冷轧平整机种类及工作原理简述

冷轧平整机种类及工作原理简述通过冷轧而变成纤维状组织的带钢，在退火工序中由于再结晶而变为具有新的结晶组织的带钢。

这种退火后的带钢几乎完全成为软质状态，因此不适用于加工，只要稍稍给予轻度冲压加工，带钢表面就会产生拉伸应变和不规则的滑移线，明显有碍外观。

这种退火带钢一般不能直接供给用户使用，必须进行平整轧制，即通过轻度的冷轧加工改善其材质、平整钢板形状。

平整轧制的目的消除材料的屈服平台，防止加工时的拉伸应变；提高材料的屈服极限、降低屈服极限，以及扩大塑性加工范围；使带钢表面获得需要的粗糙度和光泽；矫正板材形状。

平整机种类经过冷轧和退火后的带钢表面会多少粘有一些脏物，其主要成分是铁、铁离子和碳，在干平整时这些脏物会污染环境。

随着粘附程度的不同，在干平整时这些脏物会玷污工作辊。

通常它们粘附在工作辊的端部，且以点状或凸斑状粘附在打毛的轧辊表面上，在平整时粘附了脏物的工作辊会在带钢边部留下周期性的压痕，最终导致带钢质量的降低。

带钢在平整时采用干平整及湿平整工艺。

各自特点如下：（1）干平整特点所轧带材的表面可保持不受玷污；为下一步加工（渡锡）做准备；在轧辊与轧件间产生大的摩擦；保证只给轧件以有限延伸量和压下量；压下率一般为0.5%~6%。

（2）湿平整特点不易压入杂质，或粘着杂质而产生辊痕缺陷，可以获得较大的压下量，确保延伸率；在平整后的带钢表面留下一层润滑的抗腐蚀或其他形式的薄膜；压下率可达10%。

平整率由于平整压下率很小，难以测准其厚度差，因此用与压下率成比例的带钢长度变化率即延伸率来表示平整率，其表示式为：μ=（L1-L0）/L0*100%式中，μ-平整带钢延伸率；L0、L1-平整前、后带钢长度。

延伸仪则是用对平整机前、后带速的测量来计算延伸率的，其公式为：μ=（Vh-VH）/VH*100%式中，μ-平整带钢延伸率；Vh、VH-平整前、后带钢速度。

而带速可用与带钢同步的转动轮的转速来测量。

张力测量开卷张力经入口张力辊后张力放大。

开卷张力因T1=T1eμ,T3=T2eμ式中，μ-带材与辊间的摩擦系数；T-包角，按弧度计算。

卷取张力为开卷张力的1.4倍，经出口张力辊使张力缩小。

卷取张力因T5=T6e",T4=T5e"结构说明以鞍钢1450mm平整机为例，凭政绩主要由机架装配、工作辊辊系、支承辊辊系、轧辊弯辊装置、斜楔调整装置、推上缸、传动装置、底板、平台排烟罩及卷帘门等组成（见图3）。

机架为闭式机架，机架上部由上横梁连接，下部由换辊轨道连接。

工作辊和支承辊在机架窗口内，推上缸装于机架窗口下部，斜楔调整装置装于机架窗口上部。

机架是构成轧机的主体部分，承受经轧辊传递的材料变形抗力，虽然机架受到轧制中的巨大拉力，但为进行精密的精轧轧制，机架必须具有低的延伸率和足够的刚度。

工作辊辊系由上下工作辊、轴承座、轴承及油气润滑装置等组成。

工作辊中心线对机架中心线向出口侧偏移5mm，使辊系稳定工作。

轴承为四列圆锥辊子轴承。

工作辊虽然不直接承受轧制力，但能使轧辊保持正确位置，并承受轧制动力和张力的反作用力，此外还承受来自轧辊平衡装置的压力，并且轧辊的轴推力也经常发生，因此工作辊的轴承必须相当兼顾。

在平整轧制中，板形调整的手段是选择适当的轧辊凸度。

在轧制操作用适当变换轧辊凸度的方法，是采用轧辊弯辊装置，也就是从外部靠油压力将轧辊加以弯曲的装置。

轧辊弯辊装置由四个大缸块及四个工作辊弯辊缸块组成。

大缸块固定在机架窗口两内侧面，工作辊弯辊缸块装于大缸块之中。

每个大缸块上装有一个支承辊平衡缸和一个工作辊轨道升降缸。

斜楔调整装置由两个斜度相反的上、下斜楔及液压缸组成，斜楔的角度为6°。

斜楔用来补偿新旧轧辊的直径差，使轧制标高保持恒定。

调整位置时，上、下斜楔同时动作。

上、下斜楔各由液压缸带动，每个液压缸上都带有液压锁定缸，以保证平整时斜楔不动，轧制标高保持恒定。

结语平整机实际上是采用小压下量的冷轧机，尽管轧制压力小，但工作辊直径做得比冷轧机稍大些，这样可以增加变形区长度，能显著改进带钢的平整效果。

冷轧平整机组恒延伸率控制系统及应用（转载）1 前言攀钢冷轧厂平整工序采用单机架四辊平整机。

机组采用了德国MDS公司的新技术，装备采用ABB公司的MASTER基础自动化控制系统，其中恒延伸率控制系统是国际上先进和成熟的技术，是平整机的核心技术。

2 平整延伸率的确定由于平整压缩比很小，因此用与压下量成正比的带钢长度变化，即延伸率来表示变形程度：（1）式中，r为平整延伸率；Lex、Len分别为出、入口带钢长度。

延伸率确定正确与否关系到成品带钢的表面质量和各项性能。

采用正确的延伸率可以消除深冲带钢再结晶退火后形成的屈服平台。

3 延伸率的控制影响延伸率的主要参数是带钢张力和轧制力。

攀钢冷轧厂平整机采用的是恒张力、变轧制力方式，恒延伸率自动控制装置借助于测量与带钢速度一致的机架入、出口上张力辊的转速差来实现，其原理框图见图1。

图1 恒延伸率控制原理框图2个增量脉冲发生器分别安装在机架入、出口上张力辊的辊颈上，其输出被连接到MP200柜中的脉冲计数器板（DSDP170）的2个通道，计数器板根据采样率设定点N监视入口侧脉冲数，当其达到规定值N，出口侧的计数内容作为测量值传送到缓冲存贮区作进一步计算，随后又开始下一轮新的测量周期。

根据已知张力辊径的周长和每转脉冲数，从DSDP170板来的2个脉冲数被转换成入、出口长度：所以实际延伸率ract为：（2）式中，Len、Lex为入、出口带钢长度；Cen、Cex为入、出口脉冲数；Den、Dex 为入、出张力辊直径；Pen、Pex为入、出口测量辊每转脉冲数。

通过延伸率实际值与预设定值逻辑联接，形成控制差分，可得到轧制力修正值。

根据质量流量恒定定律：henLen=hexLex=(hen-Δhact)(Len+ΔL)（3）由（1）、（3）式可得同理：式中，hen、hex为入、出口带钢厚度；Len、Lex为入、出口带钢长度；Δhact 为实际带钢厚度减少量，ΔLact为实际带钢长度增加量，Δhref为带钢厚度减少量预设值；ΔLref为带钢长度增加量预测值。

由Δh=Δhref-Δhact得出（4）式中，ΔF为轧制力修正值；Cm为材料刚度；ract、rref分别为实际及预设定延伸率。

材料刚度Cm通过低通滤波器处理，延伸率函数通过积分器处理以确保无扰动控制。

轧制力的修正值加到前一周期测得的轧制力上，其结果为一积分响应，延伸率控制系统将其作为补充设定值与轧制力控制设定值相加，对设定值进行修正，最终使延伸率恢复到设定值大小。

4 存在问题该装置自投产以来，在正常生产情况下能达到设计要求：保证带钢在98%的长度上延伸率偏差值在±0.15%范围内。

但是，在实际生产中存在下列问题。

4.1 带钢与张力辊严重打滑由于攀钢材质特殊及来料规格等原因，在主轧机末架使用了较小粗糙度的工作辊，因此平整来料表面较光滑；而用于测量的入、出口张力辊为表面光滑的镍、铬、钼冷硬铸铁（Ⅱ），使得退火后带钢与入口张力辊经常出现打滑现象（特别是薄带钢）。

当入口张力辊与带钢打滑时，入口张力辊速度滞后于入口带钢速度。

通过测量上张力辊得到的延伸率远大于实际值和设定值，与设定值所形成的控制差分而得到的轧制力修正值为负值，用于延伸率的减少，因而生产中轧制力急剧减小，甚至到最小值。

出口张力辊与带钢打滑时，出口张力辊速度滞后于出口带钢速度，通过测量上张力辊得到的延伸率值远小于实际值和设定值，与设定值所形成的控制差分而得到的轧制力修正值为正值，用于延伸率的增加，生产中轧制力急剧增加，甚至到最大值9000kN。

通过改进主轧机乳化液等手段，在提高带钢表面清洁度的前提下增加主轧机末架工作辊的粗糙度，在减少打滑现象方面也初步取得效果，但最有效的方法是对张力辊进行毛化处理，增加张力辊表面粗糙度，可有效地避免带钢与张力辊打滑现象的发生。

4.2 张力制度的影响主操工输入前后单位张力值后，控制系统根据输入的带钢规格自动计算出带钢前后总张力值，并以2:1的关系自动分配到平整机上来实现分段张力控制。

由于平整机的开卷张力和卷取张力受前后工序限制，因此单位张力受限且只能在轧制前输入，但有时仍然出现打滑现象。

通过实验得出，薄规格带钢张力值偏小，增加张力辊与机架间的张力值后，亦即增加了张力辊与带钢间的摩擦力，使张力辊速度与带钢速度相等，避免了打滑，稳定了恒延伸率控制。

4.3 张力控制方式的影响攀钢冷轧厂平整机的张力控制采用间接张力控制，控制方式是最大力矩恒张力控制。

这种由电机参数的变化和张力扰动量相互补偿的开环控制方式存在缺陷，对张力不能精确控制。

在间接张力控制中，钢卷直径、轧制速度和空载转矩等变化时，对张力值都有影响。

为了保证恒延伸率控制和轧制过程的稳定，建议把张力计测量带钢的实际张力值作为反馈信号，以控制带钢张力的恒定。

4.4 延伸率制度的影响延伸率值的错误设定，也会影响恒延伸率控制。

有2种情况：①轧制强度极高的带钢，尽管轧制力增加到最大值9000kN，延伸率值仍然达不到设定值，无法保证恒延伸率系统的正常使用；②轧制过程中，尽管延伸率控制差分获得的轧制力修正值引起的轧制力变化很微小，但对延伸率影响很大，其实际值在设定值上下出现较大幅度的变化，无法保证延伸率恒定。

因此，在采用恒延伸率控制时，不同钢种的带钢，需要制定合理的延伸率制度，这不仅能保证带钢的性能和良好的板形，也能保证控制系统的正常投入。

4.5 原料厚度的影响除了原料的表面粗糙度和力学性能外，其厚度偏差对延伸率控制也有影响。

原料厚度波动或数据输入错误都将影响轧制过程中带钢张力的稳定，同时也会加剧张力辊与带钢打滑，影响恒延伸率控制。

因此，平整机对来料厚度要求较高，钢卷数据也一定要准确。