板形指标及CVC轧机(L-3)

板形检测仪表包括平直度仪、凸度仪等；板形调节、执 行机构主要有弯辊装置、轧辊窜动机构、机架间喷水装置等。 带钢板形涉及到轧辊的弯曲变形、热凸度、轧辊磨损等，因此， 如果需要对板形进行精确的控制，首先必须能够对轧辊的弯曲 变形、热凸度、轧辊磨损等进行精确的计算和预报。目前，轧 辊的弯曲变形和热凸度的计算已有比较成熟的、复杂的理论模 型，但由于影响轧辊磨损的因素众多，目前还没有成熟的、可 以实际使用的轧辊磨损模型，一般是采用经验模型，或者是半 理论半经验模型。 板形指标通常包括纵向和横向两个方面，纵向用平直度 （Flatness）来表示，，俗称带钢浪形，即指带钢长度方向 上的平坦程度；衡量横向板形指标的是带钢的断面形状 （Profile or Contour），即带钢沿板宽方向上的断面分布， 包括凸度（Crwon）、楔形（Wedge）、边部减薄（Edge drop） 等。
CVC轧辊辊身曲线呈S形，图15为CVC轧 辊的辊系布置及工作原理，两个形状相同的轧 辊相互倒置 180°布置，通过两个轧辊沿相反 方向的对称移动，得到连续变化的不同凸度辊 缝，等效于配置了一系列不同凸度的轧辊。图 3 中（ a ）轧辊移动距离为零时，凸度为零； （ b ）上辊向右移动，下辊向左移动，轧辊凸 度增加，定义为正凸度；（ c ）上辊向左移动， 下辊向右移动，轧辊凸度减小，定义为负凸度。 CVC辊形曲线和两辊间的移动距离，决定了辊 缝凸度的大小和正负。
式中，Ti---温度； ---起始温度； R---轧辊半径； ---热膨胀系数； ---系数.
Operational result: Offline recalculated work roll temperature
60 Roll change 20.05.1999 55 Roll temperature / °C
辊形，um
目标辊形 磨损后热辊形 磨损后冷辊形
1000 辊身长度，mm
1500
2000
图11 轧辊磨损实测结果
采用以下公式计算轧制一个钢卷后轧辊的磨损情况：
VTi i (FRi /(B ld ))e Laus ,i ld / DA,i
式中，i—机架号； FRi—轧制压力， （kN）； B—带钢宽度，（mm）； ld—接触弧长，（mm）； e—磨损指数（e=0.3）； Laus,i—本次计算轧制带钢的长 度， (m)； DA,i—工作辊直径，（mm）。 ai—工作辊磨损因子。
3.1 带钢板形控制调节
CVC WR shifting/bending system Automation system
Process model
PCFC
Physical know how
Work roll crown
• Strip profile
Shifting position
• Contour
80
70
温度
120 100 80 60 40 20 0 0 500 1000 辊身长度，mm 1500 2000
60
50
40 0 500 1000 辊身长度 1500 2000
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图8 F7机架轧辊表面温度沿辊身长度 方向上的分布
图9 F7机架轧辊热凸度
4 N DD * Em,i * Ti TBAS * DR ,i * ß R i 1
DL L or
I-Units =
DL L
*105
式中： L-----所取基准点 的轧后长度； D L-----其它各点相对于 基准点的轧后长度差。
1.4.3 两种平直度指标之间的关系
假设带钢波形可以表示为正弦曲线，则通过理论推导， 可以得到用波形表示的带钢平直度和用相对长度差表示的 相对长度差之间的关系为：
PCFC FM Computer • shifting positions • work roll bending forces
Pass Schedule Computer (RM/FM) Material data: thickness, width, weight, temperature, hardness Pass schedule: reduction, speed, rolling force, torque, etc. Technical data: roll diameters, roll qualities, etc.
带钢板形控制简介
2009年3月12日
目
1.带钢板形指标
录
2.带钢板形控制模型 3.CVC轧机工作原理 4.带钢板形检测
5.板形控制系统简介
1. 带钢板形指标
带钢尺寸质量指标包括纵向和横向尺寸，其中纵向厚度 尺寸精度由AGC（Automatic Gauge Control）系统控制， AGC经过几十年的应用，目前已经很成熟。最近几年，热轧、 冷轧带钢的板形控制研究及应用也日趋成熟，新建的板带轧 机都装备了板形控制系统。一个完整的板形控制系统必须具 备以下三个条件： （1）可靠的、高精度的板形指标检测系统； （2）成熟的板形理论模型； （3）快速的板形调节、执行机构。
DL R L 2 L 2
Assumption: sine shaped wave
例如：R=20 mm， 波长 L=1000 mm。 则，相对长度差=0.00099， 即带钢平直度为99 个I单位。
1.5 PCFC意义
PCFC代表 Profile, Contour and Flatness Control。 这里 Proflie 指横断面凸度，即通常所说的 Crown 。其 定义见图4。
2.2.3 轧辊受力变形
FSD Load distribution between work and backup roll FSD
轧辊受力变形包括： （1）弯曲变形；
（2）压扁变形。
FFB
Load distribution in the roll gap
FFB
FFB
FFB
FSD
FSD
图12 轧辊受力示意图
Short Term Adaptation
Long Term Adaptation
Analysis of Deviations
Recalculated Profile Setup: Shift Position Bending Force
Measured Profile
Rolling data
Re- Calculation Measuring
50
45
40
35 OS 30 -2000 Surface -1500 -1000 Layer 1 -500 0 500 roll length [mm] Layer 2 1000 Layer 3 1500 2000 measured DS
图10 轧辊温度（热凸度）
2.2.2 轧辊磨损模型
800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 500
hc 图1.凸度
hR
hER
hL
hR
图2.楔度
1. 4 平直度（Flatness）
带钢平直度可以用波形表示法，也可以用相长 度表示法来描述。
1.4.1 波形表示法定义的带钢平直度
R L
式中，R-----波高；L-----波距。
（ 4）
R L
图3 平直度波形表示法
1.4.2 I单位表示带钢的平直度 相对长度差表示波浪部分的曲线长度对于平直 部分标准长度的相对增长量。一般用带钢宽度上 最长和最短纵条上的相对长度差表示。因为该数 值很小，国际上通常将相对长度差乘以 105 后， 再用来表示带钢的平直度，该指标称为 I 单位。 一个I单位表示相对长度差为10-5。
△／H＝δ／h
即进、出入轧机的轧件 断面形状相似。
图13 带钢平直度良好的条件
3.CVC轧机工作原理
Market Requirement
Quality • Thickness • Width • Profile, Contour, Flatness • Temperature Mechanical Actuators Process Models Control Systems Flexibility • Schedule Free Rolling • Mixed Rolling
图6 影响辊缝的因素
2.1.2带钢断面形状和平直度控制过程模型
图7 板形控制模型
2.2 带钢板形控制模型
2.2.1 轧辊热凸度模型 图8为换辊后实测的沿辊身长度上的温度分布，图9为轧辊热凸度 实测值。
温度测量值 10 20 30 40 50 60
90
轧辊热凸度
180 160 140
热凸度，um
轧辊热凸度 温度
Flatness意思与上述定义相同，即带钢平直度。
2. 带钢板形控制模型
2.1 带钢板形控制基本原理
2.1.1影响带钢断面形状的因 素 带钢的断面形状与轧机过钢 时轧辊的辊缝形状相同.此时的 辊缝称为负载辊缝。 影响负载辊缝形状的因素有：
1)轧辊磨削凸度。 2)轧辊磨损。 3)轧辊热凸度。 4)支持辊弯曲。 5) 支持辊与工作辊之间的压扁。 6)工作辊与轧件之间的压扁。 7)工作辊弯曲。
2.2.4 模型自适应
Rolling Schedule Calculation and Setup
Rolling Schedule Startup without Adaptation ( Performance approx. 85% ) Correction Values
TECHNOLOGICAL PROCESS MODEL for Profile, Contour and Flatness
- Thickness, Width - Profile, Flatness - Roll force, Bending force - Temperature