中厚板板形控制技术分析.docx

中厚板板形控制技术分析曾凡德（萍钢股份公司九江轧钢厂）摘 要：本文从板形控制原理出发，建立了负荷分配算法流程和弯辊力计算流程，分析了轧制力和弯辊 力对板形控制的规律，并提出了在中厚板轧制过程中如何调整轧制力和弯辊力，使得板形得到良好控制 关键词：中厚板、板形控制、板凸度、轧制力、弯辊力1引言经过技术改造后的中厚板厂，特别是近年来投产的中厚板生产线，其高精度液国GC系统、近置式测 厚仪的投入有效地降低了板厚尺寸的偏差，使得中厚板的纵向尺寸精度有了很大的提高［J在中厚板的横 向厚度差，即板凸度和板形的控制上，大刚度的中厚板轧机配上先进的板形控制技术，如动态负荷分配法、 弯辊技术、CVC横向窜辊技术与PC辊交叉技术或轧辊分段冷却技术等等的应用，实现了良好的板形控制 2板形控制原理为了保证板形良好，必须遵守均匀延伸，即板凸度一定的原则去确定精轧道次的压下量⑵由于轧 后钢板的断面形状即是有载辊缝形状，因此板形控制的实质就是控制钢板宽度方向上的有载辊缝，从而 获得所需的板凸度和平直度影响有载辊缝形状的因素较多，主要有使辊系产生弯曲变形的轧制力和弯辊 力、改变轧辊辊形的热膨胀和热磨损、工作辊辊形等2］。

有载辊缝形状可用如下方程描述⑶：一 P FC = 1 \- E ①+ E ① + E ① + E ①+ EA （ 1）P F式中：CR—有载辊缝形状；P ——轧制力；F ——弯辊力；KP——辊系轧制力作用下的弯曲变形， 又称为轧机横向刚度；K］——辊系在弯辊力作用下的弯曲变形，又称弯辊横向刚度；«c——可变辊形， 根据CVC或PC技术参数确定其值；oH一热辊形；o巧一磨损辊形；«0—初始辊形，根据板形控 制需要，进行辊形设计和磨辊；A ——上一道次钢板凸度；EC、E、Eh、E E——相关系数3.中厚板板形控制技术分析 巧H 0从板形控制原理可以看出，控制钢板的板凸度就是控制有载辊缝的形状，即控制公式（1）后边各 影响因素下面将从轧制力和弯辊力两个方面对各影响因素进行分析3.1轧制力由式（1）可知，板形与轧制力之间关系比较密切理论和实践都已经证明，如果最后几道次轧件满 足等比例凸度变化，则轧件终轧板形良好，而等比例凸度反映在轧制力上就是最后几个轧制道次的轧制 力基本上呈线性下降［2, 4］按负荷分配算法流程图，如图1，执行的轧制规程预计算，其显示的最后三道 次轧制力成线性关系因实际轧制过程中如轧件温度、轧辊磨损与热膨胀的影响，须动态调整轧制规程，其调整方法是调 整最后一个道次的轧制力弓血3 5］。

如果轧件的最终道次板形出现边浪，则降低F加，如果轧件出现中 浪则增加F团减少会使得最后三个道次的许可轧制力相应的减少，但是其他轧制道次的许可轧制 力增加，反之F加增加会使得最后三个道次的许可轧制力相应的增加，其他轧制道次的许可轧制力减少开始图1负荷分配算法计算流程图轧制力ht arg et图2轧制力斜率与最后道次轧制力的关系若将轧制力下降斜率称为板形控制系数，即改变其系数大小，可控制最后几道次轧制力的变化根 据实际板形将板形控制系数K输入到过程机中，轧制规程就根据板形的变化调整的K值来重新给定轧制 规程如图2,若情况a出现中浪，减小K - K1就使F^增加一些，得到情况b；若情况a出现边浪， 增大K - K2，使F 加减少一些，得到情况c3.2弯辊力弯辊力控制板形的方法是通过改变工作辊与支承辊间相互弹性压扁量的分布曲线，从而改变了工作 辊的挠度弯辊力设定计算是在轧机设定计算结束之后进行，用轧制规程预报的轧制力按照轧辊热磨损 模型公式(2)、热膨胀模型公式(5)循环计算轧辊热膨胀量、热磨损量，进而计算可能产生的钢板凸度， 根据式(1)从目标凸度出发反算出凸度小于临界值的弯辊力基准值先对轧辊在轧制过程中的轧辊热磨损 和热膨胀进行分析。

图3轧辊磨损单元分割示意图轧辊磨损在每个道次后计算，只与轧件之间接触的轧辊小片(如i片)发生磨损如图3所示其热磨损公式［6］：(2)U (i, t + At) = U (i, t) + a •F • - 5 (i)W兀・R式中：U(i, t) 第i片在时刻t时的磨损量，［mm］； U(i, t + At) 第i片在时刻t + *时的磨损量，［mm］； K 磨损系数，［mm2.kN］； L 轧件长度，［mm］； F 轧制力，［kN］； R 轧辊半径，［mm］； W ——轧件宽度，［mm ］； 5 (i)——系数，［1］在有限元划分后，一个小片内轧辊的温度是均匀的，则根据轧辊与轧辊辊身水之间热交换如下公式:T(i,t + At) = T(i,t) + C(T(i +1,t) + T(i -1,t) - 2T(i,t)) + R(T - T(i,t)) (3)water式中：T(i,t)——第i片在时刻t时的温度，［］；T(i,t + At)——第i片在时刻t + At时的温度，rc］； T(i,t)——第i +1片在时刻t时的温［C］； T(i,t)——第i -1片在时刻t时的温度，［C］； Tg ——辊身 水温度，［C］； C——热传导系数，［1］； R——轧辊与辊身水之间的热交换系数，［J/K/s］。

轧辊与轧件之间热交换公式［6］：T (i, t + At) = T (i, t) + «(i) • L •arc QT (i,t DS R •b • to ⑷式中：T(i,t)——第i片在时刻t时的温度，［C］； T(i,t + At)——第i片在时刻t + At时的温度，［C］；L 轧件长度，［mm］； arc 接触弧长，［mm］；气迹 轧辊渐进温，［C］； ® 轧辊角速度，［rad/s］； R 轧辊半径，［mm］； b 小片宽度，［mm ］； t^ 时间系数，［s］； a(i), P (i) 系数，［1］在轧制过程中，轧辊内外温差引起热膨胀，其膨胀模型公式如下：e = 2 * (T -T ) - D ・a (5)式中：e——轧辊膨胀值,［mm］； TRo11——轧辊平均温度，任］；T^——轧辊表明温度，［°C］； D——轧辊 直径，［mm］； a 轧辊膨胀系数确定初始道次数及上游道次1、2、……n-3和下游道次n-2、n-1、n的压下量dhi和轧制力P，初始给定个道次弯辊力FB根据成品目标凸度C及恒比例凸度相等 的原则，反算下游各道次出口目标凸度 及上游末道次的出口凸度C“；- _ . n-3根据来料凸度和0上游游末次出出凸度度计 算游游道次例•的比例凸量变化量按上游将 道次的相对压下量占上游道次总相对压下 量的比压下量■分配例进而得到上游各道次 上游各道次出出标出出凸度令i=1计算轧辊磨损和热膨胀根据板凸度方程计算该 道次出口板凸度CH.. 1 i+r-根据绍特判别式判断是否平直度良好？调整弯辊力* i=i+1判断弯辊力是否~ Jl超限 Fb < Fbmax? 超出令％ = Fbmax—否 -■-i>n-3?-~-计算比例凸度控制 曲线斜率P I 调整dh；1=j+」否是输出弯辊力计算结果图5,弯辊力计算流程图由公式(3)和公式(4)计算轧辊与冷却水之间、轧辊与轧件之间的热交换公式可求出每个单元的 温度，然后得到轧辊辊身的平均温度值，根据轧辊热膨胀模型公式(5)可计算出轧辊的膨胀值。

按照弯辊力计算流程如图5所示，可以预先计算出精轧每道次的弯辊力大小考虑咬入的稳定性， 要求精轧前1、2各道次弯辊力不宜设定过大，随后以控制板凸度为主，最大限度地在前几道次降低板凸 度；在最后三道次以控制平直度为主，其预计算得到的弯辊力均须留有一定的调节余量，以根据实际板 形增大或减小弯辊力[7当弯辊力达到极值时，辊间局部磨损产生影响据研究结果表明，弯辊对宽板板凸度的控制能力要 明显强于窄板时的情况；在板宽一致的情况下，所作用的弯辊力大小与轧后板凸度之间呈线性关系在 线控制时，可以根据目标板凸度值，通过弯辊力的调节，改变轧辊挠度大小，可实现有效的板形控 制4结论(1) 给定中厚板合理的轧制规程分配，并根据实际板形修正板形控制系数，动态调最后几道次轧制 力大小，进而改变有载辊缝形状，达到有效控制中厚板板形的目的2) 充分考虑轧辊的热磨损和热膨胀，采用弯辊力控制系统有利于板凸度调整和板形控制，弯辊力 设定值对现场生产有较好的指导价值5)对中厚板进行合理的规程分配、适当的弯辊力设定、良好的辊形和轧辊热凸度配合，能够使中 厚板的板形得到最佳控制参考文献：[1] 马正贵.中厚板轧机的板形控制[J].安徽工业大学学报,2008,25(3):7.[2] 王国栋.板形控制和板形理论[M].北京：冶金工业出版社，1986.[3] 胡贤磊.中厚板轧机过程控制模型的研究.东北大学博士学位论文,2002[4] 金兹伯格V B.高精度板带材轧制理论与实践.北京:冶金工业出版社,2000[5] 胡贤磊，矫志杰，邱红雷等.中厚板轧制规程的综合负荷优化分配方法的应用[J].钢铁研究学报,2003, 15(2): 24.[6] Shohet K N, Townsend N A. Roll bending methods of crown control in four high plate mills.JISI,1986;(11):1088[7] 朱鹏举.中厚板轧机的板形与板凸度控制[J].江苏冶金,2005,33(6):6.。