板形控制作业实现板形控制的主要方法及原理李艳威机电研一班s2*******实现板形控制的主要方法及原理李艳威1,（1. 太原科技大学研1201班太原）摘要：介绍了六种类型的实现板形控制方法，包括热轧过程中对板形的控制；采用液压AGC系统控制板厚及板形；通过轧辊有载辊缝的控制，进行板形控制；通过选择机型实现板形控制；采用板形控制新技术以及控制策略和控制系统的结构对板形控制的影响。

每个类型的方法中列举了具体实现的技术，并简要介绍了该技术的基本原理。

关键词：板形控制方法原理The Method of Achieving Plate-shaped Control and PrincipleLI Yanwei1（1. Taiyuan University Of Science And Technology,The graduate class of 1201,Taiyuan）Abstract:Introduced six types of shape control method , Including the plate-shaped control in the hot rolling process;Adopt Hydraulic AGC System to control the shape of plate;Through the roll-load roll gap control the shape of plate;By selecting models to achieve plate-shaped control;Adopt new technologies plate-shaped control. Listed for each type of method to achieve technical, and briefly describes the basic principles of the technology. Keyword: plate-shaped control method principles0 前言为了说明金属纵向变形不均的程度，引入了板形(Shape)这个概念。

板形是板带的重要指标，包括板带的平直度、横截面凸度(板凸度)、边部减薄三项内容。

直观说来,所谓板形是指板材的翘曲程度；就其实质而言，是指带钢内部残余应力的分布。

作为带材重要的质量指标之一，板形已越来越受到生产厂商与用户的重视，其好坏直接影响到带材对市场的占有率。

下面介绍几种常见的板形控制技术及其简单原理。

热轧过程中带钢的板形及带钢性能在宽度方向上和轧制方向上的控制、酸洗的拉矫过程、冷轧过程的板形控制、连续退火时温度和张力的控制、乎整机的板形控制及涂层前的拉矫等构成了一个全过程的复杂的冷轧板形控制系统．在这个系统中，前一个工序的出口板形影响后一个工序的板形．所以，带钢的最终板形不可能单独由系统中的某一个工序或某一设备所决定，而由整个系统决定。

1 热轧过程中对板形的控制热轧过程中，根据钢种不同，设定热轧目标终轧温度．必要时还要提高钢坯的出炉温度，确保热轧带钢的边部终轧温度控制晶粒均匀成长，尽量消除硬度沟的影响，为冷轧提供较为合适的板形．尤其是热轧后部设立平整机，通过在热状态下，平整机的拉伸矫平，消化板形缺陷。

2 采用液压AGC系统为了实现轧件的自动测厚控制(简称AGC)，使得纵向板形得以实现平直度，在现代板带轧机上一般装有液压压下装置．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：(1)测厚部分，检测轧件的实际厚度；(2)厚度比较和调节部分，将检测得到的轧件实际厚度与轧件的给定厚度比较，得出厚度差；(3)是辊缝调节部分，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，以减少或消除轧件的厚差，保持板形的恒定。

3 对轧辊有载辊缝的控制 如果轧制时各影响因素稳定，则通过合理的轧辊原始辊型设计，可获得良好的板形。

但在轧制过程中，各因素在不断变化，需要随时补偿这些变化因素对轧辊有载辊缝形状的影响。

因此，按照轧制过程中实际情况，必须随时改变辊缝凸度，这就产生了辊温控制法和液压弯辊控制法。

3.1 液压弯辊液压弯辊是改善板形最常用最基本的方法，其它改善板形的方法都必须与之配合采用。

液压弯辊的基本原理是：通过向工作辊或支撑辊辊径施加液压弯辊力，瞬时地改变轧辊的有效凸度，从而改变轧辊辊缝形状和轧后带材横向延伸分布，达到改善板形的目的。

弯辊系统可分为工作辊弯曲和支撑辊弯曲两大类，按弯辊力的作用面、作用方向及作用位置可对弯辊系统进行进一步的分类。

根据弯辊力作用面的不同可分为垂直面VP(vertical plane)弯辊系统和水平面HP(horizontal plane)弯辊系统。

如图1、2。

图1 VP 液压弯辊系统图2 HP 液压弯辊系统根据弯辊力作用方向的不同可分为垂直面正弯辊系统和负弯辊系统与水平面单向弯辊系统和双向弯辊系统。

在正弯辊系统中，弯辊力使轧辊凸度增大，而在负弯辊系统中，弯辊力使轧辊凸度减小；在单向弯辊系统中，弯辊力作用方向与轧制方向平行，而在双向弯辊系统中，弯辊力作用在两个相反的方向。

3.2 冷却液分段控制冷却液分段控制是通过改变辊身长度方向冷却液流量和压力的分布来改变轧辊的热凸度，进而改善板形的一种方式。

轧制过程中使用的轧制液一方面起润滑作用，另一方面起冷却作用。

改变辊身长度方向冷却液的流量和压力分布，可改变各部分的冷却条件，进而改变轧辊的热凸度值。

冷却液分段控制系统分手动和自动两种，手动系统中各段冷却液的流量、压力通过专用阀由手动实现调节。

自动控制系统如图3所示，系统的执行机构是喷射阀。

由板形辊测量出的信号输入计算机，经运算处理后，给出各喷射阀合理的流量、压力分布模型，控制各阀门工作。

图3 冷却液分段自动控制系统4 通过选择机型实现板形控制选择不同型号的轧机从根本上改善冷轧板形，即通过改变轧辊弹性变形状态和轧辊凸度而控制板形的方式，目前广泛采用的有VC辊控制、HC轧机、CVC技术等。

们的共同特点是：通过轧辊轴向抽动或摆角位置来改变原始辊缝状态，以实现无极辊缝调整，从而实现板形控制，为柔性辊缝型。

它们可以单独手动操作，也可以与板形仪构成全自动复合控制系统。

4.1 VC辊控制VC辊的含义是可变凸度辊(variable crown roll)，它是由日本住友金属工业株式会社于1974年研制成功的。

VC辊由辊芯和辊套组成，在辊芯和辊套之间设有液压腔，通过调整液压腔内高压油的压力，改变辊套向外膨胀的凸度，达到控制板形的目的。

VC 辊辊套的两端在一定长度内与辊芯过盈配合，一方面对高压油起密封作用，另一方面在承受轧制力时，传递所需的扭矩，同时保证轧辊的整体刚度。

VC辊的控制原理如图4所示，在轧制过程中VC辊(支持辊)随工艺条件的变化，不断调整高压油的压力来改变轧辊的膨胀量，以获得良好的板形。

图4 VC辊控制原理4.2HC轧机HC轧机是20世纪70年代日本日立公司和新日本钢铁公司联合研制的新式六辊轧机，这种轧机具有优异的板形和板凸度控制能力，故称大凸度(Highcrown)轧机，简称HC轧机。

常规四辊轧机在轧制过程中，板宽之外的支持辊和工作辊间接触压力对工作辊会产生有害弯矩，从而限制了弯辊效果的发挥，影响轧后板凸度的大小。

HC轧机设法使支持辊在工作状态下，有效辊身长度与所轧制的带材宽度基本保持一致，这样便可消除辊问有害接触弯矩带来的工作辊挠曲，从而提高工作辊弯辊力的弯辊效果。

图5是这种中间辊可横向抽动的HC轧机及其派生出的各种HC轧机的原理。

图5 典型HC轧机原理4.3CVC技术CVC技术是德国西马克公司于1982年研制成功的一种新板形控制技术。

CVC的含义是连续可变凸度(continuously variablecrown)，CVC 轧辊的辊身曲线呈S 形，图6给出了CVC 轧辊的辊系布置及其工作原理。

两个外形相同的S 形轧辊相互倒置180。

布置，通过两辊沿相反方向的对称移动，得到连续变化不同凸度的辊缝形状，其效果相当于配置了一系列不同凸度的轧辊。

在图6a 中，轧辊的横移距离为零，凸度也为零。

当上辊向右、下辊向左移动时，相当于轧辊凸度增加，如图6b 所示，此时横移距离为正值。

反之，如图6c 所示的横移距离即为负值。

由此可见，CVC 轧辊横移距离的大小直接决定着辊缝的形状。

图6 CVC 轧辊辊系布置及其工作原理 5 采用板形控制新技术5.1 增加有载辊缝的刚度轧制过程中，轧制力发生波动而仍然能保持有载辊缝形状的稳定性，有利于减小轧后板带板形波动。

有载辊缝在轧制时的稳定性可用辊缝刚度系数来表示：(1)式中△q 口为单位板宽轧制力的波动量，△CR 为辊缝凸度C 尺对应于q 的波动量采用提高辊缝系数Ks 来增加板形控制能力的辊缝，视为刚性辊缝型，如：采用工作辊或中间辊(六辊轧机)游动来调节轧制力分布，从而提高了辊缝刚度。

5.2 加大轧辊辊缝(或有载辊缝)的调节范围一般四辊轧机，工作辊原始辊型确定后是一定的，显然不能适应各种轧制情况。

为了使其(或有载辊型)能适应轧制情况的变化而作相应的变化，应采用加大轧辊原始辊缝调节范围来控制板型，这就是柔性辊缝型。

5.3 张(应)力板形控制技术张力变化对轧制压力有很大影响，进而导致轧辊弹性变形发生变化，同时它对轧辊热凸度也产生影响，所以张力变化必然对板形产生影响。

张力分布变化对金属横向流动发生影响，导致带材内部应力沿横向发生变化，因而必然改变带材的板形。

张力是带材所受到的拉应力，沿带材的横向对拉应力进行分布控制，可改变板材内部残余(张)应力的分布状态，达到控制板形的目地。

为此，发明了一种如图7所示的张应力分布控制辊-TDCR(Tension Distribution Control Roll)。

它主要由空心轴8、轴承9、轴套10、活塞1l 、管接头12、胶管13、圆螺母14、多管路接头15等组成。

图7 张应力分布控制辊(TDCR)结构图7中空心轴的一端带有轴肩，用于轴承的定位，轴承依次套在空心轴上，轴承的内径较空心轴的外径大，轴承的数量和宽度根据轧机的宽度而定。

当TDCR与板形仪同时使用时，轴承的宽度应与板形仪辊片的轴向尺寸相同。

当带材的宽度大于1000 am时，位于空心轴中心处的轴承可由1个轴套替代，轴套外径尺寸小于轴承的外径尺寸，轴套的轴向尺寸是轴承轴向尺寸的整数倍。

空心轴的另一端是螺纹，装有两个圆螺母，用来固定轴承，圆螺母的预紧力应当适中，它即不能使轴承有轴向串动，又应保证轴承在缸的作用下运动灵活。

在空心轴每个缸体的下方，有一个加工工艺孔，以利于缸体上管接头的安装。

空心轴上缸体的位置及数量与轴承相对应，缸体内的活塞由气压或油压驱动，并由手动伺服机构控制活塞的出力，也可与板形仪相连对活塞的出力进行自动控制。