矩阵的引入，建立一整套针对无取向硅钢边部减薄控制的工作辊预测、反馈和工作辊弯辊补偿控制方法。本发明充分利用原有控制设备，易于维护，并节省技术引进资金投入；同时可有效减少对板形控制精度的影响，提高无取向硅钢横向厚度控制精度，使横向厚差从25μm降低到8μm以下，从而提高了无取向硅钢成品的叠片率和成品质量合格率，为适应工业应用的边降控制预设和反馈提出了一条新的解决途径。

主权项

一种冷轧无取向硅钢的边缘降量控制方法，其特征在于，利用UCMW轧机，将基准点位置选择在距边部115mm处的边缘降量控制方法和步骤为：(1)、WRS预设定控制：将热轧来料的凸度情况用于WRS的预设定计算；轧辊受力后的弹性压扁量δ＝F(P)，则锥度部分轧辊压扁量与辊身部分轧辊压扁量的差值计算公式为：PV_i＝δ_EW+10‑δ_i＝F(P_EW+10)‑F(P_i),0<i<EW+10式中，PV_i为轧辊压扁量差值；δ_EW+10为辊身部分压扁量；δ_EW为锥度部分压扁量；EW为边部减薄拐点距带钢边部的距离值；通过冷连轧机入口设置的凸度仪，对热轧带钢横截面的32点凸度扫描，获得来料的凸度情况数据，这一凸度数据与带钢的钢种信息和规格共同通过一级计算机对Taper轧辊即单边锥度辊的窜动位置进行预设定计算：$\Delta {\mathrm{WRSt},i}^{\mathrm{cr}}=\frac{{\alpha }_i\times \Delta {\mathrm{Et}}_{i-j}}{{\tan \theta }_i}+({\beta }_i\times \mathrm{\Delta P})+i\times {\mathrm{PV}}_i+\mathrm{\Delta WRSt},i$$\Delta {\mathrm{WRSb},i}^{\mathrm{cr}}=\frac{{\alpha }_i\times \Delta {\mathrm{Eb}}_{i-j}}{{\tan \theta }_i}+({\beta }_i\times \mathrm{\Delta P})+i\times {\mathrm{PV}}_i+\mathrm{\Delta WRSb},i$式中，ΔWRSt,i^cr，ΔWRSb,i^cr分别为i厚度位置上、下工作辊凸度修正的窜动量；α_i、β_i为i机架凸度修正系数，初始状态α_i＝1，β_i＝0；ΔWRSt,i、ΔWRSb,i为上、下工作辊窜动位置手动修正量；ΔEt_i‑j、ΔEb_i‑j为上、下工作辊针对基准位置的每侧边降量；i为对应的控制点位置；ΔP为单位轧制力设定值；(2)、边降反馈控制：将出口的成品边降情况反馈实现闭环控制；钢卷正常轧制时，通过位于轧机出口的边降仪对钢卷边部厚度进行测量，为有效地评价边部减薄控制的效果，选择距离边部n个点，且n≥5，作为评价的目标点，分别对操作侧OS和传动侧DS进行评价：$\Delta E_n^{\mathrm{os}}=E_n^{\mathrm{aim}}-E_n^{\mathrm{os}}$$\Delta E_n^{\mathrm{ds}}=E_n^{\mathrm{aim}}-E_n^{\mathrm{ds}}$式中，为带钢OS、DS侧边部减薄偏差；为带钢OS、DS侧边部减薄量；为边部减薄目标值；以作为判定的方法，其中判定边部减薄的极限值；ΔE_n判定边部n位置的边部减薄量；通过对边部五点的综合评价，得到当前的边降情况，并采用影响效率函数进行运算，计算出相应的工作辊窜动位置，在固定锥度条件下，窜动距离与减薄量为近似线性关系；其中，WRS₁,WRS₂,…WRS_n表示工作辊窜动距离；相邻窜动位置之间的距离定义为WRS_a；E₁,E₂,…E_n表示带钢边部减薄检测点；m_ij表示窜动距离达到第j个点引起第i个检测点E_i边部减薄量的变化；如果第j处窜动位置改变单位为u，可得第E_i处边部减薄量m_ij：$\frac{{\mathrm{WRS}}_a}{u}=\frac{{\mathrm{WRS}}_a-|E_i-{\mathrm{WRS}}_j|}{m_{\mathrm{ij}}}$若u＝1则，$m_{\mathrm{ij}}=\frac{{\mathrm{WRS}}_a-|E_i-{\mathrm{WRS}}_j|}{{\mathrm{WRS}}_a}$影响效率函数矩阵是决定WRS位置单位调整量对各个边部减薄影响的权值；每一个WRS调整量对各个检测点边部减薄影响的权值，计算如下：$M=\mathrm{Max}(0,m_{\mathrm{ij}})=\mathrm{Max}(0,\frac{{\mathrm{WRS}}_a-|E_i-{\mathrm{WRS}}_j|}{{\mathrm{WRS}}_a})$式中，E_i为第i个测量点边部减薄值；WRS_j为第j个工作辊窜动位置值；m_ij为影响效率函数矩阵第i列、第j行的元素；即$M=\left(\begin{array}{ccc}{m}_{\mathrm{1,5}}& m_{\mathrm{2,5}}& m_{\mathrm{3,5}}\\ m_{\mathrm{1,10}}& m_{\mathrm{2,10}}& m_{\mathrm{3,10}}\\ m_{\mathrm{1,15}}& m_{\mathrm{2,15}}& m_{\mathrm{3,15}}\\ m_{\mathrm{1,25}}& m_{\mathrm{2,25}}& m_{\mathrm{3,25}}\\ m_{\mathrm{1,30}}& m_{\mathrm{2,30}}& m_{\mathrm{3,30}}\end{array}\right)$其中第1个下标表示应用的机架号根据最优化原理定义每一个测量点的边部减薄量二次型误差函数为一个多变量函数，假设为ΔW_sδ_i,i∈1…m，采用最小二乘法进行运算：$J=\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}{[\left({\mathrm{mes}}_j\right)-\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}{w}_{\mathrm{ij}}\Delta W_s{\delta }_i{m}_{\mathrm{ij}}]}^2\to \min$式中，n为带钢边部减薄测量点数量；m为工作辊窜动位置数量；mes_j为第j个测量点边部减薄测量值；w_ij为重叠系数值；ΔW_sδ_i为第i个边缘降反馈修正值；则WRS调整量为：ΔW_Sδ^OS＝((WM)^TWM)^‑1(WM)^TWΔE^OSΔW_Sδ^DS＝((WM)^TWM)^‑1(WM)^TWΔE^DS式中，ΔW_Sδ^OS、ΔW_Sδ^DS分别为OS和DS边缘降量反馈修正矩阵；W为重叠系数矩阵；M为影响效率函数矩阵；ΔE^OS、ΔE^DS分别为OS和DS边缘降设定值与实际值偏差矩阵；(3)、WRS弯辊补偿控制：根据WR窜动位置变化给予工作辊弯辊的补偿控制；补偿方法如下：$\Delta {\mathrm{Wb}}_i^{\mathrm{ref}}={\mathrm{Mb}}_i·\Delta {\mathrm{WRS}}_i^{\mathrm{act}}/{\mathrm{Ms}}_i$$\Delta {\mathrm{WRS}}_i^{\mathrm{act}}={({\mathrm{WRS}}_i^{\mathrm{act}}+{\mathrm{WRS}}_i^{\mathrm{act}})}_n/2-{({\mathrm{WRS}}_i^{\mathrm{act}}+{\mathrm{WRS}}_i^{\mathrm{act}})}_{n-1}/2$式中，为i机架工作辊弯辊补偿量；为i机架工作辊位置变化量；为上下工作辊窜动位置实际值；Mb_i为弯辊影响函数；Ms_i为工作辊窜辊前馈因子；通过上述步骤(1)～(3)的闭环控制，实现边降控制的全过程。