冷軋薄板離線板形測量誤差分析及其修正技術

張金臣，胡小明，徐傳國

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司，河北 唐山 063200）

在當前的環保要求下，面臨的新的市場形勢，為實現冷軋薄板制作成本的降低，必須要注重節能與減排。隨著冷軋薄板生產階段，帶鋼厚度的減少，在冷軋產品的生產中，在0.17mm的極薄帶鋼數量也不斷的增加?，F場開展冷軋薄板測量，選擇的是傳統的測量方式，精度對比選擇的是傳統的計算方式。就薄帶產品，其測量誤差較大，會導致結果被顛覆。如何開展定量分析，修正薄板測量誤差，屬于現場技術難點與技術焦點，本文主要圍繞此進行研討分析[1]。

1 冷軋薄板離線板形測量的誤差分析

在冷軋工序內，為實現帶鋼板形的評估，可選擇截取一定長度的帶鋼，比如2.0m，將其放置在平臺上。開展相應的監測，板材浪形詳見下圖1。

圖1 板材狼形示意圖

將浪的個數數出來，測量出各個浪的高度、浪的距離，浪高為Rvi、浪距為Lvi，計算出各個浪的急駿度值λi，其公式為λi=Rvi/Lvi，浪高的最大值Rvavx，平均值Rvave，急駿度最大值為λmax，均值為λave，衡量樣本帶鋼板形情況。

實際上，圖1檢測結果，未能考慮帶鋼重力作用下的離線模型，上圖內的第i個浪形，若是將有浪部分的帶鋼單獨的取出，且將重力作用因素考慮在內，有浪部分的帶鋼受力狀態則見下圖2。若是帶材厚度較大，且剛度較大，起浪部分的帶材會保持圖1的狀態，若是帶材較薄，到一定的程度之后，條元的剛度則會隨之減少。此階段，單位長度的帶鋼重力q作用之下，起浪部分的擾度較大。顯而易見，此時若測量離線板形，其結果并不精準，測量出來的結果相比實際要消很多，主要是因為重力引發的測量誤差。

圖2 起浪部位帶鋼受力簡圖

2 冷軋薄板離線板形測量誤差修正技術的開發

2.1 建立冷軋薄板離線板形測量時重力影響模型

下圖3屬于浪形條金屬約束模式下的簡化圖，將其作為典型，將第i作為研究對象，會受到非起浪部位材料帶來的約束，使得圖2、圖3內的A點、B點水平位移近似于零。針對浪形中點C的對稱性進行綜合的考慮，且帶鋼轉角A與B為零，在重力的作用下，受到平臺的相關約束，A點與B點的垂直位移為零[2]。

圖3 浪形條元近似約束模式簡圖

基于此，將浪形部位帶材的變形模型兩端固定約束條件作為基礎，，見下圖4。將原本的A點作為坐標點，第i個浪形忽略重力因素的浪形曲線，使用Hvi（x）代表，其被稱之為實際浪形曲線。擾度內的分布曲線為Wi（x）。重力影響下的浪形分布曲線為Hvi’（x），屬于平臺上的浪形曲線展示。

圖4 考慮重力前后浪形曲線示意圖

結合材料學的相關知識，在圖3的約束條件之下，撓度分布曲線可使用計算式（1）進行表示，見下。

上述式子（2）內，E屬于仰視的模型量，I則是慣性距離，X則是朗端點到浪形的一點長度，詳見上圖3。若是帶材屬于矩形的截面，則慣性距離、單位長度帶鋼所承受的重力，可使用計算式（3）表示，如下：

式子（2）中，b為條元的寬度，g為重力加速度，p為帶材的密度，h為帶材的厚度。

將式子（2）帶入到式子（1）中，整理之后可得到計算式（3）,如下。

顯然擾度最大的為浪形重度，均為重力影響，其繞曲量可視作重力引發的浪高最小數值，可使用以下公式（4）表示。

2.2 重力因素對浪高影響的分析

不同厚度、不同浪距情況對浪高的影響，選擇重力定量分析，鋼帶的厚度為0.16mm，浪距為20mm。研究重力因素對浪高所產生的影響，為分析厚度與浪距因素，明確重力因素對浪高的影響。在開展數值計算期間，假設其他的因素固定，浪距為200mm時，在無重力因素下開展測量，不考慮浪高減少值對帶鋼厚度的影響。然后當帶鋼的厚度為0.16mm時，測量是否重力因素下，不同浪距帶鋼浪高減小值。

通過測量對比得知，針對浪距為200mm的帶鋼，其厚度從0.3mm減小到0.1mm，相應浪高的減小值，從原本的0.21mm開始朝著1.92mm增加。厚度為0.16mm的帶鋼，浪距從原本的100mm朝著300mm增加，相應的浪高減小值此功能原本的0.05mm朝著4.3mm變化。就浪距較大的薄板，浪高的減小值與實際數量等級相同，不可忽略。

2.3 冷軋薄板離線板形測量誤差的修正

針對冷軋薄板，圖4已經將重力前后浪形曲線示意圖的相關條件給出，在重力下，引發的浪高減小值使用表示，其小于浪高實際值。

在實際操作與生產階段，可見重力因素引發的浪高減小值，大于浪高的實際值。此時，浪中部將與測量臺直接接觸，其浪形從1個變為2個，見下圖5。

圖5 大浪局薄板平臺板形演變示意圖

考慮重力產生的影響，針對每個小浪的實際浪高，選擇公式（4）訴說的相關模型開展計算，結果詳見公式（5）。

假設浪形曲線屬于正弦曲線，大浪演化出來的2個小浪浪形曲線方程與可使用公式（6）開展計算。

2.4 大小浪形的判斷

研究冷軋薄板離線版測量誤差修正的方式，實際測量階段，判斷一個浪形是否由2個浪組成，或者是原本就是一個浪形，可選擇懸掛法進行分析。

通過將等待測量的帶材進行90°的旋轉，并懸掛平臺上，選擇垂直放置，明確觀察是否存在重力影響。使用記號筆，在帶材的表面做好相應的記錄，并放置在檢測臺上進行測量。

值得說的是，懸掛法測量帶材，無法確保帶材處于穩定的狀態，版面的方向也很難被約束?，F場一般不建議使用懸掛法進行板材測量，但是，不可否認的是該方案的應用，可確保測量精準，更好的修正誤差[3-5]。

3 結論

總而言之，帶鋼的厚度越小，重力引發的浪高減小值就就越大，兩者成反比。重力影響下，浪高的減小值逐步增加。針對薄帶，浪高點實際數值與減小值的等級相同，不可忽略?，F場實驗結果表明，通過充分考慮重力影響，提出針對性的冷軋薄板離線板形測量誤差修正技術，將其投入生產應用，適當的修正實踐，其誤差可控制在12.3%以內，相對誤差可控制在15.0%以內，可切實滿足工程所需，值得推廣。