介绍AGC控制技术在型钢上的应用

2003年6月

June 2003

钢　铁　研　究

Research on Iron &S teel

第3期(总第132期)

N o.3　(Sum132)

AG C 技术在H 型钢生产线的应用

高　峰

(马鞍山钢铁集团公司)

钱健清

(安徽工业大学)

摘　要　简要介绍了国内首次采用的万能H 型钢AG C 技术的应用情况。分析了

存在的问题,并结合生产要求和国外经验提出了改进意见。

关键词　H 型钢　AG C 技术　分析

APP LICATION OF AGC IN THE H -BEAM LINE

G ao Feng Qian jianqing

(Maanshan Iron and S teel C o.)　(Anhui University of T echnology )

Synopsis This paper briefly introduces the first application of AG C in the universal mill to produce H -beam steel in China.Improvement measures are als o described based on analysis of problems ,production requirements and foreign experiences.

K eyw ords H -beam steel AG C analysis

联系人:钱健清,副教授,安徽省马鞍山市(243000)安徽工业大学冶金材料学院

1　前　言

AG C 技术即厚度自动控制技术已被广泛应

用到板带生产中,而在型钢轧制生产中,由于金属的变形比较复杂,在绝大多数的复杂断面的型钢

生产中没有采用AG C 技术。然而在H 型钢生产中采用了万能轧制技术,万能轧制可以近似看成3块钢板的轧制,这样使得AG C 技术在万能轧制中的应用成为可能。本文简要介绍了引进的马钢万能H 型钢生产线AG C 技术,同时对其主要问题进行了分析,提出改进意见。2　马钢万能轧机AG C 技术简介

马钢新建的H 型钢厂是一座年产H 型钢60万t 的新轧钢厂,其规格为H600以下,原料采用4机4流方-异型坯连铸机生产的异型坯,连铸机年产量为63.3万t ,最大产品规格为:钢梁钢柱～HK 、HZ -600、钢桩～H U -350。

其轧制区工艺布置简图如图1所示,异型坯先在二辊开坯机中进行开坯,然后进入3架万能可逆连轧机(根据产品决定连轧次数),最后进入万能精轧机进行整形精轧。为保证H 型钢的尺寸精度在万能精轧部分配置了厚度自动控制系统

即AG C [1]

,在国内这是首次将AG C 技术应用于型

钢轧制技术

。

图1　轧制区工艺布置简图

万能轧机AG C 技术可以看成为板带轧机

AG C 的移植,但由于H 型钢的翼缘和腹板尺寸测量比较困难,所以只采用G M -AG C ,是以厚度计模型为基础,在控制中实测出轧制力和辊缝值,间接计算出轧件出口厚度,再求出与目标厚度之差,以此为根据改变辊缝值,使轧出厚度恒定。可见这种厚控策略是以目标厚度为基准值,而不是锁定厚度,因此从理论上可以严格达到目标厚度,并被广泛地应用到实际的轧机控制中。

其控制模型为:

h 1=h 0+

p 1-p 0

k m

(1)

式中　h 1———轧后轧件的厚度

h 0———轧前轧件的厚度p 1———实际轧制压力

p 0———设定的轧制压力k m ———轧机的刚度

其控制原理如图2所示

。

图2　控制原理图

根据图2可以推出Δs =

k m +M

k m

Δh (2)

式中　Δs ———轧机应调整的辊缝值M ———轧件变形抗力系数Δh ———厚度偏差

由上式可知,为了消除带钢的厚度偏差Δh ,则必须将辊缝调整Δs ,M 和k m 一般为常数,由Δs 与Δh 便成正比关系。只要检测到厚度偏差Δh ,便可计算此为消除此厚度偏差应作出的辊缝调节量

Δs ,调节辊缝Δs 即可消除厚度偏差。

从以上分析可以看出万能轧机AG C 技术即

为板带轧机G M -AG C 的移值,为控制精确在每次换辊后进行k m 的实际校正

[2]

。由于轧制力在不

同方向变化时的迟滞现象,对应于每一个轧制力有相应的二个辊跳位置,如图3所示的F 1对应

A 1、

B 1,F 2对应A 2、B 2,得出:

k m =

F 2-F 1

(A 2+B 2-A 1-B 1)P 2

(3)

式中　F 1、F 2———不同的轧制压力

A 1、

B 1、A 2、B 2———在不同的轧制压力下

的辊跳

与通常的钢板轧制G M -AG C 不同的是由于一架万能轧机有3个内在配对的辊缝,它们之间存在一定的联系,任何一个辊缝的变化都会对其

它的辊缝产生影响,对于动态控制来说这是一个潜在的不稳定因素,为解决这一问题采用了钢板轧制G M -AG C 中没有的协调系统,利用测力系统和位置输出控制环节等因素确定偶合因子,并且在运行中加以修正,其控制原理如图4所示。3　万能轧机AG C 技术的分析

由于自动厚度控制AG C 通常用于板带轧制,在型钢轧制中采用AG C 技术并不多见,

尤其是同

图3　轧机刚度校正原理图

时对腹板和翼缘均采用AG C 控制,投入使用以来

万能轧机AG C 发挥了一定的作用,在H 型钢坯进入精轧时腹板尺寸超差比较大时,它对H 型钢尺寸精度控制有作用。在正常轧制时没有显著的作用。必须对该系统的一些问题进行分析。3.1　AG C 装备的配置位置

从上述可知,与一般中厚板轧机一样,该厂的

AG C 装备配置在万能精轧机部分,但由于H 型钢

生产与中板不同,在中板轧制中的精轧部分,轧件仍有相当大的变形量;而在H 型钢生产中由于采用了X -X 轧法,最后的精轧机只起到整形作用,无论是翼缘还是腹板变形量很小只有5%以下。在压下量比较小时,轧制压力较小,因为轧机的各个零件和轴承之间存在着间隙和接触变形使轧机

图4　万能轧机AG C协调偶合框图

的弹跳量和轧制压力之间存在明显的非线性关系。

虽然在每次换辊时对轧机的刚度进行了校正,但在

压下量比较小时弹跳量和轧制压力之间存在明显

的非线性关系的问题无法解决,AG C的精度控制作

用受到极大的限制。所以应将AG C装备配置在万

能精轧机组的后一架万能粗轧机上,能使万能轧机

中的AG C装备发挥更大的作用。

3.2　AG C技术的控制回路数

目前装备的万能AG C系统有3组闭环回路,

分别控制着H型钢的两个翼级和腹板的厚度尺寸

精度,由于翼缘和腹板的相互作用,利用测力系统

和位置输出控制环等因素确定偶合因子,以协调翼

缘和腹板的相互作用,但由于翼缘和腹板间的金属

转移量[3],不仅与腹板和翼缘的延伸率比相关,而

且与腹板和翼缘的面积相关。如式(4)所示:

F x=

F f

F f

+F w

F w

1

(1-

μ

w

μ

f

)(4)

式中　F

x

———翼缘和腹板间的金属转移量

F f

0、F

w

———翼缘和腹板变形前截面积

F w

1———腹板变形后截面积

μ

f、

μ

w———翼缘和腹板的延伸率

轧制不同的H型钢翼缘和腹板的相互作用

大小不同,且实际轧制时翼缘和腹板的温度不均

匀,翼缘的温度要高于腹板温度[4],显然要确定相

当合理的偶合因子是十分困难的;同时由于H型

钢的翼缘是由立辊辊面和水平辊的侧面加工而

成,水平辊的轴向串动同样会影响H型钢的翼缘

厚度尺寸精度,而此时在立辊的压力上难以反应。

另外从H型钢的标准G B P T11263—1998中可以看

出,标准对翼缘的要求低于对腹板的要求;还有腹

板的厚度比翼缘要薄,温度低且波动大,尺寸控制

的难度大,见表1。

表1　H型钢翼缘和腹板厚度尺寸允许偏差

部位尺寸P mm允许偏差P mm

<16±0.7

腹板≥16～25±1.0

≥25～40±1.5

<16±1.0

翼缘≥16～25±1.5

≥25～40±1.7

(下转第45页)

存在差别,不可能十分准确地模拟现场生产过程,这也会影响参数的精度。总而言之,对于模型参数的校正,必须制定多种试验方案以尽可能减小数据间的相关性,从而使得参数更为精确。

4　结　论

总而言之,在高线的组织性能预报过程中,必须重视模型的选取与校正。在各种确定相变参数的模型与方法中,采用修正的Avrami相变动力学公式和考虑了成分、显微组织和间距影响的力学性能公式,同时利用叠加法模拟相变过程无疑是一套较为合理的组合,它能够较为准确地模拟现场的生产实际,同时对指导现场生产有着积极作用。

参考文献

1　曲锦波,王昭东,刘相华等.控轧控冷中奥氏体相变行为的预测模型.钢铁研究学报,1998,10(5);41～43

2　A.K umar,C.M cCulloch,E.B.Hawbolt et al.M odelling Thermal and M icrostructural Ev olution On Runout T able of H ot S trip M ill.M a2

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(二).轧钢,1997,(6):58～60

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9　冯贺滨,李连诗,刘明哲等.控轧控冷生产中高碳钢高速线材组织和性能的预测模型.钢铁研究学报,2000,12(5):22～24 10　冯贺滨,褚建东.高速线材斯太尔摩控制冷却过程的数学模型.金属热处理学报,2000,21(1):30～32

(收稿日期:2002-09-20)

(上接第40页)

从以上分析可以看出要同时对翼缘和腹板进行厚度控制的难度相当大,综合考虑应采取仅对腹板实行AG C控制;对于翼缘由于其尺寸要求相对较低,尺寸较厚,变形温度较高,尺寸控制相对比较容易,在没有AG C控制的条件下,厚度尺寸精度同样能满足要求,可以考虑开发仅对腹板进行AG C控制技术,对于翼缘开发AWC自动宽度控制技术。日本的一些H型钢厂开发了H型钢高精度尺寸的轧制技术[5],主要是万能轧机水平辊单控AG C技术,改变了原来的需要水平辊、立辊同时进行AG C控制的状况,只需对腹板部分用简单的方法进行控制即可取得满意的效果。

4　结　语

综上所述,对于现有的万能轧机AG C技术的分析,可以得出以下几点结论。

(1)将板带轧制中应用的厚度控制技术即AG C 技术移植到万能轧机中,用于H型钢的轧制是可行的,对于提高H型钢产品的尺寸精度有作用。

(2)万能轧机的AG C装置不应配置在万能精轧机上,而要配置有一定变形量的万能粗轧机上。

(3)岩采用水平辊单控AG C技术,可能取得更加明显的效果。

参考文献

1　林镇钟.马钢H型钢厂生产线的新工艺和新技术.马钢技术, 1998,(1):13～19

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(收稿日期:2002-11-04)

轧机厚度自动控制系统设计

轧机厚度自动控制系统设计 摘要：随着社会经济的发展，对板带产品的质量和精度要求越来越高。厚度精度就是板带产品的重要质量指标之一。本文针对轧机AGC技术的现状，以及轧机厚差产生的原因进行了分析。在此基础上，对轧机AGC进行分析，以APC为主要研究对象，选用PLC作为系统的控制器，将位移传感器测得的位移量经A/D转换送给PLC来控制步进电机，从而控制阀，通过轧制力来改变辊缝厚度实现轧机厚度控制。 1 引言 轧机又称轧钢机，轧钢机就是在旋转的轧辊之间对钢件进行轧制的机械，轧钢机一般包括主要设备（主机）和辅助设备（辅机）两大部分。轧钢机按轧辊的数目分为二辊，三辊式，四辊式和多辊式，轧钢机通常简称为轧机。 板带厚度精度是板带材的两大质量指标之一，板带厚度控制是板带轧制领域里的两大关键技术之一。带钢纵向厚度不均是影响产品质量的一大障碍，因此，轧机的一项重要课题就是带钢厚度的自动控制。厚度自动控制系统是通过测厚仪或传感器对带材实际轧出厚度连续进行测量，并根据实测值与给定值比较后的偏差信号，借助于控制回路或计算机的功能程序，改变压下装置、张力或轧制速度，把带材出口厚度控制在允许的偏差范围内。实现厚度自动控制的系统称为“AGC"。 我国近年来从发达国家引进的一些大型的现代化的板带轧机，其关键技术是高精度的板带厚度控制和板形控制。板带厚度精度关系到

金属的节约、构件的重量以及强度等使用性能，为了获得高精度的产品厚度，AGC系统必须具有高精度的压下调节系统及控制系统的支持。 而对于轧机来说产生厚差的原因大致可分为三大类： （1）轧机方面的原因：轧辊热膨胀和磨损、轧辊弯曲、轧辊偏心和支撑辊轴承油膜厚度等都会产生厚度波动。它们都是在液压阀位置不变的情况下，使实际辊缝发生变化，从而导致轧出的带钢厚度产生波动。 （2）轧件方面的原因：厚度偏差会直接受到坯料尺寸变化的影响。它包括来料宽度不均和来料厚度不均的影响。 （3）轧制工艺方面的原因：轧制时前后张力的变化、轧制速度的变化等。 2 系统总体设计 厚度自动控制AGC （Automatic Gauge Control）是指钢板轧机在轧制过程中通过动态微调使钢板纵向厚度均匀的一种控制手段。厚度自动控制系统是通过测厚仪或传感器对带材实际轧出厚度连续进行测量，并根据实测值与给定值比较后的偏差信号，借助于控制回路或计算机的功能程序，改变压下装置、张力或轧制速度，把带材出口厚度控制在允许的偏差范围内。 AGC系统一般包括有： 1）压下位置闭环：为了轧出给定厚度的轧件，首先必须在轧件进入辊缝之前，准确地设定空载辊缝。其次，在轧制过程中，为了使轧后的轧件厚度均匀一致，还必须随着轧制条件的变化及时的调整空

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冷轧产品板型控制技术浅析 文中就冷轧产品板型控制技术，分析了影响带钢板型的主要因素，提出了冷轧板型控制的主要方法，并对轧制过程中板型控制进行了讨论。 关健词：冷轧；板型控制 板型是冷轧产品质量的重要评价指标。近年来，用户对产品不断提出新的要求，饱和的钢材市场更加促使了各大钢厂对产品质量的重视。在冷轧板生产过程中，板型控制是提高和稳定产品质量的重要途径，是带钢平直度、凸度等指标的决定性因素。 1 影响板型的主要因素 1.1 原材料 来料为热轧卷，其主要缺陷多为带钢边部波浪和镰刀弯。无论是边浪还是镰刀弯，经过冷轧工艺成型后，均会影响后续产品质量。 1.2 轧制壓下量 压下量的均匀程度直接影响到带钢经轧制后沿纵向延伸量的均匀程度，若带钢中部压下量高于两边部，就会在产品中部生成鼓浪，当两边部压下量高于中部时，又会在带钢两边部产生边浪。 1.3 轧辊变形量 在较高的轧制力作用下，轧辊会产生径向弹性变形，同时由于轧制过程产生的摩擦热和变形热，使得轧辊产生热变形，这两种变形量均会使得辊缝不匀，造成产品横向厚度分成不匀。此外，轧辊本身质量问题（如辊面压痕、软点等）、轧辊磨损不匀等也会影响产品板型。 1.4 压扁量与金属横流动因素 在轧制过程中，带钢两边部金属比中部更容易产生横向流动，使轧辊与边部带钢压扁量及带钢边部轧制力明显减小，增加了两边部的减薄量。因此，部分带钢的边部厚度会实然变薄，即边部减薄现象。为保产品质量，这种现象会使得切边量增加，成才率降低。 2 板型控制的主要方法 之前，人们只重视冷轧产品板型在冷轧过程中的控制，主要包括轧制过程中轧辊磨损、设备的弹性变形、轧辊的轴向位移、乳化液辅助轧制效果、热凸度等

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攀钢HC冷连轧机板形控制现状分析及优化轧钢车间尹红国指导老师周三保陈俊 摘要：本文针对攀钢HC轧机出口板形质量控制情况以及影响该轧机出口板形的各种因素进行了分析，并详细介绍了攀钢HC冷连轧机的板形控制系统及板形调控手段的构成与运行现状，围绕如何降低板形降组率，稳定保证产品板形质量，提出了有效可行的改进措施。 关键词：HC轧机，板形，闭环控制，调控手段，改进措施 引言 冷轧产品有四大质量指标：厚度精度、板形精度、表面质量和力学性能。其中板形是冷轧过程中不易控制的因素。攀钢冷轧厂自1996年投产以来，经过技术攻关、在强化板形过程控制方面取得不少进步，但与先进板形控制水平相比仍存在一定差距。因此，如何持续稳定保证产品板形质量，始终是攀钢1220冷轧机组生产中的难题。 1.轧机出口板形质量及影响因素分析 攀钢1220 HC轧机为4机架的冷连轧机，与目前主流的5机架冷连轧机相比，由于将70%—85%的变形率分配到4个机架上，最末机架也承担与前面3个机架同等大小的负荷，不利于板形的控制。如我厂牌号为DX53D+Z的镀锌料在1#—4#机架的压下率分配情况为（3.00→0.57mm，81%）：34.3%、42.3%、37.4%、20.1%。可以看出，4个机架的压下率均较大，且4号机架的压下率也高达20.1%；而5机架的冷连轧机上，最末机架的变形率在2%~10%左右，仅起到平整机的作用，可见我厂4机架的配置情况决定了板形控制的难度。 表1. 09年1~10月轧机出口带钢板形质量控制情况 板形不良降组率,% 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 实际值14.9 9.9 8.52 9.07 5.65 8.85 5.58 6.08 5.75 6.50 目标值≤12%

基于_大数据_的冷轧板形分析与控制技术研究

基于“大数据”的冷轧板形分析与控制技术研究 Research on flatness analysis and control in cold rolling based on big date 包仁人1，张 杰1，李洪波1，程方武2，贾生晖2 BAO Ren-ren 1, ZHANG Jie 1, Li Hong-bo 1, CHENG Fang-wu 2, JIA Sheng-hui 2 （1.北京科技大学 机械工程学院，北京 100083；2.武汉钢铁（集团）公司，武汉 430083） 摘 要：为充分利用冷轧过程中的工艺数据，总结板形控制过程中的规律，文章借鉴了“大数据”的相 关思想，对板形检测结果和大量工艺数据进行了分析，找到边部板形缺陷难以控制的原因在于冷连轧机现有板形控制手段能力不足，进而提出了能提高轧边部板形控制能力的辊形优化方法，并进行了工业试验，证明此方案的有效性。 关键词：大数据；板形；冷连轧机；辊形优化中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2015)03(下)-0010-03Doi：10.3969/j.issn.1009-0134.2015.03(下).03 收稿日期：2014-12-01 基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（FRF-TP-14-019A2） 作者简介：包仁人（1986 -），男，辽宁本溪人，博士研究生，研究方向为冷轧板形控制、数据挖掘和辊形优化。 0 引言 近年来，“大数据”引起了社会各界广泛的高度关注。2012年3月22日，美国总统奥巴马正式宣布美国政府将斥资2亿美元启动“大数据研究和发展计划（Big Data Research and Development Initiative ）”。这是继1993年美国政府宣布“信息高速公路”计划后的再一次重大的科技发展部署，美国对大数据的研究上升为国家意志，必将对未来科技、经济的发展带来深远的影响[1]。在维克托·迈尔-舍恩伯格及肯尼斯·库克耶编写的《大数据时代》中“大数据”指不用随机分析法（抽样调查）这样的捷径，而采用所有数据用于分析的方法，大数据具有4V 特点：Volume （大量）、Velocity （高速）、Variety （多样）、Veracity （真实性）[2] 。 目前对“大数据”的研究多集中在数据的存储、读取等方面[3, 4]，建立可快速读取的数据平台，而如何从工业数据中发现并总结规律方面的研究较少。现代化的冷连轧机配备有完整的多级计算机系统，涉及轧制过程监测与控制、物料系统跟踪、合同订单跟踪等，生产线上有大量的传感器，实时采集的信息数据量以GB 为单位存储在服务器中，仅某六辊CVC 冷连轧机基础自动化部分传感器所记录的数据量每天可达6GB ，这些数据被大部分被束之高阁，仅用于出现事故时定点分析及查询[5] 。如何科学、高效的处理轧制过程工艺参数，明确板形控制状态，是冷轧生产单位的迫切需求[6～8] ，因此可将聚类 分析、数据挖掘等“大数据”分析方法引入到冷轧板形 分析领域。 1 冷轧板形缺陷的聚类分析 解决冷轧板形缺陷问题的前提是准确分析板形缺 陷的形式，实际生产过程中往往通过实物板形跟踪来确定板形缺陷的类型，但这种靠人工进行的判断方法存在着效率低下的问题，且因采样较少不能全面的反映板形缺陷问题。因此有学者提出利用模式识别方法来对板形缺陷进行分析[9, 10]，将板形仪的检测信号识别为几类确定的板形缺陷，如中浪、边浪、四分之一浪和边中复合浪，这类识别方法中多需对板形检测信号进行拟合，面对成千上万组的板形检测结果计算速度较慢。 某冷连轧机为五机架超宽六辊CVC 轧机，最大可轧带钢宽度达2080mm ，通过对其所轧带钢板形长达两年的跟踪，发现同批轧制规格和钢种近似的带钢，稳定轧制阶段的板形缺陷具有相似性，其浪形幅值和形态接近，因此本文借鉴了“大数据”的思想，采用基于密度和网格的聚类分析方法[11]对大批量带钢的板形检测结果进行特征提取，再利用模式识别方法计算各板形缺陷分量，并利用MATLAB 编程实现聚类分析与模式识别过程[12]，与传统板形模式识别方法相比，省去了大量的曲线拟合过程，计算速度从每千帧信号30s ，降低至每千帧5s 以内，而所得板形缺陷识别结果与传统方法保持一致，证明对冷轧板形分析而言，采用聚类分析的方法是可行的。通过对1000多卷，近百万帧冷轧带钢板形检测数据进行分析后发现，此机组所轧带钢板形缺陷以边中复合浪为主，且轧机难以对此类板形缺陷进行有效控制，严重影响后续生产以及用户的使用。 2 冷轧板形相关工艺参数的大数据分析 为确定复杂板形缺陷难以控制的原因，需对轧机的板形控制工艺参数进行分析，以往多对单参数的时域检测信号进行分析，忽视了各工艺参数间的联系性，不能

马钢UCM冷连轧机厚度及板形控制特点的分析

马钢U CM冷连轧机厚度及板形控制特点的分析 沈新玉　胡　柯 (马鞍山钢铁股份有限公司) 摘　要　介绍了UCM轧机的发展及其特点,阐述并分析了马钢4机架6辊UCM连轧机A GC、ASC等系统的主要特点。 关键词　UCM轧机　控制特点 The Crow n and Shape Control of the Cold T andem U niversal Crow n Mill of Masteel Shen Xinyu　H u K e (Maanshan Iron&Steel Co.Ltd.) Abstract　The development of characteristics of UCM is introduced.The main features of the AGC,ASC and other systems of the42stands62rolls UCM in Masteel are discussed and analyzed. K ey w ords　UCM　characteristics of control 0　前言 UCM轧机是由日本日立公司在其开发和设计的HCM轧机的基础上,引入中间辊弯辊系统,以进一步提高带钢凸度和带钢平直度的控制能力,命名其为万能凸度控制轧机。近年来,在世界宽带钢冷轧机生产线上受到广泛青睐和应用。本文详细阐述了马钢UCM连轧机厚度及板形控制特点,供同行借鉴。 1　UCM轧机特点 通常UCM轧机有如下特点: (1)采用工作辊正负弯辊缸分开设置,响应快、过渡平滑。UCM轧机通过中间辊的轴向移动,提高工作辊的刚性,减少工作辊的挠度,使工作辊正负弯辊留有充分的裕量,进行即时调节。 (2)辊形控制范围大,带钢板形稳定性好,可以显著提高带钢平直度。通过中间辊的串动再配合工作辊和中间辊的弯辊,无论是单一浪形,还是复合浪形都可以得到高质量的板形控制。 (3)可减少带钢边部减薄和减少边裂宽度,减少切边损失,提高成材率。 (4)可采用小直径工作辊,大压下量,减少轧制道次和轧机数量,实践证明4机架UCM轧机比常规5机架4辊连轧机具备更强的轧制能力。 (5)凸度控制能力强,仅一种初始工作辊凸度可以满足所有条件的轧制,如轧制负荷、带钢宽度和压下率。因此,轧辊备件数量能够减少,磨辊容易,管理方便,无传统轧机多种初始凸度轧辊配辊的麻烦。 2　马钢UCM厚度及极形控制特点 马钢UCM冷连轧机工艺流程如图1所示。 图1　马钢UCM冷连轧机工艺流程 作者简介:沈新玉,工程师,安徽省马鞍山市(243000)马钢第一钢轧总厂 41ANHUI METALL URG Y 2006年第4期

冷轧板带板形控制技术

冷轧板带板形控制技术 板形控制是冷轧板带加工的核心控制技术之一，近年来随着科学技术的不断进步，先进的板形控制技术不断涌现，并日臻完善,板形控制技术的发展，促进了冷轧板带工业的装备进步和产业升级，生产效率和效益大幅提升。 板形的概念(Concept of Shape) 1板形的基本概念 板形直观来说是指板带材的翘曲度，其实质是板带材内部残余应力的分布。只要板带材内部存在残余应力，即为板形不良。如残余应力不足以引起板带翘曲，称为“潜在”的板形不良；如残余应力引起板带失稳，产生翘曲，则称为“表观” 的板形不良。 2板形的表示方法 板形的表示方法有相对长度差表示法、波形表示法、张力差表示法和厚度相对变化量表示法等多种方式。其中前两种方法在生产控制过程中较为常用。 3常见的板形缺陷及分析 常见的板形缺陷有边部波浪、中间波浪、单边波浪、二肋波浪和复合波浪等多种形式，主要是由于轧制过程中带材各部分延伸不均，产生了内部的应力所引 起的。 为了得到高质量的轧制带材，必须随时调整轧辊的辊缝去适合来料的板凸度，并补偿各种因素对辊缝的影响。对于不同宽度、厚度、合金的带材只有一种最佳的凸度，轧辊才能产生理想的目标板形。因此，板形控制的实质就是对承载辊缝的控制，与厚度控制只需控制辊缝中点处的开口精度不同，板形控制必须对 轧件宽度跨距内的全辊缝形状进行控制。 影响板形的主要因素(Leading factor on Shape control) 众所周知，影响板形的主要因素有以下几个方面∶ (1)轧制力的变化；(2)来料板凸度的变化；(3)原始轧辊的凸度；(4)板宽度； (5)张力；(6)轧辊接触状态；(7)轧辊热凸度的变化。 板形控制先进技术(Advanced Technologies of Shape Control) 改善和提高板形控制水平，需要从两个方面入手，一是从设备配置方面，如采用先进的板形控制手段，增加轧机刚度等；二是从工艺配置方面，包括轧辊原 始凸度的给定、变形量与道次分配等。

湘钢3800mm板材厚度和板形控制的优化

湘钢3800mm板材厚度与板形控制的优化 (五米宽厚板厂彭敦向) 概要：本文主要介绍湘钢3800mm宽厚板轧机厚度与板形控制的功能、组成，研究和优化厚度与板形控制的各种数学模型与补偿，以及液压小辊缝控制的研发与使用，为湘钢3800mm宽厚板产品质量和成材率的提升奠定了坚实的基础。 1 前言 本论文属于轧制科学技术领域，是为了保证板材的交货质量,提高成材率而做的探索和改进。07年前，按照宽厚板产品大纲，外方调试完毕的轧机设备轧制的产品基本满足要求，但随着产量的不断提升及产品的不断升级，控制系统必须保证质量的稳定。相对之前主要是探索在提高轧制节奏下板材厚度与板形控制的稳定性，因此对L2模型的再计算功能，精轧机AGC、PFC控制等进行深入了解及优化，同时对轧辊的配辊、辊形进行摸索调整。本论文主要内容是通过自动化手段，实现对板材的厚度和板形的精确控制，以求达到优化产品质量，减少废次品；提高成材率，减少头尾和切边余量。 2、板材厚度和板形控制的探索2.1 厚度控制 厚度控制的不准确不仅仅影响产品质量，同时由于中间坯厚度的不准确直接威胁到轧机的安全。影响厚度的主要原因是辊缝的不准确，所以只有保证辊缝的准确性，才能保证板材厚度的准确和稳定，决定辊缝的因素有： 道次表设定辊缝

●轧机弹性变形补偿 ●轧辊热凸度补偿 ●轧辊磨损补偿 ●油膜补偿 ●零点修正补偿 要解决厚度控制不准的问题，首先必须从这几个方面入手 2.1.1道次表设定辊缝 二级道次表计算模型(PSC),是采用的平均压下率进行道次计算的，计算模式有4种，一是预计算，即板坯入炉后通过原始的PDI对板坯进行计算，用以检测可轧性；二是设定计算，板坯入炉后，模型采集加热炉温度模型计算的板坯温度，进行道次表计算；三是再计算，板坯轧过第一道次后的计算称为再计算，模型采集轧制过程中的各种测量值，例如温度、宽度、厚度和轧制力等，利用测量值为下道次进行重新计算；四是事后计算，钢板轧制完后，通过轧后的数据进行重新计算，用于长期自适应。 通过观察和检查二级程序，我们发现板坯经过粗轧轧完后，进入中间辊道，在经过高温计时，模型没有采用该测量值进行重新计算，而是直接使用的是粗轧结束时的道次表，中间坯在中间辊道上的温度损失没有考虑在道次表计算，造成精轧的实际轧制力和期望轧制力偏差较大，使厚度控制发生偏差，更严重的有时可以造成卡钢或断辊事故，对轧辊和主电机造成较大损害。通过修改二级程序（PlateBufferManager），在收到高温计检测到的温度后向模型服务器发送再计算请求事件，待计算完成后再向DataHandler程序发送道次表发送事件，DataHandler程序收到事件后，将计算完的新的道次表发送到TCS 系统中，用于实际轧制。

四辊热轧钢板轧机的结构及板形控制

四辊热轧钢板轧机的结构及板形控制 摘要：中厚钢板大约有200 年的生产历史，一个国家的中厚板轧机水平也是一个国家钢铁工业装备水平的标志这之一。通过对四辊可逆式轧机的结构及影响板形的一些因素的分析，例如：轧机的压下平衡装置，AGC 液压弯辊技术以及矫直机的机理等。进一步加深了对四辊可逆式轧机的结构及板形控制的分析和了解并且对中厚板生产和钢板质量的提高有举足轻重的作用。最后从两个问题分析中得出大多数四辊可逆式中厚板轧机的基本结构大致包括以下几部分：辊系、机架部件、压下平衡装置、轧辊的轴向固定装置等。在板形控制方面控制板形的方法大致包括：设定合理的轧辊凸度，合理的生产安排，合理制定轧制规程以及通过调温控制等。但随着近几年液压弯辊技术的广泛应用，大部分四辊可逆式轧机在原来轧机的基础上运用了液压弯辊技术，进而VC 辊，CVC 系统，PC 轧机，HCW 轧机，AGC 轧机，CVC轧机这些新一代运用液压弯辊技术的设备应运而生，这些新技术的推广对中厚板的板形控制起到了举足轻重的作用。 关键词：机架；压下装置；辊系；平衡装置；轴向固定装置；液压弯辊 一、前言 板带轧机自18 实际初正式诞生至今，已有210年的发展历史。由于板带钢是应用最广泛的钢材，所以提高板带钢在钢材生产中的比例是世界各国发展的普遍趋势。 一般将单张钢板和成卷带钢统称为板带钢。板带材是一种厚度与宽度、长度比相差较大的扁平断面钢材，也称扁平材。新标准产品分类：其中薄板的厚板界限为3mm，窄带钢与宽带钢的宽度界限为600mm。特厚板（厚度≥50mm）；厚板（20≤厚度＜ 50mm）；中板（3mm≤厚度＜20mm）;热轧薄板（厚度＜3mm，单张）；冷轧薄板（厚度＜3mm,单张）；中厚宽钢带（3mm≤厚度＜20mm，宽度≥600mm）；热轧薄宽钢带（厚度＜3mm,宽度≥600mm）；冷轧薄宽钢带（厚度＜3mm,宽度≥600mm）；热轧窄钢带（宽度＜600mm）；冷轧窄钢带（宽度＜600）; 镀层板（带）；涂层板（带）、电工钢板（带）。由于板带材有单位体积的表面积大、易成型加工等特点，被称为：“万能钢材”，故广泛用于轮船舰艇、航空、航天器、锅炉、压力容器、汽车、火车、起重机、金属制品、金属结构、屋面板、各种管线等。所以在生产中要求板带产品具有：尺寸精准、板型良好、表面光洁、性能较高。但由于板带的断面特点，在轧制过程

中厚板板形控制

4板形控制 4.1 板形的基本概念 板形是指成品带钢断面形状和平直度两项指标，通常说的板形控制的实质是对承载辊缝的控制，断面形状和平直度是两项独立存在的指标，但相互存在着密切关系。 板形可以分为视在板形和潜在板形两类。所谓的视在板形是指在轧后状态下即可用肉眼辨别的板形；潜在板形是指在轧制后不能立即发现，而是在后部加工时才会暴露。例如在有时从轧机出来的板子看起来并无浪瓢，但一经纵剪后，即出现旁弯和浪皱，于是便称这种轧后板材具有潜在板形缺陷。 图4-1给出了断面厚度分布的实例，轧出的板材断面呈鼓肚形，有时带楔形后者其他的不规则形状。这种断面厚度差主要来自不均匀的工作辊缝。如果不考虑轧件在脱离轧辊后所产生的弹性回复，则可认为实际的板材断面后度差即等于工作辊缝在板宽范围内的开口厚度。 从用户的角度看，最好是断面厚度等于零。但是这在目前的技术条件下还不可能达到。在以无张力轧制为其特征的中厚板热轧过程中，为保证轧件运动的稳定性，从而确保轧制操作稳定可靠，尚要求工作辊缝（因而也就是所轧出的成品断面）稍带鼓形。 断面形状实际上是厚度在板宽方向（设为x坐标）的分布规律可用一项多项式加以逼近。 h(x)=he+ax+bx2+cx3+dx4 式中he——带钢边部厚度，但由于边部减薄（由轧辊压扁变形在板宽处存在着过渡区而造成的），一般取离实际带边40mm处的厚度为he。 其中一次项实际为楔形的反映，二次抛物线对称断面形状，对于宽而薄的板带亦可能存在三次和四次项，边部减薄一般可用正弦和余弦函数表示。 在实际控制中，为了简单，往往以其特征量——凸度为控制对象。出口断面凸度式中He ——板带（宽度方向）中心的出口厚度。 δ＝Hc-He 为了确切表述断面形状，可以采用相对凸度CR=δ／h作为特征量考虑到测厚仪所测的实际厚度为he或hc,也可以用。δ／he或δ／hc(见图4-2) 平直度是指浪形、瓢曲或旁弯有无及存在的程度。 平直度和带钢在每个机架入口与出口的相对凸度是否匹配有关（见图4-3）。如果假设带钢沿宽度方向可分为许多窄条，每个窄条存在以下体积不变关系（假设不存在宽展）： 式中L(x)、H（x）-入口侧x处窄条的长度和宽度； l (x)、h（x）-出口侧x处窄条的长度和厚度。也可以用 分别表示边部和中部小条的变形，良好的平直度条件为l e=l c=l x 设Δl=l c-l e ΔL=Lc-Le 式中ΔL轧前来料平直度 设来料凸度为Δ（断面形状） Δ=Hc-He 将Hc Lc=hc lc 和He Le=he 两式相减后得 Hc Lc-HeLe=hclc-hele 展开后如忽略高阶微小量后可得

带钢轧机与板形控制技术研究

带钢轧机与板形控制技术研究 对常见带钢轧机的类型进行讨论，对先进板形控制技术展开阐述。 标签：轧机;自动厚度控制;板形控制 目前，HC轧机已发展了多种机型。我们所说的中间辊移动的HC轧机，也称为HCM六辊轧机。此外，还有工作辊移动的HCW四辊轧机，以及工作辊和 中间辊都移动的HCWM六辊轧机。 HC轧机的主要特点是：（1）通过轧辊的轴向移动，消除了板宽以外辊身间的有害接触部分，提高了辊缝刚度；（2）由于工作辊一端是悬臂的，在弯辊力作用下，工作辊边部变形明显增加。如果对弯控制板形能力的要求不变时，则在HC轧机上可选用较小的弯辊力，这就提高了工作辊轴承的使用寿命并降低了轧机的作用载荷；（3）由于可通过弯辊力和轧辊轴向移动量两种手段进行调整，使轧机具有良好的板形控制能力；（4）能采用较小的工作辊直径，实现大压下轧制；（5）工作辊和支承辊都可采用圆柱形辊子，减小了磨辊工序，节约了能耗。这 种轧机典型应用如宝钢1550冷轧酸洗——连轧机组。 轧辊凸度边续可变轧机-CVC(Continuously Variable Crown)轧机CVC轧机的基本特征是：（1）轧辊(工作辊)的原始辊型为S形曲线呈瓶状，上下轧辊互相错位1800布置；（2）带S形曲线的轧辊具有轧辊轴向抽动装置。虽然CVC轧机与HC轧机一样有轧辊轴向抽动装置，但其目的和板形控制的基本原理是不同的。HC轧机是为了消除辊间的有害接触部分来提高辊缝刚度，以实现板形调整的，是刚性辊缝型。CVC轧机则是通过轧辊轴向抽动装置来改变S形曲线形成的原始辊缝形状来实现板形控制的，是柔性辊缝型。当上下轧辊对称布置时，辊缝各部分高度相同。如果上轧辊向右移动，下轧辊以相同的移动量向左移动，则辊缝中部高度变小。反之，上辊向左移动，下辊以相同的移动量向右移动，辊缝 中部高度变大（如图1所示）。