非接触型板形仪Si-flat的测量原理及应用

　　0引言

　　随着技术水平的进步,市场对于冷轧薄板的表面要求越来越高。作为用于检测带钢平直度的板形仪在冷轧线上所起的作用就更加突出。而传统的接触式板形仪由于与带钢表面接触,对带刚表面质量有一定的负面影响。同时,接触式板形仪需要的备件多,这也增加了生产企业的成本。为了克服接触式板形仪的上述缺点, 1998年德国慕尼黑西门子研发中心和爱尔兰根的西门子冷轧技术部进行合作,开发出了非接触式的Si-flat板形仪,在测量原理和测量效果方面,它与接触式板形仪有很大的差异。

　　1平直度测量原理

　　评价带钢表面质量的一个重要指标就是平直度。平直度指的是带钢翘曲(主要是波浪形),既在轧制时是否出现边浪,中浪等[1]。当来料凸度发生变化时,如果压下量不能与之相匹配,就会造成板形质量缺陷,如图1所示。

　　通常用ΔL/L来定量地描述平直度。在高张力状况下,带钢长度变化与带钢张力在宽度方向上的张力差成正比。将带钢分成若干个测量区,通过测量各个区的张力情况,从而得到需测量的整个宽度上带钢张力的分布。

　　各个测量区域测得径向力(Fi),取平均值:

  （1）

　　那么,各个测量区的张力差为:

    （2）

　　根据材料的弹性模量,可以计算出相对延伸率:

    （3）

　　式中:n为测量辊测量区的个数; Ei为测量区域; S为带钢截面积; E为整个带钢的张力。

　　若计算结果为正数,表明测得的径向力比平均值小,相对延伸率大;若为负数,表明测得的径向力比平均值大,相对延伸率小。

　　在冷轧钢板的实际生产中,通过对控制系统的最终控制结果进行预设定,即设定板形控制的目标曲线,满足生产不同板形的要求。

　　目标曲线可由函数表达如下:

   （4）

　　式中:T为要求的板形外形; C为板形的测量值, (T-C)/100为百分比振幅系数; A0、A2、A4、A8分别是0、2、4、8次系数(N/mm²); X为带钢宽度因子,取值范围为-1~+1。

　　系数A2、A4、A8由操作员根据工艺和用户板形要求而确定; A0则由板形仪根据公式(1)~(3)计算而得,用来平衡目标曲线的零点。实测应力分布减去目标曲线的差值就是板形偏差。板形偏差用于板形控制部分,根据板形偏差来使实测板形趋近于目标曲线[2]。

　　2 S i-flat板形仪的组成及工作原理

　　Si-flat板形仪包含:带有气孔和振幅测量传感器的感应装置,用于产生真空的风机,从风机到压力平衡罐的空气管道,用于风扇和调制器的传动控制设备,用于信号处理和板形分布计算的计算机装置等。其组成结构和在冷轧线的安装位置如图2所示。