劉亞星 顧 清 錢 承 白振華,3

1.燕山大學(xué)國(guó)家冷軋板帶裝備及工藝工程技術(shù)研究中心，秦皇島，0660042.燕山大學(xué)電氣工程學(xué)院，秦皇島，0660043.燕山大學(xué)亞穩(wěn)材料制備技術(shù)與科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，秦皇島，066004

0 引言

近年來(lái)，隨著汽車、家電、包裝等制造工業(yè)的迅猛發(fā)展，市場(chǎng)及用戶對(duì)帶鋼強(qiáng)度與質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求。鋼鐵企業(yè)為提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，不斷向超高強(qiáng)鋼產(chǎn)品轉(zhuǎn)型升級(jí)[1-4]。然而，由于超高強(qiáng)鋼比普通帶鋼更強(qiáng)、更硬、甚至更薄，因此冷軋過(guò)程需要更大的軋制力，而國(guó)內(nèi)外絕大部分五機(jī)架冷連軋機(jī)組并非為超高強(qiáng)鋼產(chǎn)品而設(shè)計(jì)，其設(shè)備的軋制能力限制了超高強(qiáng)鋼冷軋生產(chǎn)，部分更高強(qiáng)度帶鋼的壓下軋薄只能依靠于單機(jī)架小輥徑軋機(jī)[5-6]。國(guó)內(nèi)某鋼廠為實(shí)現(xiàn)超高強(qiáng)鋼產(chǎn)品的高效化冷連軋生產(chǎn)，特投資建設(shè)了六機(jī)架冷連軋機(jī)組，其中第4機(jī)架采用的是小輥徑超級(jí)萬(wàn)能凸度軋機(jī)，其他機(jī)架采用的是常規(guī)萬(wàn)能凸度軋機(jī)。

平直度和斷面形狀作為冷軋帶鋼成品的重要質(zhì)量指標(biāo)，一直是軋制技術(shù)攻關(guān)的重點(diǎn)與難點(diǎn)[7-10]。同時(shí)，超高強(qiáng)鋼不同于普通帶鋼，在大軋制力作用下各機(jī)架輥系會(huì)發(fā)生更大程度的變形[11-12]，而且大軋制力會(huì)削弱機(jī)組平直度與斷面形狀的控制能力，平直度與斷面形狀更加難控。平直度與斷面形狀的主要控制手段包括彎輥、竄輥以及傾輥等[13-15]，以往對(duì)冷連軋機(jī)組各機(jī)架彎輥、竄輥以及傾輥等工藝參數(shù)的設(shè)定主要依賴于現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)以及最后一機(jī)架的反饋控制。然而，對(duì)于六機(jī)架冷連軋機(jī)組生產(chǎn)超高強(qiáng)鋼而言，機(jī)架數(shù)多,平直度與斷面形狀控制工藝更加復(fù)雜，如果彎輥、竄輥以及傾輥等工藝參數(shù)設(shè)定不當(dāng)，不但影響當(dāng)前機(jī)架的平直度與斷面形狀，而且還會(huì)影響到下一機(jī)架以及后續(xù)控制，加之各機(jī)架軋機(jī)都處于高負(fù)荷工作狀態(tài)，極易引發(fā)成品帶鋼平直度不良、斷面形狀不均勻等缺陷的發(fā)生[16-18]，嚴(yán)重影響到該機(jī)組的成材率。為此，如何實(shí)現(xiàn)六機(jī)架冷連軋機(jī)組各機(jī)架彎輥、竄輥以及傾輥等工藝參數(shù)的合理設(shè)定以達(dá)到充分發(fā)揮該機(jī)組平直度與斷面形狀綜合控制能力的目的，就成為該機(jī)組實(shí)現(xiàn)超高強(qiáng)鋼產(chǎn)品高效、穩(wěn)定、批量生產(chǎn)急需攻關(guān)的關(guān)鍵問(wèn)題之一。本文即在此背景下圍繞六機(jī)架冷連軋機(jī)組超高強(qiáng)鋼平直度與斷面形狀的前饋控制展開(kāi)研究。

1 平直度與斷面形狀預(yù)報(bào)模型簡(jiǎn)介

超高強(qiáng)鋼與普通帶鋼相比強(qiáng)度更大、更難被壓下，但兩者在軋制過(guò)程中塑性變形原理是相同的。從力學(xué)角度來(lái)講，張應(yīng)力橫向分布是反映帶鋼平直度與斷面形狀最直接有效的參量。采用分段離散法，設(shè)定總條元數(shù)為2n+1，建立超高強(qiáng)鋼軋制過(guò)程中的塑性變形模型，包括帶鋼前張應(yīng)力橫向分布模型與帶鋼后張應(yīng)力橫向分布模型[6]，如下式所示：

(1)

(2)

式中，σ1j為帶鋼前張應(yīng)力，MPa；σ0j為帶鋼后張應(yīng)力，MPa；E為帶鋼彈性模量，MPa；ν為帶鋼泊松比；T1為前張力，kN；T0為后張力，kN；B為帶鋼寬度，mm；H1為帶鋼出口厚度，mm；H0為帶鋼入口厚度，mm；h1(j)為帶鋼出口厚度橫向分布值，mm；h0(j)為帶鋼入口厚度橫向分布值，mm；Lj為帶鋼縱向長(zhǎng)度橫向分布值，mm；L為帶鋼縱向取樣長(zhǎng)度，mm；u′j為帶鋼橫向位移增量分布值，mm；ΔΒ為帶鋼寬展量，mm；j為分段條元序號(hào)，j=1,2,…,2n+1。

帶鋼軋制過(guò)程中輥系的彈性變形直接影響著負(fù)載輥縫形狀，一般可以通過(guò)聯(lián)立軋輥彎曲撓度方程、相鄰軋輥?zhàn)冃螀f(xié)調(diào)方程以及軋輥的力與力矩方程對(duì)軋機(jī)的輥系彈性變形進(jìn)行求解。但由于超高強(qiáng)鋼比普通帶鋼軋制需要更大的軋制力，因此軋機(jī)負(fù)載輥縫形狀受輥系彈性變形影響更為明顯。本文所研究的六機(jī)架冷連軋機(jī)組中,F4機(jī)架為小輥徑軋機(jī)，F(xiàn)1、F2、F3、F5、F6機(jī)架為常規(guī)軋機(jī)。輥間壓扁系數(shù)是輥系彈性變形準(zhǔn)確求解的前提，常規(guī)軋機(jī)的輥間壓扁要結(jié)合平面應(yīng)變與平面應(yīng)力兩種假設(shè)條件[16,19]，以工作輥與中間輥為例，壓扁系數(shù)如下：

(3)

小輥徑軋機(jī)還要考慮在大張力作用下工作輥的水平位移現(xiàn)象[6]，發(fā)生水平位移后工作輥與中間輥的壓扁系數(shù)如下：

(4)

式中，E1為工作輥彈性模量，MPa；ν1為工作輥泊松比；E2為中間輥彈性模量，MPa；ν2為中間輥泊松比；Rw為工作輥半徑，mm；Rm為中間輥半徑，mm；fwlj為工作輥水平位移量，mm；bwmz為工作輥與中間輥?zhàn)蠼佑|寬度，mm；bwmy為工作輥與中間輥右接觸寬度，mm。

由此求得輥間壓力與軋制壓力的分布函數(shù)與軋輥的撓曲變形，進(jìn)而即可求出有載輥縫形狀曲線，如下式所示：

(5)

進(jìn)一步通過(guò)式(1)即可求出前張應(yīng)力σ1j的分布值，從而得到平直度s(j)：

(6)

那么，對(duì)于六機(jī)架冷連軋機(jī)組超高強(qiáng)鋼冷軋過(guò)程而言，前一機(jī)架帶鋼出口厚度即為后一機(jī)架的入口厚度，每個(gè)機(jī)架利用上述相關(guān)模型即可實(shí)現(xiàn)對(duì)平直度與斷面形狀的計(jì)算。

2 平直度與斷面形狀前饋控制策略分析

在給定超高強(qiáng)鋼冷連軋過(guò)程軋制規(guī)程與工藝潤(rùn)滑制度的前提下，各機(jī)架的彎輥、竄輥以及傾輥等是控制平直度與斷面形狀的主要手段，其實(shí)質(zhì)都是對(duì)負(fù)載輥縫的控制。傾輥可以改變負(fù)載輥縫斜度，一般用于治理簡(jiǎn)單的單邊浪或者楔形斷面，而彎輥與竄輥可以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜浪形與斷面形狀的控制。

以彎輥對(duì)負(fù)載輥縫的影響為例，設(shè)定上工作輥傳動(dòng)側(cè)彎輥力的調(diào)節(jié)范圍為-500～500 kN，同時(shí)為了體現(xiàn)工作輥彎輥對(duì)負(fù)載輥縫的改變能力，上工作輥操作側(cè)跟隨傳動(dòng)側(cè)做反向等值調(diào)節(jié)，以當(dāng)前彎輥力值下負(fù)載輥縫與工作輥彎輥力處于基態(tài)時(shí)負(fù)載輥縫的差值為縱坐標(biāo)，工作輥彎輥力對(duì)負(fù)載輥縫的影響如圖1所示。由圖1可以看出，工作輥正彎和負(fù)彎都會(huì)引起負(fù)載輥縫形狀的改變，傳動(dòng)側(cè)正彎越大，該側(cè)負(fù)載輥縫正向變化越大；傳動(dòng)側(cè)負(fù)彎越大，該側(cè)負(fù)載輥縫負(fù)向變化越大，操作側(cè)亦然。

圖1 彎輥對(duì)負(fù)載輥縫的影響Fig.1 Influence of roll bending on load roll gap

因此，綜合運(yùn)用彎輥、竄輥以及傾輥等功能，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載輥縫形狀的調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)平直度與斷面形狀的控制。為此，針對(duì)超高強(qiáng)鋼軋制過(guò)程平直度與斷面形狀的控制問(wèn)題，充分結(jié)合六機(jī)架冷連軋機(jī)組的設(shè)備與工藝特點(diǎn)，提出了以下前饋控制策略：根據(jù)來(lái)料平直度與斷面形狀，以F1機(jī)架出口平直度最接近該機(jī)架目標(biāo)平直度曲線為目標(biāo)，同時(shí)兼顧出口斷面形狀橫向分布的均勻性與邊降控制，對(duì)F1機(jī)架的彎輥、竄輥與傾輥進(jìn)行優(yōu)化設(shè)定，實(shí)現(xiàn)對(duì)F1機(jī)架的前饋控制，并預(yù)報(bào)出F1出口平直度曲線與斷面形狀，F(xiàn)1出口平直度與斷面形狀即為F2機(jī)架的來(lái)料平直度與斷面形狀，以此類推，依次實(shí)現(xiàn)對(duì)后續(xù)F2、F3、F4、F5、F6機(jī)架的前饋控制。并且，將F6機(jī)架平直度預(yù)報(bào)與實(shí)體板形儀有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)平直度與實(shí)測(cè)平直度的相互校驗(yàn)，以保證各個(gè)機(jī)架預(yù)報(bào)結(jié)果的準(zhǔn)確性。六機(jī)架冷連軋機(jī)組平直度與斷面形狀前饋控制原理如圖2所示。

圖2 六機(jī)架冷連軋機(jī)組平直度與斷面形狀前饋控制原理圖Fig.2 Feedforward control schematic diagram of flatness and section shape of six stand tandem cold mill

3 平直度與斷面形狀前饋控制技術(shù)

根據(jù)本文提出的超高強(qiáng)鋼冷連軋過(guò)程平直度與斷面形狀前饋控制策略，分道次設(shè)定目標(biāo)平直度曲線，分解整體平直度控制量，降低控制難度。然后，以各機(jī)架出口平直度接近相應(yīng)的目標(biāo)平直度曲線為目標(biāo)，同時(shí)考慮斷面形狀均勻性和邊降控制，建立平直度與斷面形狀前饋控制模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)各機(jī)架彎輥、竄輥以及傾輥的優(yōu)化設(shè)定。

3.1 基于來(lái)料的各機(jī)架出口目標(biāo)平直度曲線設(shè)定方法

在以往的目標(biāo)平直度曲線設(shè)定中，一般采用微中浪甚至是直線的控制模式，即在平直度閉環(huán)控制系統(tǒng)的作用下，使得出口平直度逐漸向目標(biāo)平直度曲線靠攏[20]。雖然這種將微中浪或者直線作為目標(biāo)平直度曲線的方式會(huì)使得整體平直度值很小，但是，在這種控制模式下，平直度控制系統(tǒng)為了使得出口平直度最大程度地接近目標(biāo)平直度，就會(huì)不斷調(diào)整工藝參數(shù)，表現(xiàn)在實(shí)際出口平直度曲線上為平直度值在帶鋼寬度方向上正負(fù)交替變換，宏觀表現(xiàn)為復(fù)合浪、小碎浪等附加浪形缺陷，如圖3所示。

圖3 復(fù)合浪、小碎浪等附加浪形缺陷Fig.3 Additional wave shape defects such as compoundwave and small breaking wave

這樣，雖然整體平直度值很小，但復(fù)合浪、小碎浪等附加浪形的產(chǎn)生直接影響了帶鋼的使用性能，對(duì)后續(xù)退火、平整、沖壓、涂鍍等工序極為不利。為此，在保證整體平直度良好的情況下，將目標(biāo)平直度曲線設(shè)定為與原始平直度形態(tài)一致的曲線，如若來(lái)料平直度呈現(xiàn)雙邊浪形態(tài)，那么目標(biāo)平直度曲線也設(shè)定為在整體平直度值允許范圍內(nèi)的雙邊浪形態(tài)曲線，從而有效地避免了復(fù)合浪、小碎浪等附加浪形的產(chǎn)生，更有利于提高產(chǎn)品平直度質(zhì)量。

確定冷連軋機(jī)組F1機(jī)架入口的原始平直度曲線需充分結(jié)合帶鋼上下游的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，由此提出了如下方法：首先，根據(jù)上游熱軋平直度儀信息采集系統(tǒng)獲取熱軋成品帶鋼寬度方向上監(jiān)測(cè)條元的平直度離散值集合Yhot={y1,y2,…,yn}(n為條元總數(shù))，采用多項(xiàng)式擬合法對(duì)集合進(jìn)行擬合，用四次多項(xiàng)式表示如下：

fhot(x)=abx4+bbx2+cb

(7)

式中，ab為擬合曲線的四次項(xiàng)系數(shù)；bb為擬合曲線的二次項(xiàng)系數(shù)；cb為擬合曲線的常數(shù)項(xiàng)系數(shù)。

然后，考慮冷軋前拉矯工藝對(duì)帶鋼平直度的影響(拉矯的作用之一即為矯平浪形)，定義帶鋼的幾何矯平率為kR，其物理意義是矯直浪高差與初始浪高差的比值，即

(8)

式中，HL0為初始浪高差，mm；HL1為拉矯浪高差，mm。

kR用來(lái)表征浪形缺陷在幾何形狀上的改善程度，kR的大小可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)取值，也可利用解析模型進(jìn)行計(jì)算[21]。

這樣，冷連軋機(jī)組F1機(jī)架入口的帶鋼平直度曲線frk(x)即可近似看作是熱軋成品平直度擬合曲線與幾何矯平率乘積的函數(shù)，即

frk(x)=kRfhot(x)=kR(abx4+bbx2+cb)

(9)

機(jī)組出口帶鋼的目標(biāo)平直度曲線與入口平直度曲線在保證相同曲線形式的前提下，將目標(biāo)平直度值控制在用戶要求的成品平直度值以內(nèi)。因此，在冷連軋過(guò)程中，超高強(qiáng)鋼總體平直度趨勢(shì)變化系數(shù)可用下式表示：

(10)

式中，βF6為機(jī)組出口平直度趨勢(shì)變化系數(shù)；ηb為目標(biāo)平直度值保守系數(shù)；s*為用戶要求成品平直度上限值，I。

這樣，基于來(lái)料的成品目標(biāo)平直度曲線即可表示為

fck6(x)=βF6kR(abx4+bbx2+cb)

(11)

考慮六機(jī)架冷連軋機(jī)組各個(gè)機(jī)架的平直度控制域，設(shè)定各個(gè)機(jī)架平直度控制調(diào)節(jié)因子分別為β1、β2、β3、β4、β5、β6，很明顯，調(diào)節(jié)因子之和為1,則各個(gè)機(jī)架的平直度趨勢(shì)變化系數(shù)可表示為

(12)

式中，βFi為第i個(gè)機(jī)架出口平直度趨勢(shì)變化系數(shù)。

因此，基于來(lái)料的各個(gè)機(jī)架出口目標(biāo)平直度曲線可表示為

fcki(x)=βFikR(abx4+bbx2+cb)

(13)

3.2 平直度與斷面形狀前饋控制模型

在六機(jī)架冷連軋機(jī)組設(shè)備參數(shù)、軋制規(guī)程、工藝潤(rùn)滑制度、各機(jī)架軋輥輥型以及來(lái)料參數(shù)等確定的前提下，各機(jī)架出口平直度與斷面形狀即是關(guān)于工作輥?zhàn)笥覐澼?、中間輥?zhàn)笥覐澼?、中間輥上下竄輥、傾輥以及入口平直度曲線與入口厚度的函數(shù)，即

si(j)=fkz(si-1(j),Siwl,Siwr,Siml,Simr,δis,δix,ηi)

(14)

hi(j)=fh(hi-1(j),Siwl,Siwr,Siml,Simr,δis,δix,ηi)

(15)

式中，si-1(j)為第i個(gè)機(jī)架入口平直度分布值；hi-1(j)為第i個(gè)機(jī)架入口厚度分布值；Siwl、Siwr分別為第i個(gè)機(jī)架工作輥?zhàn)笥覐澼伭?，kN；Siml、Simr分別為第i個(gè)機(jī)架中間輥?zhàn)笥覐澼伭?，kN；δis、δix分別為第i個(gè)機(jī)架中間輥上下竄輥量，mm；ηi為第i個(gè)機(jī)架傾輥量，μm。

需要說(shuō)明的是，冷軋前拉矯工序所引起的帶鋼厚度的變化量相對(duì)帶鋼整體厚度而言非常小，可忽略不計(jì)，因此，F(xiàn)1機(jī)架入口厚度分布值h0(j)可直接根據(jù)熱軋成品的厚度分布情況進(jìn)行設(shè)定。

因采用分段離散計(jì)算平直度與出口厚度分布，所以需要將目標(biāo)平直度曲線函數(shù)轉(zhuǎn)化為離散函數(shù)，即令x=jΔx(1≤j≤mB)，其中，mB=int(B/Δx)，則frk(x)可表示為frk(j)(即s0(j))，fcki(x)可表示為fcki(j)。以F1機(jī)架為例，其前饋控制的目標(biāo)是：①保證帶鋼出口整體平直度盡可能接近F1機(jī)架目標(biāo)平直度曲線fck1(j)；②避免局部出現(xiàn)平直度偏差過(guò)大的現(xiàn)象；③保證出口帶鋼整體斷面形狀的均勻性；④盡可能降低帶鋼邊降缺陷程度。為此建立如下目標(biāo)函數(shù)：

(16)

這樣，對(duì)于F1機(jī)架平直度與斷面形狀的前饋控制問(wèn)題就變?yōu)樵诠ぷ鬏佔(zhàn)笥覐澼仭⒅虚g輥?zhàn)笥覐澼?、中間輥上下竄輥、傾輥等工藝參數(shù)的允許范圍內(nèi)尋找一組X1使得目標(biāo)函數(shù)G1(X1)最小，此時(shí)令X1y={S1wly,S1wry,S1mly,S1mry,δ1sy,δ1xy,η1y}，即為F1機(jī)架工作輥?zhàn)笥覐澼仭⒅虚g輥?zhàn)笥覐澼?、中間輥上下竄輥、傾輥等參數(shù)的最優(yōu)設(shè)定值。與此同時(shí)，根據(jù)式(14)與式(15)即可得到F1機(jī)架相應(yīng)的出口平直度分布函數(shù)s1(j)與斷面形狀分布函數(shù)h1(j)。

s1(j)即為F2機(jī)架的入口平直度，h1(j)即為F2機(jī)架的入口斷面形狀，采用與F1前饋控制相同的方法，確定F2機(jī)架的工作輥?zhàn)笥覐澼?、中間輥?zhàn)笥覐澼?、中間輥上下竄輥、傾輥等參數(shù)的最優(yōu)設(shè)定值X2y={S2wly,S2wry,S2mly,S2mry,δ2sy,δ2xy,η2y}，進(jìn)一步得到F2機(jī)架相應(yīng)的出口平直度分布函數(shù)s2(j)與斷面形狀分布函數(shù)h2(j)。以此類推,因各個(gè)機(jī)架的前饋控制目標(biāo)形式是一樣的，故其前饋控制目標(biāo)函數(shù)都可以表示為

(17)

式中，Gi(Xi)為第i個(gè)機(jī)架前饋控制總目標(biāo)函數(shù)；Gis(Xi)為第i個(gè)機(jī)架平直度控制目標(biāo)函數(shù)；Gih(Xi)為第i個(gè)機(jī)架斷面形狀控制目標(biāo)函數(shù)；βish為第i個(gè)機(jī)架對(duì)平直度的前饋控制系數(shù)，1-βish為對(duì)斷面形狀的前饋控制系數(shù)。

在設(shè)定各個(gè)機(jī)架前饋控制總目標(biāo)函數(shù)時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)情況與冷連軋工藝特點(diǎn)，可適當(dāng)改變前饋控制系數(shù)βish。一般而言，前3個(gè)機(jī)架側(cè)重于帶鋼斷面形狀的控制，后3個(gè)機(jī)架側(cè)重于帶鋼平直度質(zhì)量的控制。由此得到各個(gè)機(jī)架工作輥?zhàn)笥覐澼?、中間輥?zhàn)笥覐澼?、中間輥上下竄輥、傾輥等工藝參數(shù)的最優(yōu)設(shè)定值Xiy={Siwly,Siwry,Simly,Simry,δisy,δixy,ηiy}，以及相應(yīng)的出口平直度分布函數(shù)si(j)與斷面形狀分布函數(shù)hi(j)，從而實(shí)現(xiàn)六機(jī)架冷連軋機(jī)組各個(gè)機(jī)架平直度與斷面形狀前饋控制，總體前饋控制技術(shù)流程如圖4所示。

圖4 六機(jī)架冷連軋機(jī)組前饋控制流程圖Fig.4 Feedforward control flow chart of six standtandem cold mill

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效果分析

國(guó)內(nèi)某冷軋廠新建的1750 mm六機(jī)架冷連軋機(jī)組由5個(gè)常規(guī)軋機(jī)與1個(gè)小輥徑軋機(jī)組建而成，在現(xiàn)場(chǎng)為首次應(yīng)用，主要生產(chǎn)鋼種包括CQ、DQ、DDQ、BH、DP、TRIP、HSLA、CP、QP等?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)該機(jī)組生產(chǎn)780DP、980DP、1180DP、780TRIP、980QP以及1180QP等超高強(qiáng)鋼產(chǎn)品冷軋之后的平直度與斷面質(zhì)量提出了極高的期望值。在該機(jī)組投產(chǎn)初期，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)各機(jī)架彎輥、竄輥以及傾輥的設(shè)定依賴于不同鋼種與規(guī)格下的經(jīng)驗(yàn)表格，其中彎輥與竄輥采用對(duì)稱設(shè)定的方式。同時(shí)，由于只在最后一機(jī)架出口配置了實(shí)體平直度檢測(cè)系統(tǒng)，生產(chǎn)過(guò)程中平直度反饋控制只作用于最后一機(jī)架，而對(duì)于前5個(gè)機(jī)架工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)控制主要依賴于操作工的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。該機(jī)組機(jī)架數(shù)更多、平直度與斷面形狀控制工藝更加復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有形成完善的控制模式，時(shí)常出現(xiàn)控制能力不足與控制滯后的情況，從而引發(fā)成品平直度與斷面形狀不達(dá)標(biāo)。

為此，將本文所開(kāi)發(fā)的六機(jī)架冷連軋機(jī)組超高強(qiáng)鋼平直度與斷面形狀前饋控制技術(shù)應(yīng)用到該機(jī)組，用于支撐現(xiàn)場(chǎng)超高強(qiáng)鋼生產(chǎn)。該技術(shù)應(yīng)用后，取得了顯著的應(yīng)用效果，大大提高了成品平直度與斷面質(zhì)量。為了進(jìn)一步定量分析本技術(shù)的控制效果，以典型980DP產(chǎn)品(規(guī)格為1170 mm×2.6 mm)為例，技術(shù)應(yīng)用前后穩(wěn)定階段工藝參數(shù)及各機(jī)架出口平直度值的對(duì)比情況如表1所示。

表1 技術(shù)應(yīng)用前后工藝參數(shù)與平直度值對(duì)比

同時(shí)，為了說(shuō)明該典型超高強(qiáng)鋼產(chǎn)品冷連軋后平直度與斷面形狀的控制效果，根據(jù)超高強(qiáng)鋼冷軋過(guò)程平直度與斷面形狀預(yù)報(bào)模型，分別對(duì)比了技術(shù)應(yīng)用前后機(jī)組出口帶鋼平直度與斷面形狀的橫向分布情況，對(duì)比結(jié)果如圖5、圖6所示。

圖5 技術(shù)應(yīng)用前后成品平直度對(duì)比Fig.5 Comparison of flatness of finished product beforeand after technology application

圖6 技術(shù)應(yīng)用前后成品斷面形狀對(duì)比Fig.6 Comparison of section shape of finished productbefore and after technology application

由此看出，通過(guò)本技術(shù)的應(yīng)用，各機(jī)架出口平直度與斷面形狀都得到了良好的控制，使得六機(jī)架冷連軋機(jī)組各機(jī)架的控制能力得到了充分發(fā)揮。技術(shù)應(yīng)用后的成品平直度曲線與目標(biāo)平直度曲線更加接近，比技術(shù)應(yīng)用前平直度提高了12.5%；同時(shí)，成品斷面形狀質(zhì)量也得到了顯著提高，不但厚度分布更加均勻，而且邊降缺陷也明顯減少。另外，值得一提的是，本文所提出的帶鋼平直度與斷面形狀前饋控制方案不但適用于六機(jī)架冷連軋機(jī)組，還可適用于五機(jī)架等其他多機(jī)架形式的冷連軋機(jī)組，對(duì)完善冷連軋機(jī)組的帶鋼平直度與斷面形狀控制模式具有重要意義。

5 結(jié)論

(1)綜合運(yùn)用六機(jī)架冷連軋機(jī)組各機(jī)架彎輥、竄輥以及傾輥等功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)超高強(qiáng)鋼平直度與斷面形狀的有效控制，為充分發(fā)揮各機(jī)架的控制能力，提出了六機(jī)架冷連軋機(jī)組平直度與斷面形狀前饋控制策略。

(2)將目標(biāo)平直度曲線設(shè)定為與原始平直度形態(tài)一致的曲線，可以有效地避免復(fù)合浪、小碎浪等附加浪形的產(chǎn)生，更有利于超高強(qiáng)鋼成品平直度與斷面形狀的控制，為此，提出了基于來(lái)料的各機(jī)架出口目標(biāo)平直度曲線設(shè)定方法，對(duì)六機(jī)架冷連軋機(jī)組各個(gè)機(jī)架出口均設(shè)定了目標(biāo)平直度曲線。

(3)所開(kāi)發(fā)的六機(jī)架冷連軋機(jī)超高強(qiáng)鋼平直度與斷面形狀前饋控制技術(shù)使得帶鋼出口整體平直度與目標(biāo)平直度更加接近，以及出口整體斷面形狀更加均勻，避免了局部出現(xiàn)平直度偏差過(guò)大的現(xiàn)象，盡可能降低了帶鋼邊降缺陷。該技術(shù)成功用于現(xiàn)場(chǎng)支撐超高強(qiáng)鋼生產(chǎn)，取得了顯著的應(yīng)用效果。