1、热轧带钢单边浪控制与调整技术分析热轧带钢单边浪控制与调整技术分析带钢在热轧的过程中容易出现的单边浪缺陷，本文主要是针对造成带钢单边浪的各种主要原因进行分析并找出相应对策和措施。带钢之所以产生单边浪形是因为带钢宽度方向上各点的延伸率不同，延伸大的部位会产生浪形。在轧制过程中产生带钢单边浪的原因主要有：辊缝状态(辊缝调平)、坯料楔形、坯料宽度方向上温度不均、来料板形不良、入口导板不对中、轧辊两侧磨损不均、切头切尾不干净、轧机机座两侧刚度系数不同。根据其形成原因出的对策：1、为了使轧辊辊缝具有良好的辊缝状态：每次换完辊后做辊缝标定前对各机架测压头清零，使空载压力偏差小于一定值；辊逢标定时压力偏差小于
2、一定值；轧制计划编排时要合理。2、当坯料有楔形时，首先要考虑调整上游机架的辊缝来消除横向厚度差，而对于下游机架的调整是要使本机架辊缝适应坯料横向厚度差。3、在生产中为了消除坯料温度差，一方面要提高板坯加热质量，减少温差，另一方面要强化工艺通道的点检和维护，防止除鳞水嘴堵塞、切水板切水不良等原因使带钢冷却不均，造成温差。4、当来料的板形不良时，首先要考虑调整上游机架即粗轧的辊缝来消除，以保证来料板形良好。5、造成入口侧导板对中不良的原因有：入口导板本体安装时不对中、侧导板的衬板两边磨损不同等等，所以主要从这两个方面入手。6、为了减少轧辊不均匀磨损：(1)开发新钢种轧辊(如高碳、高速钢轧辊等)、提
3、高轧辊冷却效果、禁止轧低温钢及采用热轧润滑，来减少轧辊磨损；(2)开发均化轧辊磨损的技术。7、轧制时为了保证切头切尾干净：(1)保证飞剪功能正常投入；(2)减小来料头尾的不规则：减小板坯出炉温差；合理分配粗轧各道次和立辊负荷；合理的板坯规格。8、为了弥补轧机机座两侧刚度系数不等这一缺陷：合理分配各机架负荷；提高板坯加热质量，减小同板温差；加强工艺通道的点检和维护，减少带坯的温降；轧极限材时保证温度在上限等一系列措施来减小轧制时轧制压力的波动。边浪的原因很多，辊缝、来料、温度等等很多因素都可能引起边浪，总之，凡是造成横向不均匀变形，带钢一侧比另一侧延伸大（单边浪）、或两侧均比中心大（两边都出浪）
4、都有有可能出边浪，因为边浪产生的根本原因是变形不均引起的附加应力。跑偏的原因也很多，也和辊缝、来料、温度等有关，此外还和夹板设置等有关。但其实跑偏和边浪都是后果。跑偏不一定出边浪，不跑偏也不能保证一定不出边浪。更何况很多时候跑偏更是偶然因素，所以楼上根据跑偏来调整辊缝的措施不够合理。一般出边浪的情况都是有章可循有理可依的，去找更根本的原因，不要仅仅和跑偏来联系。比如坯料温度、前工序引起的坯料厚度不均（很多时候，后道次出边浪或跑偏的根本原因反而不在他那里，而在前面，这时候调他的辊缝，是以错纠对，或者错上加错！）等原因都易导致出浪型。换句话说，边浪更是板型控制问题，虽然跑偏也是，但不完全是。解决问
5、题还是从板型控制原理去入手吧。四辊轧机调节板形的手段比较少，主要是工作辊磨凸度，工作辊弯辊，压下倾斜；1）其实边浪和中浪控制的原理很简单，带钢边部压下大于中部压下，就容易产生边浪；反之，就容易产生中浪；2）像操作台内抬外压指的是工作侧压，传动侧抬；属于是压下倾斜的，也就是利于杠杆的原理，一边多压点，另一边就抬一点，主要调节单边浪的； 当传动侧出边浪，即传动侧压的多的情况下；在总轧制力不变的情况下，把传动侧抬一些，操作侧压一下，以减轻传动侧的边浪；3）四辊轧机一般配的是正弯辊，主要作用是在轧制力不变的情况下，减少带钢边部受力，以减少带钢边浪的产生；4）辊子中间磨凸度也是四辊轧机经常使用的板形调节
6、手段之一，即利于轧辊中凸，使带钢中部的受力大于两边，在轧制的过程中产生一个微中浪，这样在轧制的过程中，可以避免产生双边浪；防止由于边浪过大而导致跑偏勒辊及断带；1780mm热轧F5机架双边浪问题的研究解决 陈 锦（宝钢股份不锈钢分公司,上海，200560）摘要：宝钢1780mm热轧投产以来，生产稳定性不断提高，但却一直受到精轧F5机架双边浪废钢问题的困扰。为了解决这个问题，技术人员通过不懈努力，采取了优化模型参数、调整工作辊辊型以及改善电气控制等措施，使得F5双边浪废钢问题得到了解决，至今也没有出现过F5双边浪废钢的问题。1 前言2.2.2设定弯辊力小产生双边浪 设定弯辊力来源于PCSU模型的
7、计算，而PCSU模型对弯辊力进行计算设定，是结合轧制力的计算值和轧辊磨损等因素综合考虑的，轧制力计算的准确性对弯辊设定计算影响很大，因此当轧制力计算偏差较大时往往导致弯辊力设定不准，如果设定弯辊力偏小就会产生双边浪。2.2 辊型方面 所谓轧辊辊型就是指工作辊的初始凸度，1780mm热轧精轧工作辊采用的全部是负凸度辊型，如图3所示，这主要是因为精轧机组为PC轧机，采用负凸度辊型能增大PC的调控范围，满足更大范围的凸度控制要求；同时，由于轧辊本身在轧制过程中由热膨胀，采用负凸度能抵消一部分热膨胀，并且采用负凸度辊型容易保证带钢延轧制中心线运行。 但是负凸度的合理配置对前后机架的板形控制和轧制稳定性
8、都有很大影响，如F5的双边浪问题。在生产过程中经常发现，即使F5的弯辊力达到了极限，仍然不能有效消除该机架的双边浪，这是为什么呢？就以3.01250mm规格的SUS304为例，该规格钢种轧制时就经常出现这种状况，操作人员往往束手无策，一个不留神就会废钢。 根据前面提到的轧制负荷大会产生双边浪看来，轧制负荷确实大，但是所有机架都比较大，F2F4 由于是PC轧机，通过轧辊交叉和弯辊的共同作用，大大减弱了带钢边部减薄产生的双边浪，但是过渡到F5就有问题了，该机架只有弯辊作用，加上轧辊本身有负凸度，仅仅有弯辊的调节不能有效改善带钢边部减薄，显然这就涉及到轧辊辊型的问题，即其负凸度可能不合理，不满足实际
9、生产要求。2.2 电气控制方面 电气控制上存在的问题主要是，在精轧工作辊更换之后轧制的一两块带钢，F5F7机架的弯辊在带钢穿带时不能达到设定值，往往较设定值小2030吨左右，因此穿带时就在后机架都产生双边浪，包括F5机架。3 对策措施和效果3.1 优化模型参数 根据以上的分析，模型优化方面主要是从轧制负荷和弯辊两个方面着手，尽量缓和F5双边浪，使之不至于产生废钢。3.1.1 减小F5机架的轧制负荷 F5机架的轧制负荷过大，在很大程度上加剧了F5双边浪的产生，同时作为成品机架来讲，轧制负荷大，对板形控制也不利。因此，措施之一就是减小F5机架的轧制负荷，即将F5的轧制负荷分配给前机架，充分利用前机
10、架的高温大压下来降低后机架的负荷。通过负荷分配的调整，300系列不锈钢以及B480等钢种，F5机架的负荷平均下降了2030左右，这在一定程度上缓和了F5机架的双边浪。3.1.2 提高F5机架的弯辊下限对于厚度在4.5mm以下的300系列不锈钢，以及厚度在3.0mm以下的B480GNQR，由于后机架轧制负荷相对较大，容易在F5产生双边浪，因此为了防止计算偏差造成弯辊设定偏小的状况，在模型控制中，提高了F5机架的弯辊下限，当然这些下限值也是根据生产实际所需要的弯辊力来设定的，表1即为调整前后的弯辊下限值。 表1 F5机架弯辊下限调整前后对比钢种规格调整前(吨)调整后（吨）300不锈钢（3.7,4.
11、52080（3.0,3.720100（2.0,3.020110B480GNQR(2.0,3.0590(1.5,2.020100 经过以上两个措施的实施，在较大程度上缓和F5的双边浪，提高了轧制的稳定性，但是F5双边浪的问题依然存在，并且仍然产生过废钢。3.2 优化辊型 虽然经过模型优化，在一定程度上改善了F5的双边浪问题，但是生产过程中发现，在轧制计划的后期，由于轧辊中部磨损相对严重，F5依然有比较严重的双边浪出现，显然对辊型进行相应的调整也是很有必要的。因此，通过对历史数据的统计和综合分析，对精轧工作辊的辊型进行了调整，调整的机架为F5和F6，表2为调整前后的辊型值。表1 F5、F6工作辊辊
12、型调整前后对比机架调整前调整后F5-120um-80umF6-80um-70um 通过辊型的调整，基本消除了F5机架的双边浪，即使在轧制计划后期，F5机架也不会产生明显的双边浪，这在很大程度上保证了轧制的稳定性，大大降低了F5机架双边浪废钢的问题。3.3 解决电气控制存在的问题 该措施主要是针对精轧换工作辊之后开轧的前两块带钢，由于弯辊力达不到设定值而产生严重双边浪的问题，通过和电气沟通，电气方改进了弯辊的控制时序，保证带钢穿带前，F5F7机架的弯辊力能达到设定值。4 结论 通过对F5双边浪产生原因的分析，制定了相应的对策，包括减小后机架轧制负荷，提高F5机架弯辊下限，调整辊型以及改进弯辊的控
13、制，消除了F5机架双边浪废钢的问题，保证了轧制的稳定性，从以上几个措施的实施以来，至今没有出现过一块F5双边浪造成的废钢，同时F5机架产生双边浪的现象明显减少，几乎没有出现过以前所见到的严重双边浪的情况。参考文献1.美V.B.金兹伯格，高精度板带材轧制理论与实践，冶金工业出版社2. 王廷溥，轧板带材生产原理与工艺，冶金工业出版社；3. 赵刚等编著，轧制过程的计算机控制系统，冶金工业出版社宽带钢轧机板形控制技术比较研究张清东黄纶伟周晓敏摘要 运用软件仿真方法并结合生产实践，从板形调控功效和板带轧机综合性能两个方面，比较研究了目前国际上各主要板形控制技术研究结果不仅有助于板带轧机的选型和板形技术的
14、配置，也有益于先进板形技术的创制关键词板带轧机；板形技术；比较研究分类号 PG335.11Comparative Study on Shape Control Technologies for Wide Strip MillsZHANG Qingdong HUANG LunweiZHOU Xiaomin （Mechanical Engineering School, UST Beijing, Beijing 100083,China ）ABSTRACTThe main advanced shape control technologies in operation now were studi
15、ed and compared, for this reason, shape-adjusting action matrices and mills overall shape control performances of these actuators were imitated by numerical calculation methods. The research conclusions will be not only beneficial to design of strip rolling mills and selection of shape control actua
16、tors for a mill, but also beneficialto creating new advanced shape control technologies.KEYWORDSstrip rolling mill; shape control technology; comparative study自70年代以来，由于市场对板形质量的要求愈来愈高，推动板形控制技术成为板带生产的关键性技术围绕板形控制技术的开发，国际上先后出现了诸如HC，CVC，UC，K-WRS，PC等多种不同机型的新一代高技术板带轧机这些轧机都拥有1项自有的标志性板形控制技术并辅以多项其他通用板形控制技术（如
17、弯辊、压下倾斜、分段冷却），在生产中都配备有板形自动检测装置并实现了板形自动控制板形控制技术都是具有特定设备形态的工艺技术，其板形控制性能与自身的设备条件，如辊系结构与尺寸（辊数、直径、辊长等），以及工艺条件，如轧制力与轧件宽度等有关因此，研究和比较板形控制技术需要针对已知的设备条件和工艺条件，从板形调控功效和板带轧机性能两方面进行1板形调控功效的定义1板形调控功效是在一种板形控制技术的单位调节量作用下，轧机承载辊缝形状在沿带钢宽度方向上各处的变化量，公式表示如下：(1)式中：E(x)板形调控功效函数，可能是简单多项式或高阶复杂多项式；gf (x)承载辊缝形状变化量的函数；S 广义调节量（力或
18、位移）；x沿板宽方向坐标调控功效也可用单位调节量引起的沿板宽方向辊缝形状变化量的离散值表示：E=e1,e2,，ei，（2）此时，E板形调控功效矩阵以上形式的板形调控功效可以表示板形控制技术对承载辊缝形状的各个描述指标（凸度、楔形度、边部减薄量、局部突起量）的调控作用在板形平坦度自动控制系统中，板形调控功效矩阵可表示为板形控制技术的单位调节量所引起的带钢前张应力沿横向各处的变化量，公式表示如下：E=q1,q2,，qi，（3）其中，m板宽范围内板形仪测量区段数；qi第i区段上带钢前张应力变化量板形调控功效可以通过实验或软件仿真2种方法确定其中实验方法需在规模相同的实验轧机或者直接在生产轧机上进行，
19、难度较大软件仿真的方法经济有效，能灵活地模拟各种轧制条件，应用较为广泛2板形控制技术的板形调控功效仿真比较板形调控功效可以准确地描述一种板形控制技术的板形控制思想和调控特性，研究和比较板形控制技术首先要研究并比较其板形调控功效运用有限单元法和影响函数法对目前使用的主要板形控制技术CVC，HC，PC，K-WRS，DSR，弯辊和压下倾斜的板形调控功效进行仿真研究，结果见图1和2各图的纵坐标为以0.001mm为单位的辊缝开度变化量，横坐标为距带钢中心线的距离与半板宽之比，其中DW为工作辊直径，DI为中间辊直径，DB为支持辊直径，B为板宽，P为总轧制力图中的曲线形态和相应函数表达式表示了各板形技术的板
20、形调控功效的大小、特性图16种板形控制技术仿真.横坐标为距带钢中心线距离与半板宽之比(r);纵坐标为以0.001mm为单位的辊缝开度的变化().(a)四辊CVC,(b)六辊CVC,(c)UC,(d)PC,(e)K-WRS,(f)不对称弯辊与压下倾斜Fig.1Shape-adiusting action of six shape control actuators by imitation图2DSR辊各个压块和工作辊弯辊的调控功效Fig.2Shape-adjusting action of padsactuators and WT bending on DSR从图可见，CVC，HC，PC和对称弯
21、辊技术的板形调控功效都是对称的，并且都以2次成分为主其中4次成分含量最多的有：六辊CVC轧机的中间辊抽辊和工作辊弯辊，以及PC轧机的轧辊交叉和UC轧机中间辊弯辊压下倾斜和不对称弯辊技术的板形调控功效是非对称的，并且整体调控作用明显DSR的单个压块压力调节的板形调控功效除一个是高次对称的，其余皆是非对称的，有一定的局部调控作用DSR的全体压块压力可以各种对称或非对称分布模式给出，相应提供各种对称或非对称的板形调控功效K?朩RS轧机的工作辊抽辊没有板形调控作用，其作用在于均匀化磨损另外，图中的板形调控功效是在一定的板宽、辊径、辊长和轧制力下计算所得进一步研究可以发现：（1）板宽与辊长之比对调控功效
22、有一定影响随着比值的增大，各种板形控制技术的调控功效的大小增加，尤其4次成分增加更多（2）各种板形控制技术的调控功效对轧辊直径变化的敏感程度不同如工作辊弯辊对轧辊直径的变化较为敏感，而CVC则基本上与轧辊直径无关（3）平均单位板宽轧制压力对某些板形控制技术的板形调控功效具有影响对比可知，以力为调节量的板形控制技术的调控功效基本不受影响，而以辊形、抽辊为调节量的板形控制技术，其调控功效大小随轧制压力增大而增大3板形调控功效在控制系统中的作用板形调控功效是板形自动控制系统中板形控制策略设计的前提和归宿，它在一定程度上决定了所采取的板形控制策略，以及控制效果评价函数形式和各板形控制技术设定值调节量的
23、求解方法，是板形自动控制模型建立的基础板形调控功效对板形自动控制模型的影响在现有3类闭环反馈控制模型中都显而易见23.1 基于模式识别类对于板形调控功效函数较简单的板形控制技术，运用线性最小二乘法把实测板形信号分解为与各调控功效函数相对应的种模式：求得达极小值时的各值，直接用于确定种板形控制技术的设定值的调节量,一般有3.2 基于最小二乘评价函数类对于板形调控功效函数较复杂的板形技术，不进行模式识别，直接运用线性最小二乘原理建立离散的板形控制效果评价函数并求解各板形控制技术设定值的调节量：(6)确定使达到极小值的,Sp1=A-1ppRp1(7)式中，A板形调控功效矩阵；R板形实测值矩阵3.3
24、基于板形参数评价函数类首先，运用最小二乘法将板形实测值拟合为完全4次多项式：y(x)=+1x+2x2+3x3+4x4(8)再转化为用于表达板形调控功效的板形参数同时将板形控制目标表示为以板形参数分别构造加权的对称及非对称的控制效果评价函数运用登山探索法直接确定使达到极小值的各板形控制技术设定值的调节量以上3类模型分别为3种不同的控制策略及数学模型，用于控制不同的板形技术4板带轧机板形控制性能界定指标板形控制的实质在于对承载辊缝形状的控制各种板形控制技术的板形控制原理都是调控承载辊缝的形状在轧制过程中，影响轧件板形（承载辊缝形状）的干扰因素主要是轧辊辊形变化（轧机方面的）和轧制力波动（轧件方面的
25、）板形控制性能优良的板带轧机，其承载辊缝形状应该同时具有足够大的可调控范围和对轧制力、轧辊辊形变动干扰的抵抗能力因此提出以下板带轧机板形控制性能界定指标41 辊缝形状调控域辊缝形状调控域即轧机各项板形控制技术共同对辊缝形状的各个描述指标凸度、楔形度、边部减薄量、局部突起量的最大可调控范围但一般可以将带钢宽度跨距内的辊缝曲线用离散数值表示，并通过多项式拟合得到曲线的2次凸度和4次凸度，并在坐标系中建立辊缝凸度最大可调控范围，称之为辊缝凸度调节域42辊缝横向刚度轧机一方面应具有承载辊缝形状的可调控柔性，另一方面则应具有当轧制力发生波动和存在干扰时辊缝形状保持相对稳定的能力即辊缝刚性辊缝的刚性用辊缝
26、横向刚度K界定：K=q/Cw（9）式中，轧制压力q的变化量；辊缝凸度对应于的变化量43辊形自保持性（稳定性）轧机的各轧辊在服役期内不断发生表面磨损，下机后可以测得磨损后的轧辊表面轮廓曲线，再与上机前的轧辊初始辊形曲线相减，就可得到轧辊在服役期内表面上的（中点或边部点的）相对磨损量分布曲线，称为轧辊磨损曲线或磨损辊形定义辊形自保持性参数Rw：Rw=1.0-Wmax.K/Lw（10）其中，Wmax宽度方向上最大相对磨损量；Lw磨损曲线宽度；K轧辊径长比如果轧辊表面磨损均匀，则轧辊具有最优的辊形自保持性即辊形稳定性，Rw=1.0实际生产中，除表面局部剥落外，轧辊磨损曲线多为近似光滑曲线型（C型，高次
27、或低次多项式）、“梯形（T型）”、“阶梯型（S型）”和“猫耳型（CE型）”轧辊表面不均匀磨损导致辊缝形状变动和某些板形控制技术的调控功效变化辊缝调节域表明了辊缝的调节柔性，辊缝横向刚度表明了辊缝在轧制力变动时的稳定性建立将二者结合组成的Cw-Cq-q坐标系，以轧制宽度B为参变量，可以得到描述轧机板形控制性能的三维图如果轧辊自保持性良好，则这一板形控制性能的三维图在整个轧辊服役期内保持恒定辊缝的调节柔性和刚度特性以及轧辊的辊形自保持性是比较板带轧机的板形控制性能的主要依据 板形调控功效是板形控制技术的特质，也是决定板带轧机板形控制特性的基本“元素”因此，比较板带轧机的板形控制性能也可以说明板形控
28、制技术的优劣5 板形调控功效决定板带轧机性能板带轧机板形控制技术的配置方案决定了轧机的机型，也决定了轧机的板形控制策略“柔性辊缝”或“刚性辊缝”如果轧机的标志性板形控制技术的调控思想是扩大辊缝形状调控域，则称之为柔性辊缝型；如果是提高辊缝横向刚度，则称之为刚性辊缝型CVC轧机和PC轧机同属高柔度、低刚度辊缝，即柔性辊缝型；HC（UC）轧机属于低凸度、高刚度辊缝型，即刚性辊缝型；VCL（VCR）支持辊技术可提高辊缝刚度并使支持辊具有优良的辊形自保持性，也属于刚性辊缝型；DSR技术既可以实现柔性辊缝控制也可实现刚性辊缝控制6 板带轧机综合性能比较板带钢热轧和冷轧机的主要机型有常规四辊，CVC，HC
29、（UC），PC，K?朩RS，VCL（VCR），DSR等通过软件仿真和生产实践调研从8个方面对各种机型板带轧机的综合性能进行比较，见表1表1 板带轧机综合性能比较Table 1 Comparison of overall performances in strip rolling mill项目常规四辊CVCHC(UC)PCK-WRSVCL(VCR)DSR轧辊是否抽动否是是交叉是否是否辊缝形状调控域CAAACBBA辊缝横向刚度CCACCAAA辊形自保持性CCCCBAAB轧件行进稳定性BBBCBAAA辊耗ACCVBAAC实现自由轧制CCBCACAC结构及维护简易ABBCBABC避免过大轴向力ABBC
30、BAAA辊形及磨辊简易ACBAACCA比较结果进一步说明目前的板带轧机各种机型都各有所长也各有所短，还没有一种机型具有绝对的优势尤其是各机型都有明显缺点：CVC辊形曲线易被磨损破坏，辊间接触压力分布呈S型使支持辊（和工作辊）磨损严重不均HC（UC）轧机辊间接触压力呈三角形分布，使辊端出现较大的接触压力尖峰，从而导致辊面的剥落，增大辊耗和换辊次数PC轧机机械结构复杂，工作辊轴向力大，交叉点与轧制宽度中心线重合难，轧件易跑偏K?朩RS和CVC热轧机上下工作辊的不相等“磨损箱”必造成工作辊移位后的非对称辊缝，导致轧件楔形和单边浪的出现，甚至跑偏的发生；而PC轧机由于轧辊不移动可以避免此类问题使用常规平辊的K-WRS轧机对板形控制无有贡献，但如采用具
