精轧机板型缺陷原因及控制原理分析

王薄冰 贺鑫

摘 要：本文针对邯钢邯宝热轧厂板型技术改造成果，结合实际操作经验，从影响板型质量的错综复杂的因素中找出主要原因，并详细的分析与介绍了传统的板型控制方法和目前板型控制的主要手段。在此基础上对于板型缺陷产生的主要因素及控制原理进行阐述，为今后对传统轧机的板型技术改造、提高热轧带钢板型质量提供了宝贵的经验。

关键词：精轧机;板型缺陷;原因;控制原理

1.板型控制技术概述

板型控制技术历经了80年代前的基于负荷分配的板型控制、90年代的板形板厚解藕控制以及2000年后的板型、板凸度和断面轮廊综合控制四个大的发展阶段[1]。负荷分配的板型控制是板形板厚解藕控制以及板形、板凸度、断面轮廊综合控制的基础，负荷分配是否合理，如各机架的压下量、轧制力、凸度等，将直接影响到生产的稳定性和产品的产量及质量，特别是早期轧机，由于没有弯辊和窜辊装置，对已测得的板型缺陷无法进行在轧调整，需重新进行人工经验设定[2]。80年代，随着CVC，CP等轧机的诞生，板型在轧调整才成为可能，随之板型、板厚控制一体化的解藕控制得以实现。随着板型检测技术的发展，已能实现对板型断面进行连续检测，这样获取断面轮廓曲线，以对板型进行综合控制。板型技术的发展可谓日新月异，智能化轧制技术、板型模糊控制、专家系统和神经网络等技术的发展，必然给板型控制技术以更广阔的前景[3]。

2.传统的板型控制方法和目前板型控制的主要手段

2.1传统的板型控制方法

传统的板型控制方法可通过以下几个方面来实现对板型的控制：

（1）根据轧辊热变形和磨损的规律，编制轧制单位--即确定轧辊使用寿命期9内所轧钢板的轧制量。

（2）根据轧件规格、变形规律，设计工作辊的初始辊形（凸度）。

（3）考虑辊系变形及辊形，分配各个机架的负荷。

（4）调节轧制节奏以控制轧辊的热变形。

尽管传统方法对板型的控制能力有限，也不够灵活，但目前对于那些缺乏板型调整和控制手段的轧机，仍不失为一种重要的板型控制方法。

2.2当前板型控制的主要手段

在带钢的轧制过程中，由于钢板的反作用力，使轧辊产生弹性变形，从而在钢板断面出现中间厚、两边薄的现象，此断面厚度精度通常用同一断面上中点厚度与边部点厚度之差表示，即凸度。一定的凸度能有效地控制带钢跑偏，但凸度过大则影响钢板外形轮廊尺寸。而板带材实际形状与其理想的平直状态的偏差值，称为平直度。有效地控制带钢的凸度和平直度始终是轧钢技术追求的目标，传统轧机是靠预设定机械弯辊力来控制板型。现代轧机主要有液压缸弯辊、利用液压伺服控制系统、计算机系统对弯辊力进行动态调节。通过预设定值，在线检测闭环控制、计算机的自适应、自学习，达到良好的效果。以西马克为代表的欧洲公司发明了连续凸度控制工艺，英文：contiunouslyvariablecr，n简称：vcc。其执行机构的改进主要是：液压弯辊加串辊。以三菱为代表的日本公司发明CP轧机技术，英文：PiarCors，其执行机构改进主要为：液压弯辊加工作辊、支承辊的成对交叉。这两种技术都能很好地满足对板形的控制。

3.板型缺陷产生的主要因素及控制原理分析

3.1平直度缺陷及形成机理

3.1.1平直度缺陷

平直度缺陷就是带钢中心点的纤维伸长与其它点的纤维伸长有差异，主要有两类平直度缺陷：中浪和边浪。如果将带钢沿纵向微分成无数份，就可以将带钢看成是无数根纤维合成的，带钢的“浪”形缺陷就可以视为纤维长度不一致产生变形，起“浪”的部分纤维长一些，我们比较带钢的纤维长度差别就可已得到带钢平直度数据。其造成的原因是由于入口带钢的板形与工作辊的负荷辊形的不一致而造成平直度缺陷。在轧制过程中，如果带钢某一点受力大，则該点的纤维伸长比其它点长，产生平直度缺陷。为减少平直度缺陷，需施加一个反作用力，这就是弯辊力在板形控制中的作用。

3.1.2平直度的产生机理

如果带钢的入口凸度和入口厚度之比与带钢的出口凸度和出口厚度之比相等，则轧出的带钢是平直的，带钢的平直度为零，若不相等，说明带钢边部纤维与中部纤维的延伸长度不相等，纤维间产生内应力，在一定范围内（SEUIL）只发生弹性变形;若超出弹性范围，则纤维间产生了塑性变形，从而产生边浪或中浪，即产生板型缺陷。板型控制就是要将带钢纤维内应力控制在弹性区的范围内，使带钢的纵向纤维内应力值趋近于零。在河钢集团热轧厂改造过程当中，通过对车L机各机架进行精确的弯辊力设定，并在轧制过程中进行自动反馈调整，配合窜辊使轧辊得到均匀的磨损，从而保证良好的凸度和平直度。

3.2凸度缺陷及形成机理

3.2.1 凸度缺陷

带钢的凸度取决于工作辊的负荷辊型及带钢的二次变形。为了准确预报带钢的凸度，数学模型根据轧辊实际磨损、热膨胀以及轧制力等计算每一块钢轧制时的工作辊负荷辊型。

带钢凸度通过两台厚度计来钡叮量，其中一台固定在中心线测量带钢厚度，另一台沿带钢宽度方向扫描并测量各点的厚度。带钢某一点的凸度是相对于带钢的中心厚度来计算的。

3.2.2凸度的形成机理

轧制过程中带钢的凸度取决于负载下的轧辊的凸度、金属的流动和带钢原始板型的凸度，轧机的辊缝形状形成了带钢的出口板型。轧辊的空载凸度=轧辊原始辊型+轧辊热态凸度+轧辊磨损凸度轧辊的负载凸度=轧辊空载凸度+轧辊挠度+轧辊弹性变形。以上因素决定了轧机的辊缝形状，构成了数学模型的主要参数和控制因素。我们通过指定原始辊型制度，控制弯辊和串辊来改善带钢的凸度和平直度，使带钢边部和中部的延伸保持相同从而获得好的板型。

结束语

由于热轧板型控制技术是一个十分庞大而复杂的系统，加之受国外公司知识产权的保护，有些轧制模型并未对我国开放，同时在传统轧机上进行现代化改造，受原轧机条件的制约也有其特殊性。

参考文献：

[1]张海军等.传统带钢热连轧机改造的成功范例[J].轧钢，2012年第17卷第3期.

[2]孙一康.适用于轧钢过程的计算机控制系统[J]，中国共产科学，2015年第2卷第1期.

[3]陈先霖.新一代高技术宽带钢轧机的板型控制[J].北京科技大学学报，2017，2.