冷轧带钢板形测控前沿技术的创新方略

板形在线检测与闭环控制，是生产高级精品冷轧带钢的必然要求。自主创新板形测控技术，是实现中国钢铁工业发展升级、建设钢铁强国的重大需求。在简要介绍冷轧带钢板形测控技术的基本情况、发展方向和存在问题的基础上，系统阐述了推进技术创新发展的战略构想。主要研究内容包括5个方面，板形检测通道耦合与信号解耦的原理和模型，板形调控的动态模拟和动态解耦模型，板形调控的深度智能建模，板形测控系统的计算仿真和数字孪生，板形测控系统的试验研究。需要解决的关键科学技术问题有4个，板形仪通道耦合原理和解耦方法，板形调控的动态建模和解耦方法，板形调控的深度智能建模方法，板形测控的数字孪生方法。创新目标是建立板形检测信号解耦和板形控制动态智能的方法与模型，研制国际先进的高精度板形测控信息物理系统(CPS),突破提升板形测控理论和技术水平。研究方案以国产板形测控系统应用于六辊轧机为对象，采用理论分析、建模仿真、试验研究、机器学习等方法，首先分别研究板形检测解耦、轧辊整体调整、轧辊局部调整等3个子系统，然后进行集成，通过整体系统的计算仿真和数字孪生、实验室研究和工业试验，不断改进提高。旨在促进板形测控技术的深入研究，提高钢...     

冷轧带钢板形控制机理智能协同调控模型

 为了提高板形调控效率和控制精度,基于板形控制矩阵和DE-ELM神经网络,建立了冷轧带钢板形控制机理-智能协同调控模型。首先,根据带钢金属模型和辊系弹性模型建立板形控制的机理仿真模型,构建静态板形控制矩阵;同时利用DE-ELM神经网络形成动态板形控制矩阵,并利用加权方法协调板形控制矩阵的影响度,提高板形控制稳定性和精度。实例表明,机理智能协同调控模型能够更快速获得有效板形控制系数,有助于提高冷轧带钢板形调控效率,使不良板形快速调整至良好状态。     

ABB板形仪在冷轧带钢生产中的应用

板形是高精度冷轧带钢的重要质量指标,板形控制是板带轧制领域的关键技术、核心技术和高难技术。针对国内冷轧带钢厂广泛应用的ABB压磁式板形仪控制系统,首先阐明其工作原理,明确了板形仪测量辊现场安装技术要求,并结合其在某1750mm冷连轧生产线中的实际应用效果对其板形控制手段展开分析,其1次、2次板形控制能力较强,高次板形控制能力有待进一步验证。     

整辊镶块智能型冷轧带钢板形仪的研制与工业应用

 为提高冷轧带钢板形检测精度,研制出一种新型的冷轧带钢板形仪——整辊镶块智能型板形仪。该板形仪提出与国际上流行的分段式检测辊不同的结构形式,研制了整辊镶块式检测辊,以避免传统检测辊辊片之间由于热膨胀不同对带钢表面造成的划伤;提出与国际上流行的干式集流环不同的信号集流传输方式,研制了喷淋湿式集流环,以提高检测精度和使用寿命;提出与国际上流行的采集卡形式不同的信号处理方式,研制了嵌入式DSP板形信号处理硬件系统,以提高检测精度和抗干扰能力;研发了具有误差补偿、模式识别、目标板形制定和闭环控制计算功能的板形信号处理软件系统,以实现板形仪的智能化。该板形仪经在鞍钢1250mm冷轧机上实际工业考验证明,测量信号稳定可靠,而且实现了板形闭环控制。     

变包角板形测量值计算模型

在变包角板形测量系统中,无辊环式板形辊上的传感器受力状态与包角大小有直接关系。为了得到准确的板形测量值,通过研究分析接触式无辊环板形辊的板形检测原理以及传感器在带钢张力作用下的受力状态,结合某冷轧生产线的设备安装条件,推导出了实时变包角情况下板形测量值的表达式。经现场应用表明,该模型完全适用于无辊环式板形辊的变包角板形测量系统,提高了冷轧带钢板形控制的精度,为冷轧板带生产实现精确的板形控制提供了条件。     

整辊内嵌式板形仪挠度干扰信号的消除方法

 板形测控技术是生产高端冷轧带钢的必备技术,针对国产板形测控系统研发过程中遇到的一系列新的科学技术问题,研究了如何消除整辊内嵌式板形仪挠度引起的干扰信号。首先,分析了整辊内嵌式板形仪结构特点与传感器连接型式的特殊性;然后,分析了板形信号的理想波形与实际波形特征,根据其特征提出一种新的挠度干扰信号的消除方法,根据传感器安装位置固定的特点确定干扰信号相位,以有效信号之间波形平直为目标对干扰信号幅值进行优化;最后,通过实例和工业应用对该方法的有效性进行验证。研究结果表明,该方法可以高效精确地消除挠曲附加波形,使径向压力和板形分布变得平滑,有效提高检测精度。     

冷轧板形目标曲线设定模型的研究与应用

为了提高冷轧带钢的板形质量,在1250单机架6辊可逆冷轧机的板形控制系统改造中,根据带材失稳模型判据制订了基本板形目标曲线模型。为了消除了生产中温度、卷形和设备安装误差等对板形测量的不利影响,根据设备运行情况以及轧制工艺制订了一系列补偿曲线。设定了手动调节板形的附加曲线,提高了实际生产中板形控制的灵活性。板形目标曲线设定模型投入使用后,经现场应用表明,在控制带钢凸度的同时保证了板形的控制效果,满足了后续工序对带钢凸度及板形的要求。冷轧带钢成品具有较高的板形精度,完全满足高精度板形控制的要求。     

UCM轧机中间辊横移控制模型与应用

为了提高冷轧带钢的板形质量,在1250单机架6辊可逆冷轧机板形控制系统改造中,根据轧制工艺,设定了中间辊初始位置。基于板形调节机构的调控功效,由闭环板形控制系统给出了中间辊在线横移的调节量。为了减少横移对轧辊磨损的影响,通过试验以及数值计算分析了中间辊横移阻力与横移速度以及轧制力之间的关系,对中间辊横移速度进行了设定。经现场应用表明,中间辊横移控制模型具有较高的板形控制精度,对实现冷轧带钢的高精度板形控制具有重要作用。     

1 450 mm冷连轧生产线板形控制系统组成和功能分析

介绍了鞍钢1450冷连轧生产线板形控制系统,包括系统主要设备组成和功能等。分析了板形测量原理及影响冷轧带钢板形的因素,并结合生产实际,制定了弯辊、轧辊倾斜和工作辊分段冷却等板形调节结构的控制方案。应用结果表明,板形控制系统各项功能投入使用后,有效地减小了板形偏差,实现了带钢板形的高精度控制。     

自动板形控制技术在宝钢二次冷轧机组中的应用

介绍了自动板形控制技术在宝钢二次冷轧机组中的应用;分析了DCR机组自动板形控制系统的工作原理,给出了控制二次冷轧带钢板形的6辊轧机中间辊窜动数值计算方法,板形目标曲线设定的参数表示方法和模式表示方法,板形仪测量信号的处理过程和板形自动控制调节手段中的工作辊弯辊、中间辊弯辊和倾斜的输出值计算方法;结合生产现场运行中系统出现的问题,对改善带钢板形和表面质量提出了优化解决的方法,并在生产现场得到了验证.     

Development and application of cold strip rolling flatness control system in Ansteel

In this paper,the flatness control technology AnShaper^TM for cold-rolling mill and industry application are introduced.AnShaper^TM includes;partitioning piezomagnetic shape meter for flatness measurement for cold-rolling strip;flatness measured signals processing system based on digital signal processing（DSP）;flatness feedback control model system based on the control efficiency of flatness control actuators and model adaptive function.The application verifies that strip flatness can meet the need of high quality product by using AnShaperTM.The average flatness quality is about 5Ⅰ-unit and the 0.18 mm ultrathin thickness strip flatness is 10Ⅰ-unit.     

冷轧带材整辊式板形仪通道耦合与解耦

 板形检测是提高板形质量的基础和关键。为保证带材表面不被划伤,整辊式板形仪应运而生。由于结构的特殊性,整辊式板形仪在某一通道受压力时不仅会对本通道信号产生作用,还会对邻近通道信号产生显著干扰,引起检测误差,因此需要对其进行解耦处理。为解决这一问题,首先通过力学分析提出了通道耦合的概念和影响矩阵模型,然后通过标定试验获得影响矩阵的数值,最终通过解耦方程消除通道间的相互干扰。仿真试验和工业应用证明,提出的理论和方法可有效提高板形检测和控制精度。     

冷轧带材板形辊传动方案设计

 板形在线测控是提高冷轧带材板形质量的关键措施。不同轧机的板形检测辊结构和尺寸差别较大,传动方案有被动与主动两种。不合理的传动方案可能导致带材与检测辊之间发生打滑,划伤带材。为解决上述问题,首先阐述了主、被动方案的整体选择依据。然后提出了打滑安全系数的概念,分析了引起打滑的主要因素,并将打滑安全系数作为新增板形仪传动方案的选择依据。针对被动方案,提出了提高打滑安全系数的具体措施,针对主动方案,建立了具体的电机选型理论。最后通过两套工业应用的板形检测辊,分别对主、被动方案进行了验证。     

基于DRNN－PID的板形板厚解耦控制

 针对板形板厚综合系统具有强耦合、非线性、含纯滞后环节的特点,建立了板形板厚耦合模型,并在对其进行神经网络解耦设计的基础上提出了基于对角递归神经网络(DRNN)整定PID的板形板厚解耦控制方法,然后根据带钢冷轧情况提出神经网络解耦对不同塑性刚度参数的实际适用范围。仿真结果表明,该解耦控制系统具有比传统前馈补偿解耦PID控制效果好、响应速度快、自适应跟随能力强等优点,并且符合实际轧制要求,有效的提高了板形板厚的控制精度。     

冷连轧机板形板厚解耦设定补偿研究

首先论述了冷连轧机板形板厚解耦控制的必要性,然后针对当前板形板厚解耦控制大多针对动态轧制过程的现状,提出板形板厚解耦设定补偿的思想,它包括预设定补偿和自适应穿带解耦控制。预设定补偿是解决设定过程中弯辊力对板形板厚耦合系统的影响;自适应穿带解耦控制是针对穿带过程中轧制力预报不精确的板形板厚解耦方法。     

Development of Strip Flatness and Crown Control Model for Hot Strip Mills

 The strip flatness and crown control model is the foundation of automatic strip shape control. In this paper, considering the metal transverse flows and the inter stand second deformation, the trip flatness and crown control model has been developed , which can be applied to CVC mills and PC mills as well as normal four-high mills. The strip flatness and crown control model has a high precision, and has been successfully applied to the automatic strip shape control system reconstruction of Tangshan Ganglu 1250mm hot strip plant.     

UCM轧机转向辊控制模型与应用

 在板形测量系统中,板形辊边部传感器受力状态与转向辊受力弯曲有直接关系。为了得到准确的板形测量值,通过研究ABB板形辊的板形检测原理,分析了边部传感器在带钢张力作用下的受力状态,给出了转向辊受力弯曲的数学模型,并成功应用于1450冷连轧机上。研究结果表明,该模型用于ABB板形辊板形测量系统中,实现了板形精确测量。     

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。