[發(fā)明專利]一種基于張力-溫度控制的板形調(diào)控方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111401399.0
• 申請日: 2021-11-24
• 公開（公告）號(hào): CN113814276B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姬亞鋒;劉瑜;馬立峰;李旭;李華英;劉光明
• 申請（專利權(quán)）人: 太原科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B21B37/28
• 分類號(hào): B21B37/28;B21B38/00;B21B38/06;B21B37/74;B21B37/48
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1.一種基于張力-溫度控制的板形調(diào)控方法，其特征在于：該過程由以下三部分組合實(shí)現(xiàn)：

(1)控制機(jī)構(gòu)：所述控制機(jī)構(gòu)包括溫度控制裝置，溫度傳感器，油泵控制系統(tǒng)，溫度儀表；所述溫度控制裝置包括保溫罩，設(shè)置于四周的大功率電阻絲加熱模具；所述溫度儀表，用于實(shí)現(xiàn)對加熱模具的監(jiān)控與調(diào)節(jié)；所述保溫罩設(shè)置有翻轉(zhuǎn)式前蓋，方便帶鋼的輸送與置放；所述電阻絲加熱模具四周設(shè)置有隔熱板，用于保護(hù)加熱模具；

(2)張力機(jī)構(gòu)：所述張力機(jī)構(gòu)包括張力傳感器，位移傳感器，液壓機(jī)構(gòu)，液壓夾具組件；所述張力機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對帶鋼的張力施加及夾緊的作用；所述液壓機(jī)構(gòu)上安裝有位移傳感器與張力傳感器；

(3)檢測機(jī)構(gòu)：所述檢測機(jī)構(gòu)為X2350A型應(yīng)力測定儀，通過離線測量帶鋼內(nèi)的殘余應(yīng)力來確定所研究帶鋼的板形情況；

所述溫度控制裝置通過所述溫度傳感器與ILQ系統(tǒng)的連接控制，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)四周大功率電阻絲的運(yùn)行數(shù)量；所述液壓機(jī)構(gòu)通過所述位移傳感器和張力傳感器與ILQ系統(tǒng)的連接控制，實(shí)現(xiàn)液壓機(jī)構(gòu)的水平或豎直方向的定位，并對帶鋼提供張力施加與夾緊的作用；所述液壓夾具組件與保溫罩連接兩側(cè)設(shè)置有雙層滑動(dòng)式側(cè)封蓋；所述雙層滑動(dòng)式側(cè)封蓋可隨著上夾頭豎直方向的滑動(dòng)時(shí)刻保證保溫罩的密封效果；

板形直觀上為表觀翹曲度，在此研究張力和溫度耦合作用下的板形翹曲情況；

(1)確定各種參數(shù)變化下對板形的影響，如張力與溫度：

Pf_(x)＝G[F_TD(x),T_(x),C_p]

式中：Pf_(x)為板形函數(shù)，G為此研究下對板形影響的其余相關(guān)參數(shù)集；

綜合研究結(jié)果，可得出帶鋼發(fā)生翹曲時(shí)的力學(xué)條件為：

式中：F_cr為帶鋼板形發(fā)生翹曲的臨界張力，K_cr為帶鋼板形發(fā)生翹曲的臨界張力系數(shù)，v為泊松比；

一定的張力會(huì)降低帶鋼翹曲變形的風(fēng)險(xiǎn)，有利于得到良好的板形：

式中：為帶鋼平均張力，t_e為邊部夾緊處帶鋼所受張力，E_e為彈性模量，S為帶鋼橫向流動(dòng)系數(shù)，ΔC_p為比例凸度變化量；

(2)張力與溫度的分布影響率可隨著工況的變化，以多項(xiàng)式擬合方程表示：

式中：K_TD為張力分布影響率，TD為張力分布，A_TD為張力分布影響率擬合系數(shù)，K_T為溫度影響率，T為溫度，i為多項(xiàng)式擬合次方數(shù)；

當(dāng)帶鋼被夾緊時(shí)，帶鋼會(huì)發(fā)生輕微的壓下弧長變化，張力與溫度分布影響率也隨之發(fā)生改變，各自修正系數(shù)如下：

式中：K'_TD為張力影響修正系數(shù)，M_TD1～M_TD4為模型系數(shù)，η為壓下系數(shù)，B為帶鋼寬度，為壓下量，K'_T為溫度影響修正系數(shù)，N_T1～N_T4為模型系數(shù)，模型系數(shù)根據(jù)變形抗力確定；

(3)帶鋼內(nèi)的金屬橫向流動(dòng)對殘余應(yīng)力有一定的影響，并且會(huì)優(yōu)先向有利于最大殘余應(yīng)力減小的方向流動(dòng)：

式中：S_e為帶鋼向邊部的橫向流動(dòng)系數(shù)，S_m為帶鋼向中心的橫向流動(dòng)系數(shù)，Q為與帶鋼寬度、厚度相關(guān)的流動(dòng)系數(shù)，K_se為在張力和溫度影響下帶鋼邊部的流動(dòng)系數(shù)，K_sm為在張力和溫度影響下帶鋼中心的流動(dòng)系數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于張力-溫度控制的板形調(diào)控方法，其特征在于：張力-溫度板形綜合控制系統(tǒng)的模型，基于ILQ理論實(shí)現(xiàn)板帶的張力和溫度耦合控制；所述ILQ理論，根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)得到動(dòng)態(tài)增量數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而聯(lián)立得到張力-溫度板形控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型，針對帶鋼軋制的張力與溫度的耦合關(guān)系設(shè)計(jì)新的ILQ控制策略；所述ILQ控制策略可實(shí)現(xiàn)多個(gè)張力和溫度步進(jìn)信號(hào)同時(shí)加入；所述ILQ控制策略用于液壓夾具的位置與溫度的調(diào)節(jié)操作；

所述ILQ控制策略根據(jù)現(xiàn)場參數(shù)建立張力-溫度-板凸度狀態(tài)空間，作用為提高穩(wěn)態(tài)精度與控制效果；

建立的狀態(tài)空間矩陣為：

ILQ所控制的系統(tǒng)狀態(tài)空間模型如下：

式中：A,B',C為不同工況下的張力，溫度，寬度所構(gòu)成的矩陣；

ILQ策略中的狀態(tài)反饋控制率K，該控制率下的狀態(tài)最優(yōu):

K＝V^-1ΣV[F₁,I’]

式中：F₁＝-DH^-1，V為狀態(tài)空間矩陣，D為相關(guān)系數(shù)配置矩陣，H為不同時(shí)刻的張力與溫度構(gòu)成的列向量，I'為單位矩陣。