板形控制技术发展

板形控制技术发展

板形控制技术在不同的发展阶段，各国先后开发出了许多先进的控制手段和相关的轧机形式。其中具有重要意义的控制技术和先进轧机小结如下：

（1） 垂直平面（VP）工作辊弯辊系统

垂直平面（Vertical Panel）弯辊系统是最早的轧机控制带材板形的重要而有效的手段之一，包括单缸工作辊正弯，双缸工作辊正弯，单缸工作辊负弯，以及支撑辊正弯。到目前为止，垂直平面弯辊系统仍然是板形调整的重要技术之一。广泛应用于各类轧机中[21]。 （2） 连续可变凸度（CVC）系统

基于连续可变凸度（Continuously Variable Crown）系统的CVC轧机主要是由两个可移动的瓶形辊身组成。瓶形辊的辊径差和普通辊的凸度值大小相似，安装相反，互补成对称辊缝，辊缝略微呈S形。通过特殊S形工作辊的轴向窜动，来达到连续变化空辊缝正、负凸度（等效于工作辊正、负凸度）的目的。缺点是辊型复杂，磨削精度高而且困难，辊型互换性差，辊耗增加，轧辊接触压力大。在一个轧制单位过程中，如工作辊出现较大的磨损和变形，则将影响其调控性能偏离设定的要求，并且由于工作辊与支撑辊之间接触压力的分布呈S形，使磨损后的支撑辊也成S形，如不及时换辊，将影响其设定的调控性能，为此，CVC支撑辊需采用较短的换辊周期[22]。但由于CVC轧机控制板凸度的能力极强，操作方便且易改造，所以发展较快，世界各国普遍采用。我国宝钢在2050热连轧精轧机组七个机架上均采用了此项技术[23]。

（3） HC控制轧机

HC（High Crown）轧机是为了克服阶梯支撑辊不能随板宽变化而改变其支撑辊与工作辊接触长度的缺点以及提高工作辊弯辊效果而开发的。HC轧机是中间辊横移的六辊轧机，通过中间辊的相反方向横移来改变中间辊与工作辊的接触长度，以适应其板宽的变化。HC轧机具有工作辊直径小、板形控制稳定、改善边部减薄、同宽度轧制数量多以及可实现自由程序轧制的优点。但HC轧机也具有结构复杂、机架高、设备投资大、轧辊易剥离、操作维修难的缺点。尽管这样，HC轧机仍旧属于高精度板形，板凸度控制的轧机，不失为具有划时代意义的新型轧机。所以HC轧机发展迅速，世界各国均广泛采用。我国也研制成功了HC冷轧机[23]。

（4） 成对交叉轧机（PC）

成对交叉（Pair Cross）轧机的原理是通过工作辊和支撑辊的成对高压变位而改变辊缝凸度，以补偿轧制压力变化及轧制过程中辊型变化（由于磨损或热变形）对辊缝的影响。PC 轧机缺点是结构复杂，维修困难，轧辊磨损大，自由轧制困难，轧制过程中数学模型复杂，参数多且不易确定。但对板凸度的控制能力具所有轧机之冠，辊凸度可达100μm。且辊型简单，带钢表面光洁度高，适用于冷热轧机与厚板轧机。世界各国也广泛采用[23]。我国宝钢1580热连轧机组的板形控制设备采用了此项技术。

（5） 可变凸度轧辊（VC）

VC（Variable Crown）轧机是轧辊凸度可以瞬时改变的轧机，轧辊由辊芯和辊套装配而成，辊芯与辊套之间有液压腔，液压达50Mpa的高压油经高速旋转的接手，由辊芯进入到液压腔里。通过调节液压高低来改变辊套的膨胀量，从而改变轧辊凸度，达到控制板形、板凸度的目的。VC辊的缺点是密封困难，结构复杂，维护较难，轧辊消耗大，不能有效地控制复合波，没有轧辊横移的效果，无法避免局部高点，轧辊磨损和热凸度不能分散等。但VC轧机无需改动旧轧机，轧制中可快速控制轧辊凸度，并有弯辊装置和轧辊横移组合使用的优点，所以VC轧机发展也较快。我国也成功研制了VC辊。近年来，日本把VC轧辊同弯辊技术相结合来控制板形，使板形控制精度达到较高水平[24]。

（6） 变接触长度支撑辊（VCL）

变接触长度支撑辊（Varying Contact Length Back—up Roll）技术[12]其核心是研究出一种新型的支撑辊廓曲线，使其辊系在受轧制力作用后的工作辊与支撑辊之间的接触长度能与轧件宽度的变化自动适应，以减少和消除辊间两端部的有害接触区，使辊缝对轧制压力的波动表现出较高的刚性，而对弯辊力的调节表现出较大的灵敏性，从而达到增加板形调控能力和改善板形的目的。国内陈先霖教授已成功地将VCL技术应用于武钢的板带轧机上，取得较好的效果[25]。

（7） 动态板形辊（DSR）

动态板形辊（Dynamic Shape Roll）是国际金属公司开发的一种轧辊，

它代替传统中的支撑辊且在轧制过程中可完全控制辊型，并可独立控制全部

轧制力及带钢宽度上轧制力的分布。其特点是：（1）支持整个“套”，DSR的轴承与外加负载一致，产生不取决于轧制力的凸度。（2）控制带钢宽度上的轧制负荷分布，因而消除了工作辊的自由弯曲。（3）由于对轧制负荷分布的控制，目前的工作辊弯辊就更有效，减少了由支撑辊引起的有害的工作辊附加挠曲。（4）控制负荷分布使DSR单独控制不同的带钢凸度。（5）尺寸控制精确，减少了头尾损失[26]。目前宝钢在冷连轧机组上安装了DSR轧辊并于1997年5月投入生产。

（8） 自补偿支撑辊（SC）

自补偿（Self—Compensated Back—up Roll）支撑辊是Danieli United 利用联合工程公司和国际轧机咨询公司共同开发的专利为全面控制板带凸度和平直度而新开发的一种轧辊。该种轧辊是由一个锻钢辊套热装在一个铸钢辊轴的中间部位上所构成，在负载下该套筒的柔性端部向辊轴方向弯曲。这种支撑辊与现有的普通轧辊可以互换，并且这种SC辊轴结构可使废辊到利用。同时，SC支撑辊通过补偿轧制力、板带宽度和厚度来减少板带凸度的变化，也增加了弯辊系统的凸度控制范围并允许有较大的压下量。