板形自动控制

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由上述条件和体积不变定律，在原料板形良好 的前提下，保证带钢轧后平直的条件为：
H h



H h
H 原料平均厚度 h 轧件出口平均厚度 原料凸度
轧件出口凸度 延伸系数
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由上式可知： (1) 带钢的平直度与凸度密切相关 (2) 控制带钢的平直度，可以通过控制带钢的 凸度实现 (3) 对于板形良好且横截面具有一定凸度Δ的 原料，为保持轧后平直，应使轧后带钢横截面 也具有一定的凸度δ，而且
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忽略带钢弹性变形，并认为轧辊和带钢间作用 的负荷及变形对称，则轧辊有载辊形凸度曲线 可以表示为：
1 f Wb FWb (DW 0 DWT DWm )u 2 2

其中：
u b/ L
b 工作辊与轧件接触长度 L 支撑辊辊面长度
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板形自动控制
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板形自动控制


板型：用于描述成品带钢的翘曲程度 主要指标：
横向：成品带钢的断面形状（凸度、楔形等） 纵向：成品带钢的平直度等
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10.3.1 板形的数量表示方法


(1) 凸度
绝对凸度CR：为带钢宽度方向中点与两侧左右标志点 厚度平均值之差。
her hel CR hc 2
h El
40mm
hel
hc
her
h Er
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3

(2) 楔形 左右标志点厚度之差
CT her hel

(3) 边部减薄
Er her hEr
El hel hEl
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(4) 中浪 带钢中部的压下率大于边部 (5) 边浪 带钢边部的压下率大于中部
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板形控制的主要手段有： 控制工作辊弯曲(控制J1) 控制支撑辊弯曲(控制J2) 控制工作辊热凸度(控制ΔDW ) 上述手段都可改变X的取值，使板形良好线簇沿 纵坐标平移 通过平移，可实现对板形的控制
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P
C
C
G

7
B A
E
2 ) K0
E
2
0 0
P2 P1
KP (X
G
KP (X 7 ) K0
D
h
h2 h1
H
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带钢随厚度的增加，维持自身平直的能力越强 在P-h图上，板形良好的条件是一个区间 h越大，区间越宽 所以h越大，板形对轧制压力的波动越不敏感
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P
Pi

Kp—轧机横向钢度系数[t/mm]； KS1—工作辊弯辊钢度系数[t/mm]； KS2—支持辊弯辊钢度系数[t/mm]； KW—工作辊凸度影响系数； KB—支持辊凸度影响系数； K0—原料凸度影响系数。
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上式等号右边首项和末项为不可控因素 J1 、J2 、ΔDW 、 ΔDB 为可控参数 J1 –工作辊弯辊力 J2 –支撑辊弯辊力 ΔDW–工作辊凸度 ΔDB–支撑辊凸度
当X和Δ为定值时，上式是关于P和h的直线方程，对不同的 Δ，可得一簇互不平行的直线
P
C
G
8
7
6

5

4
3
B
E

2
A
E
2 ) K0
1 0 0
P2 P 1
KP (X
G
KP (X 7 ) K0
D
h
h2
h1
H
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图10.22 带钢板形良好线簇
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原料凸度Δ变化对板形的影响
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延伸率分布与板形的关系
μ
中浪
μ
边浪
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6
表示板形最常用的四种方法

用相对波峰值表示 用松弛系数表示 用张力差表示 用板形参数表示
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(1) 相对波峰值表示法(波形表示法)
Rr Lr
平直度
Rr 波幅 Lr 波长
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带钢轧机板形控制技术

用于改变轧辊辊型，如CVC、PC及VC等 改变支撑辊与工作辊边部有害接触长度及辊系刚 度，HC、UC等 弯辊装置（正弯辊）
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CVC系统（Continuously Variable
Crown）

瓶状辊型的工作辊在相对向里或向外抽动时，使空载辊 缝形状发生变化。
Rr
Lr
8

(2)松弛系数表示法(相对长度差表示法)
L( x) L0 ( x) L0
( x) 松弛系数
L0 带钢横向基准点轧后长度 L( x) 带钢横向任意点轧后长度
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国际通用表示带钢板形的单位为，一个I单位相 当于松弛系数为 105 当假设带钢浪形可用正弦曲线表示时，平直度 与松弛系数的关系为：
由前面分析可知，板形控制，可控制带钢凸度来 实现 带钢凸度取决于轧辊有载辊缝的形状 因此板形是否合格与轧辊有载辊缝的形状有关
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有载辊缝形状由下列因素决定： 工作辊的原始辊型ΔDW0 工作辊的热辊型ΔDWT 工作辊的磨损凸度ΔDWM 工作辊的弯曲挠度fWb 工作辊的压扁变形FWb

( x) 0.25 2 2
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(3)张力差表示法
T ( x) T0 T ( x) T0 E ( x)
E 带钢的弹性模量 T0 带钢横向基准点上的单位张力 T ( x) 带钢横向任意点上的单位张力 T ( x) 张力偏差
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轧出带钢凸度应为轧辊有载辊型曲线凸度的两 倍
2

'
为保证带钢板形良好，轧辊的有载辊缝形状应 满足
2 f Wb 2 FWb (DW 0 DWT
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h DWm )u H
2
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板形控制的基本原理

由前面分析，带钢横向厚度差与诸多因素有关：
P 2 J1 2 J 2 DW DB K P K S1 K S 2 KW K B K0





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根据板形良好线性方程：
P KPh (X )K P H K0 P K p K p ( X ) K0
K p ( (h)) K p ( X ) P K p ( (h)) K p ( X ) K0 K0
/
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板形参数α
H 1 h

当α=0时，为板形良好的条件； 当α<0时，带钢必将出现中部浪形； 当α>0时，带钢必将出现边部浪形。
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判断板形良好的条件

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10.3.2 板形与轧辊有载辊缝形状的关系

C
边浪
B
E
Pi
Pi
F
中浪
K0
A
KP (X
)
D
h
hi
hi
hi

H
图10.23 带钢板形良好区间
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图中 CD与AE的交点E是不产生边浪的临界点 CD与AF的交点F是不产生中浪的临界点 只要轧制力在Pi΄与Pi˝之间波动都可获得良好的 板形
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K p h K p ( X ) K p ( h) P K p h K p ( X ) K p ( h) H K0 H K0
Kp h K p ( X ) ( h) P K p h K p ( X ) ( h) H K0 H K0
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弯辊装置
带宽
正弯辊力
正弯辊力
辊身长度
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K p h K p ( X ) ( h) P K p h K p ( X ) ( h) H K0 H K0
P
Pi
C
边浪
B
E
Pi
Pi
F
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上式说明：在张力作用下，沿板宽方向上的张 力偏差与松弛系数成正比。 因此，松弛系数的分布及由此引起的板形不良 可通过张力差进行估计
( x) T ( x) / E
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(4) 板型参数表示法 从理论上讲，只有沿宽度方向上各点的压下率 相等，从而使各小条延伸率相等时，才能获得 良好的板形
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PC（Pair Cross）辊

上下工作辊轴线有 一个交叉角，将形 成一个相当于有辊 型的辊缝形状
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HC（High Crown）辊

在工作辊与支撑辊间加上了中间辊，通过中间 辊的抽动来改变与工作辊的接触长度及改变辊 系的弯曲刚度
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带负号的四项之和为可控制凸度，记为X：
DW D B 2J1 2J2 X K S1 K S2 KW KB

为保证板形良好，δ需满足：



H h


因此，可得保证板形良好的线性方程：
P K Ph ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱX )K P H K0
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板形闭环反馈控制系统方框图
板形设定

板形偏差

n
实际板形
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思考题
保证板形良好的条件是什么？ 影响轧辊辊缝形状的因素有哪些? 板形控制的基本原理是什么？

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中浪
K0
A
KP (X
)
D
h
hi
hi
hi

H
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图10.23 带钢板形良好区间
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根据板形良好判断 条件：

对于固定的Δ和H：


H 1 h

( h)


( h)
h
1


1







由图可知： 当原料凸度Δ变化，压下量不变时，板形将发生 变化。 要保持板形良好，压下量应进行相应的改变 Δ↑，H-h↑ 因此，原料凸度的波动，是影响成品带钢凸度的 扰动量，在生产过程中对原料凸度的波动应进行 约束
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轧制压力P变化对板形的影响

轧制压力的变化，将导致板形发生变化 因此，从板形控制的角度看，进行厚度控制时引 起的轧制压力波动，也是对成品带钢凸度的扰动 量，需在生产过程中加以排除
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板形闭环反馈控制


控制目的：
消除实测板形与设定板形的偏差。


系统工作原理：
以板形仪实测板形信号为反馈信号； 计算实测板形与设定板形的偏差； 分析消除偏差所需的板形控制手段及计算对应的调节 量； 对轧机的各种板形控制机构发出控制信号驱动板形控制 机构。
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