熱軋帶鋼板形控制一、 板形基本概念板形是指成品帶鋼的斷面形狀和平直度兩項(xiàng)指標(biāo)，二者都是標(biāo)志帶鋼質(zhì)量的重要指標(biāo)，并且在生產(chǎn)中有著密不可分的聯(lián)系。1、斷面形狀斷面形狀是帶鋼厚度沿板寬方向的分布情況，如圖1所示。在實(shí)際生產(chǎn)中，以凸度來(lái)簡(jiǎn)單表示，如下式:式中：5以凸度來(lái)簡(jiǎn)單表示，如下式:式中：5——帶鋼凸度。hc——帶鋼中部厚度。 圖1帶鋼橫斷面形狀he——帶鋼兩邊厚度平均值(由于存在“邊部減薄”現(xiàn)象，一般取距帶鋼邊部25?50mm處的厚度作為邊部厚度)。2、平直度平直度指標(biāo)表示帶鋼是否存在翹曲及翹曲的程度，即浪形，見圖2?？捎靡詧D2帶鋼浪形示意圖圖2帶鋼浪形示意圖相對(duì)波峰值表示法h-人=——x100%L0式中：h、L0——分別表示浪高和浪距。相對(duì)長(zhǎng)度差表示法相對(duì)長(zhǎng)度差表示波浪部分的曲線長(zhǎng)度對(duì)于平直部分標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的相對(duì)增長(zhǎng)量?？捎孟率奖硎荆骸?X)=L(*)—LX105IL0式中：L(x)——寬度方向任一點(diǎn)x上的波浪孤長(zhǎng)I——表示平直度的單位，1I單位相當(dāng)于1m長(zhǎng)的帶材中有10Um的相對(duì)長(zhǎng)度差。另外，還有張力差表示法、向量表示法和帶鋼斷面的多項(xiàng)式表示法等。二、板形控制原理1、凸度控制在帶鋼軋制過(guò)程中，其斷面形狀最終將取決于兩工作輥間的輥縫形狀。因?yàn)檩伩p形狀由工作輥輥型曲線決定，所以，凡是影響工作輥輥型曲線形狀的因素都會(huì)改變帶鋼的斷面形狀。影響帶鋼凸度的因素有：⑴工作輥原始凸度；工作輥熱凸度；工作輥磨損凸度；工作輥在軋制力及彎輥力作用下產(chǎn)生的彎曲撓度；工作輥在不均勻分布的軋制力作用下沿板寬方向產(chǎn)生的彈性壓扁?？刂茙т撏苟?即控制工作輥輥縫形狀)的方法因軋機(jī)的技術(shù)裝備水平不同而不同。以原始輥型設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，合理地編制軋制規(guī)程。通過(guò)合理分配各架軋機(jī)的負(fù)荷，來(lái)補(bǔ)償因軋輥熱凸度、磨損凸度和彈性變形而帶來(lái)的輥縫形狀的改變。采用彎輥裝置。液壓彎輥裝置通過(guò)正彎或負(fù)彎來(lái)改變工作輥與支持輥之間的接觸應(yīng)力分布，以控制工作輥的撓曲變形。采用新的板凸度控制技術(shù)。如改變PC軋機(jī)的交叉角、軸向串動(dòng)CVC軋機(jī)和HC(HCM，HCW)軋機(jī)的軋輥等，都可以改變輥縫形狀。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)保證帶鋼具有一定的凸度，以確保軋制過(guò)程穩(wěn)定，防止軋件跑偏。2、平直度控制(1)帶鋼平直條件如果沿帶鋼寬度方向上各部分延伸不一致，就有可能使帶鋼出現(xiàn)波浪形缺陷。若中部延伸大于邊部延伸，則產(chǎn)生中間浪，反之則產(chǎn)生邊浪(雙邊浪、單邊浪或不對(duì)稱雙邊浪)。所以，要使帶鋼在軋制過(guò)程中保持平直，就要保證帶鋼沿寬度方向各處有均勻的延伸?？捎孟率奖硎景逍瘟己脳l件

即：要想保證帶鋼平直，必須使帶鋼軋前凸度A與軋后凸度8之比等于延伸率u；或軋前的相對(duì)凸度(A/H)等于軋后的相對(duì)板凸度(8/h)，即保證相對(duì)板凸度恒定。(2)平直度控制平直度控制的實(shí)質(zhì)就是對(duì)帶鋼凸度的控制，而成品帶鋼凸度8是由工作輥的輥縫形狀決定的，所以影響輥縫形狀的因素都可用來(lái)控制帶鋼的平直度。對(duì)傳統(tǒng)軋機(jī)，影響帶鋼凸度的因素有軋制壓力P、彎輥力F.X作輥凸度CW和帶鋼變形前凸度A，可用如下公式表示：8= — —K-C+K-AKKww0式中：Kp、Kf、Kw、K0——影響輥縫形狀的系數(shù)。將板形良好條件代入上式可得板形良好方程P=HKh+C(F \C=K+、Cw-K0?AKpkKf ；假定來(lái)料凸度、彎輥力及工作輥凸度為定值，根據(jù)上式即可繪出軋制力P和帶鋼厚度h的關(guān)系曲線，如圖3所示。圖中的直線為板形良好線，該直線的斜率與來(lái)料的相對(duì)凸度有關(guān)，截距與來(lái)料凸度、彎輥力及工作輥凸度有關(guān)。只有當(dāng)工作點(diǎn)落在該直線上時(shí)，才能使軋出的帶鋼平直，否則將產(chǎn)生邊浪(工作點(diǎn)落在板形良好線上部)或中浪(工作點(diǎn)落在板形良好線下部)。圖3板形良好線圖圖3板形良好線圖4板形良好區(qū)實(shí)際上，由于帶鋼本身具有一定的剛性(抗彎能力)，只有當(dāng)內(nèi)部殘余應(yīng)力超過(guò)某一臨界值時(shí)，才會(huì)失去自身的穩(wěn)定性，使帶鋼產(chǎn)生浪形。所以，應(yīng)存在一個(gè)板形良好區(qū)，只要工作點(diǎn)落在板形良好區(qū)內(nèi)，帶鋼就不會(huì)產(chǎn)生浪形，如圖4所

示。由圖可看出，帶鋼越薄，板形良好區(qū)越窄，即薄帶鋼易產(chǎn)生浪形。隨著板厚的增加，板形良好區(qū)變得越來(lái)越寬，這時(shí)即使有很大的不均勻變形，也不易產(chǎn)生浪形。在軋制過(guò)程中，當(dāng)來(lái)料厚度和溫度變化時(shí)，由于軋制力發(fā)生變化，所以會(huì)對(duì)帶鋼平直度發(fā)生影響，使帶鋼產(chǎn)生浪形。下面以來(lái)料厚度變化為例，結(jié)合圖5說(shuō)明板形的調(diào)整過(guò)程。假如來(lái)料厚度由H增加到H1，則當(dāng)AGC調(diào)整結(jié)束后工作點(diǎn)便由A移到A1。（厚度保持不變，但軋制力增加了）這時(shí)，由于新工作點(diǎn)A1位于板形良好線B上方，則帶鋼將產(chǎn)生邊浪。解決的方法是改變板形良好線的截距C，也就是調(diào)節(jié)彎輥力，使板形良好線向上移動(dòng)，當(dāng)經(jīng)過(guò)A1點(diǎn)時(shí)停止，如圖中的虛線B1所 h圖5平直度調(diào)節(jié)過(guò)程示。此時(shí)，由于新工作點(diǎn)A1又重新落在板形良好線上，所以可使帶鋼仍處于平直狀態(tài)。三、1780生產(chǎn)線的板形控制系統(tǒng)1780生產(chǎn)線板形控制包括頭部模型設(shè)定和全長(zhǎng)動(dòng)態(tài)控制兩部分。頭部設(shè)定由SCC2根據(jù)數(shù)學(xué)模型（PCSU），在中間坯進(jìn)入精軋機(jī)組前計(jì)算PC角和彎輥力，并把計(jì)算結(jié)果傳給DDC，由DDC來(lái)完成計(jì)算值的設(shè)定。全長(zhǎng)動(dòng)態(tài)控制由板形控制系統(tǒng)（ASC）進(jìn)行。1、板形設(shè)定模型（PCSU）PCSU模型主要由軋輥熱凸度模型、軋輥磨損凸度模型、帶鋼凸度分配計(jì)算模型及學(xué)習(xí)功能組成，為保證成品帶鋼平直而進(jìn)行PC角和彎輥力設(shè)定和學(xué)習(xí)。其中軋輥熱凸度及磨損凸度的計(jì)算是PCSU的基礎(chǔ)，各機(jī)架的凸度分配是關(guān)鍵。只有軋輥凸度計(jì)算精確，帶鋼的凸度分配合理，各機(jī)架的PC角、彎輥力設(shè)定精確，才能得到良好的板形。（1）PCSU模型的設(shè)定計(jì)算思路a）根據(jù)板形制約條件（平直度）和操作量制約條件（PC角和彎輥力）計(jì)算各機(jī)架的目標(biāo)板凸度范圍；b） 根據(jù)各機(jī)架出口厚度及成品帶鋼的目標(biāo)凸度，按相對(duì)凸度恒定原則計(jì)算各機(jī)架的凸度。c） 判斷b）中計(jì)算的凸度是否在目標(biāo)凸度范圍內(nèi)，如果不在，則在目標(biāo)范圍內(nèi)變更凸度計(jì)算值。d） 以凸度計(jì)算值為基礎(chǔ)，將彎輥力固定為某一特定值（由于彎輥裝置還要對(duì)板形進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，所以要給彎輥力留有較大的調(diào)整余量），計(jì)算出所需的PC角。如果PC角超極限，則將限制值作為固定值，重新計(jì)算彎輥力。（2）板凸度計(jì)算a）熱凸度計(jì)算在實(shí)際軋制過(guò)程中，軋輥中部常與帶鋼接觸，接收帶鋼傳來(lái)的熱量，使軋輥溫度升高；而軋輥兩端向四周散熱，使軋輥溫度降低。最終造成軋輥中部溫度高，兩端溫度低，引起熱膨脹不同，從而使軋輥產(chǎn)生熱凸度。軋輥熱凸度CH由下式計(jì)算："8（c）-5（e）5(k)=性NA5(k,m,n)-AT(m,n)rm=1n=1式中："（k）——軋輥表面上k點(diǎn)處的熱膨脹量。5r（c）、6r（e）——分別為軋輥表面上中心處和帶鋼邊部處的熱膨脹量。A5r（k,m,n） 軋輥內(nèi)（m,n）點(diǎn)處溫度升高1°C時(shí)工作輥表面上k點(diǎn)在半徑方向上的膨脹量。AT（m,n）——軋輥內(nèi)（m,n）點(diǎn)處的溫度變化量。b）磨損凸度計(jì)算在軋制過(guò)程中，與軋件和支持輥接觸的工作輥要發(fā)生磨損。軋制一塊帶鋼時(shí)工作輥的磨損量為：AW=（a?Dw+b）?&?BP?C式中：A——與軋制力有關(guān)的項(xiàng)。B——與接觸弧長(zhǎng)有關(guān)的項(xiàng)。C——與軋制帶鋼長(zhǎng)度有關(guān)的項(xiàng)。DW——工作輥直徑。

a、a、b、a、B系數(shù)。該磨損量用于預(yù)測(cè)該塊帶鋼軋制完成后的工作輥磨損凸度，而與軋制本塊帶鋼時(shí)的工作輥磨損凸度無(wú)關(guān)。工作輥的磨損凸度為Cw=W(k)-W(1)式中：W(k)——距帶鋼邊部k處的工作輥輥型值。W(1)——工作輥中心處的輥型值本塊帶鋼軋制完成后應(yīng)對(duì)工作輥輥型曲線進(jìn)行如下更新：W(j)=W(j)+AW各架軋機(jī)的板凸度計(jì)算保證各機(jī)架出口帶鋼斷面相對(duì)凸度值恒定或相對(duì)凸度值在一定范圍內(nèi)，才能圖6凸度臨界曲線一般來(lái)說(shuō)，中間坯的凸度值比成品凸度值大很多，但相對(duì)凸度卻比成品帶鋼的相對(duì)凸度小很多。設(shè)中間坯斷面凸度為A點(diǎn)，如按相對(duì)凸度恒定原則設(shè)定軋機(jī)，末機(jī)架出口處凸度為B點(diǎn)，這樣雖然保證了帶鋼的平直度，但成品凸度卻高于目標(biāo)凸度C點(diǎn)；如果按C點(diǎn)為目標(biāo)來(lái)設(shè)定軋機(jī)，則超出了限制線，也不能得到平直的帶鋼。因此，板形設(shè)定模型應(yīng)充分利用前部機(jī)架(F1和F2)限制條件較寬的條件來(lái)設(shè)定F1、F2軋機(jī)，使F2軋機(jī)的凸度達(dá)到D點(diǎn)，然后后面各機(jī)架設(shè)定成保持相對(duì)凸度恒定而達(dá)到C點(diǎn)，這樣既保證了成品的凸度，又可獲得平直的帶鋼。以成品帶鋼凸度為基準(zhǔn)，各架帶鋼凸度ch計(jì)算如下：對(duì)F3?F6機(jī)架： ChG）^h-C77對(duì)F1機(jī)架：匕（1）=2.（C（3）-匕（4））+匕（4）對(duì)F2機(jī)架：匕（1）=3?（￡（3）-￡（4））+￡（4）d）板凸度計(jì)算計(jì)算板凸度時(shí)考慮了軋制力引起的凸度CP、彎輥力相起的凸度CF、軋輥原始凸度CR、磨損凸度CW、熱凸度CH、由PC軋機(jī)的PC角產(chǎn)生的機(jī)械凸度C9（僅F2?F4機(jī)架），即C=~~-~~-"%，CQ-、（X?Cr-Cw-ch）+n?C-1+C°PF式中：Kp、Kf、K9、Kw、門——與凸度有關(guān)的系數(shù)。X——與帶鋼寬度有關(guān)的系數(shù)。C-1——來(lái)料凸度。C0 帶鋼凸度常數(shù)。上式中，第二項(xiàng)（彎輥力引起的凸度）和第三項(xiàng)（由PC角產(chǎn)生的等效機(jī)械凸度）是未知數(shù)。在生產(chǎn)中，我們就靠第二項(xiàng)和第三項(xiàng)來(lái)控制帶鋼的板形。對(duì)F2?F4機(jī)架，取彎輥力為一定值F°，通過(guò)上式先求出Ce，然后根據(jù)等效機(jī)械凸度q與PC角9的關(guān)系C9=fG）即可求出所需的PC角9。對(duì)F1、F5?F7機(jī)架，由于它們不是PC軋機(jī)，所以C「0，這樣根據(jù)上式即可求出彎輥力F，也就是說(shuō)它們的板凸度只能由彎輥力來(lái)控制。彎輥力和PC角計(jì)算完成后，就將計(jì)算值傳給DDC對(duì)軋機(jī)進(jìn)行初始設(shè)定。PC軋機(jī)和液壓彎輥裝置的凸度控制能力值如下：（3）平直度計(jì)算a）延伸差￡（'）計(jì)算80=。0J噤-1^1+命妃1）喜0°式中：a,b——形狀系數(shù)80 延伸差常數(shù)b）平直度A）計(jì)算氐）=200.sinGG））.、聲）（4）自學(xué)習(xí)功能PCSU模型共有三種學(xué)習(xí)方式：短期學(xué)習(xí)、中期學(xué)習(xí)、長(zhǎng)期學(xué)習(xí)。主要功能為：a） 短期學(xué)習(xí)：在F7咬鋼+延時(shí)后開始啟動(dòng)，主要目的是在短期內(nèi)快速改善板凸度和平直度。學(xué)習(xí)系數(shù)只對(duì)同批號(hào)帶鋼有效。b） 中期學(xué)習(xí)：在F7咬鋼+延時(shí)后開始啟動(dòng)，主要目的是對(duì)工作輥凸度隨時(shí)間變化造成的預(yù)測(cè)誤差進(jìn)行補(bǔ)償。學(xué)習(xí)系數(shù)只對(duì)同一套工作輥有效。c） 長(zhǎng)期學(xué)習(xí)：在F7拋鋼后進(jìn)行，主要目的是修正PCSU模型自身的偏差以改善帶鋼頭部的凸度和平直度。長(zhǎng)期學(xué)習(xí)系數(shù)一直有效。2、動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)（ASC）板形模型的設(shè)定計(jì)算數(shù)據(jù)只能保證帶鋼頭部的板形。如果初始設(shè)定狀態(tài)與實(shí)際狀態(tài)有偏差，或軋制狀態(tài)發(fā)生變化（如軋制力變化等），這時(shí)就需要自動(dòng)板形控制系統(tǒng)（ASC）來(lái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，以保證除帶鋼頭部外的帶鋼板形。自動(dòng)板形控制系統(tǒng)有反饋ASC（FB—ASC）和軋制力ASC（RF—ASC）兩種。1、反饋ASC反饋ASC在精軋出口平直度儀“ON”后（即平直度儀檢測(cè)到帶鋼信號(hào)），開始由平直度儀采集實(shí)際板形數(shù)據(jù)，并將處理后的數(shù)據(jù)