專利名稱：冷軋機(jī)板形控制測量值處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軋鋼領(lǐng)域，特別適用于接觸式冷軋帶鋼板形控制與測量值處理。
背景技術(shù)：
帶鋼冷軋生產(chǎn)過程中，板形質(zhì)量是產(chǎn)品最重要的技術(shù)指標(biāo)之一，近年來用戶對(duì)冷 軋產(chǎn)品板形質(zhì)量的要求越來越高，特別是對(duì)于汽車和家電等生產(chǎn)廠家。冷軋帶鋼的板形工 藝與控制技術(shù)非常復(fù)雜，是軋鋼領(lǐng)域技術(shù)綜合化、專業(yè)化的代表性技術(shù)。國內(nèi)外鋼鐵生產(chǎn)企 業(yè)投入巨大的人力、物力和財(cái)力來努力提高產(chǎn)品的板形質(zhì)量。實(shí)際生產(chǎn)過程中，帶鋼寬度與板形檢測輥有效檢測寬度大小不一致的情況下，帶 鋼邊緣部分只能覆蓋到邊部檢測輥壓力傳感器上的一部分，檢測出來的帶材張力就會(huì)小于 帶鋼真實(shí)張力。而對(duì)于控制系統(tǒng)而言，它對(duì)測量信號(hào)要求是在一個(gè)單位測量段上的張力值， 這樣需要將傳感器檢測值進(jìn)行覆蓋率的處理，使之成為一個(gè)可以由控制系統(tǒng)處理的檢測信 號(hào)。因此，如何在冷軋板形控制系統(tǒng)中保證帶鋼邊部張力檢測的準(zhǔn)確性是一個(gè)重要的技術(shù) 課題。接觸式冷軋板形測量系統(tǒng)在對(duì)帶鋼進(jìn)行邊部張力檢測時(shí)，首先需要判斷帶鋼所位 于的檢測區(qū)域并計(jì)算出檢測區(qū)域覆蓋率。其次，在得到測量區(qū)域覆蓋率后，由于帶鋼張力是 由傳感器進(jìn)行測量的，因此需要將測量區(qū)域覆蓋率轉(zhuǎn)換為傳感器直徑，最后由于控制系統(tǒng) 的最小控制單元是單獨(dú)的一個(gè)傳感器，因此就需要把直徑覆蓋率轉(zhuǎn)換為面積覆蓋率，這樣 才可得到帶鋼邊部上的張力值。冷軋邊部張力測量精度的高低決定了板形控制效果，決定了冷軋帶鋼產(chǎn)品板形質(zhì) 量?；谏鲜鍪聦?shí)，依據(jù)接觸式冷軋板形測量系統(tǒng)的實(shí)際工作情況，研究開發(fā)具有在線控制 能力的板形測量輥邊部覆蓋率板形測量值計(jì)算模型，以提高板形測量精度，適應(yīng)冷軋板形 控制系統(tǒng)的技術(shù)要求，提高冷軋帶鋼板形質(zhì)量，是非常重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種冷軋機(jī)板形控制測量值處理方法，該處理方法考慮了冷 軋過程中帶鋼跑偏和測量輥中心位置偏移等因素。同時(shí)該處理方法通過對(duì)板形測量輥邊部 區(qū)域覆蓋率計(jì)算、傳感器直徑覆蓋率計(jì)算及傳感器面積覆蓋率計(jì)算等綜合處理，得到冷軋 過程中板形測量輥邊部徑向力的精度測量值，該精確測量值為冷軋板形控制提供了前提。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案敘述如下①一種冷軋機(jī)板形控制測量值處理方法，通過數(shù)學(xué)分析方法考慮了冷軋過程帶鋼 跑偏和測量輥中心位置偏移因素。根據(jù)帶鋼寬度和傳感器形狀尺寸等工藝條件的差別，確 定板形測量輥邊部區(qū)域帶鋼覆蓋率、傳感器直徑覆蓋率及傳感器面積覆蓋率，根據(jù)覆蓋率 的計(jì)算結(jié)果計(jì)算得到冷軋過程板形測量輥邊部所受帶鋼徑向力的精確測量值。②根據(jù)板形測量輥邊部帶鋼覆蓋率，板形輥邊部區(qū)域帶鋼覆蓋率設(shè)計(jì)方法如下由圖1冷軋過程帶鋼寬度和板形測量輥的幾何關(guān)系可得到
板形輥操作側(cè)未覆蓋區(qū)域帶鋼寬度為 板形輥傳動(dòng)側(cè)未覆蓋區(qū)域帶鋼寬度為 式中為板形測量輥未覆蓋區(qū)域?qū)挾龋?·為板形測量輥長度為帶鋼寬度； Ai^為帶鋼偏移量；δ ■為實(shí)際板形輥中心位置偏差量。在得到W$之后，判斷W$是帶鋼邊部在板形輥寬測量區(qū)還是在窄測量區(qū)。如果w$
在窄測量區(qū)域，則覆蓋的區(qū)域個(gè)數(shù)為

窄測量區(qū)域長度，單位mm ；52為測量段寬測量區(qū)域長度，單位mm。由此可得到覆蓋區(qū)域?qū)挾雀采w率為ε 覆蓋=1-α 未式中ε 為覆蓋區(qū)域?qū)挾雀采w率③根據(jù)帶鋼在板形輥邊部區(qū)域的覆蓋率計(jì)算模型，確定帶鋼在傳感器直徑覆蓋率 方法如下由于測量徑向力是由傳感器進(jìn)行測量，因此需要把覆蓋區(qū)域?qū)挾雀采w率轉(zhuǎn)換為傳 感器上直徑的覆蓋率。由于傳感器的直徑可能小于板形輥寬測量區(qū)域，但大于窄測量區(qū)域。 因此需要分別計(jì)算帶鋼在傳感器直徑的覆蓋率。由圖2傳感器直徑、板形輥測量段寬度的幾何關(guān)系可知，傳感器上直徑的覆蓋率
為
Y =——= ^-^-0.5) + 0.5式中Y為傳感器直徑覆蓋率；為測量區(qū)域?qū)挾?大測量區(qū)域?qū)挾然蛐y量區(qū) 域?qū)挾?；D為傳感器直徑；R為傳感器半徑。
26
如果w，則覆蓋區(qū)域個(gè)數(shù)為
未2
wΣ w窄
未2 , 2
5226
式中為窄測量區(qū)域?qū)挾?br> α 未=r-[r]
式中α #為未覆蓋率；r為覆蓋區(qū)域個(gè)數(shù)；[r]為覆蓋區(qū)域個(gè)數(shù)取整；26為測量段
6
如圖3，由于在窄測量區(qū)域上，傳感器之間可能有重疊區(qū)域，因此當(dāng)邊部區(qū)域上的
覆蓋率達(dá)到最小覆蓋率時(shí)，需要用其相應(yīng)內(nèi)側(cè)傳感器來計(jì)算直徑覆蓋率為 如果帶鋼的邊部在寬測量區(qū)域上，由于寬測量區(qū)大于傳感器直徑，當(dāng)其邊部覆蓋 率達(dá)到最小覆蓋率需用內(nèi)點(diǎn)來計(jì)算時(shí)，取內(nèi)點(diǎn)直徑覆蓋率為1。
④根據(jù)帶鋼在傳感器直徑覆蓋率，確定帶鋼在傳感器面積覆蓋率方法如下 如圖4，如果帶鋼在傳感器直徑覆蓋率小于傳感器半徑時(shí) 由幾何關(guān)系可得
因此傳感器面積覆蓋率為
如圖5，如果帶鋼在傳感器直徑覆蓋率大于傳感器半徑時(shí)
由幾何關(guān)系可知 因此傳感器面積覆蓋率為 ⑤根據(jù)帶鋼在傳感器面積覆蓋率，確定板形測量輥邊部傳感器所受帶鋼徑向力大
小方法如下 式中Fa (i)為板形控制使用的板形輥邊部帶鋼徑向力；η為帶鋼在傳感器面積 覆蓋率；α 為傳感器標(biāo)定因子；F· (i)為板形輥邊部第i測量段實(shí)際測得的徑向力；


圖1為接觸式冷軋帶鋼板形測量的示意圖；圖2-a為窄測量區(qū)域傳感器上覆蓋率< 50%時(shí)，帶鋼板形邊部測量區(qū)域傳感器覆 蓋率示意圖；圖2_b為窄測量區(qū)域傳感器上覆蓋率> 50%時(shí)，帶鋼板形邊部測量區(qū)域傳感器覆 蓋率示意圖；圖2-c為寬測量區(qū)域傳感器上覆蓋率< 50%時(shí)，帶鋼板形邊部測量區(qū)域傳感器覆 蓋率示意圖；圖2_d為寬測量區(qū)域傳感器上覆蓋率> 50%時(shí)，帶鋼板形邊部測量區(qū)域傳感器覆 蓋率示意圖；圖3為帶鋼板形測量傳感器內(nèi)側(cè)點(diǎn)直徑覆蓋率示意圖；圖4為邊部面積覆蓋區(qū)域小于半徑示意圖；圖5為邊部面積覆蓋區(qū)域大于半徑示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
本實(shí)施例公開的是某1450冷軋機(jī)板形測量系統(tǒng)邊部覆蓋率的計(jì)算過程，以及通 過帶鋼邊部覆蓋率所獲得的邊部壓力測量值。產(chǎn)品規(guī)格(厚χ寬)0. 6 X 1220mm，材質(zhì) ST12帶鋼寬度w = 1404mm,板形輥測量區(qū)域段數(shù)為17/10/17，測量區(qū)寬度 26mm/52mm/26mm ；測量輥直徑313mm ；傳感器直徑30mm，傳感器直徑最小覆蓋率為0. 0667 取帶鋼偏移量八8帶=0 ；實(shí)際板形輥中心偏差量δ }Λ= 0。(1)測量段邊部區(qū)域覆蓋率計(jì)算根據(jù)已知條件，以操作側(cè)為例由公式Ays + 可得到板形測量段帶 鋼未覆蓋寬度w未=92mm。
34判斷 是在寬測量區(qū)域上，還是在窄測量區(qū)域上。由于w <￡^ = 442_，因此可
未2
以判斷w #是在窄測量區(qū)域上，覆蓋區(qū)域個(gè)數(shù)為r = =3- 538。由此根據(jù)公式α未=r-[r]式中α #為未覆蓋率；r為覆蓋區(qū)域個(gè)數(shù)；[r]為覆蓋區(qū)域個(gè)數(shù)取整。α 未=r_[r] = 3. 538-3 = 0. 538由此可得到覆蓋區(qū)域?qū)挾雀采w率為ε覆蓋=l-α未=0. 462(2)傳感器直徑覆蓋率計(jì)算
ε w wH ι P由于ε SjS>最小覆蓋率，因此由公式覆·測2 。狄測(％ 0.5) I 可以
得到傳感器直徑覆蓋率Y為0.467。(3)傳感器面積覆蓋率計(jì)算由于傳感器直徑覆蓋率Y = 0. 467 < 0. 5，因此使用公式
”— 覆蓋
傳感器
P2 R-Dr η、σ .R-Dy
R arccos---(R- D/)R sin arccos--
__R_R
—π R2由上式可得η = 0· 459
a ^xF- (i)由式&(:0 =」 ~L可知，根據(jù)傳感器覆蓋率計(jì)算值、邊部板形輥測得的壓力
V
以及標(biāo)定數(shù)據(jù)可以得到用于板形控制的板形輥單位測量段的板形實(shí)測值。
9
權(quán)利要求
一種冷軋機(jī)板形控制測量值處理方法，其特征在于，該處理方法通過數(shù)學(xué)分析方法考慮了冷軋過程中帶鋼跑偏和測量輥中心位置偏移因素，通過對(duì)板形測量輥邊部區(qū)域帶鋼覆蓋率計(jì)算、傳感器直徑覆蓋率計(jì)算及傳感器面積覆蓋率計(jì)算，得到冷軋過程中板形測量輥邊部徑向力的精確測量值，該精確測量值為冷軋板形控制提供了前提。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷軋機(jī)板形控制測量值處理方法，其特征在于，所述的板形 測量輥邊部區(qū)域帶鋼覆蓋率的計(jì)算方法如下由冷軋過程帶鋼寬度和板形測量輥的幾何關(guān)系可得到板形輥操作側(cè)未覆蓋區(qū)域帶鋼寬度為 板形輥傳動(dòng)側(cè)未覆蓋區(qū)域帶鋼寬度為 式中為板形測量輥未覆蓋區(qū)域?qū)挾龋?·為板形測量輥長度為帶鋼寬度；Δ ^ 為帶鋼偏移量；δ ■為實(shí)際板形輥中心位置偏差量；在得到 之后，判斷 是帶鋼邊部在板形輥寬測量區(qū)還是在窄測量區(qū)，如果M在窄 測量區(qū)域，則未覆蓋的區(qū)域個(gè)數(shù)為 如果 則未覆蓋區(qū)域個(gè)數(shù)為 式中為窄測量區(qū)域?qū)挾?式中α #為未覆蓋率；r為未覆蓋區(qū)域個(gè)數(shù)；[r]為未覆蓋區(qū)域個(gè)數(shù)取整；26為測量段 窄測量區(qū)域長度，單位mm ；52為測量段寬測量區(qū)域長度，單位mm。由此可得到帶鋼在板形輥邊部區(qū)域的覆蓋率 式中ε 為帶鋼在板形輥邊部區(qū)域的覆蓋率
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷軋機(jī)板形控制測量值處理方法，其特征在于，根據(jù)所述的 帶鋼在板形輥邊部區(qū)域的覆蓋率計(jì)算模型，確定帶鋼在傳感器直徑覆蓋率方法如下由于測量徑向力是由傳感器進(jìn)行測量，因此需要把帶鋼在板形輥測量段覆蓋區(qū)域?qū)挾?覆蓋率轉(zhuǎn)換為傳感器上直徑的覆蓋率；由于傳感器的直徑可能小于板形輥寬測量區(qū)域，但 大于窄測量區(qū)域；因此需要分別計(jì)算帶鋼在傳感器直徑的覆蓋率。由傳感器直徑、板形輥測量段寬度的幾何關(guān)系可知，傳感器上直徑的覆蓋率為 式中Y為傳感器直徑覆蓋率為測量區(qū)域?qū)挾?大測量區(qū)域?qū)挾然蛐y量區(qū)域?qū)?度)； D為傳感器直徑；R為傳感器半徑； 由于在窄測量區(qū)域上，傳感器之間可能有重疊區(qū)域，因此當(dāng)邊部區(qū)域上的覆蓋率達(dá)到 最小覆蓋率時(shí)，需要對(duì)用其相應(yīng)內(nèi)側(cè)傳感器來計(jì)算直徑覆蓋率為 如果帶鋼的邊部在寬測量區(qū)域上，由于寬測量區(qū)大于傳感器直徑，當(dāng)其邊部覆蓋率達(dá) 到最小覆蓋率需用內(nèi)點(diǎn)來計(jì)算時(shí)，取內(nèi)點(diǎn)直徑覆蓋率為1。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的冷軋機(jī)板形控制測量值處理方法，其特征在于，根據(jù)所述的 帶鋼在傳感器直徑覆蓋率，確定帶鋼在傳感器面積覆蓋率方法如下 如果帶鋼在傳感器直徑覆蓋率小于傳感器半徑時(shí)由幾何關(guān)系可得 因此傳感器面積覆蓋率為 如果帶鋼在傳感器直徑覆蓋率大于傳感器半徑時(shí) 由幾何關(guān)系可知 因此傳感器面積覆蓋率為
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的冷軋機(jī)板形控制測量值處理方法，其特征在于，根據(jù)得到的 帶鋼在傳感器面積覆蓋率，確定板形測量輥邊部傳感器所受帶鋼徑向力大小方法如下 式中Fa (i)為板形控制使用的板形輥邊部帶鋼徑向力；η為帶鋼在傳感器面積覆蓋 率；α 為傳感器標(biāo)定因子；F· (i)為板形輥邊部第i測量段實(shí)際測得的徑向力。
全文摘要
本發(fā)明公開一種冷軋機(jī)板形控制測量值處理方法，該處理方法考慮了冷軋過程中帶鋼跑偏和測量輥中心位置偏移等因素。同時(shí)該處理方法通過對(duì)板形測量輥邊部區(qū)域覆蓋率計(jì)算、傳感器直徑覆蓋率計(jì)算及傳感器面積覆蓋率計(jì)算等綜合處理，得到冷軋過程中板形測量輥邊部徑向力的精度測量值，該精確測量值為冷軋板形控制提供了前提。板形控制系統(tǒng)使用該測量值處理方法得到的板形實(shí)際狀態(tài)可以提高板形控制效果，進(jìn)而提高冷軋帶鋼板形質(zhì)量。
文檔編號(hào)G05B19/042GK101920268SQ20091001192
公開日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2009年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月9日
發(fā)明者俞小峰, 候永鋼, 劉佳偉, 劉軍, 張巖, 李麗霞, 王軍生, 王鵬飛, 趙啟林, 高毅 申請(qǐng)人:鞍鋼股份有限公司