板形指標(biāo)及CVC軋機(jī)(L-3)

1、 帶鋼板形控制簡(jiǎn)介帶鋼板形控制簡(jiǎn)介 2009年年3月月12日日 目目 錄錄 1.1.帶鋼板形指標(biāo)帶鋼板形指標(biāo) 2. 2.帶鋼板形控制模型帶鋼板形控制模型 3.CVC3.CVC軋機(jī)工作原理軋機(jī)工作原理 4. 4.帶鋼板形檢測(cè)帶鋼板形檢測(cè) 5. 5.板形控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介板形控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介 1. 帶鋼板形指標(biāo)帶鋼板形指標(biāo) 帶鋼尺寸質(zhì)量指標(biāo)包括縱向和橫向尺寸，其中縱向厚度帶鋼尺寸質(zhì)量指標(biāo)包括縱向和橫向尺寸，其中縱向厚度尺寸精度由尺寸精度由AGCAGC（Automatic Gauge ControlAutomatic Gauge Control）系統(tǒng)控制，）系統(tǒng)控制，AGCAGC經(jīng)過(guò)幾十年的應(yīng)用，目前已經(jīng)很成

2、熟。最近幾年，熱軋、經(jīng)過(guò)幾十年的應(yīng)用，目前已經(jīng)很成熟。最近幾年，熱軋、冷軋帶鋼的板形控制研究及應(yīng)用也日趨成熟，新建的板帶軋冷軋帶鋼的板形控制研究及應(yīng)用也日趨成熟，新建的板帶軋機(jī)都裝備了板形控制系統(tǒng)。一個(gè)完整的板形控制系統(tǒng)必須具機(jī)都裝備了板形控制系統(tǒng)。一個(gè)完整的板形控制系統(tǒng)必須具備以下三個(gè)條件：備以下三個(gè)條件： （1 1）可靠的、高精度的）可靠的、高精度的板形指標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)板形指標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)； （2 2）成熟的）成熟的板形理論模型板形理論模型； （3 3）快速的）快速的板形調(diào)節(jié)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)板形調(diào)節(jié)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 板形檢測(cè)儀表包括平直度儀、凸度儀等；板形調(diào)節(jié)、執(zhí)行板形檢測(cè)儀表包括平直度儀、凸度儀等；板形調(diào)

3、節(jié)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有彎輥裝置、軋輥竄動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)架間噴水裝置等。帶機(jī)構(gòu)主要有彎輥裝置、軋輥竄動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)架間噴水裝置等。帶鋼板形涉及到軋輥的鋼板形涉及到軋輥的彎曲變形、熱凸度、軋輥磨損彎曲變形、熱凸度、軋輥磨損等，因此，等，因此，如果需要對(duì)板形進(jìn)行精確的控制，首先必須能夠?qū)堓伒膹澢绻枰獙?duì)板形進(jìn)行精確的控制，首先必須能夠?qū)堓伒膹澢冃?、熱凸度、軋輥磨損等進(jìn)行精確的計(jì)算和預(yù)報(bào)。目前，軋變形、熱凸度、軋輥磨損等進(jìn)行精確的計(jì)算和預(yù)報(bào)。目前，軋輥的彎曲變形和熱凸度的計(jì)算已有比較成熟的、復(fù)雜的理論模輥的彎曲變形和熱凸度的計(jì)算已有比較成熟的、復(fù)雜的理論模型，但由于影響軋輥磨損的因素眾多，目前還沒有成熟的、

4、可型，但由于影響軋輥磨損的因素眾多，目前還沒有成熟的、可以實(shí)際使用的軋輥磨損模型，一般是采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，或者是半以?shí)際使用的軋輥磨損模型，一般是采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，或者是半理論半?jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀＠碚摪虢?jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?板形指標(biāo)通常包括縱向和橫向兩個(gè)方面，縱向用板形指標(biāo)通常包括縱向和橫向兩個(gè)方面，縱向用平直度平直度（FlatnessFlatness）來(lái)表示，俗稱帶鋼浪形，即指帶鋼長(zhǎng)度方向上）來(lái)表示，俗稱帶鋼浪形，即指帶鋼長(zhǎng)度方向上的平坦程度；衡量橫向板形指標(biāo)的是帶鋼的斷面形狀的平坦程度；衡量橫向板形指標(biāo)的是帶鋼的斷面形狀（Profile or ContourProfile or Contour），即帶鋼沿板寬方向上

5、的斷面分布，），即帶鋼沿板寬方向上的斷面分布，包括包括凸度凸度（CrwonCrwon）、）、楔形楔形（WedgeWedge）、）、邊部減薄邊部減?。‥dge dropEdge drop）等。等。 1.1 凸度（凸度（Crwon） 帶鋼凸度是描述帶材橫截面形狀的一項(xiàng)主要指標(biāo)帶鋼凸度是描述帶材橫截面形狀的一項(xiàng)主要指標(biāo)(見圖見圖1)。凸度定義為在寬度中點(diǎn)處厚度與兩側(cè)邊部標(biāo)。凸度定義為在寬度中點(diǎn)處厚度與兩側(cè)邊部標(biāo)志點(diǎn)平均厚度之差：志點(diǎn)平均厚度之差： （1） 式中式中hR和和hL為右部及左部的標(biāo)志點(diǎn)厚度。所謂標(biāo)志點(diǎn)是為右部及左部的標(biāo)志點(diǎn)厚度。所謂標(biāo)志點(diǎn)是指不包括邊部減薄部分的邊部點(diǎn)，一般取離實(shí)際邊部指不

6、包括邊部減薄部分的邊部點(diǎn)，一般取離實(shí)際邊部40mm左右處的點(diǎn)。左右處的點(diǎn)。hc為帶材寬度方向中心點(diǎn)的厚度。為帶材寬度方向中心點(diǎn)的厚度。 2/ )(RLchhhCR圖1.凸度圖2.楔度hRhLhLhRhchEL hER1.2 楔形（楔形（Wedge） 楔形即左右標(biāo)志點(diǎn)厚度之差：楔形即左右標(biāo)志點(diǎn)厚度之差： （2）1.3 邊部減?。ㄟ叢繙p?。‥dge drop） 邊部減薄指的是左右標(biāo)志點(diǎn)厚度與帶鋼邊部厚邊部減薄指的是左右標(biāo)志點(diǎn)厚度與帶鋼邊部厚度之差，即：度之差，即： EL=hL-hEL ER=hR-hER (3)LRhhCT圖1.凸度圖2.楔度hRhLhLhRhchEL hER1. 4 平直度（平直

7、度（Flatness） 帶鋼平直度可以用波形表示法，也可以用相長(zhǎng)帶鋼平直度可以用波形表示法，也可以用相長(zhǎng)度表示法來(lái)描述。度表示法來(lái)描述。1.4.1 1.4.1 波形表示法定義的帶鋼平直度波形表示法定義的帶鋼平直度 （4） 式中，式中，R-波高；波高；L-波距。波距。 圖圖3 平直度波形表示法平直度波形表示法 RLLR1.4.2 I單位表示帶鋼的平直度單位表示帶鋼的平直度 相對(duì)長(zhǎng)度差表示波浪部分的曲線長(zhǎng)度對(duì)于平直相對(duì)長(zhǎng)度差表示波浪部分的曲線長(zhǎng)度對(duì)于平直部分標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的相對(duì)增長(zhǎng)量。一般用帶鋼寬度上部分標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的相對(duì)增長(zhǎng)量。一般用帶鋼寬度上最長(zhǎng)和最短縱條上的相對(duì)長(zhǎng)度差表示。因?yàn)樵摂?shù)最長(zhǎng)和最短縱條上的相

8、對(duì)長(zhǎng)度差表示。因?yàn)樵摂?shù)值很小，國(guó)際上通常將相對(duì)長(zhǎng)度差乘以值很小，國(guó)際上通常將相對(duì)長(zhǎng)度差乘以105后，后，再再用來(lái)表示帶鋼的平直度，該指標(biāo)稱為用來(lái)表示帶鋼的平直度，該指標(biāo)稱為I單位。單位。一個(gè)一個(gè)I單位表示相對(duì)長(zhǎng)度差為單位表示相對(duì)長(zhǎng)度差為10-5。 式中： L-所取基準(zhǔn)點(diǎn) 的軋后長(zhǎng)度； L-其它各點(diǎn)相對(duì)于 基準(zhǔn)點(diǎn)的軋后長(zhǎng)度差。 or I-Units = *105DLLDLLD 1.4.3 兩種平直度指標(biāo)之間的關(guān)系兩種平直度指標(biāo)之間的關(guān)系 假設(shè)帶鋼波形可以表示為正弦曲線，則通過(guò)理論推導(dǎo)，假設(shè)帶鋼波形可以表示為正弦曲線，則通過(guò)理論推導(dǎo)，可以得到用波形表示的帶鋼平直度和用相對(duì)長(zhǎng)度差表示的可以得到用波形

9、表示的帶鋼平直度和用相對(duì)長(zhǎng)度差表示的相對(duì)長(zhǎng)度差之間的關(guān)系為：相對(duì)長(zhǎng)度差之間的關(guān)系為： 例如：例如：R=20 mm， 波長(zhǎng)波長(zhǎng) L=1000 mm。 則，則，相對(duì)長(zhǎng)度差相對(duì)長(zhǎng)度差=0.00099， 即帶鋼平直度為即帶鋼平直度為99 個(gè)個(gè)I單位。單位。22DLRLLAssumption: sine shaped wave1.5 PCFC意義意義 PCFC代表 Profile, Contour and Flatness Control。 這里Proflie指橫斷面凸度，即通常所說(shuō)的Crown。其定義見圖4。 絕對(duì)Proflle(mm)： C40=hc(hR+hL)/2 相對(duì)Proflle(%)： :

10、 C40REL=C40/hc100%hC hRW40 mmW - (2 x 40 mm)hL40 mm Contour 指的是帶鋼橫斷面沿寬度方向上的形狀，包括了帶鋼整指的是帶鋼橫斷面沿寬度方向上的形狀，包括了帶鋼整個(gè)寬度范圍（見圖個(gè)寬度范圍（見圖5 5）。）。 圖圖5 帶鋼凸度和斷面形狀控制范圍帶鋼凸度和斷面形狀控制范圍 Flatness意思與上述定義相同，即帶鋼平直度意思與上述定義相同，即帶鋼平直度。2. 帶鋼板形控制模型帶鋼板形控制模型2.1 帶鋼板形控制基本原理帶鋼板形控制基本原理2.1.1影響帶鋼斷面形狀的因影響帶鋼斷面形狀的因 素素 帶鋼的斷面形狀與軋機(jī)過(guò)鋼帶鋼的斷面形狀與軋機(jī)過(guò)鋼

11、時(shí)軋輥的輥縫形狀相同時(shí)軋輥的輥縫形狀相同.此時(shí)的此時(shí)的輥縫稱為輥縫稱為負(fù)載輥縫。負(fù)載輥縫。 影響影響負(fù)載輥縫負(fù)載輥縫形狀的因素有：形狀的因素有： 1)軋輥磨削凸度。軋輥磨削凸度。 2)軋輥磨損軋輥磨損。 3)軋輥熱凸度軋輥熱凸度。 4)支持輥彎曲支持輥彎曲。 5)支持輥與工作輥之間的壓扁。支持輥與工作輥之間的壓扁。 6)工作輥與軋件之間的壓扁。工作輥與軋件之間的壓扁。 7)工作輥彎曲。工作輥彎曲。 圖圖6 影響輥縫的因素影響輥縫的因素2.1.2帶鋼斷面形狀和平直度控制過(guò)程模型帶鋼斷面形狀和平直度控制過(guò)程模型圖圖7 板形控制模型板形控制模型2.2 帶鋼板形控制模型帶鋼板形控制模型 圖圖9 F7機(jī)

12、架軋輥熱凸度機(jī)架軋輥熱凸度 圖圖8 F7機(jī)架軋輥表面溫度沿輥身長(zhǎng)度機(jī)架軋輥表面溫度沿輥身長(zhǎng)度 方向上的分布方向上的分布 圖圖8為換輥后實(shí)測(cè)的沿輥身長(zhǎng)度上的溫度分布，圖為換輥后實(shí)測(cè)的沿輥身長(zhǎng)度上的溫度分布，圖9為軋輥熱凸度為軋輥熱凸度實(shí)測(cè)值。實(shí)測(cè)值。2.2.1 軋輥熱凸度模型軋輥熱凸度模型DNiiRBASiimDTTERD1,*4式中，式中，Ti-溫度；溫度；-起始溫度；起始溫度； R-軋輥半徑；軋輥半徑；-熱膨脹系數(shù)；熱膨脹系數(shù)；-系數(shù)系數(shù).30354045505560-2000-1500-1000-5000500100015002000SurfaceLayer 1Layer 2Layer 3

13、Roll change 20.05.1999roll length mmOSDSmeasuredRoll temperature / C Operational result: Offline recalculated work roll temperature 圖圖10 軋輥溫度（熱凸度）軋輥溫度（熱凸度） 2.2.2 軋輥磨損模型軋輥磨損模型 圖圖11 軋輥磨損實(shí)測(cè)結(jié)果軋輥磨損實(shí)測(cè)結(jié)果 采用以下公式計(jì)算軋制一個(gè)鋼卷后軋輥的磨損情況：采用以下公式計(jì)算軋制一個(gè)鋼卷后軋輥的磨損情況： 式中，式中，i機(jī)架號(hào)；機(jī)架號(hào)； FRi軋制壓力，軋制壓力， （kN）；）； B帶鋼寬度，（帶鋼寬度，（mm）；）

14、； ld接觸弧長(zhǎng)，（接觸弧長(zhǎng)，（mm）；）； e磨損指數(shù)（磨損指數(shù)（e=0.3）；）； Laus,i本次計(jì)算軋制帶鋼的長(zhǎng)本次計(jì)算軋制帶鋼的長(zhǎng) 度，度， (m)； DA,i工作輥直徑，（工作輥直徑，（mm）。）。 ai工作輥磨損因子。工作輥磨損因子。iAdiausedRiiiDlLlBFVT,/)/(2.2.3 軋輥受力變形軋輥受力變形FSD FSD FSD FSD FFB FFB FFB FFB Load distribution between work and backup rollLoad distribution inthe roll gap 軋輥受力變形包括：軋輥受力變形包括： （1

15、）彎曲變形；）彎曲變形； （2）壓扁變形。）壓扁變形。 圖圖12 軋輥受力示意圖軋輥受力示意圖2.2.4 模型自適應(yīng)模型自適應(yīng)TECHNOLOGICAL PROCESS MODEL Profile, Contour and for Flatness Rolling Schedule Calculation and SetupShort TermAdaptationLong TermAdaptationAnalysisof DeviationsRe- CalculationSetup:Shift PositionBending ForceRollingScheduleRecalculated P

16、rofileRolling dataMeasured ProfileCorrection ValuesStartup without Adaptation ( Performance approx. 85% ) Measuring- Thickness, Width- Roll force, Bending force- Temperature- Profile, Flatness 不良平直度是由于軋件不良平直度是由于軋件橫截面上的不同延伸引起的。橫截面上的不同延伸引起的。 而軋件橫截面上的延伸而軋件橫截面上的延伸差異是由于進(jìn)入軋機(jī)的軋件差異是由于進(jìn)入軋機(jī)的軋件橫截面形狀與負(fù)載輥縫局部橫截面形

17、狀與負(fù)載輥縫局部不匹配引起的。不匹配引起的。 因此獲得平直度良因此獲得平直度良 好的帶鋼的條件為：好的帶鋼的條件為：Hh即即進(jìn)、出入軋機(jī)的軋件進(jìn)、出入軋機(jī)的軋件斷面形狀相似。斷面形狀相似。 圖圖13 帶鋼平直度良好的條件帶鋼平直度良好的條件2.3 帶鋼平直度良好的條件帶鋼平直度良好的條件3.CVC3.CVC軋機(jī)工作原理軋機(jī)工作原理Mechanical Actuators Process ModelsControl Systems Thickness Width Profile, Contour, Flatness TemperatureMarket Requirement Schedule F

18、ree Rolling Mixed Rolling3.1 帶鋼板形控制調(diào)節(jié)帶鋼板形控制調(diào)節(jié)Automation systemWR shifting/bending systemCVC Strip profile Contour Flatness SFR strategiesProcess modelPCFCPhysical know howWork rollcrownShiftingpositionCVCF1F2F3F4F5F6F7Pass Schedule Computer (RM/FM)Material data:thickness, width, weight, temperature,

19、 hardnessPass schedule:reduction, speed, rolling force, torque, etc.Technical data: roll diameters, roll qualities, filethicknessflatnessMeasuringWork roll shiftingWork roll bendingPCFC FM Computer shifting positions work roll bending forcesF2F3F4F5F6F7width, temp.Measuringslap profileF13.2 工

20、作輥彎曲工作輥彎曲圖圖14 工作輥彎曲工作輥彎曲3.3 CVC軋機(jī)工作原理軋機(jī)工作原理 CVC（Continuously Variable Crown）技術(shù)是由德國(guó)）技術(shù)是由德國(guó)SMS公司于公司于1984年提出的控制軋件板形的一種新型軋輥技年提出的控制軋件板形的一種新型軋輥技術(shù)，由于該技術(shù)控制板形的優(yōu)越性能而在熱軋和冷軋板帶材術(shù)，由于該技術(shù)控制板形的優(yōu)越性能而在熱軋和冷軋板帶材中獲得了廣泛的應(yīng)用。中獲得了廣泛的應(yīng)用。 我們寶鋼我們寶鋼80年代中期引進(jìn)的年代中期引進(jìn)的2050熱帶軋機(jī)是世界上首熱帶軋機(jī)是世界上首套采用套采用CVC技術(shù)的軋機(jī)，近年來(lái)，我國(guó)先后引進(jìn)的幾套技術(shù)的軋機(jī)，近年來(lái)，我國(guó)先后引

21、進(jìn)的幾套CSP生產(chǎn)線均采用了生產(chǎn)線均采用了CVC軋輥，有的生產(chǎn)線還采用了軋輥，有的生產(chǎn)線還采用了CVC的改的改進(jìn)型進(jìn)型CVCplus(CVC+)技術(shù)。技術(shù)。 CVC軋輥輥身曲線呈軋輥輥身曲線呈S形，圖形，圖15為為CVC軋軋輥的輥系布置及工作原理，兩個(gè)形狀相同的軋輥的輥系布置及工作原理，兩個(gè)形狀相同的軋輥相互倒置輥相互倒置180布置，通過(guò)兩個(gè)軋輥沿相反布置，通過(guò)兩個(gè)軋輥沿相反方向的對(duì)稱移動(dòng)，得到連續(xù)變化的不同凸度輥方向的對(duì)稱移動(dòng)，得到連續(xù)變化的不同凸度輥縫，等效于配置了一系列不同凸度的軋輥。圖縫，等效于配置了一系列不同凸度的軋輥。圖3中（中（a）軋輥移動(dòng)距離為零時(shí)，凸度為零；）軋輥移動(dòng)距離為零

22、時(shí)，凸度為零；（b）上輥向右移動(dòng)，下輥向左移動(dòng)，軋輥凸）上輥向右移動(dòng)，下輥向左移動(dòng)，軋輥凸度增加，定義為正凸度；（度增加，定義為正凸度；（c）上輥向左移動(dòng)，）上輥向左移動(dòng)，下輥向右移動(dòng)，軋輥凸度減小，定義為負(fù)凸度。下輥向右移動(dòng)，軋輥凸度減小，定義為負(fù)凸度。CVC輥形曲線和兩輥間的移動(dòng)距離，決定了輥輥形曲線和兩輥間的移動(dòng)距離，決定了輥縫凸度的大小和正負(fù)。縫凸度的大小和正負(fù)。 CVC軋輥的布置見圖軋輥的布置見圖16。我們以。我們以CVC三次輥形曲三次輥形曲線為例說(shuō)明線為例說(shuō)明CVC軋輥輥形函數(shù)和軋輥凸度與軋輥軸向軋輥輥形函數(shù)和軋輥凸度與軋輥軸向竄動(dòng)量之間的關(guān)系。竄動(dòng)量之間的關(guān)系。 操作側(cè)操作側(cè) 傳

23、動(dòng)側(cè)傳動(dòng)側(cè) 圖圖1616 漣鋼漣鋼CVC軋輥的布置軋輥的布置 上工作輥曲線為：上工作輥曲線為： （1） 下軋輥輪廓與上軋輥完全一樣，但轉(zhuǎn)動(dòng)下軋輥輪廓與上軋輥完全一樣，但轉(zhuǎn)動(dòng)180 0與上與上軋輥配置，因此，下軋輥的輥形曲線為：軋輥配置，因此，下軋輥的輥形曲線為： （2） 式中：式中： L-軋輥輥身長(zhǎng)度；軋輥輥身長(zhǎng)度； x-輥身距坐標(biāo)原點(diǎn)的距離；輥身距坐標(biāo)原點(diǎn)的距離； 三次函數(shù)的系數(shù)，決定了曲線的三次函數(shù)的系數(shù)，決定了曲線的 形狀。形狀。 3322102)()()()(xLaxLaxLaaxy3322101)(xaxaxaaxy3210,aaaa00Ra 假設(shè)兩輥間移動(dòng)距離為零時(shí)，凸度為零；當(dāng)軋

24、輥假設(shè)兩輥間移動(dòng)距離為零時(shí)，凸度為零；當(dāng)軋輥相對(duì)移動(dòng)距離達(dá)到最大和最小值時(shí)，輥縫凸度分別為相對(duì)移動(dòng)距離達(dá)到最大和最小值時(shí)，輥縫凸度分別為1mm和和-1mm，則兩輥間移動(dòng)距離與凸度的關(guān)系見圖，則兩輥間移動(dòng)距離與凸度的關(guān)系見圖17中曲線中曲線a。 圖圖17 軋輥移動(dòng)量與凸度的關(guān)系軋輥移動(dòng)量與凸度的關(guān)系 a-三次曲線函數(shù)；三次曲線函數(shù)； b-五次曲線函數(shù)五次曲線函數(shù) 最初的最初的CVC輥形曲線為三次曲線，后來(lái)改進(jìn)輥形曲線為三次曲線，后來(lái)改進(jìn)的的CVCplus為五次曲線，但實(shí)際上，三次曲線和為五次曲線，但實(shí)際上，三次曲線和五次曲線沒有本質(zhì)的改變，兩者的區(qū)別主要在于五次曲線沒有本質(zhì)的改變，兩者的區(qū)別主要

25、在于輥縫凸度與兩個(gè)軋輥移動(dòng)距離之間的關(guān)系上。當(dāng)輥縫凸度與兩個(gè)軋輥移動(dòng)距離之間的關(guān)系上。當(dāng)軋輥竄動(dòng)量一定時(shí)，五次曲線軋輥竄動(dòng)量一定時(shí)，五次曲線CVC軋輥具有更大軋輥具有更大的軋輥凸度（見圖的軋輥凸度（見圖17（b）。）。 由方程（由方程（1 1）和（）和（2 2）確定的）確定的CVC軋輥，當(dāng)軋軋輥，當(dāng)軋輥沒有相對(duì)竄動(dòng)時(shí)，軋輥的原始輥縫凸度為零。輥沒有相對(duì)竄動(dòng)時(shí)，軋輥的原始輥縫凸度為零。如果軋輥沒有相對(duì)移動(dòng)，需要輥縫具有一定的初如果軋輥沒有相對(duì)移動(dòng)，需要輥縫具有一定的初始凸度值，則需要改變軋輥的輪廓曲線函數(shù)，此始凸度值，則需要改變軋輥的輪廓曲線函數(shù)，此時(shí)上下軋輥輥形分別由方程（時(shí)上下軋輥輥形分別由

26、方程（3 3）和（）和（4 4）確定。）確定。上輥：上輥： （3） 下輥：下輥： （4） 方程（方程（3）和（）和（4）形成的軋輥凸度與軋輥竄動(dòng)量之間）形成的軋輥凸度與軋輥竄動(dòng)量之間的關(guān)系見圖的關(guān)系見圖18（b b）和（）和（c c）。）。CVCCVC原始凸度的大小取決于原始凸度的大小取決于軋輥的相對(duì)移動(dòng)量（輥形函數(shù)曲線偏移）。軋輥的相對(duì)移動(dòng)量（輥形函數(shù)曲線偏移）。3322102)()()()(xsLaxsLaxsLaaxy3322101)()()()(sxasxasxaaxy （a） （b） （c） 圖圖18 CVC輥形曲線與軋輥原始凸度的關(guān)系輥形曲線與軋輥原始凸度的關(guān)系+ 可以證明，可以證

27、明，CVC軋輥凸度與軋輥竄動(dòng)量之間的關(guān)系不是線性關(guān)系，軋輥凸度與軋輥竄動(dòng)量之間的關(guān)系不是線性關(guān)系，而是圖而是圖1414所示的曲線關(guān)系。線性關(guān)系的導(dǎo)出沒有考慮軋輥移動(dòng)后對(duì)實(shí)所示的曲線關(guān)系。線性關(guān)系的導(dǎo)出沒有考慮軋輥移動(dòng)后對(duì)實(shí)際輥縫的影響，這與軋輥的實(shí)際凸度有一定的誤差，原因在于在推導(dǎo)際輥縫的影響，這與軋輥的實(shí)際凸度有一定的誤差，原因在于在推導(dǎo)線性軋輥凸度關(guān)系時(shí)，當(dāng)軋輥相對(duì)移動(dòng)一定的量后，仍然認(rèn)為兩個(gè)軋線性軋輥凸度關(guān)系時(shí)，當(dāng)軋輥相對(duì)移動(dòng)一定的量后，仍然認(rèn)為兩個(gè)軋輥的接觸長(zhǎng)度為原始輥身長(zhǎng)度，忽略了軋輥移動(dòng)距離對(duì)有效凸度的影輥的接觸長(zhǎng)度為原始輥身長(zhǎng)度，忽略了軋輥移動(dòng)距離對(duì)有效凸度的影響，響， 從而使計(jì)

28、算軋輥凸度與軋輥從而使計(jì)算軋輥凸度與軋輥 移動(dòng)量之間的結(jié)果產(chǎn)生誤差。移動(dòng)量之間的結(jié)果產(chǎn)生誤差。 由于誤差是由于忽略了軋輥由于誤差是由于忽略了軋輥 移動(dòng)而引起的，因此，軋輥移動(dòng)而引起的，因此，軋輥 移動(dòng)量越大，則這些公式的移動(dòng)量越大，則這些公式的 計(jì)算結(jié)果誤差越大，圖計(jì)算結(jié)果誤差越大，圖1414中中 的曲線的曲線a a和曲線和曲線b b證明了這一證明了這一 點(diǎn)點(diǎn)。 圖圖19 19 軋輥凸度與軋輥移動(dòng)量之間的關(guān)系軋輥凸度與軋輥移動(dòng)量之間的關(guān)系 4.4.帶鋼板形檢測(cè)帶鋼板形檢測(cè)4.1 凸度凸度 多功能測(cè)量?jī)x多功能測(cè)量?jī)x 精軋出口的多功能測(cè)量?jī)x精軋出口的多功能測(cè)量?jī)xRM321為總部位于德國(guó)為總部位于德

29、國(guó)Erlangen的鐵的鐵Thermo Radio Metrie Limited公司提供，公司提供，可測(cè)量帶鋼厚度、寬度、溫度和可測(cè)量帶鋼厚度、寬度、溫度和Shape（可選）。由該多（可選）。由該多功能測(cè)量可直接得到帶功能測(cè)量可直接得到帶鋼凸度鋼凸度Crown和楔度和楔度C40。圖圖20 20 測(cè)量?jī)x表布置圖測(cè)量?jī)x表布置圖圖圖21 21 多功能板形儀多功能板形儀4.2 非接觸式激光三角帶鋼平直度測(cè)量原理非接觸式激光三角帶鋼平直度測(cè)量原理 漣鋼漣鋼CSP精軋機(jī)出口板形儀（精軋機(jī)出口板形儀（Shapemeter）BPM-120 由德國(guó)由德國(guó)PSYSTEME公司提供，采用公司提供，采用非接觸式激光三

30、非接觸式激光三角形測(cè)量原理角形測(cè)量原理測(cè)量帶鋼的高度，由檢測(cè)單元、數(shù)據(jù)處理單測(cè)量帶鋼的高度，由檢測(cè)單元、數(shù)據(jù)處理單元等構(gòu)成，元等構(gòu)成，檢測(cè)單元由三組（九路）激光源和三個(gè)攝像頭檢測(cè)單元由三組（九路）激光源和三個(gè)攝像頭組成組成，九個(gè)激光通道之間的距離一般為，九個(gè)激光通道之間的距離一般為180mm，采用，采用He-Ne型單色激光（波長(zhǎng)型單色激光（波長(zhǎng)632.8 nm）。中間一路激光源位置）。中間一路激光源位置固定在軋制線中間，和一個(gè)攝像頭配合使用，測(cè)量帶鋼中固定在軋制線中間，和一個(gè)攝像頭配合使用，測(cè)量帶鋼中央平直度。另外八路激光源分成兩組，和另外兩個(gè)攝像機(jī)央平直度。另外八路激光源分成兩組，和另外兩個(gè)

31、攝像機(jī)配合使用，分別檢測(cè)操作側(cè)和傳動(dòng)側(cè)的帶鋼平直度。配合使用，分別檢測(cè)操作側(cè)和傳動(dòng)側(cè)的帶鋼平直度。 九路激光源光束和三個(gè)攝像頭安裝在軋制線上方九路激光源光束和三個(gè)攝像頭安裝在軋制線上方3000mm處，與帶鋼成一固定的傾斜角，激光源向帶鋼表處，與帶鋼成一固定的傾斜角，激光源向帶鋼表面發(fā)射單色激光，產(chǎn)生光斑，帶鋼高度不同，掃描攝像頭面發(fā)射單色激光，產(chǎn)生光斑，帶鋼高度不同，掃描攝像頭以不同的角度以不同的角度“看見看見”激光光斑，根據(jù)掃描攝像頭看到光激光光斑，根據(jù)掃描攝像頭看到光斑的角度就可以確定帶鋼高度的變化。由于激光源、掃描斑的角度就可以確定帶鋼高度的變化。由于激光源、掃描攝像頭和光斑三者形成一個(gè)

32、三角形，因此這種測(cè)量方法稱攝像頭和光斑三者形成一個(gè)三角形，因此這種測(cè)量方法稱為為激光三角測(cè)量原理激光三角測(cè)量原理。 非接觸式三角測(cè)量法測(cè)量帶鋼平直度的原理見圖非接觸式三角測(cè)量法測(cè)量帶鋼平直度的原理見圖22。 圖圖22 激光板形儀平直度三角形測(cè)量原理激光板形儀平直度三角形測(cè)量原理 1激光；激光；2圓柱面透鏡；圓柱面透鏡；3光敏二極管陣列；光敏二極管陣列；4干擾過(guò)濾器；干擾過(guò)濾器；5攝像透鏡攝像透鏡4.3 接觸式帶鋼平直度測(cè)量原理接觸式帶鋼平直度測(cè)量原理 帶鋼板形主要有兩類指標(biāo)：表面平直度和橫斷面凸度。帶鋼板形主要有兩類指標(biāo)：表面平直度和橫斷面凸度。 熱軋利用激光測(cè)速儀、采用三角形測(cè)量原理測(cè)量帶鋼

33、的熱軋利用激光測(cè)速儀、采用三角形測(cè)量原理測(cè)量帶鋼的平直度和凸度等。利用多功能厚度儀測(cè)量帶鋼的凸度等。平直度和凸度等。利用多功能厚度儀測(cè)量帶鋼的凸度等。 冷軋采用張力平直度測(cè)量原理測(cè)量板形，通過(guò)測(cè)量沿帶冷軋采用張力平直度測(cè)量原理測(cè)量板形，通過(guò)測(cè)量沿帶鋼橫向上的張力分布來(lái)得到橫向上的延伸分布，進(jìn)而得到帶鋼橫向上的張力分布來(lái)得到橫向上的延伸分布，進(jìn)而得到帶鋼的板形。凸度仍然是用厚度計(jì)來(lái)測(cè)量。冷軋板形問(wèn)題主要鋼的板形。凸度仍然是用厚度計(jì)來(lái)測(cè)量。冷軋板形問(wèn)題主要是平直度不好。是平直度不好。圖圖23 23 接觸式板形儀接觸式板形儀圖圖24 24 板形測(cè)量輥板形測(cè)量輥 冷軋板形檢測(cè)目前采用最多的是瑞典冷軋板

34、形檢測(cè)目前采用最多的是瑞典ABB公司的分段公司的分段接觸式板形輥。它是通過(guò)將測(cè)量輥分成若干個(gè)測(cè)量區(qū)段，接觸式板形輥。它是通過(guò)將測(cè)量輥分成若干個(gè)測(cè)量區(qū)段，并在每區(qū)段內(nèi)安裝測(cè)量傳感器。測(cè)定帶鋼沿寬度方向上各并在每區(qū)段內(nèi)安裝測(cè)量傳感器。測(cè)定帶鋼沿寬度方向上各段的徑向力分布，再經(jīng)數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)化得到相應(yīng)張應(yīng)力分布，從段的徑向力分布，再經(jīng)數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)化得到相應(yīng)張應(yīng)力分布，從而來(lái)判斷板形缺陷的類型及大小。分段接觸式板形輥白而來(lái)判斷板形缺陷的類型及大小。分段接觸式板形輥白20世紀(jì)世紀(jì)70年代初在冷軋上使用一直沿用至今，其較高的測(cè)量年代初在冷軋上使用一直沿用至今，其較高的測(cè)量精度及穩(wěn)定的使用效果已得到了世界上眾多冷軋生產(chǎn)廠

35、家精度及穩(wěn)定的使用效果已得到了世界上眾多冷軋生產(chǎn)廠家的認(rèn)可。的認(rèn)可。軋前斷面軋后斷面自由延伸（）（）（） （）（）（） 圖圖25 25 軋件延伸與板形軋件延伸與板形 圖圖27 27 板形的種類板形的種類a a正常；正常； b b中浪；中浪； c c邊浪；邊浪；d d小邊浪；小邊浪； e e小中浪；小中浪；f f小偏浪小偏浪均勻延伸？ 圖圖26 26 軋件變形說(shuō)明軋件變形說(shuō)明5.5.帶鋼板形控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介帶鋼板形控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介 ABBABB板形測(cè)量輥由板形測(cè)量輥由3636個(gè)寬度為個(gè)寬度為52mm52mm的圓環(huán)組成，每個(gè)圓的圓環(huán)組成，每個(gè)圓環(huán)內(nèi)裝有磁彈力傳感器。在軋制時(shí)與帶鋼一起運(yùn)行的測(cè)量環(huán)內(nèi)裝有磁彈

36、力傳感器。在軋制時(shí)與帶鋼一起運(yùn)行的測(cè)量輥受到帶鋼張力的作用而發(fā)生電磁信號(hào)，信號(hào)的強(qiáng)弱反映輥受到帶鋼張力的作用而發(fā)生電磁信號(hào)，信號(hào)的強(qiáng)弱反映了帶鋼壓緊輥面的張力大小。電磁信號(hào)經(jīng)處理得出各段的了帶鋼壓緊輥面的張力大小。電磁信號(hào)經(jīng)處理得出各段的應(yīng)力和應(yīng)力偏差值。各段應(yīng)力偏差值組合即反應(yīng)了帶鋼在應(yīng)力和應(yīng)力偏差值。各段應(yīng)力偏差值組合即反應(yīng)了帶鋼在寬度方向上應(yīng)力分布的不均勻，由此反映了帶鋼寬度方向?qū)挾确较蛏蠎?yīng)力分布的不均勻，由此反映了帶鋼寬度方向的變形不均勻性。的變形不均勻性。 將檢測(cè)的帶鋼應(yīng)力偏差值傳送給板形監(jiān)視器顯示和板形控制計(jì)算機(jī)將檢測(cè)的帶鋼應(yīng)力偏差值傳送給板形監(jiān)視器顯示和板形控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算。計(jì)

37、算機(jī)根據(jù)給出的設(shè)定板形曲線算出板形設(shè)定值，與檢測(cè)的進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算機(jī)根據(jù)給出的設(shè)定板形曲線算出板形設(shè)定值，與檢測(cè)的帶鋼實(shí)際值進(jìn)行比較得到偏差值。由計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)學(xué)模型和數(shù)學(xué)方法把帶鋼實(shí)際值進(jìn)行比較得到偏差值。由計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)學(xué)模型和數(shù)學(xué)方法把偏差值回歸成一個(gè)四次多項(xiàng)式，即偏差值回歸成一個(gè)四次多項(xiàng)式，即: : Y=A0+ A1X+ A2X2+ A3X3+ A4X4式中式中, , A1X對(duì)應(yīng)一次板形缺陷的調(diào)節(jié)偏差分量；對(duì)應(yīng)一次板形缺陷的調(diào)節(jié)偏差分量； A2X2對(duì)應(yīng)二次板形缺陷的調(diào)節(jié)偏差分量；對(duì)應(yīng)二次板形缺陷的調(diào)節(jié)偏差分量； A3X3對(duì)應(yīng)三次板形缺陷的調(diào)節(jié)偏差分量；對(duì)應(yīng)三次板形缺陷的調(diào)節(jié)偏差分量； A4X

38、4對(duì)應(yīng)四次板形缺陷的調(diào)節(jié)偏差分量對(duì)應(yīng)四次板形缺陷的調(diào)節(jié)偏差分量 由此就分解出對(duì)于不同板形缺陷的偏差調(diào)節(jié)分量，輸出給各調(diào)節(jié)回由此就分解出對(duì)于不同板形缺陷的偏差調(diào)節(jié)分量，輸出給各調(diào)節(jié)回路，執(zhí)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)手段。路，執(zhí)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)手段。圖圖28 28 板形控制調(diào)節(jié)示意圖板形控制調(diào)節(jié)示意圖 每個(gè)測(cè)量段上存在的帶鋼張應(yīng)力調(diào)節(jié)偏差又被轉(zhuǎn)換成對(duì)每個(gè)測(cè)量段上存在的帶鋼張應(yīng)力調(diào)節(jié)偏差又被轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)于不同平坦度缺陷的調(diào)節(jié)偏差分量。這些不同的板形缺陷應(yīng)于不同平坦度缺陷的調(diào)節(jié)偏差分量。這些不同的板形缺陷可以通過(guò)下列不同的調(diào)節(jié)方式和調(diào)節(jié)回路來(lái)加以消除，見圖可以通過(guò)下列不同的調(diào)節(jié)方式和調(diào)節(jié)回路來(lái)加以消除，見圖2828。（1

39、）軋輥傾斜調(diào)節(jié)軋輥傾斜調(diào)節(jié) 軋輥傾斜調(diào)節(jié)用于消除非對(duì)稱性的帶鋼斷面形狀軋輥傾斜調(diào)節(jié)用于消除非對(duì)稱性的帶鋼斷面形狀(如楔如楔形、單邊浪形、單邊浪)的平坦度缺陷，即回歸多項(xiàng)式中的的平坦度缺陷，即回歸多項(xiàng)式中的a1x分量。該分量。該調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)帶鋼左、右兩邊的不對(duì)稱張應(yīng)力分布，根據(jù)數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)帶鋼左、右兩邊的不對(duì)稱張應(yīng)力分布，根據(jù)數(shù)學(xué)模型計(jì)算出軋輥傾斜的調(diào)節(jié)量，并與原軋輥傾斜設(shè)定值迭學(xué)模型計(jì)算出軋輥傾斜的調(diào)節(jié)量，并與原軋輥傾斜設(shè)定值迭加，作為新的軋輥傾斜值輸出給傾斜控制回路對(duì)軋輥的左右加，作為新的軋輥傾斜值輸出給傾斜控制回路對(duì)軋輥的左右壓下位置進(jìn)行修正。壓下位置進(jìn)行修正。 （2）工作輥彎輥和）工作

40、輥彎輥和CVC位置調(diào)節(jié)位置調(diào)節(jié) 工作輥彎輥和工作輥彎輥和CVC位置調(diào)節(jié)是用于消除對(duì)稱帶鋼斷面形狀缺陷位置調(diào)節(jié)是用于消除對(duì)稱帶鋼斷面形狀缺陷(如如中間浪、兩邊浪等中間浪、兩邊浪等)，即拋物線形狀的平坦度缺陷，亦即回歸多項(xiàng)式中的，即拋物線形狀的平坦度缺陷，亦即回歸多項(xiàng)式中的a2x2分量。分量。 利用彎輥控制法，通過(guò)控制軋輥在軋制過(guò)程中的彈性變形可以達(dá)到利用彎輥控制法，通過(guò)控制軋輥在軋制過(guò)程中的彈性變形可以達(dá)到這一目的。所謂液壓彎輥技術(shù)就是利用液壓缸施加壓力使工作輥產(chǎn)生附這一目的。所謂液壓彎輥技術(shù)就是利用液壓缸施加壓力使工作輥產(chǎn)生附加彎曲，以補(bǔ)償由于軋制壓力和軋輥溫度等工藝因素的變化而產(chǎn)生的輥加彎曲，以補(bǔ)償由于軋制壓力和軋輥溫度等工藝因素的變化而產(chǎn)生的輥縫形狀的變化，以保證生產(chǎn)出高精度的產(chǎn)品?？p形狀的變化，以保證生產(chǎn)出高精度的產(chǎn)品。 (a)(a)正彎工作輥正彎工作輥 彎輥力加在兩工作輥軸承座之間。即除工作輥平衡油缸以外，尚配彎輥力加在兩工作輥軸承座之間。即除工作輥平衡油缸以外，