板形控制技术绪论
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板形控制技术
Shape Control Technique
安徽工业大学
材料科学与工程学院 材料成型与控制工程系
2006.8
30.11.2020
.
1
绪论
➢ 背景 ➢ 意义 ➢ 发展 ➢ 问题
30.11.2020
.
2
背景
板带材是广泛应用于国民经济各部门的重要材料， 是钢铁工业的主干产品。板带的材料性能、几何 尺寸和表面质量是其主要质量指标，而板带的几 何尺寸精度包括厚度和板形两项内容。目前，板 厚控制精度己经达到令人满意的效果，厚度控制 技术可以将板带的纵向厚差稳定地控制在成品厚 度的±1%或±5μm甚至±2μm的范围内，而板形 控制技术尚未达到稳定成熟的地步。
.
4
良好的板形不仅是带钢用户的永恒要求，也
是生产过程中保证带钢在各条连续生产线上 顺利通行的要求。改善带钢产品的板形一直 是板带生产的关注重点，板形理论和板形控 制设备及技术的研究在近几十年来一直是本 领域中的热点课题，并己经取得长足的进展。
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5
板形控制技术的意义
在板带钢生产中，轧制钢板的宽度越大，成品 板的厚度越薄，则带钢的板形缺陷越严重；尤 其用户对汽车钢板、镀锡钢板、硅钢板以及航 空铝板等冷轧薄板的平直度又有很高的要求。 因此在这些薄板生产中，除了采用计算机实现 板厚控制、速度控制、位置控制、温度控制以 外，板形控制也是一个不可缺少的环节。
.
10
1.合理安排不同规格产品轧制: a.合理制订轧制规程； b.轧制调温法；这种方法是通过改变工作辊的温度 分布，使工作辊的凸度发生变化，从而控制板形。 具体又分为局部加热法和局部冷却法。 c.张力控制法;通过改变张力横向分布来调节轧制力 的横向分布，并改善辊缝内金属的横向流动状态， 实现对板形的控制。
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2.异步轧制法：
使轧件在上下两个圆周速度不同 的轧辊件完成轧制过程。在形式 上分为异速轧制和异径轧制，即 使轧件在变形区受到搓轧作用， 消除磨擦峰从而降低轧制力，使 轧件在变形区沿横向的延伸率趋 向一致。以后各国相继进行这方 面的研究，工作开展的相当活跃。
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4.HC技术(High Crown Control Mill)
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轧制过程的特点
连轧过程特点
多变量
非线性
强耦合
快过程
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7
板形控制不仅对冷轧带钢有意义，而且对热
带钢的生产来说也是十分重要的。因为它不 仅对于提高热带钢的平直度和减小带钢的横 向厚度差有着极为重要的影响，而且也会直 接影响后续带钢冷轧过程中板形质量的改善。 从这种意义上说，热带钢轧机对板形控制技 术的要求更为迫切。板形 控 制 在中厚板轧
机上也获得应用。在钢板厚度比较大的情况 下，板形影响虽然不太明显，但是在这类轧 机采用板形控制以解决钢板的横向厚差也是 十分有效的。因此，目前在各类轧机上都极 其重视板形检测和板形控制技术的应用。
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但是，由 于板形概念比较模糊，影响带 钢平直度的因素又极为复杂，板形检测控 制在技术上还存在着很大困难。因而，从 应用角度来看，还不及板厚控制系统广泛。 根据有关资料介绍，我国每年由于板形不 良造成的经济损失十分严重。如果我国板 带生产能力能够广泛采用各种新技术提高 板形质量，经济效益将十分可观。所以， 学习掌握板形控制技术是一项具有巨大经 济意义的课程。
.
12
随着板形基础理论研究的不断深入，
及用户对板形质量要求的不断提高，
板形控制技术经历了辊型配置、轧辊
冷却、可变凸度轧辊、轧辊横移及轧
辊 交 叉 等 发 展 阶 段 。 从 20 世 纪 80 年 代
起开始进入实用阶段，开发出了各种
各样的新型轧机。
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3.液压弯辊技术
加拿 大 Aclan公司率先于1965年采用液压弯辊作 为调节板形的主要手段，于1969年配以板形检测 仪构成闭环控制，大幅度提高了板带材的板形质 量，其基本原理是:通过工作辊或支撑辊辊颈施加 液压弯辊力，来瞬时的改变轧辊的有效凸度，从 而改变承载辊缝形状和轧后带钢的延伸率沿横向 的分布。只要根据具体的工艺条件来适当的选取 液压弯辊力，就可以达到控制板形的目的。这种 方法进一步还可以分为工作辊弯曲和支撑辊弯曲， 每种弯曲还可以分成正弯和负弯。液压弯辊在改 善板形方面是一项基础性的工作，在板形控制方 面具有重大意义，是一种有效的板形控制手段， 其他方法都必须配合采用液压弯辊。
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板形是影响板带轧制正常进行的一个重要
的工艺因素。七十年代以来，板形研究一 直是国际上板带生产技术领域的前沿和热 点，而且目前板形问题仍普遍存在。从板 形技术多种形式并存的现实可知，板带技 术仍在发展中，因而有关板形的研究无疑 具有重大的理论价值和现实意义。
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板形控制技术的发展
关 于 板 形 问 题 的 研 究 和 应 用 始 于 60 年 代 。 M.D Stone的弹性基础梁理论和液压弯辊的实用研究， 使板形问题取得了较大突破。板形控制技术从控 制途径上划分为工艺方法和设备方法两大类。板 形控制的工艺方法主要有:
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
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采用液压弯辊技术，不仅对板形质量有十分显著的
提高，还可以使穿带、抛钢等操作顺利进行，避免 断带、堆钢等事故。从而提高作业率，减少金属消 耗和损坏轧辊的几率。同时，液压弯辊技术仍存在 很多问题。首先，它是通过弯曲刚度很大的轧辊来 实现的，最终的弯曲曲线基本上接近于二次曲线。 而实际上，轧辊在轧制中由于磨损和受热凸度变化 的影响，曲线形状比较复杂，常常出现一些比较复 杂的板形缺陷，例如复合波、局部波等等，这些单 靠液压弯辊是无法解决的。其次，在板宽范围以外， 四辊轧机的工作辊和支撑辊之间的接触压力也限制 了弯辊效果的发挥。
Shape Control Technique
安徽工业大学
材料科学与工程学院 材料成型与控制工程系
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➢ 背景 ➢ 意义 ➢ 发展 ➢ 问题
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背景
板带材是广泛应用于国民经济各部门的重要材料， 是钢铁工业的主干产品。板带的材料性能、几何 尺寸和表面质量是其主要质量指标，而板带的几 何尺寸精度包括厚度和板形两项内容。目前，板 厚控制精度己经达到令人满意的效果，厚度控制 技术可以将板带的纵向厚差稳定地控制在成品厚 度的±1%或±5μm甚至±2μm的范围内，而板形 控制技术尚未达到稳定成熟的地步。
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良好的板形不仅是带钢用户的永恒要求，也
是生产过程中保证带钢在各条连续生产线上 顺利通行的要求。改善带钢产品的板形一直 是板带生产的关注重点，板形理论和板形控 制设备及技术的研究在近几十年来一直是本 领域中的热点课题，并己经取得长足的进展。
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板形控制技术的意义
在板带钢生产中，轧制钢板的宽度越大，成品 板的厚度越薄，则带钢的板形缺陷越严重；尤 其用户对汽车钢板、镀锡钢板、硅钢板以及航 空铝板等冷轧薄板的平直度又有很高的要求。 因此在这些薄板生产中，除了采用计算机实现 板厚控制、速度控制、位置控制、温度控制以 外，板形控制也是一个不可缺少的环节。
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1.合理安排不同规格产品轧制: a.合理制订轧制规程； b.轧制调温法；这种方法是通过改变工作辊的温度 分布，使工作辊的凸度发生变化，从而控制板形。 具体又分为局部加热法和局部冷却法。 c.张力控制法;通过改变张力横向分布来调节轧制力 的横向分布，并改善辊缝内金属的横向流动状态， 实现对板形的控制。
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2.异步轧制法：
使轧件在上下两个圆周速度不同 的轧辊件完成轧制过程。在形式 上分为异速轧制和异径轧制，即 使轧件在变形区受到搓轧作用， 消除磨擦峰从而降低轧制力，使 轧件在变形区沿横向的延伸率趋 向一致。以后各国相继进行这方 面的研究，工作开展的相当活跃。
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轧制过程的特点
连轧过程特点
多变量
非线性
强耦合
快过程
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板形控制不仅对冷轧带钢有意义，而且对热
带钢的生产来说也是十分重要的。因为它不 仅对于提高热带钢的平直度和减小带钢的横 向厚度差有着极为重要的影响，而且也会直 接影响后续带钢冷轧过程中板形质量的改善。 从这种意义上说，热带钢轧机对板形控制技 术的要求更为迫切。板形 控 制 在中厚板轧
机上也获得应用。在钢板厚度比较大的情况 下，板形影响虽然不太明显，但是在这类轧 机采用板形控制以解决钢板的横向厚差也是 十分有效的。因此，目前在各类轧机上都极 其重视板形检测和板形控制技术的应用。
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但是，由 于板形概念比较模糊，影响带 钢平直度的因素又极为复杂，板形检测控 制在技术上还存在着很大困难。因而，从 应用角度来看，还不及板厚控制系统广泛。 根据有关资料介绍，我国每年由于板形不 良造成的经济损失十分严重。如果我国板 带生产能力能够广泛采用各种新技术提高 板形质量，经济效益将十分可观。所以， 学习掌握板形控制技术是一项具有巨大经 济意义的课程。
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随着板形基础理论研究的不断深入，
及用户对板形质量要求的不断提高，
板形控制技术经历了辊型配置、轧辊
冷却、可变凸度轧辊、轧辊横移及轧
辊 交 叉 等 发 展 阶 段 。 从 20 世 纪 80 年 代
起开始进入实用阶段，开发出了各种
各样的新型轧机。
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3.液压弯辊技术
加拿 大 Aclan公司率先于1965年采用液压弯辊作 为调节板形的主要手段，于1969年配以板形检测 仪构成闭环控制，大幅度提高了板带材的板形质 量，其基本原理是:通过工作辊或支撑辊辊颈施加 液压弯辊力，来瞬时的改变轧辊的有效凸度，从 而改变承载辊缝形状和轧后带钢的延伸率沿横向 的分布。只要根据具体的工艺条件来适当的选取 液压弯辊力，就可以达到控制板形的目的。这种 方法进一步还可以分为工作辊弯曲和支撑辊弯曲， 每种弯曲还可以分成正弯和负弯。液压弯辊在改 善板形方面是一项基础性的工作，在板形控制方 面具有重大意义，是一种有效的板形控制手段， 其他方法都必须配合采用液压弯辊。
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板形是影响板带轧制正常进行的一个重要
的工艺因素。七十年代以来，板形研究一 直是国际上板带生产技术领域的前沿和热 点，而且目前板形问题仍普遍存在。从板 形技术多种形式并存的现实可知，板带技 术仍在发展中，因而有关板形的研究无疑 具有重大的理论价值和现实意义。
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板形控制技术的发展
关 于 板 形 问 题 的 研 究 和 应 用 始 于 60 年 代 。 M.D Stone的弹性基础梁理论和液压弯辊的实用研究， 使板形问题取得了较大突破。板形控制技术从控 制途径上划分为工艺方法和设备方法两大类。板 形控制的工艺方法主要有:
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采用液压弯辊技术，不仅对板形质量有十分显著的
提高，还可以使穿带、抛钢等操作顺利进行，避免 断带、堆钢等事故。从而提高作业率，减少金属消 耗和损坏轧辊的几率。同时，液压弯辊技术仍存在 很多问题。首先，它是通过弯曲刚度很大的轧辊来 实现的，最终的弯曲曲线基本上接近于二次曲线。 而实际上，轧辊在轧制中由于磨损和受热凸度变化 的影响，曲线形状比较复杂，常常出现一些比较复 杂的板形缺陷，例如复合波、局部波等等，这些单 靠液压弯辊是无法解决的。其次，在板宽范围以外， 四辊轧机的工作辊和支撑辊之间的接触压力也限制 了弯辊效果的发挥。