冷軋 1450mm 技術(shù)總結(jié) 冷軋板形控制系統(tǒng)介紹 - 1 - 目 錄 1 板形定義、影響板形的因素和板形控制手段 - - 2 - 1.1 帶鋼斷面形狀表示方法 - - 2 - 1.1.1 凸度（ CR） - - 2 - 1.1.2 楔形 （ CT） - - 3 - 1.1.3 邊部減薄（ E） - - 3 - 1.1.4 局部高點 - - 4 - 1.2 坦度表示方法 - - 4 - 1.2.1 纖維相對長度差表示法 - - 5 - 1.2.2 波浪表示法 - - 6 - 1.2.3 常見板形錯誤與帶鋼延伸的關(guān)系 - - 7 - 1.3 影響板形的因素 - - 9 - 1.3.1 軋輥的彈性彎曲變形 - - 12 - 1.3.2 軋輥的熱膨脹 - - 13 - 1.3.3 軋輥的磨損 - - 14 - 1.3.4 軋輥的彈性壓扁 - - 15 - 1.3.5 軋輥的原始輥型 - - 15 - 1.3.6 軋輥的安裝 - - 15 - 1.4 控制板形的手段 - - 17 - 2 1450 冷連軋控制系統(tǒng)中的板形控制系統(tǒng) - - 21 - 2.1 系統(tǒng)總覽 - - 21 - 2.2 基本測量原理 - - 23 - 2.3 板形測量設(shè)備 - - 24 - 2.3.1 BFI 測量輥 - - 24 - 2.3.2 PCM 解碼單元 - - 26 - 2.4 實現(xiàn)、接口與通訊方式 - - 26 - 2.5 測量值處理 - - 28 - 2.5.1 測量值處理（軋制模式） - - 28 - 2.5.2 測量值處理（標(biāo)定模式） - - 29 - 2.6 板形控制 - - 30 - 2.6.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu) - - 30 - 2.6.2 板形分析 - - 30 - 2.7 分段冷卻控制介紹 - - 32 - 2.8 調(diào)試中所需要進(jìn)行工作 - - 33 - 冷軋 1450mm 技術(shù)總結(jié) 冷軋板形控制系統(tǒng)介紹 - 2 - 冷軋板形控制系統(tǒng)介紹 現(xiàn)在對冷軋帶鋼產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高，繼縱向厚差由于使用AGC獲得比較圓滿的解決之后，橫向厚差及板形的控制則成為重點的研究課題。本文主要分為兩個部分，第一部分介紹了板形的定義、影響板形的因素和板形控制的手段，第二部分介紹了 1450冷連軋控制系統(tǒng)中的板形控制系統(tǒng) 和調(diào)試工作中所做的工作 。 1 板形定義、影響板形的因素和板形控制手段 板形問題包括板帶的橫向厚差及板帶的平直度兩個方面，但由于這二者又緊密相關(guān)，故把他們總稱為板形問題。板形實際上包含帶鋼橫截面幾何形狀和在自然狀態(tài)下 帶材的平坦度兩個方面，因此要定量描述板形就涉及到這兩個方面的多項指標(biāo)，包括：凸度、楔形、邊部減薄、局部高點和和平坦度。 1.1 帶鋼斷面形狀表示方法 1.1.1 凸度（ CR） 凸度是描述帶材橫截面形狀的一項主要指標(biāo)。凸度定義為在寬度中點處厚度與兩側(cè)邊部標(biāo)志點平均厚度之差 CR hc-1/2 her+hel 冷軋 1450mm 技術(shù)總結(jié) 冷軋板形控制系統(tǒng)介紹 - 3 - 式中 her和 hel為右部及左部的標(biāo)志點厚度。所謂標(biāo)志點是指不包括邊部減薄部分的邊部點，一般取離實際邊部 40mm左右處的點。 hc為帶材寬度方向中心點的厚度。 1.1.2 楔形 （ CT） 楔形：即左右標(biāo)志點厚度之差 CT her hel h e11.1.3 邊部減?。?E） 邊部減?。杭磶т撆c軋輥接觸處的軋輥壓扁在板邊由于過渡區(qū)而造成的帶鋼邊部減薄。 Er= her-hEr EL= heL-hEI 式中 hER和 hEl為帶材實際右邊部和左邊部的厚度（上面各式中右部一般指傳動側(cè)，左部為操作側(cè)）。 冷軋 1450mm 技術(shù)總結(jié) 冷軋板形控制系統(tǒng)介紹 - 4 - 1.1.4 局部高點 局部高點是指橫截面上局部范圍內(nèi)的厚度凸起。對于寬冷軋帶鋼，嚴(yán)格說，凸度可分為二次凸度 CR2和四 次凸度 CR4（甚至還包括更高次的）。從帶寬中心點到兩側(cè)標(biāo)志點范圍內(nèi)如測取多個點的厚度值，并用這些點的厚度值擬合出一條曲線，往往是如下形式 h( )=b0+b1 +b2 2+b4 4+ b0 -b4為系數(shù) 由此可定義 CR1=2b1 CR2=(b2+b4) CR4=b4/4 其中 CR1實際上表現(xiàn)了帶鋼的楔形， CR2為二次凸度，亦即為前面所說的凸度， CR4為四次凸度 w圖 1 25 局部高點 1.2 坦度表示方法 平坦度指軋制后在不存在張力的狀態(tài)下（自然狀態(tài)）帶材的平坦性，由于對冷軋成品使用多種測量方法，平坦度可有多種表示方法。 冷軋 1450mm 技術(shù)總結(jié) 冷軋板形控制系統(tǒng)介紹 - 5 - 平坦度不良的主要表現(xiàn)為帶鋼（在自然狀態(tài)下）的翹曲。翹曲是由于帶寬方向上各處延伸不均造成內(nèi)部殘余應(yīng)力分布。 冷軋帶鋼時，對帶鋼前后將施加較大張力，因此軋制時從表面上一般不易看出翹曲、起浪等現(xiàn)象，但當(dāng)帶鋼無張力 ，自然地放在平臺上，?？煽吹綆т摰芈N曲（起浪、皺紋或局部凹凸）。 冷軋帶鋼地翹曲比熱軋帶鋼復(fù)雜。不僅有側(cè)彎、邊浪、中浪，而且存在 1/4 處的波浪以及復(fù)合浪，這是由于內(nèi)應(yīng)力的不同分布造成。 1.2.1 纖維相對長度差表示法 軋后帶鋼翹曲是由于邊部或中部較大的延伸而產(chǎn)生嚴(yán)重邊浪或中浪。一個比較簡單的方法就是取寬度方向上不同點的相對長度差 L/L 來表示平坦度。其中 L是所取基準(zhǔn)點的軋后長度， L是其它點相對基準(zhǔn)點的軋后長度差，相對長度差也稱為板形指數(shù) w。 w L/L 這個值是非常小的，為了更好的表達(dá)和操作，我們引入了 I 單位 。 1 I-unit = 10-5 * L/L。 一般定義 I 為負(fù)時是邊浪， I為正時是中浪。 冷軋 1450mm 技術(shù)總結(jié) 冷軋板形控制系統(tǒng)介紹 - 6 - LL+ LLL+ LL LL Le d g e w a v e s = s t r i p e d g e s a r e l o n g , s t r i p c e n t e r i s s h o r t c e n t e r w a v e s = s t r i p c e n t e r i s l o n g , s t r i p e d g e s a r e s h o r tD E F I N I T I O N 1 _ E . D S F1 8 . 0 7 . 2 0 0 01.2.2 波浪表示法 在翹曲的鋼板上測量相對長度來求出長度差很不方便，所以采用了更為直觀的方法，即以翹曲波形來表示平坦度，稱之為波浪度 dw。將帶材切取一段置于平臺之上，如將其最短縱條視為一直線，最長縱條視為一正弦波，則如圖 1 26 所示，可將帶鋼的波浪度表示為 dw（ Rw/Lw） 100 式中 Rw 波高； Lw 波長。 平臺wL w波形表示法 dw 為波浪度，也叫陡度（ steepness） 。這種方法直觀、易于測量，所以許多工廠都采用這種方法。 冷軋 1450mm 技術(shù)總結(jié) 冷軋板形控制系統(tǒng)介紹 - 7 - 設(shè)在波形表示法圖中與長度為 Lw的直線部分相對應(yīng)的曲線部分長為 Lw+ Lw，并認(rèn)為曲線按正弦規(guī)律變化，則可利用線積分求出曲線部分與直線部分的相對長度差。 因設(shè)波形曲線為正弦波，設(shè)： Hw（ Rw/2） sin（ 2 y/Lw） 故與 Lw 對應(yīng)的曲線長度為： Lw+ Lw 因此，曲線部分和直線部分的相對長度差為 w Lw/ Lw =( Rw/2 Lw)2=( 2/4)d2w 10-5 因此波浪度可以作為相對長度差的代替量。只要測出帶鋼波浪度，就可以求出相對長度差。 1.2.3 常見板形錯誤與帶鋼延伸的關(guān)系 下圖顯示了典型的幾種板形表現(xiàn)形式與板寬方向上延伸率的對應(yīng)關(guān)系。 冷軋 1450mm 技術(shù)總結(jié) 冷軋板形控制系統(tǒng)介紹 - 8 - 但是，實際上在實際軋制完的帶鋼上，這些板形錯誤會同時出現(xiàn)，帶鋼表現(xiàn)出來的是這幾種板形的綜合表現(xiàn)。下圖演示了其中的一種情況。 冷軋 1450mm 技術(shù)總結(jié) 冷軋板形控制系統(tǒng)介紹 - 9 - 1.3 影響板形的因素 通常冷軋帶鋼產(chǎn)品不允許有明顯的浪形與瓢曲等板形缺陷存在，因為板形不良將直接影響用戶的使用。如帶鋼在長 度方向在水平面上向一邊彎曲，會影響用戶放樣下料、自動進(jìn)料或材料的利用率，更為嚴(yán)重的是切不成材，無法使用。要不就是大材小用或積壓待處理。因此，板形是冷軋帶鋼產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中的保證項目之一。 根據(jù)冷軋帶鋼產(chǎn)品的規(guī)格、用途等不同，在板形質(zhì)量方面的要求程度亦各有異。我們平時所說的板形或有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的板形要求一般是指“視在板形”，亦即指在軋制過程中或軋后即可用肉眼或測量器具辨別的板形。而事實上，操作不當(dāng)會產(chǎn)生一種在軋制后不能立即發(fā)現(xiàn)往往要在后部加工工序中才會暴露的板形，即“潛在板形”。例如，有時從軋機(jī)出來的帶鋼看起來并 無浪形，但一旦縱剪，即會出冷軋 1450mm 技術(shù)總結(jié) 冷軋板形控制系統(tǒng)介紹 - 10 - 現(xiàn)旁彎或者浪形。因此，在生產(chǎn)中要將視在板形都控制在所要求的范圍內(nèi)。 眾所周知，帶鋼的橫向厚度差取決于軋輥在軋制時輥縫的實際大小及形狀，帶鋼的板形則取決于與此有關(guān)的各部分的延伸的均勻程度。因此，橫向厚度和板形是兩個不同的概念。但無論是橫向厚度差方面的缺陷或板形方面的缺陷，其根源都在于帶鋼在軋制過程中的不均勻變形（不均勻 的壓下與不均勻的延伸）， 實質(zhì)是帶鋼內(nèi)部殘余應(yīng)力的分布?？梢姡瑱M向厚度差與板形有著內(nèi)在的關(guān)系。因此，通過調(diào)整輥縫形狀可以達(dá)到減小帶鋼的橫向厚度差和改善板形質(zhì)量的 目的。 研究證明，在冷軋過程中，由于帶鋼的寬展很小幾乎可以忽略不計。因此，壓下變形基本都轉(zhuǎn)為延伸，特別在待張力軋制的情況下，可以相當(dāng)準(zhǔn)確的認(rèn)為壓下系數(shù)就等于延伸系數(shù)。如此，帶鋼在軋制過程中由于某種原因而引起的各部分的壓下不均將表現(xiàn)為這部分的延伸不均，板形缺陷的出現(xiàn)就是來源于帶鋼寬度方向上各部分的延伸不均，延伸較大的部分被迫受壓，而延伸較小者則被迫受拉。通常拉伸作用不會引起板形問題，但是當(dāng)壓縮力超過一定的臨界值時，該部分帶鋼在壓縮力的作用下將產(chǎn)生不同形式的屈曲。 事實上，帶鋼在軋制時在尚未進(jìn)入軋輥之前的部分其 前進(jìn)速度沿寬度方向是均勻分布的，而剛從輥縫出來的帶鋼速度沿寬度方向上的分布是不均勻的。為了區(qū)別于軋制時帶鋼的變形，通常把這種離開輥冷軋 1450mm 技術(shù)總結(jié) 冷軋板形控制系統(tǒng)介紹 - 11 - 縫以后由于縱向延伸不均而引起的附加變形稱為“二次變形”，帶鋼“二次變形”的結(jié)果導(dǎo)致帶鋼板形的不良。 如果認(rèn)為“二次變形”等于零是確保帶鋼完全平直的理想條件，就應(yīng)設(shè)法使帶鋼各點延伸一致，即意味著帶鋼斷面上各點的壓下率相同。當(dāng)帶鋼在軋制前就已存在著一定的斷面厚度差時，則依照帶鋼斷面上各點的壓下率相同顯然還不能保證縱向各點延伸完全一致。如果料中部厚于邊部的情況下，為了保證均勻延伸，就必 須使中部的壓下率大于邊部的壓下率，這樣才有可能使中部與邊部的延伸差等于零。 在實際生產(chǎn)中，經(jīng)常會碰到這樣一個情況，即有時軋出帶鋼板形良好但厚度超出偏差，為了保證帶鋼橫斷面厚度偏差值，板形方面的要求又可能滿足不了，造成這種局面的根本原因就是原料斷面厚度的不均勻。 如前所述，帶鋼橫向各部位延伸一致的標(biāo)準(zhǔn)是各點的壓下率相同。然而，只要軋前帶鋼的各點厚度差不等于零，所軋出的帶鋼厚度差在保證板形良好的條件下是不可能等于零的。而且，在延伸相同的條件下，軋前厚度差越大，那么在保證板形良好的情況下所軋出的帶鋼橫向厚差也越大 。換句話說，只要軋前厚度差不等于零而想使軋出的帶鋼厚度差等于零，就只有破壞均勻延伸條件，從而也破壞了板形的平直。因此，為了盡可能兼顧板形與橫向厚差的要求，重要的問題在于努力保證冷軋帶鋼原料的厚度比較均勻，這點已為冷軋帶鋼生產(chǎn)實踐所證明。 冷軋 1450mm 技術(shù)總結(jié) 冷軋板形控制系統(tǒng)介紹 - 12 - 上所述，影響板形不良的原因在于帶鋼在軋制過程中沿寬度方向上各處的不均勻延伸。板形缺陷的產(chǎn)生，除了原料的厚度不均勻等因素外主要是軋輥的輥縫變化。因此，板形的控制基本上可以說是輥形的控制，而輥形的控制系指對實際軋制時工作輥縫形狀的控制。 眾所周知，帶鋼在冷軋過程中，其橫 斷面上各點的厚度取決于軋輥在軋制時的實際輥縫；其平直度則取決于各部分延伸的均勻程度，這同樣也取決于軋制時的實際輥縫的形狀與大小。由于軋輥的彎曲而沿帶鋼寬度方向輥縫發(fā)生變化，使軋出的帶鋼沿寬度方向變的不均勻，這就導(dǎo)致帶鋼板形的不良，而軋輥的彈性變形、輥溫的變化及軋輥的磨損乃是使軋輥彎曲、其實際工作輥縫發(fā)生變化的主要因素。特別是軋輥的磨損，每時每刻都在破壞著正常的輥形，使輥縫發(fā)生不均勻的變化。 歸結(jié)起來，影響輥縫形狀的因素主要有以下幾點： 1.3.1 軋輥的彈性彎曲變形 從變形工具方面來看，如果軋制用的軋輥加工成嚴(yán)格的圓柱 形，那么在不過鋼時，輥縫顯然是平行的。在軋制帶鋼時，由于軋制壓力的作用，軋輥將產(chǎn)生彈性變形（如下圖）。這些彈性變形沿輥身長度方向是不均勻分布的，結(jié)果使軋制時的實際輥縫變成中間尺寸大于邊部尺寸的鼓形輥縫，所軋出的帶鋼斷面形狀自然也是鼓形的。即帶鋼中部產(chǎn)生凸度，帶鋼邊緣減薄。通常，軋制壓力越大，軋輥的彈性彎冷軋 1450mm 技術(shù)總結(jié) 冷軋板形控制系統(tǒng)介紹 - 13 - 曲變形越大；軋輥直徑越大，剛性就越好，則軋輥的彈性彎曲變形越小。 1.3.2 軋輥的熱膨脹 冷軋生產(chǎn)過程中，帶鋼的變形主要是壓下與延伸變形，厚度方面的壓下幾乎全部變成縱向的延伸。在變形過程中，帶鋼將產(chǎn)生大量的變形熱，帶鋼在軋制中產(chǎn)生的變形熱是主要的熱源。由于這種變形熱使軋輥熱膨脹而改變原始輥形，實測表明，輥身各部分的溫度并不一致，由此引起的溫度差將導(dǎo)致軋輥直徑的熱膨脹差。在多數(shù)情況下，輥身中部的溫度將高于其邊部的溫度，此時，假如軋輥由于熱膨脹所形成的凸度其值正好與軋輥產(chǎn)生的彈性彎曲所形成的凹度值相互補(bǔ)償，則輥身就能保持圓柱形，這時沿帶鋼橫斷面各處的壓下將都是一樣的，那么帶鋼各點的延伸也就都相同（原料厚度各點都相同的情況下），軋出的帶鋼板形自然是良好的；如果軋輥的彈性彎曲所形成的凹度值大于軋輥熱膨脹凸度值，則帶鋼 兩邊的壓下將比中間大，那么帶鋼兩邊的延伸變形也相應(yīng)的要大些，儀即比中間部分伸長要大些；換一種情況，如果軋輥的彈性彎曲所形成的凹度值小于軋輥熱膨脹，則帶鋼中間部分的延伸大于兩邊部分的延伸?？梢姡堓佊捎跓崤蛎浰纬傻耐苟炔还芷浯笮《紝⒂绊懺驾伩p形狀。 冷軋 1450mm 技術(shù)總結(jié) 冷軋板形控制系統(tǒng)介紹 - 14 - 軋輥溫度分析示意圖 需提請注意的是輥溫沿輥身長度上的分布往往也不是對稱的。 1.3.3 軋輥的磨損 隨著軋輥在換輥以后工作時間的逐漸增長，工作輥與帶鋼之間、工作輥與支撐輥之間由于摩擦?xí)管堓伳p，軋輥的磨損使輥縫形狀漸漸的變的不規(guī)則起來 （如圖所示）。影響軋輥磨損的因素也是多方面的。例如，軋輥與帶鋼的材質(zhì)、軋輥表面硬度和光潔度、軋制壓力和軋制速度。前滑和后滑的大小以及支撐輥與工作輥之間的滑動速度都會影響軋輥磨損的快慢；另外，沿輥身長度方向軋輥磨損也是不均勻的，這些都將影響輥縫的形狀。 軋輥磨損示意圖 冷軋 1450mm 技術(shù)總結(jié) 冷軋板形控制系統(tǒng)介紹 - 15 - 1.3.4 軋輥的彈性壓扁 軋制時由于軋制壓力的作用，帶鋼與工作輥之間、工作輥與支撐輥之間均會產(chǎn)生彈性壓扁。影響輥縫形狀的不是軋輥的彈性壓扁的數(shù)值，而是壓扁值沿輥身長度方向的不同大小，對于工作輥來說，如果軋制壓力沿帶 鋼寬度是均勻分布時，則工作輥的彈性壓扁分布也是均勻的。由于工作輥與支撐輥之間的接觸長度上各點的壓力是不同的，這就使輥與輥之間彈性壓