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1、,项目1 板带材轧制中的厚度控制项目2 横向厚差与板形控制技术,厚度自动控制和板形控制,一、厚度自动控制的工艺基础,项目1 板带材轧制中的厚度控制,1.p-h图的建立,轧出的带材厚度等于理论空载辊缝加弹跳值。,轧出厚度：h=S0 +P/K轧机的弹跳方程,S0 空载辊缝 P轧制压力 K轧机的刚度系数,（1）轧制时的弹性曲线,根据弹跳方程绘制成的曲线（近似一条直线）轧机弹性变形曲线，用A 表示。,A,（2）轧件的塑性曲线 根据轧制压力与压下量的关系绘制出的曲线轧件塑性变形曲线，用B表示。,B,（3）弹塑性曲线的建立 将轧机弹性变形曲线与轧件塑性变形曲线绘制在一个坐标系中，称为弹塑性曲线，简称P-h
2、图。,A线与 B线交点的纵坐标为轧制力 A线与 B线交点的横坐标为板带实际轧出厚度,注意,2. p-h图的运用,板带厚度控制的实质：不管轧制条件如何变化，总要使A线和B线交到C线上。,由p-h图看出：无论A线、B线发生变化，实际厚度都要发生变化。,例如：B线发生变化（变为B），为保持厚度不变，A线移值A，是交点的坐标不变。,保证实际厚度不变就要进行调整。,C线等厚轧制线,作用：板带厚度控制的工艺基础,-h图,二、板带厚度变化的原因和特点,影响板带厚度变化的因素：,1、轧件温度、成分和组织性能不均匀的影响,温度变形抗力轧制压力轧机弹跳板厚度变薄,变形抗力对轧出厚度的影响,2、来料厚度不均匀的影响
3、,来料厚度压下量轧制压力轧机弹跳板厚度变薄,来料厚度对轧出厚度的影响,3、张力变化的影响,张力变形抗力轧制压力轧机弹跳板厚度变薄,张力对轧出厚度的影响,4、轧制速度变化的影响,通过影响摩擦系数和变形抗力来改变轧制压力。,摩擦系数变形抗力轧制压力轧机弹跳板厚度变薄,摩擦系数对轧出厚度的影响,5、原始辊缝的影响,原始辊缝减小，板厚度变薄。,原始辊缝对轧出厚度的影响,三、板带厚度控制的方法,1、调压下,（1）来料厚度发生变化的调整,原理：改变原始辊缝,（2）张力、轧制速度、轧制温度及摩擦系数等变化的调整,（3）压下调整量S0的计算,问题一,S0与H的关系,问题二,S0与h的关系,提示： K= tan
4、 M=tan,S0与入口厚度偏差H的关系：,S0 tanH tan S0H tan/ tan S0 H M/K M轧件的塑性刚度系数（M=tan） K轧机的刚度系数（K= tan）,S0与出口厚度偏差h的关系,h tantan（S0h） 整理后得：h/S0K/(M+K) S0h（M+K)/ K,、调张力,利用前后张力来改变轧件塑性变形曲线的斜率以 控制厚度。,当来料有厚差H（增加）时，轧件出口厚度出现偏差h，如何通过调张力来控制厚度？,原理,举例,调整,加大张力，使B斜率改变(变为B)，从而可以在S0不变的情况下使h保持不变。,3、调轧制速度,轧制速度的变化影响到张力、温度和摩擦系数等因素的变
5、化。故可通过调速来调张力和温度，从而改变厚度。,在实际生产中为了达到精确控制厚度的目的，往往是将多种厚控方法有机的结合起来使用，才能取得更好的效果。,最主要、最基本、最常用的是调压下,注意,四、厚度自动控制的原理及基本型式,1.厚度自动控制的基本原理,通过测厚仪或传感器(如辊缝仪和压头等)对带钢实际轧出厚度连续地进行测量，并根据实测值与给定值相比较后的偏差信号，借助于控制回路和装置或计算机的功能程序，改变压下位置、张力或轧制速度，把板带厚度控制在允许偏差范围之内。,给定环节,比较环节,校正环节,放大环节,执行机构,被控对象,输出量,干扰,厚度自动控制的原理框图,检测装置,反馈回路,2. 厚度自
6、动控制系统的组成,（1）检测装置（测厚仪、测压仪、张力计等）：用来检测实际值并反馈到系统输入端。,（2）控制器（调节器、放大器、校正器等）：根据实测值与给定值相比较计算被控量，并反馈到系统输出端。,（3）执行机构（主电机、压下装置等）：接受控制器输出的控制信号，及时把控制量调整到位。,（4）被控对象：指轧制变形区、生产设备等。,3. 厚度自动控制系统的基本型式,（1）反馈式厚度自动控制系统（反馈式AGC）,控制原理： 测厚仪安装在轧机出口侧，测量出实际轧出厚度，并与给定厚度值相比较，当有厚度偏差时，便计算出所需的辊缝调节量S，然后由执行机构（压下螺丝）作相应的调节，以消除厚度偏差。,滞后的调节
7、手段； 调整的精确度高。,反馈式厚度自动控制,特点,（2）前馈式厚度自动控制系统（前馈式AGC）,控制原理：测厚仪安装在轧机入口侧，测量出其入口厚度H，并与给定厚度值H0相比较，当有厚度偏差H时，便预先估计出可能产生的轧出厚度偏差h，确定为消除此h值所需的辊缝调节量S ，当执行机构完成调节时，检测点正好到达辊缝处，厚差消失。,超前的控制手段 用来控制入口厚度波动引起的轧出厚度波动。 （与反馈式配合使用）,前馈式厚度自动控制,特点,（3）厚度计式厚度自动控制系统（厚度计AGC或P-AGC）,控制原理：实际的辊缝值由辊缝仪检测，经自整角机将信号送给编码器，由编码器将模拟量变为数字量，通过计算机进行
8、辊缝差的运算。实际的轧制压力由压头检测，经计算机进行压力差运算。然后再将辊缝S0与轧机的弹跳值相加便得实际轧出厚度h。再经AGC运算得消除厚差h所需的辊缝调节量S，通过APC和可控硅调速系统，调节辊缝来消除此时的厚度偏差h。,克服反馈式AGC的检测滞后; 可以消除轧件及工艺方面等多种原因造成的厚差; 控制精度较低。,特点,（4）张力式厚度自动控制系统（张力AGC）,控制原理：由测厚仪直接测得带钢轧出厚度偏差，改变张力系统的张力设定值，以改变轧制压力，或直接改变轧制速度来控制带钢轧出厚度。,使用范围：张力法只用于调节小厚度偏差的情况，作为精调。,张力AGC在生产中的应用 冷轧生产中：冷连轧机的末
9、机架，为了保证板形，以及轧制薄而硬的带钢，因轧辊压扁严重等情况，不宜用辊缝作为调节量，往往是采用张力法来控制厚度。 热轧生产中：热轧厚度控制过程中，张力法往往是与调压下方法配合使用，当厚度波动较大时，就采用调压下的方法，而当厚度波动较小时，便可采用张力微调进行厚度控制。,（5）液压式厚度自动控制系统,原理：液压AGC是按照轧机刚性可变控制的原理来实现厚度的控制。,控制原理：液压AGC就是借助于轧机的液压系统，通过液压伺服阀（能根据位置检测和压力检测所发出的微弱电信号，精确地控制流入油缸的流量）调节液压缸的油量和压力来控制轧辊的位置，对带钢进行厚度自动控制的系统。,液压式厚度自动控制系统结构图,
10、a-上支承辊轴承座；b-下支承辊轴承座；c-上下工作辊；d-机架；e-油压缸；f-位置传感器；g-压头；h-伺服阀；i-控制装置。,图 3-20,假设预调辊缝值为S0，轧机的刚度系数为K，来料厚度为H0，此时轧制压力为P1，则实际轧出厚度h1应为：,当来料厚度因某种原因有变化时，由H0变为，其厚度差为H，因而在轧制过程中必然会引起轧制压力和轧出厚度的变化,当压力由P1变为P2时，轧出厚度为 ：,当轧制压力由P1变为P2时，则其轧出厚度的厚度偏差h正好等于压力差所引起的弹跳量为：,h=h2-h1=,为了消除此厚度偏差，可以通过调节液压缸的流量来控制轧辊位置，补偿因来料厚度差所引起的轧机弹跳变化量
11、，此时液压缸所产生的轧辊位置修正量，应与此弹跳变化量成正比，方向相反，为：,C轧辊位置补偿系数；,五、热轧板带钢的厚度控制（精轧机控制） 1. 厚度锁定（设定）（两种方法）,（1）绝对AGC 当轧件轧出后，根据S0，P等反馈实测信号间接计算实测厚度后，与此目标值相比较，如不同，就进行调厚，直到h=0为止。这种方法要求将整个带钢的厚度都调到目标值设定值。但如果由于空载辊缝设定不当，轧件头部的厚度已经与设定值差得较多的情况下，若一定要求压下系统将带钢厚度调到设定值势必会造成压下系统负荷过大，同时亦将把带钢调成楔形厚差。（2）相对AGC 不论带钢头部是否符合设定值，厚度控制系统以头部的实际厚度为标准
12、，即用头部的实测厚度作为目标值。,2. 自动控制：几种方法相结合。,在精轧机各机架上采用厚度计AGC（PAGC）来控制轧件的波动，PAGC可以根据轧制力的实测值对本机架进行反馈控制，还可以对后面的机架进行预控。依靠精轧机最终机架后设置的板厚仪信号、反馈控制板厚以消除产品厚度偏离。 最新的热轧带钢板厚控制采取了由上述思路发展而来的更积极的手段，如绝对值AGC、反馈控制以及与绝对值AGC、反馈控制以及板厚精度有密切关系的机架间张力控制的活套控制新方式等。,3.监控AGC 精轧机组厚度自动控制主要以厚度计-AGC为主，虽然考虑了各种补偿因素，但其精度仍旧低于X-射线侧厚仪。监控AGC是对厚度计-AG
13、C系统进行监控修正，提高控制精度。 所谓监控就是在精轧机组最末机架的出口侧，装设精度比较高的测厚仪(如X-射线或同位素测厚仪)，用来检测成品带钢的厚度偏差h，并以适当的增益，把它反馈到各个机架的厚度控制系统中，作适当的压下调整，来控制成品带钢的厚度。在轧制过程中，对GM-AGC、张力微调和液压AGC均可采用监控。其控制原理与前面所述的用测厚仪测厚的反馈式厚度自动控制原理相同。,4. 张力微调(TV)的运算 张力微调是根据X-射线测厚仪测出的厚度偏差hx来修正F6与F7机架之间的活套张力，控制带钢厚度。5. 速度补偿的计算 速度补偿是当厚度自动控制系统对第i机架给出了Si的调节量的同时，为了保持
14、金属秒流量相等，则对第i-1机架的轧辊线速度应给出相应的调节量，只有这样才能保证作用于轧件上的张力桓定。6. 带钢尾部补偿值的计算 当带钢尾部每离开一个机架时，由于后张力消失，必然导致尾部增厚。为了防止尾部增厚的产生，在带钢尾部离开第i-1机架时，应增大第i机架的压下量，此种方法称作带钢尾部补偿。,所谓压尾就是在带钢的尾部多压下一些，为了达到此目的，一般采用将现有的厚度偏差控制信号h适当放大，此种放大的厚度偏差信号就是压尾的补偿值hT。7. 自动复位 自动厚度系统是在辊缝设定基础上对头尾厚差进行调节的系统，因此，在带钢尾部轧制时，各机架的辊缝值都已偏离原设定值。为了不影响下一根带钢进入精轧机组
15、，加快辊缝调节的时间，AGC系统都设有自动复位的功能。为此，在AGC系统开始投入工作时，应首先记忆下机架的辊缝设定值，在AGC系统工作结束时，应将各机架的辊缝自动恢复到所记忆下的设定值大小，这一功能称为自动复位。,5.2 横向厚差与板形控制技术,一、板形与横向厚差的关系1. 横向厚差：指沿宽度方向的厚度差。它决定于板带材轧后的断面形状，或轧制时的实际辊缝形状。2. 板形：是指板带材的平直度。它决定于延伸率沿宽度方向是否相等。（即与实际辊缝形状有关）（1）若两边部延伸大，则产生双边浪。（对称浪形）（2）若中部延伸大，则产生中浪（或瓢曲）。（对称浪形）（3）若一边比另一边延伸大，则产生单边浪（薄规
16、格）或镰刀弯（厚规格）。（通过压下螺丝调整）（4） 此外还有斜浪、1/4浪等。 板形不良的危害：勒辊、断带、撕裂等事故的出现，使操作复杂。,二、影响辊缝形状的因素,1、轧辊的热膨胀 在轧制中沿辊身长度方向上，轧辊的受热和散热条件不同，一般是辊身中部较两侧的温度高，因而使轧辊呈凸形（辊缝中部尺寸小于边部尺寸）。2、轧辊的磨损 在轧制中工作辊与支承辊均将逐渐磨损(后者磨损较轻)，轧辊磨损使轧辊呈凹形（辊缝中部尺寸大于边部尺寸）。3、轧辊的弹性弯曲 轧制压力引起，中部较大，使轧辊呈凹形（辊缝中部尺寸大于边部尺寸）。,4、轧辊的弹性压扁 轧辊的弹性压扁包括工作辊在变形区与轧件接触引起的弹性压扁及工作辊
17、与支承辊间的相互弹性压扁两部分。由于单位压力分布不均匀，压扁沿辊身长度分布是不均匀的，中部较大，使轧辊呈凹形（辊缝中部尺寸大于边部尺寸）。5、轧辊的原始辊型 为了补偿上述因素对辊缝形状的影响，一般将轧辊磨削成一定的形状。 原始形状有三种：凸形（冷轧机上） 凹形（二辊叠轧薄板轧机，产生大的热凸度） 圆柱形（在设有弯辊装置的轧机上）,三、轧辊辊型设计,1、辊型：轧辊辊身表面的轮廓形状。2、表示方法：以辊身中部和边部直径差（即凸度）来表示。字母D03、设计的任务：轧制时使工作辊缝原始形状能够补偿各种因素的影响，保证带钢的厚差小。4、设计公式:Do=Dy-Dm-Dw-DtDo0圆柱形 Do0 凹形 D
18、o0 凸形5、凸度分配方法（1）两个工作辊平均分配磨削凸度，两个支撑辊为圆柱形；（减少支撑辊的换辊）（2）另一种为磨削凸度集中在一个工作辊上，其余三个轧辊都为圆柱形。后一种方法便于磨削轧辊。,四、板形检测技术,1、对板形检测装置的要求（1）能够正确地反映带钢的板形状况，提供可靠信息；（2）适应性好，不同材质、不同规格、恶劣环境；（3）安装方便，结构简单、易于维护；（4）对板带材不造成损伤。 2、检测装置（1）光学板形仪（非接触式）：在带钢一侧竖立一荧光灯，它发出的光经带钢反射后由带钢另一侧的摄像机摄取，根据影像判断板形。（2）磁力板形仪（非接触式）：检测对象是带钢中的张应力。利用带钢张力分布不
19、均而引起导磁率变化分布不均的原理。,（3）组合辊式板形仪（接触式）:检测对象是带钢中的张应力。 原理：检测辊由若干独立辊片装配在一起，每个辊片可以测出作用于其上的径向压力。带钢中张应力沿横向的分布与带钢的纵向延伸有关，张应力大，纵向延伸小。五、普通轧机板形控制方法 1、调温控制法：人为地改变辊温分布，以达到控制辊型的目的。 对于采用水冷轧辊的钢板热轧机，如发现辊身温度过高，可适当增大轧辊中段或边部冷却水的流量以控制热辊形。辊型调节的反应很慢，且急冷急热容易损坏轧辊。对于高速轧机，不能很好地满足生产发展的要求。 2、合理生产安排,在一个换辊周期内，一般是按下述原则进行安排，即先轧簿规格，后轧厚规
20、格；先轧宽规格，后轧窄规格；先轧软的，后轧硬的；先轧表面质量要求高的，后轧表面质量要求不高的;先轧比较成熟的品种，后轧难以轧的品种。、设定合理的轧辊凸度辊型设计的内容包括确定轧辊的总凸度值、总凸度值在一套轧辊上的分配以及确定辊面磨削曲线。 4、合理制定轧制规程轧制负荷的变化导致了辊缝凸度的变化，为了保证钢板板形良好，生产中必须首先对轧机各道次的负荷进行合理的分配。,六、先进板形控制技术1、液压弯辊,（1）工作原理：液压弯辊是通过向工作辊或支撑辊轴承座施加液压弯辊力，来瞬时改变轧辊的有效凸度或挠度，从而改变工作辊缝形状，达到改善板形目的。（2）弯辊方法：正弯辊：弯辊力使轧辊弯曲方向与轧制力使轧辊
21、负弯辊：弯辊力使轧辊弯曲方向与轧制力使轧辊弯曲方向相同，工作辊缝凸度增大，可以防止中浪（3）特点：是一种滞后的板形控制手段，主要用来控制对称性的板形缺陷，是最常用、最基本的板形控制手段。,2、HC轧机,定义：是上下辊可以轴向对称移动的轧机。（1）HC轧机形式：六辊HC轧机、四辊HC轧机（2）控制原理：消除四辊轧机轧制带钢时，在板宽以外工作辊与支撑辊接触的有害接触区。（3）优点：板形控制能力高于普通四辊轧机。 边部减薄控制能力强。大压下轧制。由于HC六辊轧机可以使用小辊径，有利干实现大压下量轧制。通过轧辊的周期横移可以分散工作辊的磨损及热凸度（四辊HC轧机）。,3、CVC轧机,CVC轧机是把一对
22、轧辊（一般为工作辊）磨削成完全一样的花瓶状（S状），成对放置，凸度位置相差180，通过上下两个轧辊沿轴向反向移动，即可实现轧辊凸度的连续可变。移动方向不同，可得到凸形或凹形的辊缝。 a 图为矩形辊缝 b 图为凸形辊缝，防止中浪 c 图为凹形辊缝，消除双边浪。特点：轧机工作辊横移时，辊缝凸度可连续有最小值变到最大值。调整控制板形的能力强。,分 析,图CVC轧机,4、PC轧机,定义：上下辊交叉一定角度来改变辊缝形状的轧机。 交叉方式 如图所示的上下工作辊与支承辊成对交叉。成对辊交叉：将上工作辊和上支撑辊为一对，将下工作辊和下支撑辊为一对，两对辊之间进行很小角度的交叉。它最适用于轧制宽带钢。交叉角度
23、越大，工作辊缝凸度越小。交叉角一般为001.50 。,支承辊交叉,工作辊交叉,对辊交叉,常见,PC轧机的特点：（1）凸度控制能力很大。（凸度控制范围为01.4mm）（2）凸度控制的核心部分模型简单，最适合在线动态控制，反映快速；（3）精轧机轧辊原始辊型具有一种曲线即可，不必研制多种辊型的轧辊，备辊量少。,5、VC轧辊,支撑辊由套筒和芯轴组成，在套筒和芯轴之间形成油室，在向油室输人高压油后，使套筒膨胀凸起，代替轧辊的磨削凸度，通过高压油压力的大小来调节轧辊的凸起程度，以达到控制板形的目的。在四辊轧机上，VC轧辊用作支撑辊。 特点：随内压不同，板凸度发生变化；板越宽，板凸度变化量越大；板凸度变化量
24、与内压成正比，几乎不受轧制力的影响；通过VC轧辊和液压弯辊的配合，不仅可以调整边波、中波这样的一次简单波形，也可以调整复合波等复杂的板形缺陷；工作辊直径越小，则VC轧辊的板形控制能力越强。,VC轧辊,6、DSR辊,DSR是目前原理上比较理想的板形控制技术。,DSR辊：支撑辊由金属套筒和固定辊轴组成，金属套筒可以绕着固定辊轴自由旋转。套筒内共有七个压块，每个压块装备了一个液压缸，此液压缸固定在辊轴上。通过对液压缸流量的控制，调整每个压块的压下。七个压块共同作用于套筒，使其压在上工作辊上，这样通过控制多个压块的压力分布就可以调整辊缝的形状，达到板形控制的目的。 DSR辊板形控制的特点：(1) 能针
25、对不同的轧制宽度消除工作辊和支撑辊之间超出板宽的有害接触区；（具有HC轧机的功能）(2) 既能纠正对称二次缺陷（双边浪、中浪），也能纠正通常WSH，CVC，HC，PC等难以处理的高次缺陷（1/4浪、边中浪）以及非对称缺陷；能针对辊缝全线或特定区域，柔性的调节支撑辊压力的横向分布，从而适应各种轧制条件变化，即实现柔性辊缝。(3)具有高次非对称板形调节能力。（消除单边浪）,7、辊芯差别加热法控制辊形： 在支承辊辊芯钻孔，插入电热元件，分三段进行区别加热的方法来修正轧辊凸度。8、泰勒轧机：有五辊和六辊式两种，用于轧制冷轧薄板带。 控制原理：小工作辊为游动辊，靠上下轧辊摩擦带动。通过合理地分配上下传动辊的马达电流来来控制对小工作辊水平摩擦力F1和F2的分配，以达到控制小辊旁弯的目的。 若F1F2，则小工作辊受水平力的作用而向入口侧旁弯； 若F1F2，则小工作辊受水平力的作用而向出口侧旁弯； 若F1F2，则小工作辊无旁弯产生。,9、Z型轧机 轧机的中间辊装有液压弯辊装置，同时可横移，工作辊两侧设有侧支撑机构，是综合性轧机，板形控制能力强。10、SC 轧辊（支撑辊） 由冷缩套在支撑辊辊轴中间部位上的一个辊套装配而成，在冷缩配合区外及辊轴和轴套间有一向轧辊两端逐渐增大的缝隙。当轧辊承受载荷时，这一缝隙部分闭合，因而在支承辊和工作辊之间接触面的整个挠度将大大降低。,
