板形控制技术

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摘要：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。

关键词：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(ContinuouslyVariableCrown)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）。

CVC轧机的主要特点是：（1）通过一组S形曲线轧辊可代替多组原始辊型不同的轧辊，减少了轧辊备品量；（2）可以进行无级辊缝调整来适应不同产品规格的变化，以获得良好的板带平直度和表面质量；（3）辊缝调节范围大，与弯辊装置配合使用时，如1700mm板带轧机的辊缝调整量可达600μm。

三大类型的CVC轧机：CVC二辊轧机、CVC四辊轧机和CVC六辊轧机。CVC四辊轧机的工作辊为S型曲线轧辊，而CVC六辊轧机S形曲线轧辊可以是工作辊，也可以是中间辊。CVC四辊轧机可以是工作辊传动，也可以是支承辊传动。CVC六辊轧机则可以分为中间辊传动和支承辊传动两种（如图2所示）。

这种轧机的典型应用如宝钢2050热轧机。

轧辊成对交叉轧机-PC(PairedCrossedRoll)轧机PC轧机的主要特点是轧辊“成对交叉”。上下轧辊的轴线交叉后，轧辊辊缝将发生变化（如图3所示）。离轧辊轴线相交点愈远，其辊缝就变得愈大，而且辊缝的变化也与轧辊轴线交叉角有关。

PC轧机的优点是：（1）有较大的轧辊凸度控制能力，轧辊轴线交叉角可在00~1.50范围内调整，最大的轧辊凸度可达100μm，居所有轧机之冠，如配以强力弯辊装置也能获得良好的平直度板带；（2）能有效地控制板带边部减薄；（3）轧辊辊型简单，节省了轧辊备件量并便于轧辊管理。

由于PC轧机板形控制能力较好，获得的板带板凸度及厚度精度较高，所以得到了较快地发展。应该指出，为了在PC轧机上能够实现自由程序轧制和进一步改善板带表面质量，开发了工作辊在线磨辊装置ORG（OnlineRollGrinder）,既可保证轧制带钢表面质量和断面形良好，还可延长轧辊更换周期，也可实现自由程序轧制，对PC轧机的发展起到有利的促进作用。这种轧机典型应用如宝钢1580热轧机。

轧辊凸度可变轧机-VC(VariableCrown)轧机VC轧机是通过改变支承辊凸度来调节轧辊辊缝形状的，也是属于柔性辊缝型。

支承辊由外套筒和芯轴组成。芯轴与外套筒之间有一液压腔，外套筒和芯轴是热装在一起的。高压油(最高油压为50Mpa)由液压站通过高速旋转接头和芯轴内油孔进入液压腔中，只要改变高压油的压力，就可改变轧辊凸度，使其能抵消由轧制力引起的弹性弯曲变形，以获得良好的板形（如图4所示）。VC轧机轧辊凸度控制能力比液压弯辊的四辊轧机大，一般为40～120μm，但远远小于CVC和PC轧机。与液压弯辊配合使用时，可以扩大一些控制范围。

VC轧辊辊型凸度曲线近似于正弦曲线，轧辊中间部分的凸度与油腔中油压成正比。凸度变化响应速度快，可在轧制时进行控制，凸度均匀，对轴承寿命无影响。而且，便于对一般四辊轧机的改造，只需将支承辊改为VC轧辊，增加有关液压系统即可。

现代板带轧机都设置了厚度控制装置。常用的厚度控制方法有调整压下，调整张力和调整轧制速度等几种方法。压下装置一般有电动压下和液压压下相结合、阶梯垫和液压压下相结合两种。电动压下和液压压下相结合的压下方式主要应用在粗轧机和中厚板轧机上；而阶梯垫和液压压下相结合的压下方式主要应用在热、冷连轧机组上。在轧件的厚度自动控制上主要由液压压下进行控制，轧制力由装在阶梯垫里的测压头进行测量。

轧件的自动厚度控制（AutomaticGaugeControl）简称AGC，采用液压压下的自动厚度控制系统通常称为液压AGC。AGC系统包括三个主要部分：（1）测厚部分，主要是检测轧件的实际厚度；（2）厚度比较和调节部分，主要将检测得到的轧件实际厚度与轧件的给定厚度（所要求的轧件厚度）比较，得出厚度差δh。此外，根据具体情况和要求，转换和输出辊缝调节量讯号δS；（3）辊缝调整部分，主要根据辊缝调节量讯号，通过压下装置对辊缝进行相应的调整，以减小或消除轧件的厚差。

下图为液压AGC系统简图。此系统是利用轧制力和弹跳方程间接测量轧件厚度（即P-AGC）基础上，增加了当量刚度控制功能，并在轧机出口处增设了测厚仪，增加了直接测厚AGC系统。

在轧制前，首先由电位器1给出原始辊缝信号SL。该信号通过综合比较调节器3和放大器4输入电液伺服阀5，伺服阀5就输出油液使压上油缸12动作。此时，位置传感器（磁尺）6测出油缸位移信号，并输入综合比较调节器3，经与给定辊缝信号SL比较后，得出辊缝差信号为δS，经放大器4在输入电液伺服阀5。而当辊缝差信号δS＝0时，电液伺服阀5停止油液的输出，压上油缸12停止工作，完成了原始辊缝的调整。

在轧制过程中，当轧制力P发生变化而产生厚差时，则通过压力比较器13与给定的轧制力PL比较后，输出压力差δP，再经过压力和位置转换器9和辊缝调节系数装置14，将应予以补偿的辊缝调节量输入综合比较调节器3，输出辊缝调整信号，通过放大器和伺服阀使压上油缸动作，修正原始辊缝值，实现轧辊辊缝的补偿调整。

由于轧辊磨损、热膨胀以及检测元件误差所造成的辊缝偏差，可通过轧机出口处的测厚仪7直接测出轧件厚度h，经综合比较调节器输出厚差δh，通过放大器和伺服阀使压上油缸动作，修正这一误差，以提高厚控系统的精度。

液压AGC系统可以控制机座当量刚度，能适应不同的轧制工艺要求。例如，在轧制开始阶段，要求机座有较大的当量刚度，以获得较小的纵向厚差。而在精轧或平整时，则要求机座有较小的当量刚度，以获得良好的板形。因此，液压AGC系统在现代板带轧机上获得了广泛应用。