CVC四辊冷轧机板形控制策略

D0I:10.13374/j.issn1001053x.1996.04.011 第18卷第4期 北京科技大学学报 Vol18 No.4 1996年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.1996 CVC四辊冷轧机板形控制策略 张清东陈先霖 北京科技大学机械工程学院，北京100083 摘要研究了宽带冷轧机的板形控制策略理论问题以及CVC四辊冷带轧机建立合理的板形控 制策略的一般方法.在此基础上，以宝钢冷连轧机的第五机架为对象，建立了一套适用的板形控 制策略模型， 关键词CVC冷轧机，板形控制，控制策略 中图分类号TG333.72 在新一代高技术板带轧机的板形自动控制系统中，板形控制策略是针对当前的板形缺 陷模式，使实测带钢的板形达到目标值而需要采取的轧机各板形调控手段的最优配合使用 方案，其日的在于消除各手段之间的影响，充分发挥各自的特长，并寻求相互配合产生单个 手段不能具有的效果 1轧机总体控制策略 以我国现有各种高技术板带轧机中板形调控手段最完全的CVC轧机为讨论对象，宝钢 2030 mm CVC冷轧机即属此类.此类轧机具有压下倾斜，工作辊弯曲，轧制过程中工作辊 移位和分段冷却4种板形调控手段.针对前3种板形调控手段的整体板形模式识别模型”~) 的输出结果为：4，（仁1，…，6），其中4142分别反映左右单侧边浪大小，434，分别反映中浪 和双侧边浪的大小，4,4，分别反映四分浪和边中复合浪大小.为便于研究，再令： A1=41-42A2=43-儿4A4=5-46 (1) 其中板形特征参数A,、八2A,分别表示一次型、二次型和四次型板形偏差.针对分段冷却手 段的局部板形模式识别模型输出的是每一冷却段上的应力偏差值大小FK,(=1,·,M,用 以表示局部板形偏差.理论上，精细分段冷却可以用来控制任何类型的板形缺陷，但考虑 到各种板形控制技术的特点不同，它总被用来控制其它手段都难以胜任的局部板形偏差，以 公式表示为：KU()=2,(FK)(i=1,…,M0,其中2，综合反映第i段的冷却水设定值KU() 与FK之间的数学关系及此调节回路的控制律 压下倾斜仅用来控制1次型板形偏差，即单侧边浪，以公式表示：DAB=Q,(A),其中 Q综合反映压下倾斜位置设定值DAB与A,之间的数学关系及此调节回路的控制律. 关于CVC四辊轧机的工作辊弯曲和CVC辊移位的使用原则，目前共有两种方案冈.方 199512-01收稿第一作者男31岁博上讲师 ◆国家自然科学基金资助项目

第 1 8卷 第 4期 1 9 9 6年 8 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n i v e r s iyt o f S c i e n e e a n d T e c h n o l o yg B e ij in g V o l . 1 8 N O 一 4 A u g · 1 9 9 6 c v c 四 辊冷轧机板形控制策 略 ` 张清 东 陈先 霖 北京科技大学机械 工 程学院 , 北京 10 0 0 83 摘要 研究 了 宽带 冷轧机 的板 形控制 策略理论 问题 以及 C v C 四 辊冷带 轧机建立合 理的板形控 制策略 的一 般方法 . 在此基础上 , 以 宝钢 冷连轧机的第五 机架 为对象 , 建 立了 一套适用 的板形控 制策略模型 . 关键词 C V C 冷轧机 , 板形控制 , 控制策略 中图分类号 T G 3 3 3 . 7 2 在新 一代 高 技 术 板带 轧机 的 板形 自动 控制 系 统 中 , 板 形 控制 策 略 是针 对 当前 的板 形 缺 陷模 式 , 使 实 测 带 钢 的板形 达 到 目标 值而 需 要 采取 的轧 机 各板 形 调 控 手段 的最优 配 合 使用 方案 , 其 目的在 于 消 除各 手段 之 间 的影 响 , 充 分 发 挥各 自的特 长 , 并 寻 求相 互 配合 产生 单个 手段 不 能具有 的效 果 . 1 轧机总 体控制 策略 以 我 国现 有 各种 高技 术板 带 轧机 中板 形 调控 手段 最 完全 的 c v c 轧机 为讨论对象 , 宝钢 2 0 30 ~ C V C 冷 轧机 即 属 此类 . 此 类 轧机 具 有压 下 倾斜 , 工 作 辊 弯 曲 , 轧 制 过程 中工作 辊 移位 和分 段 冷却 4 种 板形 调控 手 段 . 针 对前 3 种 板形 调 控手 段 的整体 板形 模 式识别 模 型 l[ 一 ’ 〕 的 输 出结 果 为 : 气(=k l, … , 6) , 其 中 拜1 、 旅分 别 反 映左 右 单侧 边 浪 大小 , 拜3 、 气分 别反 映 中浪 和 双侧 边浪 的 大小 , 拜5 、 召6分 别反 映 四 分浪 和 边 中复合 浪 大小 · 为便 于研 究 ,再 令 : A l = 尸 , 一 群2 , A Z = 产3 一 群4 , A 4 = 拜5 一 群。 ( l ) 其 中板 形 特 征参数 A , 、 A Z 、 A 4分 别 表 示 一次 型 、 二次 型和 四 次型 板 形偏 差 · 针 对分 段冷却 手 段 的局 部 板形 模 式识 别模 型 2[] 输 出 的是每 一 冷却 段 上 的应力 偏 差值 大 小 F K , ( i一 l , … , 闭 , 用 以 表示 局 部 板 形 偏 差 . 理 论 上 , 精 细 分 段 冷却 可 以 用 来 控制 任何 类 型 的板 形 缺 陷 , 但 考 虑 到各 种板形 控 制技 术 的特 点不 同 , 它 总被 用来 控 制其 它手 段都 难 以 胜任 的局部 板形 偏 差 , 以 公式 表 示 为 : K U i() 一 Q , (F 凡)( i = l , … , 峭 , 其 中 Q , 综合反 映第 i 段 的 冷却 水设 定值 K U i() 与 F K ` 之 间的 数学 关 系及 此调 节 回 路 的控 制律 . 压 下 倾斜 仅 用来 控 制 l 次 型板 形 偏差 , 即 单侧 边浪 , 以 公 式表 示 : D A B 一乌(A , ) , 其 中 Q Z综 合反 映压 下倾斜 位置 设定 值 D A B 与 A . 之 间的数 学 关系 及此 调 节 回 路 的控 制律 . 关于 C V C 四 辊 轧机 的 工作 辊弯曲 和 C V C 辊移 位 的使 用原 则 , 目前 共有 两种 方 案 z[] . 方 19 9 5 一 12 一 0 1 收稿 第一作者 男 31 岁 博 士 讲 师 * 国 家 自然科学基 金 资助 项 目 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1996. 04. 011

·348· 北京科技大学学报 1996年No.4 案1只用于控制2次板形偏差，即中浪和双侧边浪，也就是所谓“同向分段接力式”控制策略， 其特点是弯辊和CVC辊移位总是同方向使用（指产生的辊缝凸度变化量）.方案2是弯辊用 于控制方案4次板形偏差即中浪和双侧边浪，CVC辊移位用于控制2次板形偏差即四分浪和 边中浪.这是一类两种手段完全独立的使用原则.本文的对象轧机一宝钢CVC冷轧机采 用了方案1的控制策略.但是生产实际情况表明，采用此种控制策略是不符合轧机实际的. 自1990年至今对带钢波浪度(70万m)测量和板形应力信号(20万m)记录结果表明，4次板 形偏差总是存在的，应该采取考虑4次板形偏差的控制策略.为此以A2A,两坐标轴表示 此两种手段分别对两种板形偏差A2,A,的调控能力，构一个区域2(12，A,),叫做板形调 节域.有了此板形调节域就可以确定相应的控制策略 2板形应力与有载辊缝 2.1有载辊缝的简化描述 板形控制中所研究的有载辊缝仅指轧件宽度范围内部分，近似于轧后带材板廓，因此通 过对大量实测轧后带材板廓数据的分析，研究有载辊缝形状的简化描述方法回，有如下结 论：(1)4次曲线就可以本质上较好的描述生产中测得的实际板廓及有载辊缝形状.(2)有载 辊缝或板廓形状可以分解为4部分一常数部分，线性部分，抛物线部分和4次部分.把 CW定义为1次凸度，CW,定义为2次凸度，CW,定义为4次凸度，那么任意一条有载辊缝形 状可以确定描述如下： x)=b0+CW,·x+CW2/2·(2x2-1)+CW4/2·(8x4-8x2+1)(2) 其中只有CW,和CW,与工作辊弯曲及CVC辊移位调节有关.因此存在一个工作辊弯曲和 CVC辊移位调节作用下有载辊缝凸度调节域2(CW,CW,),此调节域可用理论方法求得. 2.2板形应力和有载辊缝的关系 有载辊缝的分布规律和板形应力的分布规律的关系，以解析方法难以直接推得.但是已 证明了它们之间存在着相似关系1，即板形应力的分布规律取决于压下量分布规律，因此， 同一台轧机的工作辊弯曲和CVC辊移位的板形调节域2(A2,A,)相似于其相应的有载辊 缝凸度调节域2(CW,CW,).这是以有载辊缝凸度调节域来确定板形控制策略的理论依据. 3有载辊缝凸度调节域的数值方法求解 求解有载辊缝凸度调节域就要分析不同弯辊力、CVC辊移位量工况下的辊系变形. 采用作者所在课题组拥有的变厚度平面有限元模型求解变形).给出不同工况条件代入 模型，用各工况下的有载辊缝仿真计算结果求得相应的CW,和CW,值作图表示.图1为支承 辊和工作辊都为最小直径时的3种板宽下的有载辊缝凸度调节域.从中可以看出宝钢CVC 轧机的工作辊弯曲和CVC辊移位对有载辊缝凸度的调节性能的几点特征： (1)两种手段的满负荷凸度调节域与板宽有很大关系.板宽越大，域越大.每一种板宽 下的域又可分为4个子域，当板宽较大时，4个子域近似相等，当板宽较小(B=1000mm)时， 4个子域略有差别.其差别主要表现在CVC辊移位在正负范围内的调节特性不同

· 34 8 · 北 京 科 技 大 学 学 报 19 9 6年 N o . 4 案 l 只用 于控 制 2 次 板形偏 差 , 即 中浪和 双侧 边 浪 , 也 就是 所谓 “ 同 向分段 接力 式 ” 控 制策略 , 其 特 点是 弯辊 和 c v c 辊移 位 总是 同方 向使 用 ( 指产 生 的辊缝 凸 度变 化 量) . 方 案 2 是 弯辊用 于控 制方 案 4 次板 形偏 差 即 中浪和 双侧 边浪 , c v c 辊移 位用 于控 制 2 次板形 偏差 即四 分浪和 边 中浪 . 这是 一 类 两 种手 段完 全 独 立 的使 用 原则 . 本 文 的 对象 轧 机— 宝 钢 C V C 冷 轧 机采 用 了方 案 l 的控 制 策 略 . 但 是 生 产 实 际情 况 表 明 , 采 用 此 种 控 制策 略是 不符 合 轧机 实 际 的 . 自 1 9 90 年 至今 对带 钢 波浪 度 ( 70 万 m ) 测量 和板 形 应力信 号 (20 万 m )记 录结 果表 明 , 4 次 板 形偏 差总 是存 在 的 , 应 该采 取 考虑 4 次板形偏 差 的控 制策 略 2[] . 为此 以 A Z 、 A 4两 坐标 轴表 示 此 两种 手段 分 别 对两 种板 形 偏差 A Z , A ; 的 调控 能 力 , 构 一 个区 域 。 ( A Z , A 4 ) , 叫做板 形 调 节域 . 有 了 此 板形 调节 域就 可 以 确 定相 应 的控 制策 略 . 2 板形应 力与有 载辊缝 2 . 1 有载辊缝 的简化 描述 板 形 控制 中所研究 的 有 载辊 缝仅指 轧件 宽 度 范 围 内部 分 , 近 似 于 轧后 带 材板 廓 , 因此 通 过 对大 量 实测 轧后 带 材 板 廓数 据 的分 析 , 研 究有 载 辊 缝 形 状 的简 化 描 述方 法 21[ , 有 如 下 结 论 : (l ) 4 次曲线 就 可 以 本 质上 较 好 的描述 生 产 中测得 的 实 际板 廓及 有 载辊 缝形 状 . (2) 有 载 辊缝 或板 廓形 状可 以 分 解 为 4 部 分 — 常数 部 分 , 线 性 部 分 , 抛 物 线部 分 和 4 次部 分 . 把 C w l定义 为 l 次 凸 度 , C w Z定义 为 2 次凸度 , C w 4定 义为 4 次 凸 度 , 那 么任 意 一条有载 辊缝 形 状可 以 确 定 描述 如下 : 试 x ) = b 。 + C W , 一 + C W Z / 2 · (Z x ’ 一 l ) + C W 4 / 2 · (s x ` 一 s x ’ + l ) ( 2 ) 其 中只 有 C w Z和 C W ; 与工 作辊 弯 曲及 C V C 辊 移位 调 节有 关 . 因 此存在 一 个工 作辊 弯曲 和 C V C 辊 移位 调 节作 用 下有 载辊 缝凸 度调 节域 。 (C w Z , C w 4 ) , 此 调节 域 可用理 论 方法 求得 · .2 2 板形应 力和 有载辊缝 的关 系 有 载辊缝 的分布 规律 和 板形 应力 的分 布规律 的关 系 , 以 解 析方 法难 以 直接 推得 . 但是 已 证明 了 它 们 之 间存 在 着 相似 关 系 3[] , 即板 形 应 力 的分 布 规律 取 决于 压 下量 分 布 规律 . 因此 , 同一 台轧 机 的 工作 辊 弯 曲和 C V C 辊移 位 的板 形 调 节 域 。 ( A Z , A 4 ) 相 似 于 其 相应 的有 载辊 缝 凸度 调节 域 。 (C w Z , C W.) 这是 以有 载 辊缝 凸度 调节 域来 确 定板 形控 制 策 略的理 论依 据 · 3 有 载辊缝凸 度调节域的数值方法 求解 求解 有 载辊 缝 凸 度 调节 域 就要 分析 不 同弯辊 力 、 C V C 辊 移位 量 工况 下 的辊 系变形 . 采 用作 者所 在 课 题组 拥 有 的变 厚 度平 面 有 限元 模 型求 解 变 形 z[] . 给 出不 同工 况 条 件代 人 模 型 , 用 各 工况 下 的有 载辊 缝仿 真 计算 结果 求得 相应 的 C w Z和 C w 4值 作 图表 示 · 图 1 为 支承 辊 和工 作辊 都 为 最小 直 径 时 的 3 种板 宽 下 的有 载 辊缝 凸 度 调节 域 . 从 中可 以 看 出宝 钢 C V C 轧机 的 工作辊 弯 曲和 C V C 辊 移 位对 有载 辊缝 凸 度的调 节性 能的 几点 特征 : (l ) 两 种 手段 的满 负 荷 凸 度调 节 域 与板 宽 有很 大 关 系 . 板 宽 越 大 , 域越 大 . 每 一种 板 宽 下钓域 又 可分 为 4 个子 域 , 当板 宽较 大 时 , 4 个 子域 近似 相 等 , 当板 宽较 小 (B 一 1 0 0 m m ) 时 , 4 个 子域 略有 差别 . 其差 别 主要 表现 在 C V C 辊 移位 在 正负 范 围 内的调 节特 性不 同

Vol.18 No.4 张清东等：CVC四辊冷轧机板形控制策略 ·349· D,中420mm B=1800中m i,50中m一 Pm=1.5kN/mm 50m B=40mm 4Q0 300 B=N000 pm -10-8 6 0 468 12 16 Mo 凸度(CW)/μm 图1凸度调节域 (2)总的来看，弯辊和CVC辊移位都总是可以同时改变CW,和CW,的大小，而且 同样的调节量(DFB和DWV)下，弯辊对CW的改变量比CVC辊移位大，对CW,的调节能力 比CVC辊移位小.显然4次凸度CW的存在是不容忽视的. (3)对于同一种工况下(B=1000mm情况除外)，无论弯辊还是CVC辊移位调节同时引 起的CW,和CW,的变化量的比值总近似恒定，且当B=1000mm时在4个子域内仍分别有 这一特点. (4)随着板宽的减小，弯辊和CVC辊移位调节对CW,和CW的改变能力都减小，而且 CVC辊移位调节的减小程度更大.当板宽较小时CVC辊移位对CW的调节能力很小 4关于工作辊弯曲和CVC辊移位的控制策略 有载辊缝形状变化决定了板形应力的分布，这是板形控制的前提，简化描述后，有载辊 缝形状的变化就是CW2CW,的变化，板形应力的分布规律也就是A,个，值的大小.在控制 中以特征参数A?、A,给出目标板形应力，对于当前实测带钢板形状况A2A,相应的有载辊 缝凸度为CW2CW,那么要使A2A,控制达到A?、A:值，就要改变有载辊缝凸度，相应的 变化量为△CW,、△CW,控制后的有载辊缝凸度值为： CW2=CW,+△CW,CW=CW,+△CW,. 把CW2CW,叫做有载辊缝的目标凸度值.这样板形控制的4个参数A2A,A?、A:在有载 辊缝凸度调节域中都有了各自的对应点，便于在凸度调节域2(CW,CW,)中分析板形控制 策略 (1)带钢宽度B<1150mm ①根据当前实测板形状况A2A,及当前目标板形AA:,计算：△A,A:一A,: ②工作辊弯曲控制4次板形偏差，即以△A,确定弯辊力的改变量DFB,并计算将随 DFB而产生的二次板形偏差△A2: ③计算当前新的2次板形偏差调整量：△个2=A?-A2-△A2;

V o l . 1 8 N 0 . 4 张清东等 : C V C 四 辊冷轧机板形控 制策略 . 3 4 9 . 夕 b- :l 4 2 0 一n , n , . 洲叹 . B 一 l 80 0 F1 】1 1 犯 J J U U 了二 m 目 产 . 碑 . 严 ,产产尹 尸产 B = 赢 U 】1」】1 r m , . s k卜 尸尹口尹 沪 . , . 产产尸沪 产 口 尸尸 映 训了 / / ’ 从 \ \ 又才而 人议 . B = 卜鹦 的尸 \ 一 尸 声 \ 、 一 声沪产洲 舞喇两 、 \ 卜 \ 灭 、 10 口\ 醉忆 六 尸产 ` 洲尸 尸/ 尸产/ 户 洲/ 、 一 l 〔 一 8 一 6 一 4 决 _ 0 扩 4 声声坛 沪 / l 〔 l 2 l 4 1 、 尹洲尹 一 吻 户, 产 / 牙ǎ已z 侧电沐已 凸 度( e w 4 ) / “ m 图 l 凸度调节 域 (2) 总 的 来 看 , 弯 辊 和 C V C 辊 移 位 都 总 是 可 以 同 时 改 变 C w Z和 C w 4 的 大 小 , 而 且 同样 的调节 量 (D F B 和 D w V ) 下 , 弯辊 对 C W 4 的改 变量 比 C V C 辊 移位 大 , 对 C W Z 的调节 能力 比 C V C 辊移位 小 . 显然 4 次凸 度 C W 的存 在 是不 容 忽视 的 . (3 ) 对于 同一 种工 况 下 (B 二 1 o o m m 情 况 除 外 ) , 无论弯辊还 是 c v c 辊 移位 调节 同时 引 起的 C W Z 和 C W 4 的变 化 量 的 比值 总 近 似恒 定 , 且 当 B 一 1 0 0 ~ 时在 4 个 子 域 内仍 分别有 这 一特 点 . (4) 随着板 宽 的减 小 , 弯辊 和 C V C 辊移 位调 节 对 C w Z和 C w 4 的改变 能力都减小 , 而 且 C V C 辊 移位 调 节 的减小 程 度更 大 . 当板 宽较小 时 C V C 辊 移位 对 C W 4 的调节 能 力很 小 . 4 关于 工作辊弯 曲和 C v C 辊移位 的控制 策略 有载 辊 缝形 状 变化 决定 了板 形应 力 的分 布 , 这 是板 形 控 制的前 提 . 简化 描 述后 , 有 载辊 缝形 状 的 变化就 是 C w Z 、 C w 4 的变 化 , 板 形 应力 的分 布规律 也就 是 A Z 、 A 4 值的大 小 · 在 控制 中以 特 征参数 A ; 、 A ; 给 出 目标 板形 应力 , 对 于 当前 实测 带钢 板形 状 况 A Z 、 A 4相 应 的有 载辊 缝 凸 度 为 C W Z 、 C W 4 , 那 么 要使 A Z 、 A 4控 制达到 A ; 、 A 4 值 , 就 要改 变有 载辊 缝凸 度 , 相 应 的 变化 量 为 △ C w Z 、 △ C W 4 , 控制 后 的有 载辊缝 凸 度值为: C W { 一 C w Z+ △ C W Z , C W ; 一 C W 4+ △ C w 4 把 C W Z 、 C w 4 叫做 有 载辊 缝 的 目标 凸 度值 · 这样 板 形控 制 的 4 个 参数 A Z 、 A ; 、 A ; 、 A ; 在 有 载 辊 缝 凸度调 节 域 中都 有 了 各 自的对应 点 , 便 于 在 凸 度调 节 域 。 (C W Z , C W 4 ) 中分析 板形 控 制 策 略 . 带 钢宽 度 B < 1 15 0 m m 根 据 当前 实测 板 形状 况 A Z 、 A 4 , 及 当前 目标 板 形 A Z 、 A 4 , 计算 : △A 4 一 A 4 一 A 4 ; 工 作 辊 弯 曲控 制 4 次 板 形偏 差 , 即 以 △ A 4确 定 弯 辊 力 的 改 变量 D F B , 并计 算 将 随 (l)①② D F B 而产 生 的二 次板 形偏 差 △A Z ; ③ 计 算 当前 新 的 2 次板 形偏 差调 整量 : △ A Z 二 A ; 一 A Z 一 △A

·350· 北京科技大学学报 1996年No.4 ④CVC辊移位控制2次板形偏差，即以△A,确定CVC辊移位调节量DWV;控制完成 把如上过程做图表示，见图2，其中A点为当前位置，B点为目标位置，实际控制到 B点，C点为原控制策略达到的点 (2)带钢宽度B≥1150mm 在全域内弯辊力和CVC辊移位单独的调节轨迹都是直线，且斜率分别为入。、入c那么： ①过当前实测板形偏差点A(A,A)作弯辊力调节轨迹直线y过当前目标板形点B(A(, A,)作CVC辊移位调节轨迹直线y。如图3. yo=Agx+(A2-AmA),yc=x+(A2-AA) (3) 于是控制的过渡点P(ApA4p)就求得： Ap=[A,A,-4cA+A2-A2]/[a-icl A2p=[g1c(A4-个4)+gA?-AcA】/[B-J (4) ②以工作辊弯曲控制当前状态到过渡点P,计算板形偏差△A2=AP一Az △个4=A2P-A,以△A2或△A,确定工作辊弯辊力调节量DFB. ③以CVC辊移位调节从过渡点到达目标点B,计算板形偏差△A?=A?一个2p △A:=A4-A4p.以△A,或△A,确定CVC辊移位调节量DWV;控制完成. 将上述过程也做图表示，见图3，其中C点为原控制策略下达到点 至此完成了具有完整工作辊弯曲调节（一100%~100%）和CVC辊移位调节(-95% 250 200 509 4ad 150 300 100 wr/'MO) u 204 50 月B 10-8-d4丈02481012116 0 3 凸度(CW)Vμm 凸度(CWμm 图2控制策略图示(1) 图3控制策略图示(2) ~95%)的四辊CVC冷轧机板形控制中不同带材宽度下(B≥1150mm或B<1150mm)的关 于弯辊和CVC辊移位调节的控制策略模型.此模型是针对类似于宝钢CVC轧机（轧辊 L/D=3.63~4.06)的四辊CVC轧机的.其中选择B=1150mm作为两种方案分界点，既研 究了凸度调节域仿真结果，也总结了生产中的实际经验.但是，考虑到目前宝钢CVC轧机 还没有负弯辊功能，对以上方案略作修改为它专用.当以△A,或△A:确定弯辊力调节量 DFB时要判断调节后弯辊力是否会小于零，如果是则令：DBF=5%-DBF13.其中 DFB13为当前弯辊力实际值，再求出DFB产生的2次、4次板形偏差调节量△A,、△A:,如 果是B<1150mm则以△A确定DWV值.如果B>1150mm则以DFB=5%作为中间过渡 点，再用CVC辊移位把过渡点控制到目标点.此时可能无法正好达到目标点，而只能是在目

. 3 5 0 . 北 京 科 技 大 学 学 报 1 9 9 6年 N o . 4 ④ C V C 辊 移位 控制 2 次板形 偏 差 . 即 以 △ A _确 定 C V C 辊 移位 调节 量 D WV 二 控制完成 . 把如 上 过 程做 图表 示 , 见 图 2 , 其 中 A 点 为 当前 位 置 , B 点 为 目 标 位 置 , 实 际控 制 到 点 , C 点 为 原控 制 策 略达到 的 点 . (2 ) 带 钢 宽度 B 全 1 15 0 m m 在 全 域 内 弯辊 力 和 C V C 辊 移位 单独 的调 节 轨 迹都 是 直 线 , 且斜 率 分 别 为 久, 、 礼 . 那 么 : ① 过 当前 实测 板 形偏 差 点 (A A 4 , A Z )作 弯辊力 调 节 轨迹 直 线 y 。 过 当前 目标板形 点 (B A ; , A 三) 作 C V C 辊移 位 调节 轨迹 直 线 y c , 如 图 3 . y 。 = 几产 + (A Z 一 又户 4 ) , y 。 = 又产 + ( A Z 一 几产 4 ) (3 ) 于 是 控制 的 过渡 点 (P A 2尸 , A 4 )P就求 得 : A 4 , 一 区 , A 4 一 又产万 + A ; 一 A Z ] / 队 : 一 又c ] , 人 尸 一 氏又c (A 4 一 川 ) + 又, 川 一 A产 2〕 / 份 , 一 xc] (4) ② 以 工 作 辊弯 曲控制 当前 状态 到 过渡 点 尸 , 计 算 板形 偏差 △ A Z 二 A Z , 一 A 2, △ A 4 = 人 , 一 人 . 以 △ A Z或 △ A 4确 定 工作 辊 弯辊 力调 节量 D F B . ③ 以 C V C 辊 移 位调 节从过 渡点 到 达 目标 点 B , 计算 板 形偏 差 △A 三 = A 二 一 A Z , , △ A 不 二 A 百 一 A 4 , · 以 △ A ; 或 △ A未确 定 C V C 辊 移位 调 节量 D W V ; 控 制完成 . 将上 述 过程 也 做 图表 示 , 见 图 3 , 其 中 C 点 为原 控 制策 略下 达 到点 . 至 此完 成 了具 有 完整 工作 辊 弯 曲调节 ( 一 1 0 % 一 1 0 % ) 和 C V C 辊移 位调 节 ( 一 95 % 冬ǎ日廿 侧屯沐3 2 5 0 一 尸尸 口 尸洲、 2 0 0 尸沪 产产沪 / 长 尸 / 尸 沪尸 1 5 0 二 \ 、 纷 / / / / 1 0 0 丫户 峨 沪产 / / / / 尸 5 0 .jl 护 尸 ’ 刁 君 0 1 2 3 4 沪沪沪 以 即甘 产产 \ 子尸 尹 / 产 ,产 口声 咧 、 \ 确 \ { 3 0〔 \ \ , / 尸 尸 / 尸尹 \ 、 \ 长 _ 尸产 ,产 日蒙认k \ , A \ 长 、 · l 0 ` 岛 \ 几 J 沪 . 碑 , / 尸 / 碑 户 一 丫 l ( _ 一 8 一 亡 二 · 4 仪 k 0 2 4巨劣几〔 1二 . 1月l 6 洲尸产 口巨 日日 斗ǎ日z 侧屯沐3 凸 度(C W ; )/ 卜m 图2 控 制策略 图示(l) 凸 度( C W ; )/ 协m 图3 控 制策 略图示(2) 一 9 5 % ) 的 四 辊 c v c 冷 轧机 板形 控制 中不 同带材 宽度 下 (B 全 1 1 50 ~ 或 B l< 1 50 ~ ) 的关 于 弯辊 和 c v c 辊 移位 调 节 的 控 制策 略 模 型 . 此模 型 是 针 对类 似于 宝 钢 C V C 轧 机 ( 轧 辊 L D/ = 3 . 63 一 4 . 0 6) 的四 辊 c v c 轧 机 的 . 其 中选 择 B 二 1 150 m m 作 为 两 种方 案分 界 点 , 既研 究 了 凸 度 调 节 域 仿 真 结果 , 也总 结 了 生产 中 的实 际 经验 . 但 是 , 考 虑 到 目前 宝钢 C v C 轧机 还 没 有 负 弯辊 功能 , 对 以 上方 案 略 作 修 改 为它 专用 . 当 以 △A 二或 △ A 4 确定 弯辊 力 调 节 量 D F B 时 要 判 断 调 节 后 弯 辊 力 是 否 会 小 于 零 , 如 果 是 则 令 : D B F = 5 % 一 D B 1F 3 . 其 中 D F 1B 3 为 当前 弯 辊力 实 际值 , 再求 出 D FB 产 生 的 2 次 、 4 次板 形偏 差 调 节量 △A Z 、 △A 万 , 如 果 是 B l< 150 ~ 则 以 △A Z 确定 D W V 值 . 如果 B > 1 150 m m 则 以 D F B 一 5% 作 为 中间过 渡 点 , 再 用 c v c 辊 移位 把 过 渡点 控制 到 目标点 . 此 时 可能 无法 正 好达 到 目标点 , 而 只能是 在 目

Vol.18 No.4 张清东等：CVC四辊冷轧机板形控制策路 ·351* 标点的附近 5结论 ()全面研究了四辊CVC轧机的板形控制策略问题，提出了制订控制策略的一般规则 并建立一套完整的控制策略模型. (2)以宝钢CVC冷轧机的实测数据为基础，研究了有载辊缝及板廓形状的规律，并由 此建立了一种简化描述方法，方便了板形控制研究. (3)应用变厚度二维有限元模型仿真研究了宝钢CVC轧机的辊系弹性变形，建立了关 于弯辊和CVC辊移位的凸度调节域2(CW2,CW,),并由此进一步证明了轧机原用控制策 略的不合理，同时提出了轧制中工作辊可移位四辊CVC轧机的正确的板形控制策略. (④)本文关于有载辊缝形状的简化描述方法、板形控制策略的基本规则具有通用性，可 推广到其它冷带轧机上. 参考文献 1华建新.冷轧带钢工作辊弯曲和CVC位置的联合控制.钢铁，1992,27(9：33~37 2张清东.宽带冷轧机板形自动控制系统的研究：[博士论文].北京科技大学，1994 3张清东，陈先霖，王长松等.冷轧宽带钢横向内应力分布的实测与计算.北京科技大学学报，1994,16( 增刊3)：81~85 Flatness Control Strategy for CVC4-Hi Cold Rolling Mill Zhang Qingdong Chen Xianlin College of Mechanical Engineering,USTB,Beijing 100083,PRC ABSTRACT Reasonable flatness control strategies for various controlling approaches are studied,which are very important to the flatness control characteristic of the high-tech cold rolling mills with much more flatness control actuators. An available flatness control strategy model for a CVC4-Hi cold rolling mill such as the cold rolling mill in Baoshan Iron and Steel Company is founded. KEY WORDS CVC cold rolling mill,flatness control,control strategy

V o l . 1 8 N o . 4 张清东等 : C V C四 辊冷轧机板形控制策 略 标 点 的附 近 . 5 结论 ( )l 全 面研究 了 四辊 c v c 轧机 的板形 控 制 策略 问题 , 提 出了 制订 控 制策 略 的 一般 规则 并建 立 一套 完整 的控 制 策略模 型 . (2 ) 以 宝 钢 c v c 冷 轧机 的 实测 数 据 为基 础 , 研 究 了 有 载 辊 缝 及板 廓 形 状 的规律 , 并 由 此 建立 了 一种 简化 描述 方法 , 方便 了 板形 控 制研 究 . ( 3) 应 用变 厚度 二 维有 限元 模 型 仿真 研 究 了宝 钢 c v c 轧 机 的 辊系 弹性 变 形 , 建 立 了关 于 弯辊 和 C V C 辊 移位 的 凸度 调 节域 。 (C w Z , C W ; ) , 并 由此 进 一步 证 明了 轧机 原 用控 制 策 略的不 合 理 , 同时提 出 了 轧制 中工作 辊 可移 位 四 辊 C v C 轧 机 的正 确的板形 控制 策 略 . (4 ) 本 文关 于有 载辊 缝形 状 的简化 描述 方 法 、 板形 控 制策 略 的基 本规则具有 通 用性 , 可 推广 到其 它冷 带轧 机上 . 参 考 文 献 l 华建新 . 2 张清东 . 3 张 清东 , 增 刊 3) : 冷轧带钢 工作辊 弯曲和 c v c 位 置的 联合控 制 . 钢 铁 , 19 9 2 , 2 7 (9) : 3 一 37 宽带冷轧机板形 自动控制系统的研究 : 〔博 士论文 ] . 北京科技大学 , 1 9 94 陈先霖 , 王 长松等 . 冷轧宽 带钢 横向内应力分布 的实测与 计算 . 北京科技大学 学报 , 1 9 94 , l 6( 8 1 ~ 8 5 F l a t n e s s C o n t r o l S t r a t e g y of r C V C 4 一 H i C o ld R o l li n g M ill hZ a n g Qi n g d o n g C o ll e g e o f M e e h a n i e a l E n g i n e e r i n g , hC e n iX a n li n U S T B , B e ij i n g 1 00 0 8 3 , P R C A B S T R A C T R e a s o n a b l e fl a in e s s e o n t r o l s tr a t e g i e s of r v ar i o u s e o n tr o ll i n g ap P r o a e h e s a r e s tu d i e d , w h i e h a r e v e yr im P o rt a n t t o ht e fl a ut e s s e o n tr o l e h ar a e t e ir s t i e o f th e h i g h 一 t e e h e o ld r o lli n g m il l s w i th m u e h m o r e fl a in e s s e o n tr o l a e ut a t o r s . A n a v a il a b l e fl a in e s s e o n t r o l s t r a t e g y m o d e l fo r a C V C 4 一 H i e o l d r o llin g m ill s u e h a s th e e o l d r o lli n g m ill i n B a o s h a n I r o n a n d S t e e l C o m P a n y 1 5 fo u n d e d . K E Y W O R D S C V C c o l d r o lli n g m il l , fl a nt e s s e o n tr o l , e o n t r o l s tr a t e g y