精軋機(jī)板型缺陷原因及控制原理分析

王薄冰 賀鑫

摘 要：本文針對(duì)邯鋼邯寶熱軋廠板型技術(shù)改造成果，結(jié)合實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，從影響板型質(zhì)量的錯(cuò)綜復(fù)雜的因素中找出主要原因，并詳細(xì)的分析與介紹了傳統(tǒng)的板型控制方法和目前板型控制的主要手段。在此基礎(chǔ)上對(duì)于板型缺陷產(chǎn)生的主要因素及控制原理進(jìn)行闡述，為今后對(duì)傳統(tǒng)軋機(jī)的板型技術(shù)改造、提高熱軋帶鋼板型質(zhì)量提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：精軋機(jī);板型缺陷;原因;控制原理

1.板型控制技術(shù)概述

板型控制技術(shù)歷經(jīng)了80年代前的基于負(fù)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(gè)大的發(fā)展階段[1]。負(fù)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(chǔ)，負(fù)荷分配是否合理，如各機(jī)架的壓下量、軋制力、凸度等，將直接影響到生產(chǎn)的穩(wěn)定性和產(chǎn)品的產(chǎn)量及質(zhì)量，特別是早期軋機(jī)，由于沒(méi)有彎輥和竄輥裝置，對(duì)已測(cè)得的板型缺陷無(wú)法進(jìn)行在軋調(diào)整，需重新進(jìn)行人工經(jīng)驗(yàn)設(shè)定[2]。80年代，隨著CVC，CP等軋機(jī)的誕生，板型在軋調(diào)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(shí)現(xiàn)。隨著板型檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，已能實(shí)現(xiàn)對(duì)板型斷面進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)，這樣獲取斷面輪廓曲線(xiàn)，以對(duì)板型進(jìn)行綜合控制。板型技術(shù)的發(fā)展可謂日新月異，智能化軋制技術(shù)、板型模糊控制、專(zhuān)家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展，必然給板型控制技術(shù)以更廣闊的前景[3]。

2.傳統(tǒng)的板型控制方法和目前板型控制的主要手段

2.1傳統(tǒng)的板型控制方法

傳統(tǒng)的板型控制方法可通過(guò)以下幾個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)板型的控制：

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

（2）根據(jù)軋件規(guī)格、變形規(guī)律，設(shè)計(jì)工作輥的初始輥形（凸度）。

（3）考慮輥系變形及輥形，分配各個(gè)機(jī)架的負(fù)荷。

（4）調(diào)節(jié)軋制節(jié)奏以控制軋輥的熱變形。

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

2.2當(dāng)前板型控制的主要手段

在帶鋼的軋制過(guò)程中，由于鋼板的反作用力，使軋輥產(chǎn)生彈性變形，從而在鋼板斷面出現(xiàn)中間厚、兩邊薄的現(xiàn)象，此斷面厚度精度通常用同一斷面上中點(diǎn)厚度與邊部點(diǎn)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(guò)大則影響鋼板外形輪廊尺寸。而板帶材實(shí)際形狀與其理想的平直狀態(tài)的偏差值，稱(chēng)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(shù)追求的目標(biāo)，傳統(tǒng)軋機(jī)是靠預(yù)設(shè)定機(jī)械彎輥力來(lái)控制板型。現(xiàn)代軋機(jī)主要有液壓缸彎輥、利用液壓伺服控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)彎輥力進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。通過(guò)預(yù)設(shè)定值，在線(xiàn)檢測(cè)閉環(huán)控制、計(jì)算機(jī)的自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)，達(dá)到良好的效果。以西馬克為代表的歐洲公司發(fā)明了連續(xù)凸度控制工藝，英文：contiunouslyvariablecr，n簡(jiǎn)稱(chēng)：vcc。其執(zhí)行機(jī)構(gòu)的改進(jìn)主要是：液壓彎輥加串輥。以三菱為代表的日本公司發(fā)明CP軋機(jī)技術(shù)，英文：PiarCors，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)改進(jìn)主要為：液壓彎輥加工作輥、支承輥的成對(duì)交叉。這兩種技術(shù)都能很好地滿(mǎn)足對(duì)板形的控制。

3.板型缺陷產(chǎn)生的主要因素及控制原理分析

3.1平直度缺陷及形成機(jī)理

3.1.1平直度缺陷

平直度缺陷就是帶鋼中心點(diǎn)的纖維伸長(zhǎng)與其它點(diǎn)的纖維伸長(zhǎng)有差異，主要有兩類(lèi)平直度缺陷：中浪和邊浪。如果將帶鋼沿縱向微分成無(wú)數(shù)份，就可以將帶鋼看成是無(wú)數(shù)根纖維合成的，帶鋼的“浪”形缺陷就可以視為纖維長(zhǎng)度不一致產(chǎn)生變形，起“浪”的部分纖維長(zhǎng)一些，我們比較帶鋼的纖維長(zhǎng)度差別就可已得到帶鋼平直度數(shù)據(jù)。其造成的原因是由于入口帶鋼的板形與工作輥的負(fù)荷輥形的不一致而造成平直度缺陷。在軋制過(guò)程中，如果帶鋼某一點(diǎn)受力大，則該點(diǎn)的纖維伸長(zhǎng)比其它點(diǎn)長(zhǎng)，產(chǎn)生平直度缺陷。為減少平直度缺陷，需施加一個(gè)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(chǎn)生機(jī)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(shuō)明帶鋼邊部纖維與中部纖維的延伸長(zhǎng)度不相等，纖維間產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，在一定范圍內(nèi)（SEUIL）只發(fā)生彈性變形;若超出彈性范圍，則纖維間產(chǎn)生了塑性變形，從而產(chǎn)生邊浪或中浪，即產(chǎn)生板型缺陷。板型控制就是要將帶鋼纖維內(nèi)應(yīng)力控制在彈性區(qū)的范圍內(nèi)，使帶鋼的縱向纖維內(nèi)應(yīng)力值趨近于零。在河鋼集團(tuán)熱軋廠改造過(guò)程當(dāng)中，通過(guò)對(duì)車(chē)L機(jī)各機(jī)架進(jìn)行精確的彎輥力設(shè)定，并在軋制過(guò)程中進(jìn)行自動(dòng)反饋調(diào)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(jī)理

3.2.1 凸度缺陷

帶鋼的凸度取決于工作輥的負(fù)荷輥型及帶鋼的二次變形。為了準(zhǔn)確預(yù)報(bào)帶鋼的凸度，數(shù)學(xué)模型根據(jù)軋輥實(shí)際磨損、熱膨脹以及軋制力等計(jì)算每一塊鋼軋制時(shí)的工作輥負(fù)荷輥型。

帶鋼凸度通過(guò)兩臺(tái)厚度計(jì)來(lái)鋇叮量，其中一臺(tái)固定在中心線(xiàn)測(cè)量帶鋼厚度，另一臺(tái)沿帶鋼寬度方向掃描并測(cè)量各點(diǎn)的厚度。帶鋼某一點(diǎn)的凸度是相對(duì)于帶鋼的中心厚度來(lái)計(jì)算的。

3.2.2凸度的形成機(jī)理

軋制過(guò)程中帶鋼的凸度取決于負(fù)載下的軋輥的凸度、金屬的流動(dòng)和帶鋼原始板型的凸度，軋機(jī)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(tài)凸度+軋輥磨損凸度軋輥的負(fù)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(jī)的輥縫形狀，構(gòu)成了數(shù)學(xué)模型的主要參數(shù)和控制因素。我們通過(guò)指定原始輥型制度，控制彎輥和串輥來(lái)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(jié)束語(yǔ)

由于熱軋板型控制技術(shù)是一個(gè)十分龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)，加之受?chē)?guó)外公司知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，有些軋制模型并未對(duì)我國(guó)開(kāi)放，同時(shí)在傳統(tǒng)軋機(jī)上進(jìn)行現(xiàn)代化改造，受原軋機(jī)條件的制約也有其特殊性。

參考文獻(xiàn)：

[1]張海軍等.傳統(tǒng)帶鋼熱連軋機(jī)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(guò)程的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)[J]，中國(guó)共產(chǎn)科學(xué)，2015年第2卷第1期.

[3]陳先霖.新一代高技術(shù)寬帶鋼軋機(jī)的板型控制[J].北京科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2017，2.