板形指标及CVC轧机

1.6.2 影响带钢平直度的因素
不良平直度是由于轧件 横截面上的不同延伸引起的。 横截面上的不同延伸引起的。 而轧件横截面上的延伸 差异是由于进入轧机的轧件 横截面形状与负载辊缝局部 不匹配引起的。 不匹配引起的。 因此获得平直度良 好的带钢的条件为： 好的带钢的条件为： △／H＝δ／h ＝ ／ 即进、出入轧机的轧件 断面形状相似。 断面形状相似。
a
b
c
图 5.CVC辊 工 作 原 理 （ a） 零 凸 度 ； （ b） 正 凸 度 ； （ c） 负 凸 度
CVC轧辊的布置见图6。我们以CVC三次辊形曲 线为例说明CVC轧辊辊形函数和轧辊凸度与轧辊轴向 窜动量之间的关系。 操作侧
BL Dmin R0
+
传动侧
R(x) DWR Dmax
Roll center
hR
hER
hL
hR
图2.楔度
1. 4 平直度（Flatness） 平直度（ ）
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 λ= L
式中： R-----波高；L-----波距。
R L
（4）
图2 平直度波形表示法
1.4.2 I单位表示带钢的平直度 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 部分标准长度的相对增长量。 最长和最短纵条上的相对长度差表示。 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10 值很小 ， 国际上通常将相对长度差乘以 5 后 ， 用来表示带钢的平直度， 该指标称为I单位 单位。 再 用来表示带钢的平直度 ， 该指标称为 单位 。 一个I单位表示相对长度差为 单位表示相对长度差为10 一个 单位表示相对长度差为 -5。
1.5 1 轧辊凸度, ,mm 0.5 0 -200 -100 -0.5 -1 -1.5 轧辊移动量,mm 0 100 200 a b
图7 轧辊移动量与凸度的关系 a----三次曲线函数； b----五次曲线函数
最初的CVC辊形曲线为三次曲线，后来改进的CVCplus 为五 次曲线，但实际上，三次曲线和五次曲线没有本质的改变，两者 的区别主要在于辊缝凸度与两个轧辊移动距离之间的关系上。当 轧辊窜动量一定时，五次曲线CVC轧辊具有更大的轧辊凸度（见 图7（b））。 由方程（7）和（8）确定的CVC轧辊，当轧辊没有相对窜动时， 轧辊的原始辊缝凸度为零。如果轧辊没有相对移动，需要辊缝具 有一定的初始凸度值，则需要改变轧辊的轮廓曲线函数，此时上 下轧辊辊形分别由方程（9）和（10）确定。 上辊： y ( x ) = a + a ( L + s − x ) + a ( L + s − x ) 2 + a ( L + s − x ) 3 （9）
带钢板形指标及CVC轧机
2006年5月15日
目
录
1.带钢板形指标 1.带钢板形指标 2.CVC轧机工作原理 2.CVC轧机工作原理
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 AGC（Automatic Gauge Control）系统控制，AGC 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： 可靠的、高精度的板形指标检测系统； 成熟的板形理论模型； 快速的板形调节、执行机构。
Contour 指的是带钢横断面沿宽度方向上的形状，包括了带钢整 个宽度范围（见图4）。
图4 带钢凸度和断面形状控制范围 Flatness意思与上述定义相同，即带钢平直度。
1.6 带钢板形控制基本原 理
1.6.1影响带钢断面形状的因 素 影响带钢断面形状的因 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 时轧辊的辊缝形状相同 此时的 辊缝称为负载辊缝 负载辊缝。 辊缝称为负载辊缝。 影响负载辊缝形状的因 影响负载辊缝形状的因 负载辊缝 素有： 素有：
2 0 1 2 3
下辊：
y1 ( x ) = a 0 + a1 ( x − s ) + a 2 ( x − s ) 2 + a3 ( x − s ) 3
（10）
方程（9）和（10）形成的轧辊凸度与轧辊窜动量之间的关系 见图8（b）和（c）。CVC原始凸度的大小取决于轧辊的相对移动 量（辊形函数曲线偏移）。
1)轧辊磨削凸度。 轧辊磨削凸度。 轧辊磨削凸度 2)轧辊磨损。 轧辊磨损。 轧辊磨损 3)轧辊热凸度。 轧辊热凸度。 轧辊热凸度 4)支持辊弯曲。 支持辊弯曲。 支持辊弯曲 5)支持辊与工作辊之间的压扁。 支持辊与工作辊之间的压扁。 支持辊与工作辊之间的压扁 6)工作辊与轧件之间的压扁。 工作辊与轧件之间的压扁。 工作辊与轧件之间的压扁 7)工作辊弯曲。 工作辊弯曲。 工作辊弯曲
∆L π R = ⋅ L 2 L 2
Assumption: sine shaped wave
例如： 例如：R=20 mm， 波长 L=1000 mm。 ， 。 则，相对长度差=0.00099， 相对长度差 ， 即带钢平直度为99 单位。 即带钢平直度为 个I单位。 单位
1.5 PCFC意义 意义
700 600 500 400 300 200 100 -150 -100 Shifting (mm) 50 -100 -200 -300 CRA = -300 µm 100 150
300 200 100 -50 -200 100 150 Shifting (mm) -300 -400 -500 -600 -700
1.6.4 带钢
断面形状和 平直度控制 过程模型
2. CVC轧机工作原理 轧机工作原理
CVC（Continuously Variable Crown）技术是 由德国SMS公司于1984年提出的控制轧件板形的 一种新型轧辊技术，由于该技术控制板形的优越 性能而在热轧和冷轧板带材中获得了广泛的应用。 我们宝钢80年代中期引进的2050热带轧机是世界 上首套采用CVC技术的轧机，近年来，我国先后 引进的几套CSP生产线均采用了CVC轧辊，有的 生产线还采用了CVC的改进型CVCplus(CVC+)技术。
素的分析可知： 由影响带钢断面形状和带钢平直度因 素的分析可知： 板形控制的实质是控制各架轧机的负载辊缝的形状。 板形控制的实质是控制各架轧机的负载辊缝的形状。
1.6.3 调整负载辊缝形状的机构
（1） 工作辊弯辊机构 ）
（2） 辊身曲线呈 形的工作辊轴向移动机构 ） 辊身曲线呈S形的工作辊轴向移动机构
• • •
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。
-150 -100
-150 -100
-50
50 -100 -200 -300 -400 -500
100
150
CRA = -500 µm
CRA = -700 µm
+
+
+
+Байду номын сангаас
+
（a） ）
（b） ） （c） ） 图8 CVC辊形曲线与轧辊原始凸度的关系
经过我们的理论推导，可以证明，CVC轧辊凸度与轧辊窜动量之 间的关系不是线性关系，而是图9所示的曲线关系。线性关系的导出 没有考虑轧辊移动后对实际辊缝的影响，这与轧辊的实际凸度有一定 的误差，原因在于在推导线性轧辊凸度关系时，当轧辊相对移动一定 的量后，仍然认为两个轧辊的接触长度为原始辊身长度，忽略了轧辊 移动距离对有效凸度的影响， 从而使计算轧辊凸度与轧辊 移动量之间的结果产生误差。 由于误差是由于忽略了轧辊 移动而引起的，因此，轧辊 移动量越大，则这些公式的 计算结果误差越大，图9中的 曲线a和曲线b证明了这一点。
hEL
hL
hc 图1.凸度
hR
hER
hL
hR
图2.楔度
1.2 楔形（Wedge） 楔形即左右标志点厚度之差：
CT = hR − hL
（2）
1.3 边部减薄（Edge drop） 边部减薄指的是左右标志点厚度与带钢边 部厚度之差，即： EL=hL-hEL ER=hR-hER (3)
hEL
hL
hc 图1.凸度
y1 ( x) = a 0 + a1 x + a 2 x 2 + a 3 x 3
（8）
式中： L----轧辊辊身长度； x----辊身距坐标原点的距离； a 0 , a1 , a 2 , a3 − − − 三次函数的系数，决定了曲线的 形状。 a0 = R0
假设两辊间移动距离为零时，凸度为零；当轧辊 相对移动距离达到最大和最小值时，辊缝凸度分别为 1mm和-1mm，则两辊间移动距离与凸度的关系见图7 中曲线a。
+
Coordinate X [mm]
图6 涟钢CVC轧辊的布置
上工作辊曲线为： y 2 ( x ) = a 0 + a1 ( L − x ) + a 2 ( L − x) 2 + a 3 ( L − x ) 3 （7） 下轧辊轮廓与上轧辊完全一样，但转动180°与上 轧辊配置，因此，下轧辊的辊形曲线为：
1.1 凸度（Crwon） 凸度（ ）
带钢凸度是描述带材横截面形状的一项主要指标 (见图1)。凸度定义为在宽度中点处厚度与两侧边部标 志点平均厚度之差：
CR = hc − ( hL + hR ) / 2
（1）
式中hR和hL为右部及左部的标志点厚度。所谓标志点是 指不包括边部减薄部分的边部点，一般取离实际边部 40mm左右处的点。hc为带材宽度方向中心点的厚度。
CVC轧辊辊身曲线呈S形，图5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。
∆L L or
I-Units =
∆L L
*105
式中： L-----所取基准点 的轧后长度； ∆ 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， 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： 相对长度差之间的关系为：
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3。
hC hR
40 mm
hL
40 mm
W - (2 x 40 mm) W
绝对Proflle(mm)： C40=hc－(hR+hL)/2 相对Proflle(%)： : C40REL=C40/hc×100%
Roll crown (µm)
CRA = +500 µm 500 400 300 200 100 Shifting (mm)
Roll crown (µm)
CRA = +300 µm
Roll crown (µm)
方程（9）和（10）形成的轧辊凸度与轧辊窜动量之间的关 系见图8（b）和（c）。CVC原始凸度的大小取决于轧辊的相对 移动量（辊形函数曲线偏移）。 CRA = +700 µm