森基米尔轧机板型控制技术.docx

森基米尔轧机板型控制技术摘 要：森基米尔轧机也称完善本文介绍了本机组的主要特征和板型控制 的基础理论知识以及板型控制的基本方法，分析认识了神经网络模糊控制和 板型的表达方法对森基米尔轧机的板型控制的认识进一步加深关键词：板型控制；凸度；模糊控制；AS-U；串车昆、八 、.一、 刖旨硅钢片是发展电力和各种通讯工业的关键材料，主要用于制造各种变压 器和电机铁芯近年来随着社会发展和科学技术的进步，用户对硅钢产品质 量、品种、性能的要求越来越高，硅钢质量指标已经达到相当高的程度衡 量硅钢板几何质量的两个重要指标就是它的厚度精度和板形精度由于硅钢 中硅的含量较高，导致其变形抗力很大20车昆森吉米尔轧机因其刚性好，工 作车昆直径小，能提供大的轧制压力，故成为硅钢轧制的主要设各之一相对于普通四、六辗轧机，20车昆轧机具有较小的工作车昆直径，可以轧制 出更薄、精度更高的板带产品，同时在结构上也更复杂，工作车昆变形的规律 也更复杂20车昆轧机主要通过AS-U凸度调节、一中间车昆窜车昆及工作车昆、主 液压调平、二中间被动车昆原始车昆形进行板形调节，对于轧制过程中出现的中 浪、边浪、边中复合浪及楔形均很好的调节能力。

完全可以满足现代硅钢生 产厚度和板型的要求二、 轧机的基本结构及特点森吉米尔(Sendzimir)轧机又称20车昆轧机，1933年由森吉米尔博士发明， 当时主要用于生产宽度为800mm厚度为0. 13的低碳带钢目一前，共有400 多台森吉米尔轧机遍布35个国家世界上90%以上的冷轧不锈带钢是由森吉 米尔轧机生产的，此外大量的硅钢片、薄规格的有色金属及低碳钢也都是森 吉米尔轧机轧制的目前，世界上最小的20车昆轧机的轧制宽度仅100mm,可 以轧制出仅几微米厚的超薄带；最宽的20车昆轧机的轧制宽度达2m,速度最高 的20车昆轧机的轧制速度己达1000m/min以上图1 20车昆轧机车昆系图1-支持辗；2-—中间辘；3-二中间被动辗；4-二中间传动辘；5-工作辗森吉米尔轧机多按单机架可逆式布置，是冷轧硅钢生产的关键设备其 二十个轧辗环形叠加式镶嵌在刚度很高的整体铸钢机架牌坊内该机架使用 了重型侧框架以及从中部到轧机前后侧逐渐变细的锥形顶板和底板结构，使 得轧机牌坊在负载下的变形沿轧机宽度上的分布更加均匀，具有“零凸度” 的特点这样可以简化轧车昆的车昆形配置，例如可使用小凸度或无凸度工作车昆零凸度”机架比普通机架重10~15倍，但其结构简单、刚性好、制造和安 装相对容易。

森吉米尔轧机车昆系分上下两组，各有10个轧车昆（见图1）每组 由1个工作车昆、2个第一中间车昆、3个第二中间车昆及4个支持辗组成支持车昆 利用鞍座及分段轴承实现多点支撑，其余车昆均采用直接叠放的方式，无固定 支撑上下6个二中间车昆中的4个为传动车昆，其余为被动车昆支持车昆的结构与其它车昆不同，它采用分段轴承、多点支撑结构其中A.B, C, D车昆具有内外双偏心结构A.B.C.D车昆内外偏心用于支持车昆整体位置调整， 这些偏心具体功能为：E, F和G,H车昆压上以实现轧制厚度的调整和快速打开车昆 缝，A, B,C,D车昆主要用于调整上车昆系的高度以调整轧制线高度，便于穿带和 更换工作车昆；A,B,C,D车昆内外偏心的调节，用于车昆形的调整，进行板形的控制 一中间车昆为一端带锥度并可轴向抽动的轧车昆，主要用于调节带钢边部的板形 工作辗与被动的二中间辗带凸度20辗轧机的工作辗直径很小（一般为80左 右毫米），且由多层辗系支撑，使该轧机适于轧制脆、硬薄带材轧机的传动 由电机通过齿轮箱传动4个二中间传动辗实现，为避免发生压下错位、车昆系 倾斜以及便于工作车昆换车昆，二中间车昆上车昆工作侧轴承座采用弹簧吊挂装置悬 挂，下车昆堆放在支持车昆上。

森吉米尔轧机的压上和板形调整机构均采用液压缸或液压马达，通过齿 轮、齿条带动与偏心轮连接的齿轮液压缸或液压马达的推力只需克服轧制 分力引起的滑动面间的摩擦和下车昆系的重量，使液压设备和轧机的尺寸大大 减小森吉米尔轧机具有以下几个特点：1） 工作车昆直径小，其与最外层支持车昆直径之比可达1:10,这样就大大缩 小了轧车昆与轧件间接触变形区的面积，在同样压下率的情况下，可以明显降 低轧制力2） 辗系的排列形式及结构特点可保证小直径工作车昆具有很高的横向刚 度采用多支点的背衬轴承支撑车昆和整体机架，保证工作机座具有很大刚性3） 由于工作车昆直径小，工作车昆弹性压扁很小，不经中间退火即可用较少 道次轧制难变形金属和合金，生产很薄的带材同时由于压扁小，带钢的边 部减薄明显减小4） 配有轧车昆车昆型控制装置和带钢边缘板形控制装置，在轧制过程中可以 通过调整双偏心结构的压下量、主液压调平和一中间车昆串车昆量，实时地进行 板形调节5） 完善的计算机控制系统，轧制过程控制自动化程度很高，控制精度高， 响应速度快，适于轧制高强度金属及合金等材料6） 该轧机多按单机架可逆配置，每道次轧制的开始和结束阶段都有一个 加速和减速的过程，加上工作车昆直径很小等原因，导致轧制速度比常见的4 辐或6车昆轧机低。

7） 辗系结构复杂，调整困难，除工作车昆外，其它车昆的换车昆时间较长；工 作车昆车昆径小，单位轧制压力大，转速高，导致工作车昆磨损比较严重，故在每 卷钢的成品道次轧制前，都要更换上、下工作车昆，以保证良好的带钢表面质 量，这些都限制了轧机作业率的提高该森吉米尔轧机机组（见图2）类型为HZ-21BN-51分体式森基米尔可逆 式二十辗轧机主要由20辗轧机、带有CPC装置的开卷机、三车昆喂料机、皮带 助卷器、出入口卷取机、出入口精擦粗擦车昆、出入口测厚仪、出入口板形仪、 出入口圆盘剪、出入口边部吹扫、入口压板及轧机主体以及相关配套乳化液 系统、液压系统及主传动系统等随着轧制速度的提高，轧机乳化液液循环 系统的作用越来越重要測温ft] i 4 tt nHV*»8 M ft vs 粮撫—测退ft nuCPC寸O凰盘勇SK跚图2二十襯轧机设备分布图三、板形控制理论（一）板型控制的工艺基础所谓板形，直观上是指板带的翘曲程度，实质则是指带钢内部残余应力 分布，其衡量指标主要包括凸度（横向）和平直度（纵向）凸度值的大小取 决于来料凸度值和总压下率，这是因为按照等凸度原则，来料厚度、成品厚 度及来料凸度确定，那么成品凸度值也将是确定的。

如果比例凸度不保持一 致的话，那么就会出现板形缺陷平直度则是反映了带钢在变形过程中，变 形率相差的关系，其数值一般用波形法或相对长度差法表示，板形控制的实 质就是将凸度值、平直度值控制在一个合理的范围之内为了控制带钢平直度，也可以将带钢板形用断面形状来表示，断面形状 的表达式为：2 A力⑴二 hc + axx + a2x + a4x式中，h （ x）表示带钢厚度，x表示离中心线位置，a“ a2> 的参数主 要取决于轧辐凸度分布、单位轧制压力分布以及其他轧制参数在轧制过程 中，为了获得所需要的目标板形，只需要控制a】、a2> a这几个参数即可以 获得满意的板形带钢断面形状如（图3）h (x)lxc丄丄\-«•/X一 X -图3带钢断面形状图如果将成品带钢的板形看成轧车昆辗缝的形状，那么所有影响车昆缝的因素 都将最终影响成品带钢的板形，因此影响带钢板形的因素主要有以下几种：1、 轧车昆的原始车昆形轧辗的车昆形状况，将直接影响到车昆缝的形状，而辗缝的形状将影响带材 的板形状况2、 轧制载荷引起的轧车昆弯曲变形轧制过程中，轧辗必然受到轧件的反作用力，由于轧机不是完全刚性（也 不可能是完全刚性），因此轧车昆必然会发生弯曲变形，该类弯曲变形也会影响 到轧件的板形状况。

3、 轧车昆表面压扁变形4、 轧车昆磨损和热变形5、 轧制压力、轧制速度、润滑条件、前后张力等客观条件在控制板形方面，一些冷连轧机采用乳化液选择性冷润控制高次板形， 而在二十车昆轧机中并未选择乳化液进行控制调节高次板形，我们所采用板形 调节方式主要仍是针对轧车昆状态进行调节，所采用的手段为调节轧辗辗 形状态，从而获得所需要的目标板形二）带钢板型缺陷的种类就板形控制而言，通常要考虑的是以下4种主要带钢板形形式：1、 理想的板形理想的板形指的是当带钢宽度方向内部应力相等时的 纯理论情况这种理想的平直板形在外部张力去除以及带钢精整分条后仍然 保持不变2、 潜在的板形潜在的板形即为“隐性板形”，它相当于带钢宽度方 向内部应力不等，但带钢的截面模量又大得足以抵抗翘曲变形时的情况具 有潜在板形的带钢在没有外部张力作用的情况下仍然是保持平直的不过， 精整分条后的带钢，由于内部潜在应力的释放，浪形就会显现出来了3、 表现的板形表现的板形即为“显性板形”，它相当于带钢宽度方 向内部应力不相等，同时带钢的截面模量不能大到足以抵抗翘曲变形时的情 况，导致带钢的局部出现弹性翘曲在一定的外部张力作用下，由于带钢内 部整体压应力的降低，就有可能使原先的“显性板形”转化为“隐性板形”。

不过，去除外部张力以及带钢精整分条后，又会显现出表现的板形根据浪 形发生的部位不同，表现的板形又可分为以下几种：（1） 边浪带钢边部的厚度减薄量大于中部，从而引起边部的延伸量 大于中部而出现边浪边浪又有单边浪、双边浪和不对称双边浪3种产生 边浪的主要原因是总轧制力过高，投入错误的工作车昆弯车昆，负弯车昆量过大， 而且没有切换到正弯车昆，工作车昆凸度过平或工作车昆温度边部高于中部边浪 可以由弯辗和轧车昆横移来消除单边浪由调整单侧压下解决2） 中浪带钢中部的厚度减薄量大于边部，从而引起中部的延伸量 大于边部而出现中浪产生中浪的主要原因是总轧制力太小，工作车昆的正弯 车昆力过大，没有切换到负弯车昆，工作辗凸度过大或轧车昆中部热膨胀过大中 浪可以由弯辗和轧车昆轴移来消除3） 1/4浪波浪出现在中部和边部之间、板宽的1/4处这主要是由 于连续较长时间轧制后，车昆中部与边部产生较大温度差，同时车昆中部又受到 大水量冷却，因而在与板宽1/4处相对应的地方辗温偏高，这种局部的热膨 胀是产生1/4浪的来源此外，采用小车昆径工作车昆的六车昆轧机，由于轧车昆的 刚性较小，工作车昆的弯车昆效果不能深入到板宽的中心，不当的弯辗力设置可 能会导致1/4浪。

1/4浪可以靠加强对该处的局部冷却进行消除，也可以通 过对六车昆轧机的合理弯车昆设置予以解决4） 双重的板形双重的板形指的是带钢的一部分具有潜在的板形， 而另一部分具有表现的板形的情况带钢单侧的边浪或单侧的1/4浪就是这 种板形形式的典型例子下（图4）中A为中浪、B为双边浪、C为单边浪、D为单肋浪、E为双 肋浪、F为边浪和肋浪混合型需注意生产过程中，并不是只出现一种浪形, 有时会多种浪形共同出现，但是会以某种浪形为主，其他浪形为辅调节时 要有针对性图4带钢浪形示意（三）带钢平直条件根据以上叙述，欲使带钢在轧制过程中维持平直，其首要的条件就是保 证带钢沿宽度方向各处有均匀的延伸，即应保证来料带钢横断面形状与承载 辗缝的几何形状相匹配，带钢的轧前与轧后断面各处的尺寸比例恒定图5） 是带钢轧制变形前和变形后的横断面形状，He和He分别表示带钢变形前中图5带钢轧前和轧后断面的变化部和边部的厚度；he和he分别表示带钢变形后中部和边部的厚度，则带钢在变形前和变形后的凸度（△）和（6 ）分别为:A = He - He为了获得平直的带 等延伸量，即应该保证8 = he - he钢，应使带钢中部和边部有相。