解析板形刚度理论的实验验证

解析板形刚度理论是具有中国独立知识产权的研究成果.利用解析板形刚度理论所建立的板形向量测控模型计算了多种宽度规格的铝板在不同压下量条件下的板凸度值,并通过在四辊实验轧机上冷轧相同规格铝板的方法对解析板形刚度理论进行了验证,研究结果证明了该理论的正确性.该理论可用于板带轧制过程板形的预测、设定和控制,消除和减少板带轧制中波浪和翘曲等缺陷,并实现板凸度的自由控制.     

专利介绍

1 (专利号CN1179369A) 板带轧制过程的板形测量和控制方法 本发明涉及一种板带轧制过程的板形测量 和控制方法,应用实测板带轧制过程才板凸度遗 传系数η,和反映轧件特性的刚度系数q,计算 出板带轧机板形刚度系数m,     

用异步轧制法提高板带材的横向厚度精度

本文在实验研究的基础上比较了异步轧制与常规轧制对板带材横向厚度差的影响,并从金属变形特点方面分析,指出异步轧制通过降低轧制压力,缩减轧制中的宽展,使轧辊弹性变形减小并显著减轻板带材的边缘减薄,从而提高了横向厚度轧制精度。文中还论述了利用恒延伸异步轧制技术实现板带横向厚差与板形的有效控制的新方法,利用此法可以实现横向厚差、板形与平均轧出厚度的‘互不干扰’型控制。     

轧制全流程质量智能建模、故障诊断与协同稳健控制的研究现状与展望

板带材是钢铁工业中最重要的产品,其中精度高、板形好、力学性能优的精品钢需求日益增长。板带材轧制流程涉及热轧、冷轧、退火、平整等工序,工序的强非线性、时变性和复杂耦合给产品质量异常诊断和全流程的稳健控制提出了巨大挑战。为进一步提升产品质量,应从全流程角度出发研究板带材轧制质量一体化智能诊断与管控技术,按照工序内自治、流程协同诊断与优化的设计思路,实现故障的诊断、自愈和全流程协同优化控制。融入机理与数据的全流程关联非线性运行控制模型、全流程产品质量异常诊断和分散协同控制策略是板带轧制智能化的未来发展方向。     

轧钢技术和装备国产化问题的分析与实现

介绍了我国板带轧制技术与装备的发展过程，说明了６０年代我国已自主设计制造了２８００、４２００大型板带轧机和１７００热连轧机，而现在为什么还从国外成套引进的原因。由于国外板形理论未突破，提高板形质量主要靠设备创新及复杂的控制系统。从我国工业的基础水平来看，跟踪国外的发展并从设备上赶上国外从而实现国产化是行不通的。板带装备与技术国产化必须走一条创新道路。板形计方法、张力复合控制系统的工业实验和推广应用不仅可实现国产化，而且可达到世界领先水平。     

板形设定模型参数优化与控制技术应用

 板形设定模型是整个板形自动控制系统中非常重要的一部分,决定着带钢头部板形的控制精度。板形精度既为热轧带钢的一项重要质量指标,又为衡量产品市场竞争力的主要因素。板形控制是带钢热轧的核心技术,为目前轧制技术研究开发的热点。阐述了鞍钢1780线PC轧机板形设定模型功能和构成,对轧辊热凸度模型参数进行了优化,在模型自学习中对各机架给予适量的平直度及凸度反馈,从而提高了板形设定模型精度。由于实际轧制过程的非线性、时变性,传统PID的控制已近极限,为进一步提高控制品质,板带平直度反馈采用非线性PID控制策略,其参数整定范围较宽,易于工程实现。通过对现场大量的轧制数据统计,在应用模型参数优化程序后,热轧板的平直度与凸度的头部命中率有了一定的提高。     

动态轧制理论的产生和发展

论述了动态轧制理论包括连轧动态张力公式、DAGC、解析板形理论以及φ函数等四项内容的产生和发展。通过理论验证和实验验证,证明动态轧制理论的各项内容的正确性和实用性,动态轧制理论的应用,可实现目前极端复杂化的轧制控制装备大大简化,而且可以较大幅度提高板带产品的几何精度。指出动态轧制理论是轧制技术发展过程中的重大革命性进步。     

冷轧板形测控系统基础实验研究

介绍了气动板形检测辊的工作原理,提出了光纤传感器定位方法实现对检测辊圆周误差的鉴相补偿,完成了检测辊的动态标定,并得出其特性曲线.运用欧式距离的择近原则对板形模式进行分类,建立了板形模糊模式识别方法.利用虚拟仪器Labview技术开发了板形测控系统软件,该系统具有良好的图形交互界面和实时测试及控制功能,为研制高性能的板形闭环控制提供了理论和实践基础.通过气动板形仪在不同弯辊力和轧制力作用下在线测试300 mm可逆冷轧机带材张力信号,得出现场实测数据,并结合轧制经验得出弯辊力和轧制力对板形的影响冈子,最终实现板彤闭环控制.     

面向生产全过程的热轧带钢精准控制核心技术

热轧带钢精准控制技术是钢铁智能制造的关键环节,对实现产品类型的个性化、产品质量的高精度和生产过程的高效率具有重要的意义。热轧带钢精准控制技术是众多单项技术的集合体,面向生产全过程,聚焦产品质量。从带钢质量精准判定及分析平台、轧辊精准磨削及管理技术、过程控制在线改造技术、板坯加热精准控制技术以及高品质用钢的全流程板形控制技术等5个方面阐述在板带轧制精准控制方面所做的实践及取得的效果,为实现板带轧制质量控制智能化提出具体的努力方向。     

热轧板带无头轧制技术

 分析介绍了热带无头轧制技术在板带高效、高精度轧制中的作用,国外在常规热连轧线上实现无头轧制的技术特点、应用效果及进展,以及最新的ESP技术的特点和最新发展。同时,也简要介绍了国内对热带无头轧制技术的关注以及初步研究探索情况。实践证明,热带无头轧制在减量化板带生产,即低成本大批量生产薄和超薄规格板带,提高板带的组织性能稳定性、均匀性、成材率及板厚板形精度、实现部分“以热代冷”等方面效果显著,是推动节能减排和现代板带轧制技术发展的方向,具有重要的研究开发价值和应用前景。     

超宽冷轧机带钢板形特征聚类分析

为准确掌握超宽冷轧机不同宽度带钢的板形特征,以某2180 mm超宽冷轧机1900 mm宽度带钢实测板形数据为研究对象,借鉴‘大数据’的思想,结合数据挖掘领域中聚类分析方法,提出基于网格和密度的板形特征聚类方法,并以此方法对几种典型带钢宽度的大量板形实测数据进行分析,得到不同宽度带钢的板形特征.以分段函数对板形特征进行多项式表达,得到不同宽度带钢的板形特征参数化分析结果.提出的基于网格和密度的板形特征聚类与分析方法,能够快速准确地对大量板形实测数据进行分析,提取出长期生产过程中板形缺陷特征并得到参数化表达,从而为冷连轧机,特别是超宽带钢冷连轧机的辊形改进和控制策略优化提供数据基础.     

基于CF-PSO-SVM的冷连轧非稳态工作辊弯辊模型优化

 板形质量是冷轧带钢重要的技术质量指标,同时工作辊弯辊是改善冷轧带钢板形质量的最有效的控制手段之一。冷连轧机组在高速稳定的轧制过程中板形控制精度能够达到较高的水平,但在升降速非稳态的轧制过程中板形控制效果非常不理想,这也成为制约冷轧带钢产品质量的不利因素。为了提高冷连轧机在升降速非稳态轧制过程中带钢板形的控制精度,在深入研究了冷连轧弯辊力设定原理的基础上,利用智能算法和包括出入口带钢厚度、机架间口张力、轧制速度、中间辊窜辊、带钢宽度、轧辊倾斜以及轧制力等现场实际轧制大数据样本,提出了一种基于粒子群算法优化支持向量机的工作辊弯辊力预测模型。同时阐明了粒子群优化算法和支持向量机的基本原理,引入压缩因子的概念,提升了粒子群算法参数寻优的效率,选取冷连轧机组五机架为研究对象,利用拉依达准则对轧制数据样本进行处理,通过平均绝对误差、均方差误差和平均绝对误差百分比等评价指标对比预测模型的性能。结果表明,改进的预测模型具有良好的模型预测性能和泛化能力,同时根据实际生产数据样本,回归出基于轧制速度和辊间弹性系数的弯辊力缝补偿模型,并验证了模型的有效性,模型的投入降低了板形控制系统的负荷,改善了非稳态轧制过程中的板形控制精度,产品头尾部的质量合格率提高了5.1%。     

基于模糊评判规则的冷轧带钢智能板形评价模型

 针对板形评价指标单一的问题,基于模糊综合评判规则,建立了冷轧带钢的在线板形智能评价模型。首先,利用勒让德多项式的最小二乘法实时识别和统计在线带钢的宏观板形信息及1、2、3、4次板形分量,然后在传统板形分档定级方法的基础上,建立板形模糊评判规则,并对某1 050 mm六辊冷轧机在线带钢的板形信息进行了综合评价。在线板形的综合评价结果可为板形闭环控制模型提供重要的定量板形信息,有利于提高板形调控效果和指导轧制工艺。     

Theory-Intelligent Dynamic Matrix Model of Flatness Control for Cold Rolled Strips

In order to increase the precision of flatness control, considering the principle and the measured data of rolling process essence, the theory-intelligent dynamic matrix model of flatness control is established by using theory and intelligent methods synthetically. The network model for rapidly calculating the theory effective matrix is established by the BP network optimized by the particle swarm algorithm. The network model for rapidly calculating the measurement effective matrix is established by the RBF network optimized by the cluster algorithm. The flatness control model can track the practical situation of rolling process by on-line self-learning. The scheme for flatness control quantity calculation is established by combining the theory control matrix and the measurement control matrix. The simulation result indicates that the establishment of theory-intelligent dynamic matrix model of flatness control with stable control process and high precision supplies a new way and method for studying flatness on-line control model.     

Research and Application of Dynamic Substitution Control of Actuators in Flatness Control of Cold Rolling Mill

The work roll bending control has a strong ability to eliminate the symmetrical flatness defects of strip. However, if the incoming strip is coming with severe symmetrical flatness defects, it happens that the position limit of work roll bending is prone to be reached or exceeded during the execution of the displacement, resulting in the residual symmetrical flatness defects without further elimination, as well as a limited flatness control process. Abilities of work roll bending and intermediate roll bending / shifting for flatness control have been analyzed based on the actuator efficiencies for the purpose of solving the problem of work roll bending control reaching threshold. Meanwhile, a self‐learning determination model of actuator efficiency factors, which can be utilized to determine the actuator efficiency factors online accurately, was developed from the measurement data extracted from the rolling mill. Models of intermediate roll bending and intermediate roll shifting substitution control in case of work roll bending control over‐limitation have been developed, in accordance with the practical conditions and the degree of work roll bending over‐limitation. Applications show that the substitution control can play an important role in the residual symmetrical flatness deviation control, which should have been removed completely by the work roll bending control.     

基于FEM-ANN的冷轧板带板凸度预报

 针对1450HC轧机,利用大型非线性有限元软件MSC.Marc建立仿真模型,对多种轧制工况进行了模拟,得到了板凸度值。研究了不同板带参数、工艺参数、板形调控参数对轧后板凸度的影响规律。以有限元计算值为训练样本,利用BP神经网络强大的非线性映射功能,建立了板凸度预报模型,在训练过程中采用了改进的快速BP训练算法,从而提高了训练速度,加快了网络收敛速度,增加了算法的可行性。该网络模型解决了有限元计算时间长,难以在线应用的问题。     

冷轧带钢板形目标曲线设定模型研究与应用

板形目标曲线设定模型属于冷轧板形控制中的基础工艺设定模型,直接决定带钢的实际控制效果。由于当前的板形目标曲线设定模型难以适应规格及工艺参数的变化,无法满足多品种多规格频繁切换的板形控制要求,导致产品合格率降低。为提高板形目标曲线与实际板形的适配度,以基本板形目标曲线和各补偿曲线为基础,利用函数建模方法建立8次多项式形式的板形目标曲线广义方程。为降低各系数的设置难度且满足全种类带钢的生产要求,利用线性函数归一化算法对板形目标曲线广义方程进行归一化处理并乘以增益系数,得到归一式的8次板形目标曲线最终模型。以国内某厂1 450 mm五机架六辊冷连轧机为应用实例,实践表明,归一式板形目标曲线使稳态轧制、加减速轧制阶段的板形标准差分别降低50%和30%且均满足工艺标准,并可保证良好的指标稳定性,为获得高质量冷轧带钢产品提供了解决方案。     

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In the steel strip cold rolling process, the thermal crown of rollers affects the transverse thick difference and the strip flatness. But it is difficult to be measured on line. Through the establishment of transverse thickness difference equation and thermal crown tracing analysis, the change rule of roll thermal crown hide in this mass of process data was found out, and was used to predict and compensate it online. This method was used in the 300 testing cold rolling mill, and compared with the traditional rolling process. The test results show that the prediction is reasonable, and the compensation is effective to level off transverse thick difference.     

一种新的带钢平坦度在线检测方法的研究

提出了一种新的基于激光、CCD成像技术的非接触式带钢平坦度检测方法———激光角度位移法。该方法兼有激光位移法和激光光切法优点:具有激光测量方法结构简单、无损带钢表面、易于维护和容易实现在线数据处理的特点,且使用线激光源照射到被测带钢表面上形成的高亮度的线光斑,使得CCD摄像机可一次得到该线光斑上所有点的位置数据,从而提高测量的速度和效率,并且可以根据需要提取相应的板形信息用于实现板形控制,可广泛适应于冷轧和热轧的生产。