板形控制讲解学习

板形控制讲解学习
板形控制
四、板形控制
板形包括带钢的板廓和带钢的平坦度。

板廓即带钢的凸度和楔形，表示带钢的横向厚度差用凸度和楔形表示。

平坦度包括带钢平直度、不对称度；带钢的浪形，用纵向带钢的延伸差值表示或用带钢的浪形高度表示；平直度表示带钢的综合对称浪形，不对称度表示带钢的不对称浪形。

带钢板形分类：
1）理想板形是平坦的，内应力沿带钢宽度向上均匀分布；
2）潜在板形是带钢内应力沿带钢宽度方向上不均匀分布，但其内部应力足以抵制带钢平直度的改变，当内应力释放后，带钢板形就会发生不规则的改变；
3）表观板形是带钢内应力沿宽度方向上不均匀分布，同时其内部应力不足以抵制带钢平直度的改变，导致局部区域发生了翘曲变形。

1、影响板形的因素
1.1 影响板形的因素很多、很复杂，主要有以下几方面：
力学条件：带钢沿宽度方向的轧制压力、弯辊力、辊间接触压力
几何条件：原始辊型、负荷辊型、热膨胀辊型、磨损辊型
来料条件：来料板廓、轧件钢种特性、轧件厚度、轧件宽度、轧件温度、轧件长度等。

1.2 轧制过程中带钢的板形取决于负载下轧辊的凸度、金属的流动和带钢的原始板形：
轧辊的空载凸度=轧辊原始辊型+轧辊热态凸度+轧辊磨损凸度
轧辊的负载凸度=轧辊空载凸度+轧辊挠度+轧辊弹性压扁
以上因素决定了轧机的辊缝形状，轧机的辊缝形状影响着带钢的板形，构成了板形数学模型的主要参数和控制因素。

通过制定原始辊型制度，控制弯辊和窜辊，来改善带钢的凸度和平直度。

1.3 板形不良的产生机理
如果带钢的入口凸度和入口厚度的比值与带钢的出口凸度和出口厚度的比值相等，则轧出的带钢是平直的，带钢的平直度为零，即：当入口比值与出口比值不相等时，带钢边部纤维与中部纤维的延伸长度不相等，纤维间产生内应力；内应力在一定的范围内，只发生弹性变形；当纤维之间的内应力超出弹性范围，则纤维之间会产生塑性变形，产生中间浪或两边浪，造成板形不良。

板形控制就是消除带钢纤维内应力或控制在弹性范围内，使带钢的纵向纤维内应力值趋近于零，从而得到良好的凸度和平直度。

2、工作辊弯辊系统
2.1 工作辊弯辊
带钢的板形与轧辊的有载辊缝形状直接相关，在不考虑轧件弹性恢复的情况下，可以直接认为有载辊缝形状就是带钢轧制后的横截面形状。

因此，各种板形控制手段归根到底都是通过改变工作辊的有载辊缝形状来控制带钢的板形。

弯辊原理是将弯辊液压缸产生的力通过轧辊的轴承座传递到辊颈上，使轧辊受到一个弯辊力，产生一个附加弯曲，以此调节有载辊缝，达到控制板形的目的。

在实际生产中，应根据轧辊的磨损、轧制力的波动等对弯辊力进行实时修正。

弯辊力的作用效果可分为两种：一种是使辊缝凸度增大；另一种是使辊缝凸度减小。

生产中根据板形决定采用哪种方式。

如图1所示。

2.2 弯辊的控制方式
弯辊的控制方式经历了由手动方式向自动方式的发展。

在早期，主要是手动方式，即：轧制
之前，根据以往的经验值事先给出一个固定的弯辊力，即弯辊力的预设定值，之后，在轧制的过程中，如果发现有浪形，再根据出现的是边浪还是中浪相应地减小或增大弯辊力。

由于这种方式单纯依靠手工调节，操作工只有在出现明显可见的浪形时，才会去调节弯辊力，板形控制纯滞后太大。

为了克服手动方式的缺陷，出现了自动控制方式，板形自动控制又可分为开环和闭环两种形式。

其中开环控制主要是根据轧制力进行板形前馈控制，即先由符合实际的最佳弯辊力数学
模型或由轧制实践积累的经验值按查表插值法计算出对应于要轧带钢的最佳弯辊力值，轧制的过程中，弯辊力的大小再根据轧制力的波动量来实时的调整。

闭环控制是根据板形检测设备检测出的板形信号进行反馈控制。

在设有板形检测机构的情况下，一般是把检测出的板形信号与目标板形的偏差值回归成一个多项式，之后再把多项式的各项对应到相应的板形调节机构的调节参数。

闭环控制下，弯辊主要用来消除板形的二次缺陷。

3、工作辊窜辊系统
3.1 定义
当工作辊中心线与轧制中心线重合时，称为工作辊处于零位。

上工作辊向传动侧窜动，同时下工作辊向工作侧对称窜动为正向窜动，反之为负向窜动。

3.2 工作辊窜辊条件
上下工作辊的间隙大于或等于0．4 mm；
工作辊转动速度大于或等于16.8mpm；（一般取值本机架最大转速的百分之十）
机架内无有钢信号。

3.3 CVC辊
CVC轧辊窜辊机构的基本工作原理是：轧机的两工作辊的S型是互相倒置180°(图2)，安装在轴承座内的工作辊可向两侧相反的方向移动。

当工作辊没有移动时(a图)，辊缝高度在整个辊身上保持相等。

由于产品的宽厚比较大，尽管辊缝有轻微的S型，也不会对板平直度造成可以检测到的影响，因此，这时相当于平辊轧制。

如果将上下工作辊分别向右方〈传动侧〉和左方〈操作侧〉移动(b图)，则使辊中间处比边部处的辊缝值小，这时与采用正凸度工作辊时的影响相同，板凸度减小。

而上下工作辊分别向左方〈操作侧〉和右方〈传动侧〉移动(C图)，则使辊中间处比边部处的辊缝值大，这时与采用负凸度工作辊时的影响相同，板凸度增加。

图2 CVC窜辊原理图
3.4 窜辊位置与凸度相对应的关系
梅钢F1～F3CVC、F6CVC上工作辊正窜时，上工作辊向传动侧最大窜动200mm，下工作辊向操作侧最大窜动200mm（-100～100 mm ）。

4、带钢凸度的控制
4.1带钢凸度用C=HC -（HO+HD）/2 表示，影响因素有：
4.1.1 轧制力
轧辊受到两侧压下液压缸的作用力和中部带钢反作用力的共同作用，会发生弯曲，轧制力越大，轧出带钢的凸度就越大。

4.1.2 弯辊力（正）
与轧制力相反，工作辊受到两侧弯辊力与中部支持辊反作用力的共同作用发生弯曲，弯辊力越大，弯曲越大，带钢凸度越小。

4.1.3 轧辊的热膨胀
热连轧机组的精轧机换上新辊后的一个轧制周期内，在轧制前20～30卷钢时，带材中心凸度减小很快，不管带材的宽度如何，或者工作辊的原始辊型如何，都会出现这种初始的凸度
减小，说明轧辊受热膨胀后，中部膨胀较大，形成了轧辊的热凸度。

4.1.4 工作辊的初始辊型
工作辊的初始辊型分为三类：一为平辊轧辊，横向直径差为0；二为正凸度辊型，轧辊中部直径大于边部直径；三为负凸度辊型，轧辊中部直径小于边部直径。

根据控制板形的需要，可以选用不同类型和不同辊凸度的辊型。

在梅钢生产中F0采用的平辊，F1—F3采用CVC辊，F4-F5采用凹辊，F6采用CVC辊。

4.2 凸度的调整：
（1）对于换完工作辊开轧的几块钢，由于轧辊热凸度还没有形成，轧出的带钢凸度容易超上限，可以在凸度“修正”值中将值改小（-0．02），待轧辊热凸度形成之后，又造成带钢凸度减小，可将“修正”值增大（0---+0．05），待带钢凸度稳定后将“修正”值改为0；（2）带钢宽度由窄到宽过渡较大时，会出现两块带钢凸度偏小，这时只能
通过人工干预实现，即在宽板前几块把带钢凸度“修正”值增大（+0．05），等带钢凸度稳定后再改为原来值（0）；
（3）当操作人员手动修正后，凸度仍达不到要求时，可将F6窜辊放至“手动”方式，并放在一固定值（建议在-60～0mm位置），以保证带钢的平直度和凸度；
（4）当采取以上手段后效果仍不明显时，需手动窜F1～F3工作辊，如在轧计划的前段，板形恢复正常后应迅速恢复到“自动”，以免影响轧制计划后半段板形模型的正常工作；（5）在轧2．0mm以下规格时，由于纯轧时间长，使轧辊热凸度增大过多时，带钢尾部凸度偏小，这时应把凸度的“修正”值增加，根据带钢实际凸度适时修正“修正”值；
（6）当成品凸度虽然达到要求，但F6出出口中间浪较大时，这时F6又不向负窜，这时要把F6窜辊切为手动并负窜到合适位置，以防止模型计算时为了减小F6中间浪而增加前段机架弯辊力（或轧辊负窜），使前段机架出口凸度变小，最终导致产品凸度变小；
（7）在一般生产情况中，将轧机窜辊和弯辊放在“自动”方式，由板形设定模型（SSU）根据所轧带钢目标凸度的要求和带钢温度、材质等要素计算窜辊位置和弯辊力。

在实际轧制带钢的过程中，F6弯辊力为AFC自动控制，原则上不允许手动干预。

当带钢凸度连续三块钢减小时，需手动先通过减小F0～F5弯辊力来调整，以便模型修正F1～F3的窜辊位置，从而提高带钢凸度。

如果此干预效果不明显，则在模型设定中增加带钢凸度的“修正”值，从而修正模型的设定，提高带钢的实际凸度值。

相反如带钢凸度逐渐增大时，先增加F0～F5弯辊力，以便模型修正F1～F3的窜辊位置，从而减小带钢凸度。

另外，可减小带钢凸度的“修正”值，从而修正模型的设定，降低带钢的实际凸度值。

须注意的是对F1～F3CVC窜辊有控制作用的弯辊“修正”值，需在F6穿带完成后8秒钟之内干预；
（8）当F1—F3窜辊方向相差较大或某机架弯辊力过大，应首先干预相应机架弯辊力以保证凸度，不是此种情况，才改凸度的“修正”值；
（9）根据生产实际情况，可以适当修改轧机负配来保证带钢凸度。

总之，在生产中对弯辊的干预也会很块被模型吸收并转化到CVC 窜辊上，在实际生产中一般采用F1—F3CVC辊来控制带钢凸度，F6CVC辊来控制对称的浪形。

5、带钢浪形产生原因及调整
在实际生产中，我们主要关心的是表观板形，最常见的有三类：
单边浪 Ld<lc<="" l：带钢长度，="" p=""></lc
双边浪 Ld＞Lc<="" p="" s：轧机辊缝，="">
中间浪 Ld<="">
d:传动侧，c:中心， o:操作侧
带钢浪形产生的原因：
带钢之所以产生浪形是因为带钢沿宽度方向上各点的伸长率不同，伸长率大的部位会产生浪
形。

轧制前各点长度：Ld=Lc=Lo，轧制后各点长度：Ld >Lc>Lo，表现为传动侧单边浪；轧制后各点长度：Ld<lc<lo，表现为操作侧单边浪；轧制后各点长度：ld＞lc<lo，表现为双边浪；轧制后各点长度：ld<lc＞lo表现为中间浪。

< bdsfid="134" p=""></lc<lo，表现为操作侧单边浪；轧制后各点长度：ld＞lc<lo，表现为双边浪；轧制后各点长度：ld<lc＞lo表现为中间浪。

<>
伸长率的不同是因为人口坯料与轧辊辊缝不匹配，沿宽度方向上各点压下率不同而产生的。

因为沿宽度方向各点的金属流量是相同的，所以：Hｏ? Lo= ho?lo
压下率的不同是由如下原因产生的：
1）辊缝的状态
当坯料断面沿宽度方向厚度相同时即Ho=Hc=Hd，如果辊缝不平即
当Sd<sc＞so时，则ld＞lc<lo，hd<hc＞ho出现双边浪；< bdsfid="140" p=""></sc＞so时，则ld＞lc<lo，hd<hc＞ho出现双边浪；<>
当Sd<sclc>lo，hd<hc<ho出现单边浪；< bdsfid="143" p=""></hc<ho出现单边浪；<></sc
当Sd>Sc<so时，则ldhc<ho出现中间浪。

< bdsfid="146" p=""></ho出现中间浪。

<></so时，则ld
2）坯料的断面形状
当辊缝沿宽度方向相等，即S =Sc=So时，如果坯料沿宽度方向厚度不同即：
当Hd>Hc>Ho时，ld>Ic>Io 出现单边浪；
当HdHo时，ld <lc<=""></lc
当Hd>Hclc<="">
3）温度的影响
当坯料沿宽度方向厚度相同且轧机辊缝沿宽度方向上相等，如果坯料沿宽度方向各点温度不同时，变形抗力也不同，往往是温度高的变形抗力小，温度低的变形抗力大。

即：
当TdTo，则hdho，ld>lc<io出现双边浪；< bdsfid="161" p=""></io出现双边浪；<>
当Td>T chclo出现中间浪；
当Td>T c>To，则 hd>hc>ho， ld>lc>lo出现中间浪；
4）轧件的跑偏
轧件在机架内偏离中心线即轧件在机架内跑偏时，会使机架两侧受力不同，从而使机架两侧弹跳不同，从而造成两侧辊缝不同。

即：当跑偏使FoSd Lo<ld出现单边浪< bdsfid="170" p=""></ld出现单边浪<>
浪形的调整
因浪形的产生是沿宽度方向各点压下率不同造成，所以通过调整使压下率相同的方法即为消除浪形产生的方法。

在热连轧机组中前一机架板形的变化，会使后续机架的横向压下率发生变化，从而使后续机架板形变化。

轧件跑偏的调整：
因轧件跑偏而产生的浪形，可以通过调整两侧辊缝差来实现，如
上所示：当FoSd、lo
轧机辊缝有偏差，带钢横向温度有偏差时调整方法如上。

坯料有横向厚度差时的调整：
这时的调整方法有两种：
其一调整上游机架辊缝，消除横向厚度差，即：当Hd>Hc>Ho，Ld=Lc=Lo时，通过调整使Hd 一H =Hc=Ho+H ，则 ld =lc =lo ，消除了单边浪；但此时会使Ld >Lc >Lo ，人口坯料产生单边浪。

（如F7机架出口传动侧出现浪形，调的是F6机架，消除了浪形，但会使F6与F7之间存在浪形）
其二调整本机架辊缝适应横向厚度差
即：当Hd >Hc>Ho，Ld =Lc=Lo时，通过调整使Sd+S >Sc>So—S 则Hd／hd= Hc／hc =Ho／
ho，Ld／ld=Lc／lc=Lo／lo。

消除了单边浪；但此时会使hd >hc>ho，出口板形存在横向厚差。

（如F7机架出口传动侧出现浪形，调F7机架，使辊缝适应来料的厚度以消除浪形）两种方法各有利弊，应根据实际情况使用。

对称浪形的控制：
热连轧精轧机组当前后机架的凸度分配不平衡时，就会出现对称浪形。

通过调整板凸度的方法来消除浪形，其实也是调整辊缝的一种方法。

即：
1）中间浪的调整，这时可以用两种方法调整：
其一调整上游机架，使 Hd+H = HC一H =Ho+H ，通过减小来料的板凸度来消除中间浪。

如F7机架出出口板形发生中间浪，调整的是F3或F4等前段机架的辊缝即通过增加弯辊力的方法。

其二调整本机架，使Sd一s >Sc+s >So—S ，则 Hd／hd =Hc ／hc =Ho／ho，ld =lc =lo ，通过增大本机架的板凸度来消除中间浪。

如F7机架出口板形出现中间浪，调整的是F7机架的辊缝即通过减小F7机架的弯辊力等来消除中间浪的方法。

2）双边浪的调整，这时也有两种方法调整：
其一调整上游机架，Hd-H = HC+H =Ho-H，则 Hd／hd =Hc／
hc =Ho／ho，ld =lc =lo ，通过增大来料的板凸度来消除双边浪。

如F7机架出口板形出现双边浪，调整的是F3或F4等前段机架的辊缝即通过减小弯辊力的方法；
其二调整本机架，使Sd+s >Sc-s >So+S ，则 Hd／hd =Hc／hc =Ho／ho ld =lc =lo ，通过减小本机架的板凸度来消除双边浪。

如F7机架出口板形出现双边浪，调整的是F7机架的辊缝即通过增大F7机架的弯辊力来消除双边浪的方法。

增加板凸度的方法：增大轧制力,减小正弯辊力,增大负辊型,降低轧辊中部的温度；减小板凸度方法：减小轧轧制力，增大正弯辊力，增大正辊型，提高轧辊中部的温度。

窜辊和弯辊只对对称浪形有控制作用，即中间浪和双边浪，F7出口出现中间浪或双边浪时应该增加或减小F0-F5的弯辊力，其中F1-F3要在F7穿带完成后8S之内干预，以便模型对其窜辊进行控制，F6的弯辊由AFC自动控制，F6的窜辊位置由模型自动控制，一般三块钢左右板形就可正常，如果仍不正常则可将F6窜辊切手动并向相应的方向窜动，再不行的话就将F1-F3窜辊切手动，在保证凸度的情况下配合F6窜动。

如成品中间浪F1-F3就正窜，反之就反窜。

F1-F5某机架有中间浪或双边浪时应减小本机架的弯辊力，并相应增加前段机架的弯辊力，如果是CVC辊则本机架控制负窜，前段机架正窜。

在实际生产中，通过不断的总结发现弯辊对轧辊凸度的影响效果要远远小于CVC辊，生产中队弯辊的干预也就很快被模型吸收，并转化到CVC窜辊上，通过生产中的实践摸索，现在一般用F1-F3CVC辊来控制凸度，F6CVC辊来控制对称浪形，凸度和对称浪形配合起来调整效果更佳。

6、带钢楔形控制调整
（1）在轧制过程中轧机的负载辊缝就决定了带钢的板形（凸度、楔形、浪形），因此可以通过调整机架辊缝抬传动侧或操作侧来保证楔形值；
（2）根据轧制时楔形曲线及轧辊空载与负载辊缝偏差来判定来料
的形状，对机架间的浪形在咬钢时和穿带及抛钢时根据现场情况及时修正，浪形消除后对楔形进行调整，一般原则是从前段机架调起如F0作为来料变化的基准，F1、F2、F3机架（前段机架较厚）进行调节，也可以从F4、F5机架进行微调整保证楔形值；
（3）如果楔形曲线整体出现偏上限，就说明带钢操作侧厚度大于传动侧的厚度，其调整的方法是抬F2或F3轧机的传动侧辊缝来保证楔形值，也可以适当修正末机架的辊缝即抬传动侧，前提保证是没有产生浪形；
（4）如果当板形出现S形时，根据楔形曲线变化来确定机架调整的干预程度，并适当修正前段机架辊缝防止楔形超限；
（5）如果是由于来料楔形严重在穿带过程中无法进行大的调整而导致楔形超标，则在抛钢完成后在下块钢未到之前根据经验及各机架的辊缝偏差进行预调整；
（6）粗轧首先要保证出口料形，防止镰刀弯、旁弯的发生，其次在轧制过程中楔形值与粗轧板形发生冲突时，应保证粗轧板形正常由精轧来对楔形值进行控制和调整，粗轧与精轧密切联系，关注下一块钢的楔形走势；
（7）楔形调整时应考虑到对板形的影响，因为前一机架的调整会造成后机架压下率的变化，楔形与浪形配合调整效果更佳；
（8）楔形欲超正值且传动侧有浪，这时的调整方法是抬末机架传动侧的辊缝来消除浪形与楔形；如果抬前机架轧机传动侧辊缝，虽然消除了楔形却增加了浪形；
（9）楔形欲超正值且操作侧有浪，这时的调整方法是抬前段机架传动侧辊缝来消除浪形和楔形；如果抬末机架操作侧辊缝虽然消除了浪形但却增大了楔形值；
（10）楔形欲超负值且传动侧有浪，这时的调整方法是抬前段机架操作侧辊缝来消除浪形与楔形；如果抬末机架传动侧辊缝虽然消除了浪形却增大了楔形值；
（11）楔形欲超负值且操作侧有浪，这时的调整方法是抬末机架操作侧辊缝来消除浪形与楔形值；如果抬前段机架传动侧辊缝，虽然
消除了浪形但却增大了楔形值。

总之，具体操作根据现场实际进行调整和控制，在实际生产过程中一般将F0作为基准值，F1、F2、F3机架对楔形进行调整，F4、F5、F6主要对浪形进行控制和调整。

五、带钢的宽度控制
控制带钢全长宽度偏差，需在以下几方面着手：
1）改善卷取机较钢后由速度控制向张力控制模式转换的平滑性，以免拉窄带钢；
2）改善精轧机组活套起套状况，实现活套软接触技术，以避免带钢拉窄；
3）改善活套高度及张力控制，减少活套快速摆动；
在轧制中必须保证精轧的开轧温度（1000℃以上，不同的钢种有所不同），因为温度高则钢的变形抗力较小，变形程度相对较大；如果温度太低，不仅不利于轧制的进行，而且还加大了轧机的负荷。

因此：首先要保证轧制温度
1）精轧控制好轧制节奏，防止和减少板坯在粗轧轧制时摆荡或者是热卷箱处摆荡，减少板坯及中间坯的温降；
2）根据温度曲线，要求加热炉提高板坯出炉温度，保证粗轧与精轧开轧温度；
3）在带钢表面质量允许的情况下，可适当减小粗轧或精轧除鳞水、机架间冷却水和侧喷水。

成品宽度控制主要是通过粗轧立辊宽度自动控制和短行程控制来完成当成品目标宽度与实际宽度相差较大，精轧在轧制时出现失宽或拉窄现象严重，这时要求粗轧加大或减小调宽能力，保证目标宽度。

在实际生产中，精轧前段机架就决定了成品的宽度，因为轧件在前段几架轧机轧制时厚度比较大，金属在宽度方向上流量也大，而在后段机架轧制时因为轧件厚度比较小，金属在宽度方向上几乎为零、不存在。

因此在精轧操作控制中又一重要任务是防止头部出现拉窄，可以从以下几方面进行控制：
根据生产实际情况及时修改轧制速度系数、活套和张力，减少或
避免各机架咬钢时的拉钢现象，防止带钢头部拉窄。

精轧各机架咬钢时，精心操作，对有拉钢现象的机架要进行预送，对有堆钢现象的机架要进行适当拉钢操作。

轧钢过程中根据机架中的套量，适当调整上游机架的速度，保持恒定小张力轧制。

如果粗轧来料中间坯宽度正常，精轧在轧制时连续出现几块宽度超宽或失宽时，可以通过增大或减小前段轧机的负荷来解决。

采用张力AGC：张力AGC就是根据精轧机组出口侧X射线测宽仪测出的实际宽度值来微调机架之间（精轧机组最后两个机架）带钢的张力，来消除宽度偏差。

梅钢是精轧F5、F6两个机架间设有张力AGC。

采用尾部补偿的方法来消除尾部增宽：当带钢尾部离开某一机架时，由于后张力消失，必然导致尾部增厚增宽，为了防止尾部增宽的产生，在带钢尾部离开第I-1架轧机时，增大第I 机架轧机的压下量，此种方法称为带钢尾部补偿。

尾部补偿也可用拉尾的方式，即当带钢离开I-1架轧机时，降低第I架轧机的速度，使第I架轧机与第I+1架轧机之间的张力增大，以补偿尾部张力消失的影响。

六、精轧带钢厚度控制
精轧机组轧制主要是根据带坯情况及成品带钢的要求，确定各机架轧机的空载辊缝和空载速度，也就是确定各架轧机的压下制度、速度制度和温度制度。

其中主要是各架轧机的压下量或轧出厚度的确定。

各机架轧机轧出的厚度实际上等于空载辊缝加上轧机的弹跳值即h=So+P/K(其中S0:空载辊缝，P:轧制压力，K:轧机刚度系数)一般是充分利用高温的有利条件，把压下量尽量集中在前几架，在后几架轧机上主要是为了保证板形，厚度精度及压下量逐架减小。

1、产生厚度差的原因
热轧带钢厚度的波动主要是由于轧制力的波动而引起的。

而影响轧制力的原因又是多方面的，如坯料厚度变化、温度波动、轧制速度、坯料成分和组织不均匀、金属变形抗力及轧制时的张力变化等。

即：1）来料厚度增加，导致轧出厚度增加、轧制力增大；。