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冷轧带钢板形检测误差及异常信号补偿模型

文档作者：杨利坡1 2 于丙强1,2 李荣民刘宏民2 杜长征3 文档来源： 1．燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心 2．燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室 3．河北钢铁集团衡水薄板有限公司		点击数：	更新时间： 2025年10月21日
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上一篇：埋弧焊钢管制造监督检验中的几个问题

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第50卷第6期
2014年3 月
机械工程学报
JOURNAL 0F MECHANICAL ENGIN。EERING
Vo1．50 NO．6
Mat． 20l4
DoI： lO．3901／JM E．2014．O6．O30
冷轧带钢板形检测误差及异常信号补偿模型水
杨利坡 ，2 于丙强1,2 李荣民 ， 刘宏民 ，2 杜长征
f1．燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心秦皇岛066004；
2．燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室秦皇岛066004；
3．河北钢铁集团衡水薄板有限公司 衡水051000)
摘要：针对冷轧带钢板形检测通道的信号误差或异常等问题，基于接触式板形检测原理、压磁传感器及其电磁特性，建立板
形检测误差及异常信号补偿模型。综合理论模型和中试数据，深入分析零点残存电压、带钢边部板形误差、检测辊挠度、安
装精度等因素对原始板形信号的影响，解决板形信号不稳定的问题。以1050冷轧机为例，根据轧机配置和工艺参数，在线
计算带钢起始和末尾通道号、边部信号误差、检测辊挠度误差等补偿量，制定满足在线板形控制要求的板形检测辊允许安装
误差，提出异常信号紧急处理措施，防止板形误调事故，实现稳定轧制，有利于提高板形检测精度和板形控制精度。
关键词： 板形检测；零点漂移；异常信号；误差补偿；冷轧带钢
中图分类号：TP211
Compensation M odel of Abnormal Signal and Shape Detection Error of
Cold Rolling Strip
YANG Lipo ， YU Bingqiang ， LI Rongmin ， LIU Hongmin ， DU Changzheng。
(1．National Engineering Research Center for Equipment and Technology of Cold Strip Rolling，
Yanshan University,Qinhuangdao 066004；
2．State Key Laboratory of Metastable Materials Science and Techn ology,Yanshan University,
Qinhuangdao 066004；
3．Hengshui Strip Rolling Co．，Ltd．，Hebei Iron&amp;amp;Steel Group，Hengshui 051000)
Abstract：Point to the unusual problems in the detection process．for example of the channel failure and not continuous tran sverse
shape signal，the shape detection error and the abnormal sign al compensation model are established based on the principle of
contactless shape detection．piezomagn etic sensor and its electromagnetic characteristics．Comprehensive theoretical models and test
datum，the efects of technological factors on the original shape sign al，such as the zero remaining voltage sign al，the strip edge error,
the detection roll deflection and its installation accuracy and SO on，are analyzed to solve instability problem of the original shape
signa1．For example of 1050 cold rolling mill，according to the mill model configuration and the rolling param eters，the start and the
end channel numbers，the edge error compensation am ount，the deflection chan ge and the logical installation accuracies of the shape
detection roll could be online calculated by the model to meet requirements of the online shape control，and appropriate emergency
measures are advan ced to prevent serious mistakenly regulation accident of mill caused by abnormal signal，and to achieve stable
carefree rolling and improve the shape detection precision and the shape control precision．
Key words：shape detection；zero drift； abnormal signal；eror compensation；cold rolling strip
0 前言
生产过程中，冷轧带钢在较大前、后张力的作
·国家自然科学基金(51305387)、国家科技支撑计划(2011BAF15B03)和
河北省高等学校自然科学研究青年基金(Q2012104)资助项目。
20130301收到初稿，20130928收到修改稿
用下，在线板形缺陷常被隐藏，仅凭经验无法定量
检测、评价和控制在线板形【J J，导致整卷带钢在全
长范围内的板形稳定性不好，开卷或退火后的带钢
经常表现出多种多样的表观板形缺陷【j～。
板形仪是检测冷轧带钢在线板形状况的核心设
备p。。J。然而板形仪在安装、调试和标定过程中，受
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2014年3月 杨利坡等：冷轧带钢板形检测误差及异常信号补偿模型 31
零点残存电压等物理因素和挠度、安装精度等工艺
因素的影响 J，原始板形信号总存在原始波形噪声
大、板形信号不稳定等问题，一定程度上影响冷轧
带钢的离线板形标定精度和在线板形检测精度，导
致板形仪实时检测的原始板形信号未能准确反映在
线冷轧带钢的板形变化。
基于压磁接触式板形检测原理，研究板形检测
辊内部传感器的电磁特性及其差动电路的补偿特
性u⋯，深入分析零点残存电压、带钢边部信号误差、
检测辊挠度、安装精度等干扰噪声及工艺误差对原
始波形信号的影响，建立板形检测误差及异常信号
补偿模型。利用该模型，在消除零点残存电压和做
好屏蔽、隔离、滤波等措施的基础上，对原始板形
信号进行综合补偿，补偿后的实测信号才能准确反
映在线带钢的真实板形状况，替代依赖经验的传统
调控模式，实时指导在线板形控制u1-14]o这对于提
高板形检测辊的标定精度、检测精度有明显的作用，
对于实现冷轧带钢的精细板形调控和提高板形控制
的稳定性具有重要的理论意义和工程价值。
1 原始板形信号预处理
1．1 压磁特性曲线
检测辊是板形仪的核心部件p J，作用是检测原
始板形信号，其信号强弱和好坏直接影响板形检测
精度和板形控制精度。
压磁传感器是检测辊获取压力信号的关键。压
力与电压之间特性曲线如图1所示，其中 段为线
性段，检测辊工作范围尽量在该区域内。检测辊径
向对称位置各安装1个压磁传感器，两个传感器形
成1个差动电路，如图2所示，构成板形检测辊的
一个检测单元。传感器在受带钢施加给检测辊的径
向压力的作用下，铁磁材料的磁导率发生变化，引
起线圈的电感和阻抗变化，当铁磁材料上同时绕有
励磁绕组和测量绕组时，磁导率变化将导致绕组间
耦合系数的变化，从而使输出电动势发生变化，通
过相应的测量电路，就可以根据输出量值衡量检测
通道所受的径向压力，进而获得板形值 ⋯。
图1 压力特性曲线
图2 差动补偿电路
1．2 板形信号差动电路
设差动电路励磁电源的电压峰值为 一，有效
值为u1： 一／√2，角频率为CO，则励磁电压 可
表示为 = — sincot。设 l、蜀2分别表示一次
绕组等效电阻，厶 、厶：分别表示一次绕组等效电
感。为了计算方便，设一次等效电阻g1=R1。+R12、
等效电感厶=厶 +厶 ，则一次绕组的励磁电流五可
表示为
(1)
设 、 ：分别表示二次绕组的等效电感，
。、 ：分别表示二次绕组的等效电阻， 为电
位器或调零电阻， 为调零线圈。设一次、二次绕
组匝数分别为M 、Ⅳ2， 、 分别表示为通过
一次绕组及两个二次绕组的磁阻。由于一次绕组中
励磁电流 的存在，在一次、二次绕组中分别产生
磁通 和 ：
等~22
则等效变压器的互感系数 、 ：分别为
=竽= l ‘ 竽= 2
二次侧两个等效变压器的感应电动势 、 分别
表示为
E1=一jcoMl =一jcoM211 (4)
因感应电动势产生的输出电压
． ． ． r7
巨一 =一jco( ·一 ： (5)
则有效输出电压
u2=
基于式(6)可知，如果两个压磁传感器的特性相
同，则认为空载时两个二次绕组所在磁路的磁阻相
同，即 l= 2，或认为两个传感器的一次绕组和
二次绕组之间的互感系数相等，即M =M2=M 。
在理想状态下，当两个传感器不受力或受绝对
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32 机械工程学报 第50卷第6期
相同的力时，输出电压有效值 理论上应该恒等于
零。因此可以理解当两组性能相同的传感器同时受
到强磁、强振、高温等外界干扰时，因两者互感系
数相等，就可以利用差动电路互相抵消外界干扰对
输出电压的影响。
检测辊在理想状态工作时，如果1号传感器受
力，其互感系数发生变化，表示为M1=M +AM】，
导致回路中的感应电流 随之变化，同时引起2号
传感器的电压波动，等同于2号传感器的互感系数
也随之变化，表示为M =M + 2。此时，瞬间
有效输出电压
嚣√ + ( o~Li) √ +( oJ／~) 、
然而，在实际工作过程中，通常很难做到两个
传感器的性能完全一致，即M 三M2。假设两个传
感器的性能差异引起的互感系数偏差为 ，则实
际有效输出电压应表示为
。 oq) +
- I- √ +( √群 ( ) ㈣
设实际工作时产生的有效电压偏差
(9)
设传感器理想励磁转换系数 和励磁偏差转
换系数 分别为
Ko= co~ ,／
—√1 群==+=(= =厶==) =- 、-n一—√F =+==( ==厶 ) (10、)
式中， 表示一对传感器理想状况下的一次侧和二
次侧之间的励磁转换关系， 表示因传感器性能
差异及其外来因素引起的励磁转换关系，可表
示为
= -I-5Xt-4- + r+ + +MCc(11)
式中，AKv， ， ， r， ， ：， 分别表示
差动电路残余电压、温差、挠度、预压力偏差、离
心力偏差、振动偏差和磁场偏差引起的励磁电压偏
差转换系数。参考式(7)～(11)，则式(7)又可表示为
= Kou1+AU2=(Ko+ 0) = (12)
式中， 表示传感器的综合励磁转换系数。
l3 周期极值信号
板形检测辊在1个旋转周期内，1、2号传感器
依次受力，除因传感器特性不同或受力略有差别外，
幅值几乎相等，仅相位相差兀。检测辊原始信号经
调制放大后，利用相敏检波电路解调信号，再通过
低通滤波送入峰值锁存电路，最后将AD转换后的
数字信号送入数字信号处理(Digital signal
processing，DSP)系统，通过相应接口送入工控机，
实现板形检测过程pJ。
通常取一周内1、2号传感器分别受力时的峰
值 一和 绝对值的平均值作为检测辊旋转
一周内的有效信号，或称之为周期平均值 ，即
U=( 一+ )／2 (13)
1．4 零点残存电压
理想状态下，压磁传感器组成的差动电路的空
载输出电压应为零。但是由于压磁传感器受本身磁
性材料、加工工艺、励磁电压波动及一组传感器非
对称预应力的影响，两个二次绕组的电气参数及几
何结构不可能完全对称，磁性材料在磁化时出现非
线性(如磁饱和、磁滞)等现象，在零点常常存在一
个零点残存值(从零点几mV到数十my)，即在空载
状况下，两个传感器的代数之和或输出电压将不等
于零【l⋯。在工作过程中，传感器受周围环境温度变
化的影响，引起线圈及导磁体磁导率的变化，从而
使线圈磁场发生变化，产生温度漂移，引起额外的
零点漂移。如果零点残电压太大，将使线性度变坏，
导致传感器的输出特性在零点附近范围内不灵敏，
分辨力低，灵敏度下降，非线性误差增大。
在板形检测电路结构中，利用式(11)或式(12)
能够消除绝大多数的噪声干扰，即采用理想差动电
路能够有效地抑制零飘。板形检测辊在使用过程中，
一旦有迹象表明传感器差动回路的零残电压太大
时，就必须进行电路调整和重新标定。
2 在线板形检测误差及异常信号分析
在板形检测过程中，经常发生板形检测信号偏
离实际板形状况情况，导致板形控制系统的误操作，
甚至将原本平直的带钢误调出板形缺陷来L1 "J。因
此对检测辊原始板形信号的稳定性要求很高，需要
对在线板形信号进行准确补偿和实时监控，尤其是
在投入闭环过程中，技术要求更加苛刻，不允许出
现任何异常信号，以免造成板形信号失真、板形调
控参数紊乱甚至带钢断带紧急停机等意外事故。
由于冷轧带钢生产过程极为复杂，干扰因素众
多，导致在线板形信号往往包含着板形偏差，不能
反映在线带钢的真实板形状况，影响板形控制的效
果 J。干扰因素可分为内因和外因：内因是检测辊
板形分辨力、压磁特性、信号传输和通信等；外因
是瞬变温差、钢卷卷形、带钢边部覆盖、包角大小、
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检测辊挠度及其安装误差等。其中内因可以通过优
化设计检测辊结构和信号处理硬件电路系统改
善 ⋯，外因则需要探索其产生机理，建立相应的板
形检测误差补偿模型 J，对原始板形信号进行必要
的补偿校正，才能准确反映在线带钢的真实板形状
况，提高板形检测精度和板形控制精度。
因此提高板形检测精度，需要根据接触式板形
检测原理，探索在线板形补偿机理，针对不同的板
形误差建立相应的补偿模型和预防措施，才能使检
测信号准确地反映在线带钢的实际板形状况。
3 板形检测误差补偿模型
3．1 边部误差补偿模型
在众多影响因素中，带钢边部覆盖引起的板形
误差容易被忽略 J，然而经理论分析和工业验证，
带钢边部板形误差对于板形闭环控制过程至关重
要。因为在板形检测过程中，带钢边部很难恰好覆
盖一个完整的检测通道，导致带钢边部的板形值偏
小，不能反映真实的板形状态，原始板形横向分布
曲线表现为随偏移量而变化的高次曲线或不连续曲
线。如果不对其进行必要的边部误差修正，当偏移
量发生变化时，原始板形曲线可能偏离实际板形状
况，导致控制系统不能准确识别在线带钢的实际板
形模式，此时求解出的板形缺陷分量和板形调控量
显然不够准确，严重时导致板形控制的误操作，将
原本平直的在线带钢误调出不同程度的板形缺陷
来，恶化原板形状况。
如图3所示，从操作侧至传动侧依次编号，操
作侧为左，传动侧为右。设带钢偏移量为 ，左移
为正，右移为负。辊身长设为 ，检测辊有效长度
， 检测通道宽度 ，带钢宽度为 ，通道数为n，
覆盖带钢的有效通道数为n 。
． 一．
一L6． I一 ． 1
l 6I， ]
I — __J
埕椎栩 三v 僖； 橱
图3 板形检测通道示意图
带钢覆盖检测辊的起始通道号fvf和末尾通道
号0分别为
：『 ] 一l J(14)
式中，r]，L j分别表示为上取整和下取整。覆盖带
钢的有效通道数
n = 一 +1 (15)
在操作侧，带钢边部到检测辊辊面端部的距离
设为厶，则可求得
= 一 (16)
基于上述分析和基本定义，针对轧制过程中带
钢边部不完全覆盖检测通道造成的板形信号误差，
建立了比例补偿法和斜率补偿法两种补偿模型【l⋯。
在实际应用过程中，根据带钢的横向偏移量，利用
式(14)～(16)，自动计算起始通道和有效通道数，并
根据带钢的边部覆盖率，自动选择合适的误差补偿
方法。
为了防止信号出现突变，影响板形信号的稳定
性，根据偏移量自动计算覆盖率和补偿量。考虑现
场复杂因素，当带钢边部覆盖率低于完整检测通道
宽度的40％时，采用斜率补偿法；当不低于40％时，
采用比例补偿法。在实际应用过程中，可以结合带
宽、材质、板形状态等参数，适当调整切换补偿方
法的板形覆盖率临界值，以获得最佳的板形补偿状
态为准。当某个检测通道的板形值低于两侧相邻通
道的50％时，认为该通道信号失效，自动进入在线
补偿模式。
3．2 检测辊挠度对原始波形的影响
在影响板形检测信号精度的众多因素中，检测
辊挠度变化是必须考虑的重要影响因素之一 。在
板形检测辊的离线标定过程中，发现板形检测辊各
检测通道的原始波形曲线或大或小始终存在不可消
除的近似正弦波的零点偏差。初步分析是因为板形
检测辊的挠曲变形导致检测辊内部检测单元(传感
器组成的差动回路)的预应力或电压值随之发生变
化引起的零点偏差。各通道的原始波形曲线表现为
不可消除且不同程度的近似正弦波零点偏差。尽管
与实际板形信号(径向压力)相比，其幅值很小，但
在某种程度上影响板形检测辊的标定精度。
板形检测辊在工作过程中，在一个周期 内，
载波信号 叠加上挠度产生的误差信号 后，经
相敏检波等信号处理后，便出现了图4所示叠加信
号 的波形规律。
板形检测辊在工作过程中，主要受三种力的影
响，即带钢施加的径向压力、检测辊自身重力及其
旋转时的离心力[ 。当检测辊做好动平衡时，利用
差动特性，可实时消除离心力对原始信号的影响。
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34 机械工程学报 第50卷 6 JfJ{
误差信号
载波信号
．
／ 一。 、＼＼
。＼ ～
． ．—
时
叠加信号
D
图4 波形误差信号示意图
为了消除检测辊自重造成的离线零点误差信
号，考虑在输出信号中减去人为设定的虚拟正弦信
号， 以获得稳定可靠的载波信号，使其仅传递调制
波形信号(径向压力值或有效板形值)。观察检测辊
波形曲线，其波形接近正弦波，因此考虑虚拟一条
正弦波进行零点误差补偿。设实时采集的原始波形
曲线为 (f)，设定的补偿正弦曲线
A，(f)=Af sin(cot+ r) (17)
式中， ，为原始波形的基本相位， r 为补偿正
弦波的最大幅值，其与检测辊自重G、径向压力F
和传感器预压力 等因素直接相关，回归关系式
如下
Ar～ = (G+F+Fo) (18)
式中， 为综合补偿系数。补偿后的有效波形为
A (f)= (f)一Ar(f) fl9)
利用式(19)，可实现检测辊稳态下的理想波形
补偿。但是该方法在加减速或张力不规律波动等动
态情况下，有一定的滞后性，导致补偿量不能及时
作用，从而容易产生多余的板形偏差，反而更容易
影响板形检测精度，因此该方法一般仅用于检测辊
的离线标定过程。
3．3 安装精度对原始波形的影响
在影响板形检测精度的众多因素中 j，检测辊
安装精度对板形检测信号的影响较大，尤其对单边
浪的影响明显，严重时影响轧制过程的稳定性。
然而在传统板形信号补偿模型中[7-121，几乎没
有从整体上综合考虑安装精度对板形的影响。工业
现场每次安装板形检测辊时，受板形检测辊及其轴
承座定位精度的影响，板形检测辊与前后导向辊必
然存在一定的平行度误差和水平度误差，且每次平
行度和水平度都会发生轻微的变化，故安装精度对
带钢板形的影响每次也不一致，或大或小。这两种
安装误差导致带钢沿板宽方向产生额外的残余应力
偏差，即引起多余的板形误差，当误 较大时，对
板形检测信号的影响也较大，严重时导致信 失真。
检测辊安装误差补偿需要结合轧机没矫特点
和工艺参数，制定适合自身特点的检测辊允许安
误差，才能最大限度地提高板形检测精度¨ I。检测
辊安装误差造成的张应力偏差Lj板形榆测辊的安装
位置有关， 即与检测辊前导向辊和后 向辊的定能
尺寸有关， 因此需要针对不同的轧机结构参数计算
张应力偏差。同时，需要根据实际操作经验制定
格的允许安装误差，才能保证板形检测精度。
4 实例验证
以1050板形仪为例，辊身长度为l 050 mm，
l9路通道，单通道宽度为50 mm，有效检测宽艘为
950 ITIII1。
图5示出了电路处理前后的零点残存电 对
比，零点残存电压值从200~500 mV降低剑 10
mV 以下，显著提高原始板形信号的稳定性和信噪
比。图6示出了综合补偿前后的零点化置AD值对
比，AD值从补偿前400 】000降低剑50以内，卡¨
应径向压力零点值偏差从l00～150 N控制剑补偿
后的l0N以内。表明采用合理补偿后，板形枪测辊
的零点误差控制极好， 显著提高了板形标定精度和
检测精度。
>
E
＼
遥
出
世
迥
0
通道号
图5 补偿前后零点残存电压对比
通道号
图6 补偿前后零点AD值对比
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图7和图8为当带钢偏移量 分别等于01／1／／1、
25 nm 时的原始曲线和补偿曲线。从图7、8中可
以看出， 当一定宽度的带钢对中较好时， 即
= 0 mm 时，带钢两侧边部不能完整地覆盖板形
检测辊的通道，导致两侧的板形信号幅值显著低于
其他通道，随着偏移量的增加，带钢两侧渐渐恰好
近似覆盖完整的检测通道，如 =25 alia时，此时
板形信号近似反映真实的带钢板形状况。从图7、8
中边部补偿的效果看，比例补偿法和斜率补偿法的
结果比较接近，比例补偿法因利用了边部的真实信
号，理论上更真实和准确一些，而斜率补偿法因抛
弃了边部板形值，由相邻两个通道的检测值差分所
得，曲线虽光滑，但不能准确反映真实带钢边部板
形状况。实际应用时，如果能准确获得带钢边部的
精确位置或偏移量，尽量采用比例补偿法。
通道号
(b) =25 mm
图7 偏移量 =O，25mm的边浪情况
图9和图10为水平倾斜量和垂直倾斜量对板
形的影响规律曲线。随着水平倾斜量的增加，板形
偏差急剧增加。随着垂直倾斜量的增加，板形偏差
缓慢增加。对于该轧机结构特点，其水平倾斜量对
板形曲线的影响较大，因此在安装过程中应严格控
制水平倾斜量。
、
R
卷
a一
、
-R
通道号
(a) ：omm
通道号
(b) =：25 mm
图8 偏移量 =0，25l'nlll的高次浪情况
水平倾斜量／mm
图9 水平倾斜量对板形的影响规律
垂直倾斜量／mm
图10 垂直倾斜量对板形的影响规律
对于图l1所示的典型板形情况，根据板形检测
辊安装误差的正负定义，当检测辊倾斜量为正值时，
安装误差将导致左单边浪幅值降低，即当实际板形
已经恶劣时，而补偿前的板形曲线却显示较平直；
2 O 嚣 学兔兔 www.xuetutu.com
36 机械工程学报 第50卷第6期
同理可以知道， 如果是右单边浪，则将加大板形幅
值，即当实际板形良好时，而板形曲线显示却有浪
形：同理，可获得双边浪、中浪及高次浪的板形补
偿前后效果。
三
＼
堡
R
、
堡
毯
(a)单边浪
对其自动识别和补偿，补偿 的板彤状况几乎不受
失效通道的影响，说明该补偿模 是町靠实川的。
芝
毯
15O
145
l35
13O
板宽比例
图12 板形模式分解
- 0 5 O O 5 l 0
板宽比例
’ 良 5 结论
图Il 补偿前后的板形曲线
因此，对原始板形检测信号进行检测辊安装误差
补偿后，板形曲线才能更准确地反映实际板形状况。
补偿后的板形曲线在很大程度上提高了板形检测精
度，一定程度上可减少板形控制过程中的误判断和误
操作，有利 F提高在线带钢板形控制的命中率。
为了进一步提高板形控制效果，在对原始板形
信号进行必要的物理机制补偿和工艺误差补偿后，
利用四次或六次的最小二乘法拟合原始板形曲线，
对其进行平滑处理，然后再利用标准曲线和勒让德
最小二乘法对其进行模式识别，获得1、2、3、4
次板形缺陷分量，如图12所示。根据各次板形分量，
利用板形控制模型和各类板形调控手段(倾辊、弯
辊、横移、分段冷却、辊型等)，进行板形缺陷的精
细调控操作，提高整卷带钢的板形质量。
为防止异常信号干扰，测试模型稳定性，如图
13所示，人为调整第2、第6、第18通道为单通道
异常信号，人为调整第9、第l0通道为连续双通道
异常信号。依据失效通道判别准则和在线补偿模型，
9 Il l3 l5 l7 l9
检测通道号
图13 失效通道补偿效果
f1)基于板形检测原理和雎磁传感器特性，详
细推导了原始板形信号的产生机理，建立了冷轧带
钢原始板形信号零点误差补偿模型。利用该模型，
显著提高了原始板形信号的信噪比，零点残存电压
值从200~500 mV降低到了10 mV以下，AD零点
值从补偿前的400 l 000控制到综合补偿后的50
以内，相应的径向压力零点值偏差从l00～150N控
制到补偿后的10N以内。
(2)针对工业实际，建立带钢两侧边部覆盖检
测通道号的自动识别和在线误差补偿模型、检测辊
挠度误差补偿模型和安装误差补偿模型等．J一 艺误差
补偿模型，并对板形信号进行必要的平滑处理，使
其更准确地识别板形缺陷的各次板形分量，为板形
闭环控制提供更可靠的在线板形数据。
(3)考虑工业轧机的稳定性要求，建立了失效
通道误差补偿。利用失效通道误差补偿模型， 自动
实现失效通道的自动识别和应急补偿，防止冷轧带
钢过程中出现严重的现场板形调控事故，提高板形
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2014年3月 杨利坡等：冷轧带钢板形检测误差及异常信号补偿模型 37
检测和板形控制的稳定性。
参考文献
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rolling[J]． Journal of Iron and Steel Research
(Internationa1)，2010，17(6)：21—26．
[2】MANETTI M，MORANDINI M，MANTEGAZZA P．
High precision massive shape control of magnetically
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作者简介：杨利坡，男，1978年出生，博士，副教授。主要研究方向为
冷轧带钢板形检测和板形控制。
E—mail：yanglp@ysu．edu．cn
于丙强，男，1963年出生，博士，研究员。主要研究方向为板形测量系
统研制。
E-mail：ybingq@ysu．edu．cn
第3届上银优秀机械博士论文奖——优秀奖
铝合金／APC．2奈米复材积层板之高温机械与疲劳性能之探讨
作者：宋宜骏
毕业学校：中国台湾中山大学
指导教师：任明华
本文主旨在于研制铝合金／碳纤维／聚醚醚酮三明治结构创新奈米复合材料积层板，及深入探讨其奈米复材积层板在室温
及高温环境下之力学性能、钻孔力学性能、疲劳曲线及疲劳极限，并观察其破坏机制将结果分析、讨论并提出结论。
首先，为了克服未经表面处理之铝合金在复合材料制程上常见之脱层问题，本文在材料前处理上采用二种常见之铝合金
表面处理法，分别为铬酸化学蚀刻法及铬酸阳极处理法，二种方法经由一系列之试验与结果数据验证，发现铬酸阳极法拥有
更好的抗脱层表现，且在力学性能试验结果中也优于铬酸化学蚀刻法。
制程方面，碳纤维／聚醚醚酮奈米复合材料积层板则采用二种迭序，分别为十字迭与类似均向迭，再与经由表面处理后
之2024．T3铝合金薄板热压成型，制成铝合金／碳纤维／聚醚醚酮三明治结构创新奈米复材积层板，其奈米复材积层板经由
ASTM D3039规范切割成试片，并采MTS．810万能材料试验机获得其机械与疲劳性能。
在力学性能上，经由试验获得不同迭层在室温及高温下之应力．应变曲线，将其结果分析并得出预测模型，其预测应力一
应变曲线与试验结果一致，特别在转折点之预测也相当准确。在钻孔试片上，本文将改良型PSC预测模型延伸成高温改良
型预测模型，并用此延伸模型预测室温与高温下之钻孔残留强度，其预测结果再与试验结果比对下相当准确。
疲劳性能方面，经由试验获得不同迭层在室温及高温下之应力．疲劳周期曲线与疲劳极限，分析并验证试验结果，其预
测疲劳曲线与试验结果吻合。

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