中厚板平面形狀控制匯總

8中厚板平面形狀控制8．1中厚板平面形狀控制概述8．1．1中厚板軋制平面形狀變化特點(diǎn)由于中厚板生產(chǎn)坯料尺寸范疇小而產(chǎn)品尺寸范疇大，因此典型的中厚板軋制過程普通都涉及成形軋制、展寬軋制和精軋三個(gè)階段，如圖8-1所示。(1)成形軋制階段：成形軋制也稱整形軋制，即沿板坯長度方向(縱向)軋制1～4道次。目的是消除板坯表面的凹凸不平和由于剪切引發(fā)的端部壓扁，改善坯料表面條件，使板坯厚度均勻，提高展寬精度，減少展寬軋制時(shí)板坯邊部桶形的產(chǎn)生。(2)展寬軋制階段：板坯經(jīng)成形軋制后，普通都需要轉(zhuǎn)鋼90°進(jìn)行展寬軋制。一是使板坯寬度達(dá)成鋼板毛寬；二是使板坯在縱、橫兩個(gè)方向性能均勻，改善各向異性。展寬前后軋件寬度之比，稱為展寬比，隨展寬比不同，普通進(jìn)行4—8道次展寬軋制。(3)精軋階段：精軋是在展寬軋制后，再將板坯轉(zhuǎn)90°，沿板坯原長度方向進(jìn)行伸長軋制，直至滿足成品鋼板的厚度、板形和性能規(guī)定。傳統(tǒng)平板軋制理論以平面應(yīng)變條件為基礎(chǔ)，認(rèn)為在寬厚比較大的變形過程中，不發(fā)生橫向變形。但在中厚板變形過程中板坯沿軋制方向延伸的同時(shí)，寬度方向也發(fā)生寬展，這時(shí)已不是平面應(yīng)變條件，而是三維塑性變形條件。此時(shí)，板坯頭尾端由于缺少外端的牽制，寬展更加明顯，不均勻塑性變形嚴(yán)重。在板坯厚度較厚的成形和展寬軋制階段，這種不筠勻變形尤為明顯。成形和展寬軋制后板坯平面形狀如圖8-2所示。由圖8-2能夠看出，成形和展寬軋制后板坯的平面形狀已不再是矩形。圖8-2中C1和C3部分的凹形是由于在板坯頭尾端發(fā)生局部寬展造成的；而C2和C4部分的凸形是由于成形軋制時(shí)板坯寬度方向的邊部比寬度中部的寬展大，轉(zhuǎn)鋼進(jìn)行展寬軋制時(shí)，產(chǎn)生延伸差，并與C1和C3部分的局部展寬累加而成。中厚板生產(chǎn)普通要進(jìn)行三階段軋制，因此軋制終了時(shí)鋼板的平面形狀是由整個(gè)軋制過程中平面形狀的變化量疊加而成的，并且受板坯尺寸、成品尺寸及橫向軋制比(成品寬／板坯寬，即展寬比)、長度方向軋制比(成品長／板坯長，即伸長率)、壓下率和變形區(qū)接觸弧長等因素的影響。普通來說，在有展寬軋制的狀況下，展寬比的大小決定了鋼板最后的平面形狀。當(dāng)展寬比小而伸長率相對大時(shí)，延伸變形在軋件最后的平面形狀中占主導(dǎo)地位，使鋼板頭尾端部呈現(xiàn)凸形(也稱“舌形”)，而在邊部呈現(xiàn)凹形，軋制結(jié)束后鋼板平面形狀如圖8-3a所示；當(dāng)展寬比大而伸長率相對小時(shí)，展寬變形在軋件最后的平面形狀中占主導(dǎo)地位，使鋼板頭尾端部呈現(xiàn)凹形(也稱“魚尾”)，而在邊部呈現(xiàn)凸形，成果如圖8-3b所示。上述不均勻變形，若不加以控制，會始終保存到變形終了，使終軋后的成品鋼板平面形狀非矩形化，增大切頭、切尾及切邊損失，減少成材率，進(jìn)而影響到公司的經(jīng)濟(jì)效益。因此，研究中厚板軋制過程中的不均勻變形，掌握其變化規(guī)律，采用對應(yīng)對策控制成品平面形狀，是一項(xiàng)非常故意義的工作。8．1．2影響中厚板成材率的重要因素中厚板成材率反映了中厚板生產(chǎn)技術(shù)水平，是影響生產(chǎn)成本的重要因素和重要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。中厚板成材率普通指綜合成材率，也稱全工序成材率，用最后成品鋼板重量與投入的板坯重量之比來計(jì)算。整個(gè)中厚板生產(chǎn)過程中金屬損失有兩種類型，一是物理損耗，涉及：切頭尾、切邊、過程廢品、取樣損失、改尺損失、成品放尺損失等；二是化學(xué)損耗，涉及：倍尺連鑄坯在高溫切割時(shí)的割渣、鋼坯在加熱過程中表面氧化產(chǎn)生的一次氧化鐵皮、高溫軋件在空氣中產(chǎn)生的二次氧化鐵皮等。中厚板成材率的計(jì)算公式以下：式中Y——中厚板成材率；t——成品鋼板厚度；w——成品鋼板寬度(雙幅軋制時(shí)，為累計(jì)寬度)；l——成品鋼板長度(多倍尺軋制時(shí)，為累計(jì)長度)；t+?t——平均軋制板厚；w+?w——平均軋制板寬；ltp——試樣長度；l+ltp+?l——平均軋制長度；S——氧化鐵皮損耗率；ρp——鋼板密度；ρs——板坯密度。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，多個(gè)損耗在成材率損失中所占比例如圖8-4所示。由圖8-4能夠看出，鋼板尺寸計(jì)劃余量約占總損耗的36％，切頭尾和切邊損失各約占總損耗的23％和26％，三項(xiàng)損失之和高達(dá)總損耗的85％，而鋼坯加熱燒損及其它各類損失之和僅為總損耗的15％。能夠看出，前三項(xiàng)損耗減小，中厚板成材率將會有很大提高。針對尺寸計(jì)劃余量及切損等影響中厚板成材率的重要因素，人們通過多個(gè)途徑提高鋼板的成材率，涉及：改善鋼水質(zhì)量，進(jìn)行無缺點(diǎn)鑄坯生產(chǎn)；加大坯料單重，對特定規(guī)格鋼板實(shí)施雙倍尺或三倍尺軋制等。尚有理論研究指出，通過變化連鑄坯斷面形狀、減少軋制時(shí)板邊折疊量的辦法也能提高中厚板成材率，但這需考慮連鑄工藝的可行性及綜合成本?，F(xiàn)在，采用特殊軋制工藝對鋼板平面形狀進(jìn)行控制的辦法已在國內(nèi)外中厚板廠實(shí)施。它不僅能減少切頭尾及切邊損失，還能夠減少板坯尺寸設(shè)計(jì)余量，從而有效地提高中厚板成材率，現(xiàn)已獲得明顯效果。下面介紹幾個(gè)重要用于控制中厚板平面形狀的軋制和檢測辦法。8．2中厚板平面形狀控制辦法在中厚板軋制變形早期，由于板坯厚度較大，含有三維變形特點(diǎn)，軋制過程中板坯發(fā)生不均勻變形，終軋后成品鋼板頭尾出現(xiàn)舌頭或魚尾，邊部也會出現(xiàn)折疊，造成平面形狀不良。為辟善鋼板平面形狀，減少切損，20世紀(jì)70年代以來日本軋鋼工作者首先對軋制過程中的中厚板平面形狀控制辦法進(jìn)行了廣泛研究，重要研究內(nèi)容如圖8-5所示。強(qiáng)力且響應(yīng)性能高的液壓AGC系統(tǒng)和配有自動寬度控制的近置式軋邊機(jī)等設(shè)備在中厚板生產(chǎn)中的應(yīng)用，豐富了鋼板平面形狀的控制辦法，增進(jìn)了平面形狀控制技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。通過在中間變形道次進(jìn)行板坯變厚度軋制以及運(yùn)用附設(shè)的立輥軋機(jī)，川崎制鐵、住友金屬、日本鋼管等出名鋼鐵公司相繼開發(fā)出多個(gè)平面形狀控制軋制技術(shù)，如厚邊展寬軋制法(Mizushimaautomaticplanviewpatterncontrolsystem，簡稱為MAS軋制法)、“狗骨”軋制法(dogbonerolling，簡稱為DBR軋制法)、薄邊展寬軋制法、立輥軋邊法，以及將MAS軋制法加以變動和組合，派生出的不等寬軋制法、圓形軋制法、錐形軋制法、無切邊(Trimmingfreeplate)軋制法等多個(gè)控制辦法。神戶制鋼加古川制鐵所根據(jù)沿軋件寬度方向潤滑油供應(yīng)不同，其對應(yīng)各點(diǎn)伸長率分布不同的原理，開發(fā)出了部分潤滑法。這些辦法即使應(yīng)用原理和變形特點(diǎn)不同，但均能夠達(dá)成控制鋼板平面形狀的目的，有效地提高了中厚板成材率。通過應(yīng)用這些先進(jìn)的軋制辦法，日本中厚板的平均成材率由20世紀(jì)70年代的80．4％提高到80年代的91．5％，而現(xiàn)在已穩(wěn)定在94％以上。典型中厚板平面形狀控制辦法如表8-1所示。另外，在實(shí)驗(yàn)及生產(chǎn)過程對中厚板平面形狀進(jìn)行測量和統(tǒng)計(jì)，是研究和獲取鋼板平面形狀變化的高精度數(shù)學(xué)模型的重要輔助手段。下面分別介紹中厚板平面形狀控制的重要辦法。8．2．1MAS軋制法MAS軋制法(Mizushimaautomaticplanviewpatterncontrolsystem，即水島平面形狀自動控制辦法)是由原日本川崎制鐵公司(現(xiàn)JFE公司)水島厚板廠開發(fā)并于1978年開始用于生產(chǎn)的一種平面形狀控制技術(shù)。它通過控制軋輥輥縫實(shí)現(xiàn)中間道次的變厚度軋制，來控制鋼板的平面形狀，提高鋼材的成材率。采用MAS法后，該廠的成材率提高了約4．4％。將其應(yīng)用于有計(jì)算機(jī)控制的四輥中厚板軋機(jī)上，對任何板坯及成品尺寸的配合都可進(jìn)行有效的控制。以此為基礎(chǔ)，該廠還開發(fā)了異寬MAS軋制法，即將不同寬度規(guī)定的成品組合在一張母板上生產(chǎn)，有效地減少了成品鋼板剪切后的計(jì)劃余量，進(jìn)一步提高了鋼板成材率。MAS軋制法的原理是通過預(yù)測軋制終了時(shí)的鋼板平面形狀，將形狀不良部分的體積，換算成對應(yīng)板坯斷面厚度的變化，使最后鋼板平面形狀矩形化。根據(jù)控制部位及進(jìn)行變厚度軋制時(shí)間的不同，將MAS軋制法分為：控制鋼板邊部形狀的成形MAS軋制法和控制鋼板端部形狀的展寬MAS軋制法兩種。圖8-6為成形MAS軋制法原理示意圖。成形MAS軋制實(shí)施環(huán)節(jié)以下：(1)用平面形狀預(yù)報(bào)模型計(jì)算出成品鋼板邊部不良形狀的量，并將其轉(zhuǎn)換為成形軋制最后一道次的鋼板縱向厚差。(2)在成形軋制最后一道次中，通過動態(tài)變壓下，按模型規(guī)定，沿板坯縱向進(jìn)行變厚度軋制。(3)成形軋制結(jié)束后，將板坯旋轉(zhuǎn)90。進(jìn)行展寬軋制，此時(shí)，鋼板成形軋制中的縱向厚差，就會引發(fā)展寬軋制寬度方向上壓下率的不同，產(chǎn)生延伸差，從而控制了展寬軋制結(jié)束時(shí)鋼板的平面形狀。當(dāng)預(yù)報(bào)的邊部形狀為凸形時(shí)，在成形軋制階段最后一道次的厚度調(diào)節(jié)中，要使鋼板頭尾兩端變厚，如圖8-6所示；當(dāng)預(yù)報(bào)的邊部形狀為凹形時(shí)，在成形軋制階段最后一道次的厚度調(diào)節(jié)中，要使板中間部分變厚，與圖8-6中所示的狀況相反?？刂其摪宥瞬啃螤畹恼箤扢AS軋制法原理與成形MAS軋制相似，即是在展寬軋制的最后一道次進(jìn)行動態(tài)變壓下，按設(shè)定調(diào)節(jié)鋼板頭尾和中間的板厚差，之后，轉(zhuǎn)鋼90°進(jìn)行精軋，沿寬度方向上鋼板產(chǎn)生縱向延伸差，從而使鋼板端部形狀得以控制。MAS軋制法的控制效果如圖8-7和圖8-8所示。8．2．2DBR軋制法DBR軋制法是日本鋼管福山研究所開發(fā)的一種平面形狀控制技術(shù)，該技術(shù)是將預(yù)測到的長度方向的平面形狀變化量都賠償?shù)綄挾确较虻暮穸冉孛嫔?，將軋件先軋成兩邊厚、中間薄的“狗骨”形狀，然后再沿坯料的寬度方向始終進(jìn)行延伸軋制，直到軋出成品鋼板，如圖8-9所示。該辦法與MAS法的賠償原理基本相似。8．2．3薄邊展寬軋制法薄邊展寬軋制法也稱差厚展寬軋制法，其軋制過程是將展寬軋制后的不均勻變形量折算成軋輥水平傾斜的角度，在展寬軋制后，緊接著傾斜軋輥，追加兩道次變形，對板坯的兩邊進(jìn)行軋制，使薄邊展寬軋制后的板坯形狀靠近矩形，以消除成形軋制與展寬軋制階段不均勻變形而形成的頭尾凸形；然后將軋件轉(zhuǎn)動90。，延伸軋制為平面形狀較好的成品鋼板，如圖8-10所示。8．2．4立輥軋邊法中厚板生產(chǎn)中，立輥的使用辦法涉及：沿板坯長度方向進(jìn)行的立輥軋邊(下列簡稱L方向立軋)和板坯轉(zhuǎn)90°后，在寬度方向上進(jìn)行的立輥軋邊(下列簡稱C方向立軋)，其工藝過程如圖8-11所示。該辦法根據(jù)成品鋼板頭尾形狀預(yù)測模型，設(shè)定立輥軋邊道次的側(cè)壓量，對鋼板寬度和頭、尾及邊部形狀進(jìn)行控制。因此在采用立輥軋邊法之前，需建立沒有立輥軋邊時(shí)的板坯平面形狀數(shù)學(xué)模型及使用立輥軋邊時(shí)的板坯平面形狀的預(yù)測模型，之后對板坯分別實(shí)施L方向和C方向的立輥軋邊。圖8-12、圖8-13為L方向立輥側(cè)壓量?hEL與成品平均切頭長度C及寬度波動量?wc的關(guān)系示意圖。由圖可知，應(yīng)用L方向立輥軋邊，能夠改善成品鋼板頭尾部形狀，并可使切頭長度獲得最小值。進(jìn)行C方向立輥軋邊可改善板坯邊部形狀。通過分析具體軋制條件，選用最佳立輥側(cè)壓量，對板坯進(jìn)行C方向與L方向立輥軋邊，可改善成品鋼板的平面形狀，使其靠近矩形。日本新日鐵名古屋制鐵所厚板廠率先開發(fā)和現(xiàn)場應(yīng)用了立輥軋邊系統(tǒng)，采用該辦法后厚板成材率提高了3％，實(shí)施效果如表8-2所示。8．2．5無切邊軋制法川崎制鐵水島厚板廠在開發(fā)了MAS軋制法之后，又開發(fā)出了不切邊生產(chǎn)厚板的TFP(17rimmingfreeplate)新技術(shù)，達(dá)成了省去剪切工序的效果。運(yùn)用該技術(shù)生產(chǎn)的無切邊鋼板含有整潔的直角邊部形狀以及精確的軋件寬度，并且減小了頭尾剪切長度。軋后鋼板外形如圖8-14所示。TFP軋制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)依賴于功率強(qiáng)大的銑削設(shè)備、立輥軋機(jī)的高精度板寬控制以及與MAS軋制法的優(yōu)化組合。軋制過程涉及：在成形、展寬階段分別應(yīng)用MAS軋制來控制板坯頭、尾及邊部形狀；在成形、展寬階段應(yīng)用立輥軋機(jī)控制側(cè)邊折疊；在精軋階段運(yùn)用立輥軋機(jī)的AWC功效與水平輥配合，控制成品寬度；在軋后進(jìn)行在線銑削，消除成品寬度變化，使板坯側(cè)面及平面形狀矩形化。TFP生產(chǎn)流程如圖8-15所示。1984年川崎制鐵水島厚板廠在精軋機(jī)后裝備了世界上首臺近置式孔型立輥軋機(jī)，并配備液壓自動寬度控制AWC(automaticwidthcontr01)等多個(gè)功效，與精軋機(jī)中心間距為3625mm。在精整線上，布置了高切削精度的冷銑床，銑削精度可達(dá)±0．5mm。該廠采用立輥軋邊法生產(chǎn)的鋼板占總產(chǎn)量的90％，其中不切邊鋼板的數(shù)量達(dá)成30％，不僅緩和了剪切線的作業(yè)壓力，滿足了顧客的高精度尺寸規(guī)定，同時(shí)使鋼板綜合成材率提高2％，達(dá)成94．9％的世界最高水平。其立輥軋機(jī)及銑床的設(shè)備參數(shù)如表8-3所示。8．3平面形狀控制數(shù)學(xué)模型以在實(shí)際應(yīng)用中控制效果較好的MAS軋制法為例，介紹平面形狀控制的數(shù)學(xué)模型。MAS軋制法的實(shí)現(xiàn)要點(diǎn)是對終軋產(chǎn)品形狀精確預(yù)測，并根據(jù)預(yù)測量得到平面形狀控制道次的控制參數(shù)。國內(nèi)外已經(jīng)對平面形狀的預(yù)測模型和控制模型進(jìn)行了大量的研究，能夠通過實(shí)驗(yàn)的辦法，根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)回歸得到數(shù)學(xué)模型；也能夠通過有限元模擬計(jì)算，并對模擬計(jì)算成果進(jìn)行回歸，建立模型。運(yùn)用實(shí)驗(yàn)辦法能夠得到針對具體實(shí)驗(yàn)條件比較精確的模型，但現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)條件規(guī)定較高，且會影響正常的生產(chǎn)過程，如果只進(jìn)行少量實(shí)驗(yàn)，無法確?；貧w模型的精度。普通實(shí)驗(yàn)的辦法都是在小型實(shí)驗(yàn)軋機(jī)上通過軋制鉛件來進(jìn)行，但由于平面形狀控制與軋機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)條件親密有關(guān)，用此辦法建立的模型不能完全適應(yīng)現(xiàn)場的生產(chǎn)條件。有限元數(shù)值模擬辦法能夠作為一種替代現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)的研究辦法，通過建立與現(xiàn)場類似的模擬條件，得到比較精確的模型。固然由于數(shù)值模擬過程不可能完全模擬現(xiàn)場的實(shí)際狀況，同時(shí)為了確保模擬的實(shí)現(xiàn)，還要進(jìn)行某些簡化解決，最后的預(yù)測模型也會存在一定的誤差。下面介紹通過數(shù)值模擬辦法建立的平面形狀預(yù)測模型和控制模型。在前面已經(jīng)介紹了中厚板軋制涉及多個(gè)階段，每個(gè)階段又涉及多個(gè)道次，最后的軋件平面形狀是各道次變形累加的成果。數(shù)值模擬辦法是根據(jù)單道次模擬軋制的成果回歸得到單道次平面形狀預(yù)測模型，再根據(jù)該預(yù)測模型推導(dǎo)得到最后的多道次平面形狀預(yù)測模型。8．3．1平面形狀預(yù)測模型8．3．1．1單道次平面形狀預(yù)測模型軋件通過一種道次的軋制后，在抱負(fù)狀態(tài)下，頭尾部將出現(xiàn)對稱的凸形，邊部將出現(xiàn)對稱的凹形，如圖8-16所示。能夠用兩段曲線段AB和AC來表達(dá)整個(gè)軋件的平面形狀。兩段曲線分別以函數(shù)八y)和g(z)表達(dá)。在如圖8-16所示的坐標(biāo)系下，單道次的平面形狀預(yù)測模型以下：頭部凸形曲線回歸公式：式中hsi——成形階段第i道次后的軋件厚度；hs——成形階段結(jié)束時(shí)的軋件厚度，即hS=hSn1；Rsi——成形階段第i道次延伸系數(shù)，等于第i道次后的軋件長度與成形階段坯料長度的比值，以下式所示：RSi=lsi／lso(8-7)B展寬軋制階段后在通過n1道次成形軋制，再通過n2道次展寬軋制后，平面形狀預(yù)測模型以下：邊部形狀函數(shù)：式8-14和式8-15中，相加的三項(xiàng)分別表達(dá)了軋制過程三個(gè)階段對最后成品邊部形狀和頭部形狀的影響。在現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)過程中，經(jīng)常采用展寬和延伸兩階段軋制，則最后產(chǎn)品的平面形狀預(yù)測模型能夠無視式8-14和式8-15中的第一項(xiàng)，以下式所示：邊部形狀函數(shù)：8．3．2平面形狀控制模型根據(jù)平面形狀的預(yù)測模型，在對應(yīng)道次進(jìn)行變厚度軋制控制，以實(shí)現(xiàn)最后產(chǎn)品的矩形化。8．3．2．1成形階段平面形狀控制模型為了控制邊部形狀，在成形階段的末道次進(jìn)行變厚度軋制控制：當(dāng)邊部形狀為凸形時(shí)，應(yīng)當(dāng)控制成形階段末道次軋件形狀為頭尾厚、中間薄，如圖8-17a所示，控制模型為公式8-18，如圖8-18a中的曲線l所示。當(dāng)邊部形狀為凹形時(shí)，應(yīng)當(dāng)控制成形階段末道次軋件形狀為頭尾薄、中間厚，如圖8-17b所示，控制模型為公式8-19，如圖8-18a中的曲線2所示。式中x——成形階段末道次，軋件平面形狀控制部分某點(diǎn)距頭部的距離；?hS(x)——該點(diǎn)厚度與軋件原則厚度相比的厚度變化量；hS，wS——成形階段結(jié)束時(shí)的軋件厚度和寬度；lF，RF——延伸軋制結(jié)束時(shí)的軋件長度和延伸系數(shù)。8．3．2．2展寬階段平面形狀控制模型為了控制頭尾部形狀，在展寬階段的末道次進(jìn)行變厚度軋制控制：當(dāng)頭尾部形狀為凸形時(shí)，應(yīng)當(dāng)控制展寬階段末道次的軋件形狀為頭尾厚、中間薄，如圖8-17a所示，控制模型為公式8-20，如圖8-18b中的曲線l所示。當(dāng)頭尾部形狀為凹形時(shí)，應(yīng)當(dāng)控制展寬階段末道次的軋件形狀為頭尾薄、176所示，控制模型為公式8-21，如圖8-18b中的曲線2所示。式中y——展寬階段末道次，軋件平面形狀控制部分某點(diǎn)距邊部的距離；?hB(y)——該點(diǎn)厚度與軋件原則厚度相比的厚度變化量；hF，wF——延伸階段結(jié)束時(shí)的軋件厚度和寬度；lB——展寬軋制結(jié)束時(shí)的軋件長度。8．3．3平面形狀控制功效現(xiàn)場應(yīng)用8．3．3．1在線控制模型的簡化前面介紹了通過數(shù)值模擬辦法建立的平面形狀預(yù)測模型和控制模型，最后控制模型為式8-18~式8-21，厚度變化量?h在厚度發(fā)生變化的長度區(qū)間內(nèi)與長度呈復(fù)雜的非線性關(guān)系。如果按照該理論模型進(jìn)行在線控制，無法確?？刂频木取Ｔ诰€應(yīng)用時(shí)，能夠進(jìn)行簡化，將厚度變化區(qū)間內(nèi)厚度變化量與長度簡化成線性關(guān)系，只需要擬定厚度變化量?h′和厚度變化的長度區(qū)間l′，如圖8-19所示。l′和?h′擬定的體積應(yīng)當(dāng)與理論模型計(jì)算成果擬定的體積相等。A成形階段平面形狀控制參數(shù)的擬定當(dāng)?hS(x)值不大于一種很小的數(shù)時(shí)，即理論計(jì)算的厚度變化量近似為零時(shí)，認(rèn)為x=l′，?hS(l′)≈0。在l′長度范疇內(nèi)，將理論控制模型離散化，如圖8-20所示，將用于平面形狀控制部分的體積離散化為n個(gè)矩形體，計(jì)算公式以下：B展寬階段平面形狀控制參數(shù)的擬定展寬階段平面形狀控制參數(shù)的擬定與成形階段類似，當(dāng)?hB(y)值不大于一種很小的數(shù)時(shí)，即理論計(jì)算的厚度變化量近似為零時(shí)，認(rèn)為y=l′，?hB(l′)≈0。?hB′的計(jì)算公式推導(dǎo)過程與成形階段類似，公式以下：(8-26)8．3．3．2平面形狀控制參數(shù)的擬定A控制參數(shù)初始值的擬定平面形狀控制道次為了確保軋件頭尾楔形的對稱，以一種穩(wěn)定的軋輥轉(zhuǎn)速進(jìn)行軋制，不進(jìn)行軋制過程的升速、穩(wěn)定軋制和減速的速度控制。在軋制如圖8-19所示的平面形狀控制道次時(shí)，根據(jù)設(shè)定的軋輥轉(zhuǎn)速n、軋輥半徑R能夠得到軋輥的線速度vR，計(jì)算得到軋制楔形段的時(shí)間t′和中間穩(wěn)定段軋制時(shí)間t。輥縫的設(shè)定計(jì)算運(yùn)用彈跳方程，根據(jù)軋件出口厚度的變化計(jì)算得到對應(yīng)的輥縫設(shè)定：對應(yīng)中間正常出口厚度處的輥縫設(shè)定值為S，楔形頂點(diǎn)的輥縫設(shè)定值為s’。在軋制楔形段過程中，在t′時(shí)間內(nèi)，輥縫由S′變化到S。B控制參數(shù)的極限值檢查在擬定了以上的控制參數(shù)初始值后，必須對液壓的壓下速度進(jìn)行極限值檢查。液壓的壓下速度計(jì)算以下：vs=(S′-S)／t′(8-27)如果vs不大于液壓壓下速度的最大值vsmax，則該控制過程是可行的；否則應(yīng)當(dāng)按照液壓壓下速度的最大值vsmax計(jì)算軋輥轉(zhuǎn)速n，然后減少軋輥轉(zhuǎn)速，以增加楔形段的軋制時(shí)間t′。如果調(diào)節(jié)后的軋輥轉(zhuǎn)速n不不大于軋輥轉(zhuǎn)速的最小值anti。，則該控制過程可行；否則令軋輥轉(zhuǎn)速n=nmin，計(jì)算厚度變化量?h′，減小厚度變化量，重新計(jì)算控制參數(shù)，直到液壓壓下速度和軋輥轉(zhuǎn)速都在極限值范疇以內(nèi)。該過程的流程圖如圖8-2l所示。通過極限值檢查和修正后，擬定最后的平面形狀控制參數(shù)。對應(yīng)圖8-19a、b所示兩種狀況，控制過程的參數(shù)分別如圖8-22a、b所示。8．4平面形狀檢測中厚板生產(chǎn)過程是一種高溫下的可逆軋制過程，因此精確測定軋制過程中的鋼板平面形狀是困難的。以往慣用的平面形狀測定辦法有兩種：一種是合成攝影法，適于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，價(jià)格比較便宜；另一種是采用激光測量裝置來測定中厚板的平面形狀，適于現(xiàn)場高精度控制，但價(jià)格昂貴。近來，軋制技術(shù)及連軋自動化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(東北大學(xué))正在開發(fā)一種基于圖像識別技術(shù)的中厚板形狀測量裝置，有較好的應(yīng)用前景。8．4．1合成攝影法合成攝影法多用于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，其工作原理如圖8-23所示。首先在擬定并調(diào)節(jié)好變焦拍攝比例后，分別拍攝輥道上的目的刻度板、軋前軋件形狀；再對軋制過程中軋件形狀進(jìn)行拍攝；最后將目的刻度板與軋件在底片上合成成像。拍攝完畢后，從合成的相片上讀出所需要的板坯尺寸，再加入拍攝比例修正量，即可擬定出實(shí)際軋件的外形尺寸。由于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)普通是在室溫下用鉛件模擬鋼的高溫變形過程，因此在應(yīng)用合成攝影法時(shí)，不會受到高溫限制，能夠直接將軋件放到目的刻度板上進(jìn)行攝影。已有國內(nèi)學(xué)者運(yùn)用合成攝影法，研究了熱軋?zhí)妓貥?gòu)造鋼在軋制過程中的形狀變化規(guī)律，并依此建立了數(shù)學(xué)模型。8．4．2厚板平面形狀識別裝置這種辦法的應(yīng)用以日本住友金屬和歌山制鐵所開發(fā)出的厚板平面形狀識別裝置(plateshapegauge，簡稱PSG裝置)為代表。PSG裝置可對厚4．5～75mm、寬1000～4300mm、長6000～40000mm的鋼板進(jìn)行測量。它普通安裝在冷床出口側(cè)，配有高響應(yīng)速度的寬度計(jì)、接觸輥式長度計(jì)、凹形切頭測定儀及檢測鋼板凹凸及翹曲的光幕式檢測器等。PSG聚集由檢測儀器傳來的有關(guān)鋼板長度、最大／小寬度及凸凹度等信息，以鋼板長度(X)、寬度(Y)為坐標(biāo)，設(shè)定計(jì)劃剪切線、中間切斷位置，并計(jì)算出定尺剪切后的鋼板余量。PSG裝置還可將檢測到的數(shù)據(jù)傳遞給與其有關(guān)的作業(yè)工序，配合實(shí)現(xiàn)軋制規(guī)程修正、板坯平面形狀