板形自动控制

板形自动控制系统

1板形

1.1板形

板形是板带的重要质量指标，主要包括板带的平直度，横截面凸度（板凸度）、和边部减薄量三项内容。

1.1.1板形平直度是指板带纵向形状平直度，即板带纵向有无波浪形。其实质是板带内部产生了不均匀的残余应力。例如：我们在生产过程中常见的边波，主要是由于在轧制过程中板带纵向延伸量的不均匀造成的。当板带两边压下量大于中部时，板带两边延伸量较大，就产生了边波，如图1.1。我们在生产过程中当边波出现，通常采用用加大张力的方法来消除边波。冷轧带钢平直设备设计指标如表1.1。

图1.1

表1.1冷轧带钢平直度设备设计指标。

带钢厚度范围（mm）带钢宽度（mm）1000~1500

0.2~0.6 9Unit

0.5~1.0 8Unit

1.0~1.5 6Unit

1.1.2板凸度

板凸度分为绝对板凸度和相对板凸度。绝对板凸度是带板沿厚度方向中心处厚度与边部厚度的厚度差。我们生产中的来料钢卷中高在五丝以内。相对板凸度是将绝对板凸度除以板带的平均厚度。带板在轧制过程中能够均匀延伸时，轧后板带绝对板凸度较轧前板带绝对凸度缩小一个延伸率，就能够获得良好的平直度。

1.1.3边部减薄量

边部减薄是在板带轧制时发生在轧件边部的一种特殊现象。考虑这一现象后的板带横断面在接近板带边部处，其厚度突然减小，这种现象称为边部减薄。故严格来说，实际的板凸度是针对除去边部减薄区以外的部分来说的。

边部减薄量也是板形的一个重要指标。边部减薄量直接影响板带边部切损的大小，与成材率有密切关系。我们生产的钢卷边部10~30公分为板型做松区，也就是边部减薄区。

发生边部减薄现象的主要原因有两个：

1）轧件与轧辊的压扁量，在轧件边部明显减小。

2）轧件边部金属的横向流动要比内部金属容易，这进一步降低了轧件边部的轧制力与其轧辊的压扁量，使轧件边部减薄量增加。

2板形控制

2.1板形控制目的

板形调控的目的是要轧制出横向厚差均匀和外形平直的板带材。

2.2板形控制分类

板形控制系统分为闭环板形控制系统、开环板形控制系统和复合板形控制系统。

我公司采用的的是闭环板形控制系统。

2.3闭环控制

2.3.1闭环控制

闭环控制是控制论的一个基本概念。指作为被控的输出以一定方式返回到作为控制的输入端，并对输入端施加控制影响的一种控制关系。在控制论中，闭环通常指输出端通过“旁链”方式回馈到输入，所谓闭环控制。输出端回馈到输入端并参与对输出端再控制，这才是闭环控制的目的，这种目的是通过反馈来实现的。

2.3.2闭环控制原理

闭环控制系统控制原理：通过板形仪及其信号处理装置获取实际板形信号，计算实际板形与目标板形的偏差，经板形控制计算机处理后，将调节信号送到板形调节机构，由板形调节机构对带钢进行在线调节，使带钢板形得以纠正。

2.3.1闭环控制系统简介

板形闭环反馈控制的目的是为了消除板形实测值与板形目标曲线之间的偏差。该系统有三部分组成即板形检测装置、控制系统和板形调节系统（执行机构）。投入闭环反馈控制的前提条件是有准确的板形实测信号，而控制器是板形控制的重要组成部分，其控制精度，直接影响到实物板形的质量。

板形检测装置

我们的板形检测装置是板形仪（板形辊）。

我们用板形仪自动测量钢带平直度，这种板形仪，在轧制过程中能连续不断进行板型检测，并将带钢平直度状态直接描绘出来。

1>板型检测原理，板形仪是用压电晶体作为压力传感原件，带钢在进入卷取机前后在板型仪的测量辊上转向，并形成一个包角，包角前后张力就产生一个合力，合力作用在板型仪的压力传感器上，合力的测量值的变化被装在测量辊内的压力传感器接收，并将取得讯息通过处理器后直接在显示器的屏幕上显示，压力的变化曲线与板型是一致的，因为板型的状态直接反映了张力的变化。

2>板型辊的基本结构。

测量辊是一个实心辊，在它的外圆面上，有规律的钻有一排排小孔，每排之间的距离，以及每个圆周上安排空的数量，都可根据需要决定，排间距离越小，所测量的精度越高。板形辊结构如图2.1

图2.1板形辊结构

3>宽带测量结果

传感器的等距离分布状态，就组合成整个带钢上的每个瞬间的板型状况，当其中某个带条上张力变小时，作用在压力传感骑上的力就小，这说明这个带条在这个部位上延伸量比相邻带条延伸量要大，也就是，如果将其切分成条，在同一原始段内的这条带钢长度，要比相邻的会稍长一些，这就是说，在这稍长的部位就出现了鼓包，如果这一情况出现在带钢边部就是褶皱。所以在测量仪的显示器上显示的每个瞬间图形就是这一部分的整个宽度上的板型状态。这些图形包含的讯息，通过编码器解析和转换，就变成带钢平直度数字指标IUnit，这样就能完成整个带钢平直度测量，即利用带钢条上的每一个瞬间张力变化转化成带钢平直度的变化。如图2.1为测得的实际板形与理想板型曲线。

图2.1实际板型与理想板型曲线

②控制系统

控制系统由比较环节、板形控制计算机等构成。板形控制系统接受到测量值后（如图2.1中柱状为板形测量的实际值），首先求出板形实测值与板形目标值之间的差值，并根据该差值进行板形控制。通过辊箱倾斜、一中锥度调节和A、D辊凸度调节可以有效的消除大部分对称和不对称缺陷。

③板形调节系统

板型调节系统即板型控制的执行机构：启动、调节、控制板形。

板形控制的实质是对承载辊缝的控制，通过调节有载辊缝的形状，使其与来料断面形状保持一致，满足均匀变形条件，使板形平直。凡是可以改变有载辊缝的形状的轧机部件、装置或工艺参数，均可作为调节板形的执行机构。

我们公司轧机所采用的调节方式有辊箱倾斜、一中锥度调节和A、D辊凸度调节。这里对一中锥度调节和A、D辊凸度调节作简单介绍。

1）一中锥度调节

我们在更换一中时常会看到在一中表面包裹的衬纸上会写有一组数据。

Φ116.00、3/90、45/230。Φ116.00是指一中直线段直径，我们生产所用的使用范围为Φ112.00~Φ116.00。3、45分别指一段、二段锥的锥度。90、230分别指一段、二段锥的锥长。我们所用的一中辊面长度为1.55米。这里的锥度是指圆锥底圆与高的比值。在更换一中时，我们能够看到在一中辊头有两个“缺口”，其“缺口”的意思就在于表示锥度所在端。我们将上一中的锥度端放在操作侧，将下一中的锥度端放在传动侧。所以在调节板形时，上一中是控制操作侧板形，下一中是控制传动侧板形。

2）A、D辊凸度调节。

我们在轧制前会将A、D辊凸度调节至30、45、60、45、30。这些数字是指凸度的变形值。A、D辊凸度通过液压作用在被衬鞍座上的力使被衬芯轴发生微量形变，从而形成凸度，进行板形的控制。

在板形调节时系统根据板形调控手段的各自特点，确定对于这些板形调控手段如何分配板形偏差。调节方式总体上可以分为两大类，即接力方式与分配方式。接力方式：确定控制层次及优先调节权。分配方式：分配板形偏差，并计算各个调控手段的调节量设定计算的基本过程。根据各调控手段的优先权，按照选定的初值，具有高优先权的先进行计算，对辊缝凸度进行调节，当调节量达到极限值时，辊缝凸度尚未达到要求且还有控制手段可调时，剩余的偏差则由具有次优先权的调控手段进行调节，依次类推，直到辊缝凸度达到要求或再没有控手段可调为止。板形自动控制的实现实际板形测量曲线减去目标曲线之差即为板形偏差，

板形偏差用于板形控制部分，根据板形偏差的大小来改变轧机板形执行机构的调整量，调节轧机有载辊缝形状，使实测板形趋近于目标曲线，而达到板形控制的目的。我们公司调节系统中各调节部分占比和优先级这里不予介绍，详情可向技术部咨询。

李云飞

2016-5-6