精軋機板型缺陷原因及控制原理分析

王薄冰 賀鑫

摘 要：本文針對邯鋼邯寶熱軋廠板型技術改造成果，結合實際操作經驗，從影響板型質量的錯綜復雜的因素中找出主要原因，并詳細的分析與介紹了傳統的板型控制方法和目前板型控制的主要手段。在此基礎上對于板型缺陷產生的主要因素及控制原理進行闡述，為今后對傳統軋機的板型技術改造、提高熱軋帶鋼板型質量提供了寶貴的經驗。

關鍵詞：精軋機;板型缺陷;原因;控制原理

1.板型控制技術概述

板型控制技術歷經了80年代前的基于負荷分配的板型控制、90年代的板形板厚解藕控制以及2000年后的板型、板凸度和斷面輪廊綜合控制四個大的發展階段[1]。負荷分配的板型控制是板形板厚解藕控制以及板形、板凸度、斷面輪廊綜合控制的基礎，負荷分配是否合理，如各機架的壓下量、軋制力、凸度等，將直接影響到生產的穩定性和產品的產量及質量，特別是早期軋機，由于沒有彎輥和竄輥裝置，對已測得的板型缺陷無法進行在軋調整，需重新進行人工經驗設定[2]。80年代，隨著CVC，CP等軋機的誕生，板型在軋調整才成為可能，隨之板型、板厚控制一體化的解藕控制得以實現。隨著板型檢測技術的發展，已能實現對板型斷面進行連續檢測，這樣獲取斷面輪廓曲線，以對板型進行綜合控制。板型技術的發展可謂日新月異，智能化軋制技術、板型模糊控制、專家系統和神經網絡等技術的發展，必然給板型控制技術以更廣闊的前景[3]。

2.傳統的板型控制方法和目前板型控制的主要手段

2.1傳統的板型控制方法

傳統的板型控制方法可通過以下幾個方面來實現對板型的控制：

（1）根據軋輥熱變形和磨損的規律，編制軋制單位--即確定軋輥使用壽命期9內所軋鋼板的軋制量。

（2）根據軋件規格、變形規律，設計工作輥的初始輥形（凸度）。

（3）考慮輥系變形及輥形，分配各個機架的負荷。

（4）調節軋制節奏以控制軋輥的熱變形。

盡管傳統方法對板型的控制能力有限，也不夠靈活，但目前對于那些缺乏板型調整和控制手段的軋機，仍不失為一種重要的板型控制方法。

2.2當前板型控制的主要手段

在帶鋼的軋制過程中，由于鋼板的反作用力，使軋輥產生彈性變形，從而在鋼板斷面出現中間厚、兩邊薄的現象，此斷面厚度精度通常用同一斷面上中點厚度與邊部點厚度之差表示，即凸度。一定的凸度能有效地控制帶鋼跑偏，但凸度過大則影響鋼板外形輪廊尺寸。而板帶材實際形狀與其理想的平直狀態的偏差值，稱為平直度。有效地控制帶鋼的凸度和平直度始終是軋鋼技術追求的目標，傳統軋機是靠預設定機械彎輥力來控制板型。現代軋機主要有液壓缸彎輥、利用液壓伺服控制系統、計算機系統對彎輥力進行動態調節。通過預設定值，在線檢測閉環控制、計算機的自適應、自學習，達到良好的效果。以西馬克為代表的歐洲公司發明了連續凸度控制工藝，英文：contiunouslyvariablecr，n簡稱：vcc。其執行機構的改進主要是：液壓彎輥加串輥。以三菱為代表的日本公司發明CP軋機技術，英文：PiarCors，其執行機構改進主要為：液壓彎輥加工作輥、支承輥的成對交叉。這兩種技術都能很好地滿足對板形的控制。

3.板型缺陷產生的主要因素及控制原理分析

3.1平直度缺陷及形成機理

3.1.1平直度缺陷

平直度缺陷就是帶鋼中心點的纖維伸長與其它點的纖維伸長有差異，主要有兩類平直度缺陷：中浪和邊浪。如果將帶鋼沿縱向微分成無數份，就可以將帶鋼看成是無數根纖維合成的，帶鋼的“浪”形缺陷就可以視為纖維長度不一致產生變形，起“浪”的部分纖維長一些，我們比較帶鋼的纖維長度差別就可已得到帶鋼平直度數據。其造成的原因是由于入口帶鋼的板形與工作輥的負荷輥形的不一致而造成平直度缺陷。在軋制過程中，如果帶鋼某一點受力大，則該點的纖維伸長比其它點長，產生平直度缺陷。為減少平直度缺陷，需施加一個反作用力，這就是彎輥力在板形控制中的作用。

3.1.2平直度的產生機理

如果帶鋼的入口凸度和入口厚度之比與帶鋼的出口凸度和出口厚度之比相等，則軋出的帶鋼是平直的，帶鋼的平直度為零，若不相等，說明帶鋼邊部纖維與中部纖維的延伸長度不相等，纖維間產生內應力，在一定范圍內（SEUIL）只發生彈性變形;若超出彈性范圍，則纖維間產生了塑性變形，從而產生邊浪或中浪，即產生板型缺陷。板型控制就是要將帶鋼纖維內應力控制在彈性區的范圍內，使帶鋼的縱向纖維內應力值趨近于零。在河鋼集團熱軋廠改造過程當中，通過對車L機各機架進行精確的彎輥力設定，并在軋制過程中進行自動反饋調整，配合竄輥使軋輥得到均勻的磨損，從而保證良好的凸度和平直度。

3.2凸度缺陷及形成機理

3.2.1 凸度缺陷

帶鋼的凸度取決于工作輥的負荷輥型及帶鋼的二次變形。為了準確預報帶鋼的凸度，數學模型根據軋輥實際磨損、熱膨脹以及軋制力等計算每一塊鋼軋制時的工作輥負荷輥型。

帶鋼凸度通過兩臺厚度計來鋇叮量，其中一臺固定在中心線測量帶鋼厚度，另一臺沿帶鋼寬度方向掃描并測量各點的厚度。帶鋼某一點的凸度是相對于帶鋼的中心厚度來計算的。

3.2.2凸度的形成機理

軋制過程中帶鋼的凸度取決于負載下的軋輥的凸度、金屬的流動和帶鋼原始板型的凸度，軋機的輥縫形狀形成了帶鋼的出口板型。軋輥的空載凸度=軋輥原始輥型+軋輥熱態凸度+軋輥磨損凸度軋輥的負載凸度=軋輥空載凸度+軋輥撓度+軋輥彈性變形。以上因素決定了軋機的輥縫形狀，構成了數學模型的主要參數和控制因素。我們通過指定原始輥型制度，控制彎輥和串輥來改善帶鋼的凸度和平直度，使帶鋼邊部和中部的延伸保持相同從而獲得好的板型。

結束語

由于熱軋板型控制技術是一個十分龐大而復雜的系統，加之受國外公司知識產權的保護，有些軋制模型并未對我國開放，同時在傳統軋機上進行現代化改造，受原軋機條件的制約也有其特殊性。

參考文獻：

[1]張海軍等.傳統帶鋼熱連軋機改造的成功范例[J].軋鋼，2012年第17卷第3期.

[2]孫一康.適用于軋鋼過程的計算機控制系統[J]，中國共產科學，2015年第2卷第1期.

[3]陳先霖.新一代高技術寬帶鋼軋機的板型控制[J].北京科技大學學報，2017，2.