CVC六辊轧机板形控制原理及冷轧带钢板形的概念解读
CVC六辊冷轧机板形控制手段的研究
CVC六辊冷轧机板形控制手段的研究闫学良;刘延斌【摘要】The function of the actuators of mechanical and thermodynamic on CVC 6 high cold rolling mills is Introduced.Analyze the means of flatness control on 6-h CVC Mill,on this basis,study the different means of flatness control between wide material and narrow material.%介绍CVC 6辊冷轧机板形控制中机械执行机构和热力学执行机构的作用，分析了6辊冷轧机的控制手段，并在此基础上研究了宽料、窄料不同的控制手段。
【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2013(000)009【总页数】3页(P23-25)【关键词】板形;弯辊;CVC窜动;宽料;窄料【作者】闫学良;刘延斌【作者单位】南山集团轻合金冷轧厂，山东龙口265706;南山集团轻合金冷轧厂，山东龙口 265706【正文语种】中文【中图分类】TG3351 板形控制手段介绍带材板形主要决定于辊缝，因此，通过调整辊缝可以纠正任何形式的板形偏差从而获得需要的板形。
利用有关辊缝执行机构影响板材平整度的知识来减少板形误差。
在6 辊轧机中，是通过机械执行机构影响带材的平整度。
在机械作用之后余下的平整度误差可通过热力学执行机构消除。
机械执行机构可分为：（1）工作辊弯辊：处理对称的板形误差，没有弯辊，带材中心将更长，有弯辊，带材各部分压下率均匀，能够纠正对称边浪；（2）中间辊弯辊：处理对称的板形误差没有弯辊，带材中心将更长，中间辊弯辊能校正带材的中间浪，另外同工作辊弯辊一起校正四分之一浪；（3）中间辊CVC 窜动，应用于6 辊轧机的中间辊，通常用作支撑工作辊弯辊，当支持的弯辊执行机构位置超出设定极限时，将会给支持环路（CVC 窜动）一个控制误差，为CVC 窜动系统生成一个模拟输出信号，支持动作的速度取决于轧制速度；（4）倾辊：主要处理不对称的板形误差，没有倾辊，一侧边缘将更长，根据这项功能，倾辊能够校正带材不对称的边浪和上弯拱形。
板形控制概述
冷轧板形控制技术发展现状
• 板形调节机构
•普通四辊轧机
••+
•-
冷轧板形控制技术发展现状
• 普通四辊轧机
冷轧板形控制技术发展现状
• 调节机构主要有工作辊正/负弯辊，轧 辊倾斜控制，板形控制能力较弱，只能 用于一般的冷轧带钢生产，或在连轧机 中作为控制压下机架，而不作为板形调 节机架
冷轧板形控制技术发展现状
板形控制的基本理论
• 根据向量在坐标系中的位置可以确定带钢板形缺陷的 分布趋势
板形控制的基本理论
• 板形矢量 有两个分量 和 ，即
• 根据该矢量在不同象限的位置，可以表示板形的 不同变化趋势和变化的剧烈程度。
板形控制的基本理论
板形控制的基本理论
•边部减薄的原因
a. 轧制力引起轧辊压扁变形的分布特征：边部轧辊压扁量 较小，轧制力越大，边部减薄越严重。
较低
冷轧板形控制技术发展现状
• 引进的板形控制技术应用现状 • 一是引进的板形控制系统与国内生产企业的设备生产 情况并不完全符合，板形控制系统功能单一，对产品规格 和品种有严格的限制，难以满足多样化产品的生产要求， 而且对来料带钢的质量要求较高，在来料带钢存在板形缺 陷时很难消除后续生产带来的重叠板形缺陷；二是国外板 形控制系统引进价格极为昂贵，维护费用和备件费用很高 ，中小钢铁生产企业一般都难以负担高昂的引进费用和维 护费用。这限制了国外板形控制系统在国内中小型钢铁企 业的广泛推广应用。
板形控制概述
2020年7月17日星期五
主要内容
冷轧板形控制技术发展现状
•板形的一般概念： •带钢是否平直
•平直
•中浪
•边浪
冷轧板形控制技术发展现状
• 导致断带
UCM、CVC、VCMS六辊冷轧机机型研究
UCM、CVC、VCMS六辊冷轧机机型研究[我的钢铁] 2010-01-25 08:12:29随着我国钢铁工业的迅速发展，板带材产品的比例在不断扩大，国内新建的许多先进的冷热带钢生产线，尤其是近年来所新建的大型宽带钢冷连轧机。
用户近年来所引进六辊冷轧设备绝大多数都是引进日本三菱一日立公司的UCM系列冷轧机或德国西马克的CVC系列冷轧机。
国内非引进的国产大型六辊冷连轧机目前选用的都是中国一重自主研发、设计制造的VCMS系列冷轧机。
UCM一一日本三菱一日立公司冷轧技术代表用户及机型，有宝钢1550毫米冷连轧机、武钢2140毫米冷连轧机、宝钢1730毫米酸洗冷连轧机。
VCMS一一中国一重冷轧技术代表用户及机型，有鞍钢1780毫米、2130毫米、1500毫米冷连轧机，梅钢1420毫米冷连轧机、武钢1550毫米酸洗冷连轧机目前正在调试和制造中。
一重的VCMS机型是UCM系列的改进。
1UCM、CVC轧机UCM轧机是日本三菱一日立公司开发的一种六辊冷轧机，它是在HC轧机基础上发展起来的新一代冷轧机之一，它相比HCM轧机增加了中间辊弯曲，其中间辊不仅轴向移动还设有正弯辊，工作辊设有正负弯辊，它的进一步演变是增加工作辊轴向移动。
CVC系列六辊冷轧机是德国西马克公司开发的，其中间辊辊面有一定曲线形状(支承辊有的有，有的没有)，因其辊面曲线方程由低次方(3次)发展到高次方(5次)，并与相关配套的控制软件包结合，发展成了CVCplus(+)轧机，其控制板形的能力得到进一步加强。
UCM轧机与六辊CVC轧机不同在于UCM轧机的中间辊为平辊，通过适当改变中间辊和工作辊的接触长度，可改变作用于中间辊和工作辊压力分布规律，消除由于轧制力引起对带钢横向厚度差的影响。
轧辊在轧制过程中产生的弹性弯曲通过调整中间辊和工作辊的弯曲力得以补偿。
六辊CVC轧机中间辊带有高次方曲线的辊型，通过中间辊的轴向移动改善工作辊的辊缝形状来补偿轧辊弹性变形，再辅以弯曲力从而控制轧制精度。
冷连轧机组板形控制1
板形控制策略
边浪区
中浪区
Shohet和Townsend曲线
板形的影响因素
影响辊缝形状的因素主要有以下几点： 轧辊的弹性弯曲变形 轧辊的原始辊型 轧辊的磨损 轧辊的热膨胀
轧辊的弹性弯曲变形
4辊轧机建模图
施加载荷后变形图
磨削曲线抽查情况
0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0 -0.01 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 设定值 实际值
轧机板形控制系统
目标曲线
板形目标曲线（板形标准曲线或板形参考曲线），以 它作为板形控制的目标，使轧制过程得到所要求板形 精度的带材。所谓板形目标曲线，实质就是轧后带材 内部残余应力沿宽度方向的分布曲线，它代表轧后带 材的板形状况。因此，人们通过设定这条板形目标曲 线，就可以得到具有所期望板形特征的带材。 在板形闭环反馈控制中的目标曲线是反馈控制的目标 值，板形闭环控制系统按照实测板形与目标曲线之间 的偏差最小的方向进行计算和控制。
闭环控制
板形闭环反馈控制是在稳定轧制工作条 件下，以板形仪实测的板形信号为反馈信息， 计算实际板形与目标板形的偏差，并通过反 馈计算模型分析计算消除这些偏差所需的板 形调控手段的调节量，然后不断地对轧机的 各板形调节指令，使轧机能对轧制中带钢的 板形进行连续的、动态的、实时的调节，最 终使产品的板形达到稳定良好。
0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0 -0.02 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 设定值 实际值
CVC六辊冷轧机板形控制手段的研究
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｌａ ｆ ｔ ｎ ｅ ｓ ｓ；ｒ ｏ ｌ ｌ ｂ ｅ ｎ ｄｉ ｎ ｇ； Ｃ ＶＣ ｓ ｈ ｉ ｆ ｔ ｉ ｎ ｇ ； ｗｉ ｄ ｅ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ；ｎ ａ ｒ ｒ ｏ ｗ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ
可 通过 热 力学执 行 机构 消 除 。
形 误 差 ，没有 倾 辊 ，一侧 边 缘 将更 长 ，根 据 这项 功 能 ，倾 辊能 够 校 正 带材 不 对 称 的边 浪 和 上 弯拱
形。
热力 学 板 形 控 制是 通 过 向辊上 喷淋 冷 却 液来
改变工作辊不 同位置 （ 点 ）的外形 ，使工作辊辊
身 发 生 热膨 胀 或 收 缩 的板 形 控 制 。为 了获 取平 整 度 热 力 学控 制 的有 效性 ，一 定 要保 证 冷 却 液 和 工
作 辊 有 一定 的温 度 差 。热 力 学 手段 有 ：（ １ ）基 本
机 械执 行 机 构 可 分 为 ：（ １ ）工 作 辊 弯辊 ：处 理 对 称 的 板 形 误 差 ，没 有 弯 辊 ，带 材 中 心 将 更 长 ，有 弯 辊 ，带 材 各 部 分 压 下率 均 匀 ，能 够 纠正 对称边浪 ；（ ２ ） 中间 辊 弯辊 ：处 理 对 称 的板 形 误 差 没 有 弯 辊 ，带 材 中心 将更 长 ，中 间辊 弯辊 能校 正 带 材 的 中间浪 ，另 外 同工作 辊 弯 辊 一起 校 正 四 分之一浪 ；（ ３ ）中 间辊 Ｃ Ｖ Ｃ窜 动 ，应 用 于 ６ 辊 轧
ＤＯｈ １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９ － ９ ４ ９ ２ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ９ ． ０ ０ ６
六辊冷连轧机板形前馈控制模型的研究
N
! J =
Pi - !W f Wi - !I f Ii 2
( 3)
i= 1
式中, !W、!I 分别为工作辊弯辊力和中间辊弯辊力
的前馈补偿量, kN ; f Wi 、f Ii 分别为工作辊和中间辊
弯辊力对有载辊缝内压力分布的调控系数; P i 为 对应第 i 个单元的实测轧制力变化量, kN; N 为假
第 44 卷 第 12 期 2 0 0 9 年 12 月
钢
铁
Iron and S teel
Vo l. 44, N o. 12 December 2009
六辊冷连轧机板形前馈控制模型的研究
梁勋国1, 王业科1 , 赵吉成1 , 王国栋2
( 1. 中冶赛迪工程技术股份有限公司冷轧事业部, 重庆 400013; 2. 东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室, 辽宁 沈阳 110004)
64
钢铁
第 44 卷
图 3 板形前馈控制流程图 Fig. 3 Flow chart of flatness feedforward control
轧辊弯辊调控系数, 然后由式( 7) 计算得到最优的弯 辊力前馈补偿量。板形前馈控制的流程图见图 3 所 示。
4 控制效果分析
以上的两种板形前馈控制模型被分别应用于国 内的两套大型六辊冷连轧机 A 和 B 上。其中 A 为 4 机架六辊冷连轧生产线, 机型均为 UCM 轧机, 板 形控制手段包括轧辊倾斜、中间辊横移、工作辊正负 弯辊、中间辊正弯辊以及乳化液分段冷却等, 轧机的 主要参数见表 1。原料宽度范围 920~ 1 600 mm, 厚 度范 围 1. 5 ~ 6. 0 mm, 成 品厚 度 范围 0. 25~ 2. 50
为了消除轧制力变化对板形带来的不良影响最有效的方法就是使弯辊力随轧制力的变化作相应的补偿性调整这就是轧制力弯辊力补偿控制相对于板形的闭环反馈控制而言它是一种预控制因此通常被称为板形前馈控制采用工作辊弯辊的板形前馈控制模型普通四辊轧机由于只具备工作辊弯辊功能因此通常采用工作辊弯辊对轧制力的波动进行补偿
CVC轧机辊型设计原理和控制模型的探讨
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CVC精轧机概述
CVC精轧机概述摘要：CVC轧机是在HC轧机的基础上发展起来的一种轧机，它虽然与HC轧机一样有轧辊轴向抽动装置，但其目的和板形控制的基本原理是不同的。
HC轧机是为了消除辊间的有害接触部分来提高轧缝刚度，以实现板形调整的，是刚性辊缝型。
CVC轧机则是通过轧辊轴向抽动装置来改变S形曲线形成的原始辊缝形状来实现板形控制的，是柔性辊缝型。
关键词：CVC轧机、CVC工作辊、液压弯辊缸、轴向横移缸1 CVC轧机的原理CVC时Continuously Variable Croun的英文缩写，所谓CVC轧机就是指为了满足调整热带钢板凸度和板型的需要，将工作辊加工成具有S性辊身的CVC辊，在将上下工作辊相互倒置180度，从而具有工作辊轴向移动时空载辊缝形状连续可变能力的轧机。
工作辊轴向移动可分为正向抽动和反向抽动，其中正向定义为加大辊型凸度的方向，反之定义为反向抽动。
轧辊抽动量一般为±80~±150毫米，CVC辊的辊型曲线设计在过去常采用二次曲线，目前已经开始采用高次（含三次及四次）曲线以便有利于控制更宽更薄的热带钢，其中辊型的最大直径与最小直径之差不超过1毫米，差值过大将使轴向力过大而无法应用。
CVC轧机通常采用CRA表示轧辊辊型，以数值形式体现出来，即：CRA=中间直径—边缘直径，对于CVC工作辊来讲，CRA应是一个经过换算的当量值。
CVC技术在热轧是仅用于对空载辊缝形状的调解，因此主要用于板型设定模型对辊缝形状的设定，在线控制一般只用液压弯辊进行调解，但是目前已经开始研究当热轧采用润滑油轧制时是否将CVC用于在线调节。
2 采用CVC技术的轧机具有很多显著的优点：1、具有良好的带钢平直度控制能力和稳定性，它可以通过调整工作辊的弯辊力和轴向抽动量来获得最佳辊风从而得到最理想的平直度。
2、其弯辊力在最佳辊缝情况下始终处于最小状态，大大提高了轧辊和轴承的使用寿命。
3、CVC轧机可以使用较小的工作辊直径，从而减小了轧制力，实现了大压下量轧制。
板形指标及CVC轧机
-150 -100
-150 -100
-50
50 -100 -200 -300 -400 -500
100
150
CRA = -500 µm
CRA = -700 µm
+
+
+
+
+
（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。
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。
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《六辊平整机非对称轧制过程板形预报与控制技术》
《六辊平整机非对称轧制过程板形预报与控制技术》篇一一、引言在现代化的钢铁工业中，板带材料生产占据着举足轻重的地位。
六辊平整机作为板带材料生产过程中的关键设备，其轧制过程的控制精度和稳定性对最终产品的质量起着决定性作用。
其中，非对称轧制过程中板形的预报与控制技术更是研究的热点。
本文将就六辊平整机非对称轧制过程的板形预报与控制技术进行深入探讨，以期为相关领域的研究与应用提供参考。
二、非对称轧制过程概述非对称轧制是指轧制过程中，轧辊的线速度、轧制力等参数在轧制方向上存在差异的轧制方式。
六辊平整机采用非对称轧制，可以有效地改善板材的板形，提高产品的表面质量和尺寸精度。
然而，非对称轧制过程中，由于各辊的工作状态不同，容易导致板形控制难度加大。
因此，对非对称轧制过程的板形预报与控制技术进行研究具有重要意义。
三、板形预报技术1. 数学模型建立板形预报技术是通过对轧制过程中的各种参数进行建模、计算，预测出板材的板形变化。
在六辊平整机非对称轧制过程中，需要建立考虑辊型、轧制力、轧制速度等参数的数学模型。
通过模型的分析，可以预测出板材在轧制过程中的变形情况，从而实现对板形的预报。
2. 智能算法应用随着人工智能技术的发展，智能算法在板形预报中得到了广泛应用。
如神经网络、支持向量机等算法，可以通过对历史数据的训练和学习，建立板材变形与轧制参数之间的映射关系，实现对板形的精确预报。
四、板形控制技术1. 轧制力控制轧制力是六辊平整机非对称轧制过程中的关键参数之一。
通过精确控制各辊的轧制力，可以有效地改善板材的板形。
在实际生产中，可以采用液压伺服系统对轧制力进行实时调节，以实现对板形的有效控制。
2. 辊型控制辊型是影响板材板形的重要因素。
通过对各辊的线速度、位置等进行精确控制，可以改善板材的板形。
在实际生产中，可以采用高精度的位置控制系统和线速度控制系统，实现对辊型的精确控制。
五、技术应用与发展趋势六辊平整机非对称轧制过程的板形预报与控制技术已经得到了广泛的应用。
板型控制
常见几种板型
双边浪 单边浪 中间鼓 ¼鼓 镰刀弯
影响板形的主要因素
(1) 轧制力的变化; (2) 来料板凸度的变化; (3) 原始轧辊的凸度; (4) 板宽度; (5) 张力; (6) 轧辊接触状态; (7) 轧辊热凸度的变化。
控制板形的手段
在冷轧带钢生产中，板形检测以前是通过操作 者的目测和经验酌情判断板形好坏，有时操作 者为掌握板形，用手去按压机架间绷紧的带钢， 根据各部分的松弛程度来判断板形的好坏，然 后以人为方式操纵弯辊装置或调整轧辊凸度以 及调整压下量等来实现的。板形的好坏都依赖 操作者的熟练程度。用上述方法检测，显然是 误差大，只能对轧制过程中板形作粗略的估计， 并且不能实现连续检测。
②改变压下规程。 即采用改变轧制压力，以改变轧辊的实际挠 度的方法。如带钢产生对称边浪，通过减小压 下量以减小轧辊本身的挠度就可缓和或消除此 缺陷。但这种方法很难进行精密的调节，用改 变产品规格和减小压下量来满足板形的要求， 会使生产增加许多麻烦，如会导致轧制道次的 增加，降低生产率。
⑥采用液压弯辊装置。 目的是为了能调节轧辊挠度。当采用这种方法时，轧 辊（工作辊或支撑辊）两端受一附加的弯曲力作用， 可以加大或减小轧辊在轧制过程中所产生的挠度，使 轧辊实际挠度自动或人为的保持在最佳数值上。液压 弯辊的突出优点是快速、准确且调整幅度大，能满足 高速度、高精度轧制的要求，实现板形自动控制。采 用液压弯辊装置能使一种辊型适应多种规格的生产， 便于磨辊，减少了换辊次本身增加了附加负荷， 因而影响了轧机能力的充分发挥。
目前，在冷轧生产中普遍采用的板形控制 方法有：
①“调温控制法”。 即采用合理控制辊温的辊型调整方法。如在辊身长度 方向用改变各段冷却液数量的方法来调整辊温，便可 改变轧辊的凸度，从而也就改变了轧辊的实际凸度， 以达到调节辊缝的目的。此方法的优点是采用的设备 和控制方法都很简单，但它的调整不能令人满意，因 为使轧辊冷却需要较长的时间，并且不是经常能够保 证热凸度的对称性和稳定性，所以不能满足高速轧制 的要求。
板形控制与CVC技术
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。
板形控制
9
六辊CVC轧机和六辊UCM轧机板形控制比较
一、板形控制手段 二、板形控制方法 三、板形控制理论 四、板形预设定 五、板形控制结果 结束语
10
一、板形控制手段
11
(一）、马钢新区六辊UCM轧机板形控制主 要手段有：工作辊正负弯辊、中间辊正弯 辊、中间辊串动、支撑辊调平、末机架工 作辊和中间辊不对称弯辊、末机架乳化液 点冷。 （二）、住友制铁第二冷轧厂组合轧机板形 控制主要手段有：（中间辊CVC）：工作辊 正弯辊、中间辊正弯辊、中间辊（CVC）串 动、支撑辊调平、末机架乳化液点冷
①+②+③
W浪
可控制整个 带钢形状
Impossible by 4H-Mill
M浪
23
（二）住友制铁第二冷轧厂组合轧机板形控制 主要理论
1、CVC轧机的作用与一般带凸度轧辊相同， 但是凸度通过轴向移动轧辊在最小位置和最大 凸度值之间进行无级调节，再加上弯辊装置， 可扩大板形调节范围。通过轴向移动可将辊缝 位置分为负凸度控制、中和凸度控制、正凸度 控制。S形曲线加上轴向移动，使整个轧辊表 面间距发生不同的变化，从而改变带钢横断面 的凸度，改善板形质量。边部减薄控制差。受 热凸度和磨损影响大，受轧制力波动影响大
24
• 2、日方2KCM中间辊窜动行程±120mm Y=A0+A1X+ A2X2+ A3X3+ A4X4 A1X—调平控制 A2X2—弯辊和窜辊控制 A3X3+ A4X4 —分段冷却和末架点冷喷射控 制
• 3、住友的自动板形控制是以5＃机架为主，4、
5＃机架共同控制板形。
25
四、板形预设定
26
12
二、板形控制 方法
（一）、马钢新区六辊UCM轧机板形控制主 要方法有：
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成品平直度 综 合 最 佳
成品横断面
24
CVC六辊轧机板形控制原理及冷轧带钢板形的概念
一、板形控制理论
⑤ 板形良好（带材失稳）判别模型——判断带材是否失稳
基本原理 最小势能原理
求解方法 经典特征值求解
CVC六辊轧机板形控制原理及冷轧带钢板形的概念
一、板形控制理论
⑥ 板形模式识别模型1——根据残余应力的分布及大小判断
PC四辊，HC轧机，UC轧机，UCMW轧机等
21
CVC六辊轧机板形控制原理及冷轧带钢板形的概念
一、板形控制理论
③ 轧件与轧辊温度场模型——计算带材与轧辊温度场 带材温度场
互为边界条件
轧辊温度场
基本方法 有限差分法：快速、稳定 基本原理
能量守恒原理 热传导方程
T 2T 1 T 2T c ( 2 ) t r r z 2 r
y2 ( x) a0 a1 (L x) a2 (L x) 2 a3 (L x) 3 y2 ( x) a0 a1 (L x) a2 (L x)2 a3 (L x)3 a4 (L x)4 a5 (L x)5
CVC六辊轧机板形控制原理及冷轧带钢板形的概念
a2 (2sm L)Cm (2sm L)Cn 2 L2 sm
2
R Rt (B0 ) Rt (0) B0 (a1 a2 B0 a3 B0 )
a1 与辊缝凸度无关，为了减小带钢参与应力 及改善带钢质量，实际生产中可以用辊径差 最小作为设计依据
解得：a1
1 2 3 (R a2 B0 a3 B0 ) B0 a0 R （ ） t 0
板凸度和板形控制
改变负载辊缝的形状
变态
弯
拉
错位
动态鼓肚
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CVC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
工作机座弹性变形f与轧制力P之间的关系曲线称之为
机座弹性变形曲线或弹跳曲线，如图示：
此曲线直线段的斜率：
C tg
P f
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一般C值越大越好，对大型轧机其值应为6000KN/mm以上。 工作机座刚度系数C的确定方法，可以采用理论计算的方法也可以采用 实测法。对于现场的轧机而言一般采用实测法。 ※ 轧制法—— 保持辊缝的开口S0不变，用不同原始厚度h0的轧件轧制，测出 其轧制力P与轧后的厚度h1，对每次轧制，工作机座的变形量：
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横截面形状：凸度、楔形度、边部减薄、局部
高点
hEL
hL
hc 图1.凸度
hR
hER
hL
hR
图2.楔度
凸度 楔形度(左右标志点厚度之差) CT hR hL 边部减薄 EL=hL-hEL ER=hR-hER
CR hc (hL hR ) / 2
板形控制是宽带钢轧机的核心技术、前沿技术和高难度技术，
数学模型是板形控制技术的关键和研究难点。
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理想板形公式和良好板形公式
♣ 理想板形公式：
C1 C2 h1 h2 80(
♣ 良好板形判别式：
h2 a C C h ) 1 2 40( 2 )b w h1 h2 w
辊的话，板形控制范围显著扩大。
2、一对磨好的轧辊能满足更多轧制系统、更多钢种的需要， 并扩大轧制宽度和厚度，增强轧机适应能力。
3、WR磨损均匀，工作周期长，大大减少换辊次数，提高产量
3、带材表面质量提高，提高平直度，增加成材率。
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a
b
c
图5.CVC辊工作原理 （a）零凸度；（b）正凸度；（c）负凸度
总之：影响板形的因素的实质就是影响有载辊缝形状的因素 板形控制的实质是控制各架轧机的负载辊缝的形状。
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轧机弹跳
轧机弹跳：轧件轧制时，轧制力引起工作机座内部受力元件的纵向弹性 变形，其数值可达 f=2-5mm。 由于在轧制过程中，轧制力P总是会波动的，所以产生的工作机座的弹性 变形 f 也是变化的。为了维持板厚不变，必须对此进行补偿。补偿的 方法是在轧制过程中控制压下量，采用AGC系统改变轧机的空载辊缝 值。
带钢平直度一般指边浪和中浪，并以二次浪为主要控制指标，对于宽度大 厚度很薄的情况才适当考虑四次浪 其实质是带钢内部残余应力的分布。
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板形的重要性
板形是带钢重要质量指标，高精度板形是高级精品带钢重要特 征。 ※热轧板形直接影响冷轧板形的质量有的后续工序对板形有特 殊要求，eg.罩式退火炉喜欢微双边浪，有些连续退火喜欢 中浪。 ※板形影响镀锌层厚度及均匀性。 ※后续工序加工需要优良的板形，减少对深冲性的影响。
五次CVC辊形的辊缝二次及四次 凸度都仅与多项式系数a2～a5有 关，与a0无关，且二次凸度与窜 辊量s呈三次函数关系，而四次凸 度与窜辊量s呈线性关系。a0为与 辊径相关的参数，对曲线特性无 任何影响。
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辊形优化实例
武钢2250mmCVC轧机——F5
操作侧 传动侧
带钢是否失稳——对板形偏差进行分解
基本原理 最小二乘法
f= h1 - S0
这样可以得出一组变形f与轧制力P的数据， 由此连成的曲线就是该机座的弹跳曲线。 ※ 压靠法—— 首先使原始辊缝S0=0，这时上下工作辊接触，并旋转轧辊，继续压下， 记录下一组辊缝值S0与对应的轧制力P的值，将此连成曲线，就是该机座的弹 跳曲线。
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的应用
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。
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CVC辊型的优点
1、不仅轧辊凸度可调范围大，而且可以联系调节，再加上弯
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一、板形控制理论
④轧辊磨损模型——计算轧辊磨损量 求解方法 实测数据回归法
基本原理 摩擦学原理
w pL
最终结果 轧辊磨损辊型
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一、板形控制理论
⑦ 板形控制目标模型——确定各机架出口板形控制目标 轧件塑性变形模型计算板形 板形失稳判别模型判断是否失稳 耦合运算得到各机架的控制目标 成品板形与横断面形状综合最优
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板形控制数学模型
1、轧件变形
2、形成辊缝的变形（弹跳、温度、磨损） 3、目标
4、判别（yes/no）
5、识别
6、操刀
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一、板形控制理论
① 轧件塑性变形模型——解释变形区内金属产生塑性变形的机理及 各种因素对它的影响作用——计算轧制压力及前、后张应力横向分 布 变分法：简单、速度快、精度略差 条元法：流线条元法——适用于冷轧离线模拟，精度高，速度较慢 流面条元法——适用于热轧离线模拟，精度高，速度较慢 条 层 法 ——适用于热轧离线模拟，精度高，速度较慢 条元变分法：简单、速度快、精度适中，适用于冷、热轧在线计算
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内容概述
板形 定义
影响 因素
控制 手段
(CVC)
控制 模型
(CVC)
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板形基本概念
带钢尺寸质量指标包括纵向和横向尺寸。 ♣ 横向——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。 ♣ 纵向——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；
— 带钢比例凸度变化 h1、h2 — 轧前厚度、轧后厚度 C1、C2 — 轧前凸度、轧后凸度 w — 带钢宽度
Cp C7 C1 h7 h1
Cpi 70%Cp / 3(i 1,2,3)
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影响板形的因素
工艺因素：坯料板形、压下率、操作因素等 设备因素：辊型、轧辊磨损、轧辊磨削精度、轧辊热 膨胀、侧导板余量、轧机刚度、 WR与BUR的接触 状态（W, w/R, r/R）等等
x
B 2 B 2
出口
1
n 1 2
n
l
o
y0
入口
y1
y n 1
2
y n 1
2
y n 1
yn
y
20
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一、板形控制理论
② 辊系弹性变形模型——计算带材出口厚度、辊间压力横向分布 影响函数法 速度与精度相互冲突，理论比较成熟 适合与轧件塑性变形模型耦合 可用于冷、热轧各种常见的机型： 普通四辊轧机，CVC四、六辊轧机，
轧辊凸度与轧辊轴向窜动量之间的关系