板形控制与CVC技术

板形控制与CVC技术

介绍了带钢板形控制的概念和CVC技术的工作原理和特点，包括板形及平直度、要求凸度和扰动因素凸度，CVC板形控制技术对带钢凸度的控制效果十分明显。

关键词带钢板形控制CVC轧辊

1前言

钢板和带钢可以按要求随意剪切、焊接和铆接，也可以进行弯曲及冲压成型，所以在国民经济各部门中得到广泛应用。特别是汽车和家用电器工业的飞速发展，对板带的板形和平直度要求越来越高。

针对板带产品的板形和平直度，世界几个主要的工业发达国家，进行了长期的探讨和研究，先后开发了HC, CVC和UPC等技术。

CVC技术在1984年首先由德国施罗曼·西马克公司推出，它以其独特之处在世界板带的热轧和冷轧领域里大显神通。目前，世界上已有100多架轧机使用了CVC设备和技术。

实践证明，CVC板形控制技术对带钢凸度的控制效果十分明显，能生产出平坦的带钢。轧辊等效凸度调节范围大，轧辊磨削和管理方便等优点，已在生产中充分体现出来。

2CVC基本原理

CVC轧机即连续可变凸度轧机，这种轧机的主要特征是工作辊设计成S形，上下工作辊外形是一样的，彼此呈1800反向配置，均可以横向移动。当上下工作辊横移时，可得到中性凸度、正凸度和负凸度的轧辊凸度，而且使辊缝断面形状可在较大范围内无级连续调

节。CVC轧机只需一套辊型就可以满足轧制不同宽度带钢对板形调节的要求，如果它与工作辊弯辊装置相配合，更能扩大板形调节范围。当CVC辊轴向移动距离为士100 ^-150mm时，再加上弯辊作用，辊缝调节量可达60μm左右，这是一般轧机达不到的。

图一

由图一可见：CVC的基本原理即为上下轧辊（S）轴向窜动，以便形成所需要的辊缝断面形状，两轧辊向相反的方向轴向窜动以形成连续可变凸度的辊缝；左侧为正凸度控制，中间为中性凸度控制，右侧为负凸度控制；可见通过这种轧辊轴向窜动的控制方法可以使辊缝轮廓有极大的变化范围。

1985年德国蒂森公司第一架CVC F4机架正式运转，并以实测数据就人们对CVC系统关心的问题做出了回答。

1 关于工作辊轴向力:在轧辊轴向窜动前后，并未发现轴向力的显著增加，轴向力的范围为0^-200kN，与传统轧机不相上下。但若在负载下轴向串动时，轴向力明显增加。

2 支承辊的硬化与磨损:经过对众多支承辊的检测，发现CVC

系统对支承辊的硬化和磨损与传统轧机相比并无差异。

3 工作辊的磨损:磨损形式与传统轧机相同。

3 板形控制的概念及分析

3.1 板形及平直度

除了板带的纵向厚度公差之外，平直度对于冷轧带材产品也是重要的质量特性。

随着对带钢冷轧机组生产的带卷质量要求的不断提高，板形控制已成为当今冶金界迫切需要解决的问题。板形包括平直度、板凸度、边部减薄和局部高点，它们是由原料的形状、轧辊的空载辊型(原始凸度、热凸度和磨损曲线)、轧辊的弹性变形(弯曲挠度和压扁)等决定的。

图二图三

在带钢两端51mm处测量的带钢厚度比较具有代表性。

带钢的绝对板形高度＝h center—h51；

带钢的相对板形高度＝（h center—h51）/h center；

h center：带钢中间厚度；

h51：带钢两端51mm处测得带钢厚度

而目前的用户对冷轧薄板的凸度和平直度的要求越来越苛刻，因此在板带轧制中，板形控制技术越来越受到重视。

过程计算机应用到厚度控制领域之后，极大地改善了板带的纵向厚度偏差，但并没解决板带沿横向厚度波动的问题。板带厚度的横向分布状况反映出板带的板形，板带中部厚度和边部厚度之差叫做凸度，是描述板形的主要指标。

板型决定于所轧板材纵向纤维的延伸差。实际速度超过平均速度的纵向纤维将产生压缩的附加变形，而实际速度小于平均速度将产生被拉伸的附加变形。我们称这种离开辊缝之后由于纵向纤维延伸不均而引起的附加变形谓之“二次变形”，二次变形还会使轧件在离开轧辊之后产生残余应力。

板形可以通过带钢宽度方向上应力的分布进行测量：这种测量装置的工作原理是带钢板形直接反映在带钢对转向辊接触长度上的压力分布上，转向辊由许多独立的圆片组装而成，每个圆片上都装有测力元件。转向辊把分布在带钢宽度上的张力作为径向分量加以测量，并由计算机处理后转换成带钢的平直度情况。ASEA BROWN BOVERI (ABB)板形测量仪是目前较成熟的一种测量系统，世界上已有120多台。

对于现代化高速板带轧机而言，充分利用板形控制方法和板形检测仪器，形成全闭环板形控制系统是目前的研究方向。闭环板形控制系统是通过板形测量仪测出的板形缺陷，通过计算机控制轧机两侧压下量、工作辊正负弯曲、轧辊横移和轧辊冷却系统来综合纠正板形缺陷。

所谓要求凸度是直接从人们对最终产品的板形要求的数量概念

转换而得的。大多数情况下，要求板材越平越好。

3.2 对凸度造成影响的因素

要有专门的伺服机构来补偿对板形的形成过程起扰动作用的因素或变量，这些因素包括:①板宽的变化;②轧制力的变化；③温度因素(热凸度);④轧辊的磨损。

虽然热凸度具有重要的影响，但在某种程度上轧辊的磨损和热凸度可以互相抵消。

由于变形热与摩擦热的作用，轧辊难免也会有一定的温度升高，辊身各部分的温度并不一致，由此引起的温度差将导致轧辊直径尺寸的热膨胀差，辊身中部的温度高于其边部。正弯辊：减小轧制力引起的轧辊挠度，减小板凸度。负弯辊：增加轧制力引起的轧辊挠度，增加板凸度。弯辊力一般变化在0.1～0.2P max范围之内（P max为最大轧制力）。

影响轧制力的因素基本上可以分为两大类：第一类是影响金属变形阻力的，其中有金属材料的化学成分、变形温度与变形程度；第二类是影响应力状态条件的因素，其中有外摩擦、轧件及轧辊直径、张力等。对冷轧来说，变形温度和变形速度对变形阻力的影响不很显著。变形阻力随变形程度增加而增机。摩擦力越大，压力也越大。