前言冷轧带钢生产中 ,由于轧辊弯曲变形挠度的存在 ,以及热轧来料凸度的影响 ,不可避免地造成轧后带钢边部厚度减薄 (也称边缘降 ,ｅｄｇｅｄｒｏｐ)。为了改善边部厚度的控制水平 ,进一步提高轧机的成材率 ,各种类型的轧机纷纷应运而生 ,目前在实际生产中运用较多的机型ＨＣ、ＵＣ系列轧机就在其中。与普通的四辊轧机相比较 ,ＨＣ系列轧机增设了中间辊窜动功能 ,具有了一定的边部厚度控制能力 ,见图 1。电工钢产品作为钢铁生产的精品 ,出于叠片加工的需要 ,不仅对带钢的纵向厚度有严格的要求 ,而且带钢的横向厚度也格外的重要。为了适应电工钢生产的需求 ,改进带钢横向的厚度控制水平 ,减少后道工序的切边损失 ,日立制作所的ＵＣＭＷ轧机在ＨＣ轧机的基础上增加了中间辊弯辊和工作辊的窜动功能 ,进一步加强了对边部厚度的控制能力。2 ＵＣＭＷ轧机的边缘降控制2 1 边缘降控制的概念边缘降主要是指带钢边部一定宽度范围内 ,由于多种原因造成的厚度剧烈减薄现象。为了能够反映边缘降的情况 ,目前通常采用两种定义方法 (参见图 2 ) :( 1 )边缘降量 :带钢边部特定点厚度与基准点的差值量。在这种情况下我们一般将特定点位置选择在距边部 1 5ｍｍ的地方 ,基准点的位 置选择在距边部 1 0 0ｍｍ的地方 ,那么边缘降量 =ｔ1 0 0 -ｔ1 5。 ( 2 )边缘降率 :带钢边部特定点厚度ｔ1 5与轧制厚度ｔｃ 的百分比例 ,即ｔ1 5/ｔｃ×1 0 0 %。图 2 带钢边缘降的定义Ｆｉｇ .2 Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｏｆｅｄｇｅｄｒｏｐ2 2 Ｔａｐｅｒ辊的工作方式ＵＣＭＷ轧机采用了Ｋ -ＷＲＳ技术 ,每个机架全部使用一端带有倒角的工作辊 (ｔａｐｅｒ辊 ) ,通过ｔａｐｅｒ辊实现对带钢宽度方向进行厚度控制。实际生产中根据工艺的要求 ,控制轧辊的窜动位置 ,以获得对边部厚度的有效控制 ,目前使用的倒角参数和控制方式如图 3所示。图 3 Ｔａｐｅｒ轧辊参数及工作原理Ｆｉｇ .3 Ｐａｒａｍｅｔｅｒａｎｄｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔａｐｅｒｒｏｌｌ2 3 边缘降控制的策略为获得最佳的板形控制效果 ,边缘降控制的基本策略为 :( 1 )将来料热轧带钢的凸度情况用于ＷＲ窜动的设定计算中 ;( 2 )将出口的成品边缘降情况反馈实现ＦＢ控制 ;( 3)根据ＷＲ窜动位置的变化给予工作辊弯辊的补偿控制。控制策略见图4。2 3.1 ＷＲ窜动的预设定功能入口的凸度仪通过对热轧来料横断面的扫描 ,获取来料的凸度情况数据 ,这一凸度数据与材料的钢种信息、规格情况共同通过过程计算机对Ｔａｐｅｒ轧辊的窜动工作位置进行预设定的计算 :Ｗｓδｔ,ｉｃｒ=αｉ·Ｃｒ+ βｉ+ΔＷｓδｔ,ｉＷｓδ油田加药装置
ｂ ,ｉｃｒ=αｉ·Ｃｒ+ βｉ+ΔＷｓδｂ ,ｉ图 4 边缘降控制策略示意图Ｆｉｇ .4 Ｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｅｄｇｅ ｄｒｏｐｃｏｎｔｒｏｌ式中 Ｗｓδｔ,ｉｃｒ、Ｗｓδｂ ,ｉｃｒ———分别为ｉ机架上 /下工作辊窜动的凸度修正量 ;Ｃｒ———凸度的实绩 ;αｉ、βｉ———ｉ# 机架凸度补正系数 ;ΔＷｓδｔ,ｉ、ΔＷｓδｂ ,ｉ———分别为ｉ# 机架操作人员手工修正量。2 .3.2 边缘降控制的反馈功能当钢卷在轧机中进行正常轧制的时候 ,位于轧机出口的边缘降仪 ,通过对钢卷边部厚度的测量 ,掌握了边部厚度的控制情况。为了有效地评价边部厚度控制的效果 ,选择距离边部 5 ,1 0 ,1 5 ,2 5 ,30ｍｍ五点作为评价的目标点 ,分别对操作侧及传动侧进行评价。ΔＥｘＯＰ=www.auau66.ComＥｘｏｂｊ-ＥｘＯＰΔＥｘＤＲ=Ｅｘｏｂｊ-ＥｘＤＲ式中 ΔＥｘＯＰ、ΔＥｘＤＲ———带钢操作侧及传动侧Ｅｄｇｅｄｒｏｐ偏差 ;ＥｘＯＰ、ＥｘＤＲ———带钢操作侧及传动侧Ｅｄｇｅｄｒｏｐ量 ;Ｅｘｏｂｊ———Ｅｄｇｅｄｒｏｐ目标值 ;以ΔＥｘＬＬ≤ΔＥｘ弹力玩具≤ΔＥｘＵＬ作为判定的方法 ,其中ΔＥｘＬＬ、ΔＥｘＵＬ———判定Ｅｄｇｅｄｒｏｐ的上 /下限值 ;ΔＥｘ———边部Ｘｍｍ位置的边缘降量。通过对边部五点的综合评价 ,可基本掌握当前的边缘降情况 ,为了能给出较为准确的工作辊窜动控制 ,采用了较经典的最小二乘法进行运算。Ｋｗ =(ＫＴＱＫ) - 1 ＫＴＱＫ =Ｋ1 ,5 Ｋ3,5Ｋ1 ,1 0 Ｋ3,1 0Ｋ1 ,1 5 Ｋ3,1 5Ｋ1 ,2 5 Ｋ3,2 5Ｋ1 ,30 Ｋ3,30Ｑ =ＷＴ·ＷＷ =ｄｉａｇ(Ｗｎ5 ,Ｗｎ1 0 ,Ｗｎ1 5 ,Ｗｎ2 5 ,Ｗｎ30 )Ｋｗ———增益矩阵 ;Ｋ———影响系数矩阵 ;
Ｋｉ,ｘ———对应各积极的影响系数 ;Ｗ———权重系数矩阵 ;ＷＴ———权重系数矩阵的逆矩阵。由此我们可由增益矩阵决定窜动控制量 ,ΔＷｓδΔ=Ｋｗ·ΔＥΔ;式中 ΔＷｓδΔ———Ｅｄｇｅｄｒｏｐ修正量矩阵 ;ΔＥΔ———Ｅｄｇｅｄｒｏｐ偏差矩阵。由于 1～ 3号机架工作辊窜动位置随着ＦＢ控制的要求不断地发生变化 ,必然造成各机架用于板形控制弯辊执行机构的效果变化 ,而对于 1～ 4号机架而言 ,ＷＲ弯辊的控制无法实现自动 ,这就要求弯辊具备能进行自动补偿的功能 ,以保证弯辊的效果 ,补偿方法如下 :ΔＦｗ ,ｉｒｅｆ=Ｋｗｉ·ΔＳｗｉａｃｔΔＳｗ ,ｉａｃｔ=(Ｓｗｔ,ｉａｃｔ+Ｓｗｂ ,ｉａｃｔ) ｎ/2 - (Ｓｗｔ,ｉａｃｔ+Ｓｗｂ ,ｉａｃｔ) ｎ- 1 /2式中 ΔＦｗ ,ｉｒｅｆ———ｉ机架ＷＲ弯辊补偿量 ;ΔＳｗ ,ｉａｃｔ———ｉ机架ＷＲ窜动位置变化量 ;Ｓｗｔ,ｉａｃｔ,Ｓｗｂ ,ｉａｃｔ———上 /下工作辊窜动位置实绩值 ;Ｋｗｉ———弯辊影响系数。通过这样一个较完整的闭环回路 ,实现了边缘降控制的全过程。3 边缘降控制的应用实践3 1 有效地减少边缘降的产生配备了边缘降控制系统的ＵＣＭＷ轧机 ,在实际生产中 ,通过Ｔａｐｅｒ轧辊的使用有效地发挥了对边部厚度的控制作用。以轧制 0 .5ｍｍ厚度的电工钢产品为例 ,带钢边部 0～ 1 0 0ｍｍ范围内的边部厚度控制情况见图 5。由图 5可见 ,在同一轧机上 ,边缘降控制的投入将对边部厚度尤其在 0～ 1 5ｍｍ的范围内产生图 5 边缘降控制效果Ｆｉｇ .5 Ｅｆ
ｆｅｃｔｏｆｅｄｇｅｄｒｏｐｃｏｎｔｒｏｌ较大的影响。从上述数据看 ,边缘降的降低幅度大约在 5 0 %左右。3 2 来料凸度对成品的边部厚度的影响作为ＵＣＭＷ轧机而言 ,可有效地改变边部 0～ 1 0 0ｍｍ范围内的厚度分布情况 ,对于消除冷轧产品边缘降发挥有效作用。但通过对生产实际的研究 ,发现热轧来料的凸度对冷轧成品的边部厚度分布有较大的影响。从图 6中可见 ,两者的凸度在一定样本的数据下 ,表现了较强的线性趋势。图 6 热轧凸度与冷轧成品凸度对应情况Ｆｉｇ .6 Ｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｈｏｔａｎｄｃｏｌｄｒｏｌｌｅｄｃｒｏｗｎｓ4 结束语通过在生产实际中的运用 ,以及对实绩数据的分析 ,可对边缘降控制系统作以下评价 :( 1 )具备有边缘降控制手段的ＵＣＭＷ轧机 ,通过锥度辊的运用可有效地改善带钢边部的厚度控制效果 ,拖布减少边缘降的产生 ,可减少后道工序的切边量和提高成材率。( 2 )目前边缘降控制的范围及基准以边部1 0 0ｍｍ为准 ,使两边 1 0 0ｍｍ以外的区域无法进行控制 ,这是本系统将来应积极改进的方面。( 3)ＵＣＭＷ轧机的边部厚度控制功能目前只应用于电工钢产品 ,对于扩展应用到其它冷轧产品应进一步开展研究。( 4 )热轧来料的凸度对边缘降控制有很大的影响。保证来料的凸度在合理的范围之内 ,减少局部高点的形成 ,将直接影响边缘降控制的效果。对于两者的对应关系应作进一步的研究边缘降控制技术的应用@朱简如$宝钢股份公司冷轧部!上海200941
@徐耀寰$宝钢股份公司冷轧部!上海200941边缘降;;UCMW轧机;;凸度;;锥度辊阐述了在UCMW轧机上应用锥度工作辊进行边缘降控制的机理和优化策略 ,对实际生产中投入边缘降控制所产生的良好效果进行了对比分析 ,同时对这一系统的综合能力作了评价ｔ) ｎ/2 - (Ｓｗｔ,ｉａｃｔ+Ｓｗｂ ,ｉａｃｔ) ｎ- 1 /2式中 ΔＦｗ ,ｉｒｅｆ———ｉ机架ＷＲ弯辊补偿量 ;ΔＳｗ ,ｉａｃｔ———ｉ机架ＷＲ窜动位置变化量 ;Ｓｗｔ,ｉａｃｔ,Ｓｗｂ ,视频采集ｉａｃｔ———上 /下工作辊窜动位置实绩值 ;Ｋｗｉ———弯辊影响系数。通过这样一个较完整的闭环回路 ,实现了边缘降控制的全过程。3 边缘降控制的应用实践3 1 有效地减少边缘降的产生配备了边缘降控制系统的ＵＣＭＷ轧机 ,在实际生产中 ,通过Ｔａｐｅｒ轧辊的使用有效地发挥了对边部厚度的控制作用。以轧制 0 .5ｍｍ厚度的电工钢产品为例 ,带钢边部 0～ 1 0 0ｍｍ范围内的边部厚度控制情况见图 5。由图 5可见 ,在同一轧机上 ,边缘降控制的投入将对边部厚度尤其在 0～ 1 5ｍｍ的范围内产生图 5 边缘降控制效果Ｆｉｇ .5 Ｅｆｆｅｃｔｏｆｅｄｇｅｄｒｏｐｃｏｎｔｒｏｌ较大的影响。从上述数据看 ,边缘降的降低幅度大约在 5 0 %左右。3 2 来料凸度对成品的边部厚度的影响作为ＵＣＭＷ轧机而言 ,可有效地改变边部 0～碳海绵 1 0 0ｍｍ范围内的厚度分布情况 ,对于消除冷轧产品边缘降发挥有效作用。但通过对生产实际的研究 ,发现热轧来料的凸度对冷轧成品的边部厚度分布有较
大的影响。从图 6中可见 ,两者的凸度在一定样本的数据下 ,表现了较强的线性趋势。图 6 热轧凸度与冷轧成品凸度对应情况Ｆｉｇ .6 Ｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｈｏｔａｎｄｃｏｌｄｒｏｌｌｅｄｃｒｏ
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