13板形控制
板形控制概述
复杂，因此板形控制系统是一个多变量，强耦合，非
线性的复杂控制系统。随着用户的要求逐渐增高，以
冷轧板形控制技术发展现状
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板形控制概述
冷轧板形控制技术发展现状
• 连续可变凸度轧机 （CVC）
• a. 中间位置
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b. 正凸度
c. 负凸度
板形控制概述
冷轧板形控制技术发展现状
• 连续可变凸度轧机 （CVC）
• 分为CVC-4H和CVC-6H轧机
• CVC-4H轧机为四辊轧机，工作辊辊型磨削加工成具 有一定曲线特征的形貌，实现轧机辊缝形状的连续可变。
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板形控制概述
冷轧板形控制技术发展现状
•HC及其它轧辊横移式轧机
• 日本日立公司创立的HC轧机，即中间辊可以轴向移动的 六辊轧机，由于消除带宽以外工作辊与支撑辊间的接触，从 而减小了工作辊挠度和带材边部减薄，并可以根据需要进行 调整，提高了板形控制的能力，目前已得到了越来越广泛的 应用。 • 在HC轧机可移动中间辊和工作辊弯辊的基础上，增设中 间辊正弯辊，成为UC轧机，因而具有更强的板形控制能力。 在HC轧机的基础上，还可派生出工作辊也可以轴向移动的 HCMW,UCMW 六 辊 轧 机 ， 仅 对 工 作 辊 进 行 轴 向 移 动 的 HCM四辊轧机等。 • 工作辊轴向移动不仅有利于控制板形，对均匀工作辊磨 损也是非常有利的措施。无论是工作辊移动还是中间辊移动， 都提高了弯辊力的作用效果。
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➢轧机装备水平不断 提高； ➢板形检测设备的精 度和稳定性不断提高； ➢板形控制系统硬件 平台配置的不断完善 和提高。
板形控制概述
冷轧板形控制技术发展现状
• 冷轧板形控制技术代表轧钢领域单项技术最高水
板形自动控制
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由上述条件和体积不变定律，在原料板形良好 的前提下，保证带钢轧后平直的条件为：
H h
H h
H 原料平均厚度 h 轧件出口平均厚度 原料凸度
轧件出口凸度 延伸系数
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由上式可知： (1) 带钢的平直度与凸度密切相关 (2) 控制带钢的平直度，可以通过控制带钢的 凸度实现 (3) 对于板形良好且横截面具有一定凸度Δ的 原料，为保持轧后平直，应使轧后带钢横截面 也具有一定的凸度δ，而且
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忽略带钢弹性变形，并认为轧辊和带钢间作用 的负荷及变形对称，则轧辊有载辊形凸度曲线 可以表示为：
1 f Wb FWb (DW 0 DWT DWm )u 2 2
其中：
u b/ L
b 工作辊与轧件接触长度 L 支撑辊辊面长度
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板形自动控制
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板形自动控制
板型：用于描述成品带钢的翘曲程度 主要指标：
横向：成品带钢的断面形状（凸度、楔形等） 纵向：成品带钢的平直度等
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10.3.1 板形的数量表示方法
(1) 凸度
绝对凸度CR：为带钢宽度方向中点与两侧左右标志点 厚度平均值之差。
her hel CR hc 2
h El
40mm
hel
hc
her
h Er
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(2) 楔形 左右标志点厚度之差
CT her hel
板形控制及缺陷
F/M: Flatness meter S/W: shape meter
(根据该公式可以求出Cr)
i 为遗传系数， i 为stamping ratio 式中i为第i站轧机
Cri Cmi Cr i 1 i i 1 hi hi hi 1
Cmi Cm Cm Pi FBi .......... ... Pi FBi
Strip: Crown:Cr40 [ mm or micro m] Strip: Shape:λ[%] Strip: Flatness:ε[I-unit] Strip:Wedge:=he1-he2 Cr40= hc-he(40)........This plant use. Cr25=hc-he(25).......JIS
热计算种类 水冷
喷水冷却 层流冷却 乳化液冷却 变形热 轧制中的热转移 摩擦热 接触热传导
Wear calculation(磨耗计算 )
空气 S1 ,1 , 1
轧 辊 冷 却 轧辊r 轧辊冷却
S 2 , 2 , 2
轧辊 r
空气
， 计算工作辊磨损凸度，为下一钢卷作准备 WWR f P( x)...... Crw-w，计算完 WR-W 后，在 setup 功能中就计算Crw-w再加上 model formula中47页的计算。
Cr100 Cr65 Cr40= hc-{he(40)1+he(40)2}/2........This plant use.
40 40
h40
hc
h40
图5
俯视图
截面图
2.中波： 当钢带两侧的压缩率不一样时，即一边的压缩率大于另一边的压缩率 时，钢带的形状会变成香蕉型（cramber）俯视图如下所示： a b 截面图 俯视图 3,契型波 辊型的介绍： CNP辊(Combined Numerical Profile) ：由IHI公司发明，主要 适用于narrow material，它是对每个点的厚度进行计算。 CVC辊（Continuous Variable Crown）：由SMS公司发明，它 主要是对钢带中部与边缘厚度差的控制。 a面的压缩率大于b面的 压缩率
板形控制的详细解析
板形控制的详细解析文章来源：钢铁E站通/dict/detail.php?id=388板形控制是冷轧板带加工的核心控制技术之一，近年来随着科学技术的不断进步，先进的板形控制技术不断涌现，并日臻完善，板形控制技术的发展，促进了冷轧板带工业的装备进步和产业升级，生产效率和效益大幅提升。
板形的概念:板形的基本概念板形直观来说是指板带材的翘曲度，其实质是板带材内部残余应力的分布。
只要板带材内部存在残余应力，即为板形不良。
如残余应力不足以引起板带翘曲，称为“潜在”的板形不良；如残余应力引起板带失稳，产生翘曲，则称为“表观”的板形不良。
板形的表示方法板形的表示方法有相对长度差表示法、波形表示法、张力差表示法和厚度相对变化量表示法等多种方式。
其中前两种方法在生产控制过程中较为常用。
常见的板形缺陷及分析常见的板形缺陷有边部波浪、中间波浪、单边波浪、二肋波浪和复合波浪等多种形式，主要是由于轧制过程中带材各部分延伸不均，产生了内部的应力所引起的。
为了得到高质量的轧制带材，必须随时调整轧辊的辊缝去适合来料的板凸度，并补偿各种因素对辊缝的影响。
对于不同宽度、厚度、合金的带材只有一种最佳的凸度，轧辊才能产生理想的目标板形。
因此，板形控制的实质就是对承载辊缝的控制，与厚度控制只需控制辊缝中点处的开口精度不同，板形控制必须对轧件宽度跨距内的全辊缝形状进行控制。
影响板形的主要因素:影响板形的主要因素有以下几个方面∶(1)轧制力的变化；(2)来料板凸度的变化；(3)原始轧辊的凸度；(4)板宽度；(5)张力；(6)轧辊接触状态；(7)轧辊热凸度的变化。
板形控制先进技术:改善和提高板形控制水平，需要从两个方面入手，一是从设备配置方面，如采用先进的板形控制手段，增加轧机刚度等；二是从工艺配置方面，包括轧辊原始凸度的给定、变形量与道次分配等。
常规的板形控制手段主要有弯辊控制技术、倾辊控制技术和分段冷却控制技术等。
近年来，一些特殊的控制技术，如抽辊技术(HC轧机和UC系列轧机)、涨辊技术(VC轧机和IC轧机)、轧制力分布控制技术(DSR动态板形辊)和轧辊边部热喷淋技术等先进的板形控制技术，得到日益广泛的应用。
热轧带钢生产中的板形控制范本
热轧带钢生产中的板形控制范本热轧带钢生产中的板形控制是一个关键的工艺环节, 对于产品的质量和成本都有着重要的影响。
本文将从板形控制的目标、过程、方法以及优化等方面进行详细的介绍。
一、板形控制的目标热轧带钢的板形控制的主要目标是使得钢带的板形达到设计要求, 即保持带钢在轧机出口处的平直度和边部的整齐度, 同时减小带钢在轧机出口处的侧弯、扭曲和波浪板形等缺陷。
对于一些对称性较好的带钢产品, 还需保持带钢两端表面与轧机的同心度。
二、板形控制的过程热轧带钢板形控制的过程主要包括前段控制、中段控制和后段控制三个阶段。
1.前段控制: 前段主要包括热轧连铸过程和热轧过程中的预弯矫直机、厚度控制等过程。
这一阶段的目标是减小带钢的不均匀厚度分布, 控制带钢的凸度和波浪度, 为后续的板形控制打下基础。
2.中段控制: 中段主要包括轧制机组控制和冷却控制等过程。
通过控制轧机的速度、压下力以及冷却速度等参数, 调整带钢的板形。
在轧制机组控制上, 采用辊形调整、辊系控制等技术手段来改变带钢板形。
在冷却控制上, 通过改变冷却方式、喷水的位置和喷水量等参数来调整带钢的板形。
3.后段控制：后段主要包括带钢的拉直和切割等过程。
通过采用拉直机进行带钢的拉直，使得带钢在轧机出口处达到平直度的要求。
同时，通过切割机对带钢进行切割，保证带钢的两端表面与轧机的同心度。
三、板形控制的方法热轧带钢板形控制的方法主要包括参数调整法、辊形调整法和辊系控制法。
1.参数调整法: 通过调整轧机的速度、压下力、冷却速度等参数来控制带钢的板形。
这种方法操作简单, 但对于复杂的板形控制要求, 效果较差。
2.辊形调整法: 通过调整辊系的形状来改变带钢板形。
辊形调整主要包括辊筒调整和辊系调整两种方法, 通过改变辊系的形状, 调整辊系的凸度、侧弯等参数来控制带钢板形。
3.辊系控制法：辊系控制主要是通过辊系控制技术来改变辊系间的关系，从而改变带钢的板形。
辊系控制主要包括辊系窜凸控制、动力控制和形态控制等方法，这些方法可以实现对辊系间的力学和几何关系进行控制，进而控制带钢的板形。
板形控制技术--板型
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1.1.1 板形的描述
如图1.1所示建立坐标系， x为轧件宽
度方向（操作侧指向传动侧）， y为
轧件运行方向， z为轧件厚度方向。
记来料板廓为 Hf(x) ，轧后带材板廓
为hf(x)，记带材的浪形函数为 W(x,y)
。
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? 凸度：
板带材产生翘曲，实质上是横向各点的不均匀延伸造 成的，因而表示板形的一个简单方法是取横向不同位置的 相对长度差表示板形，即
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式中 ε0、ε1——分别为来料和轧后的相对长度差； L 0p、L1p ——分别为来料和轧后平均长度；
ΔL 0b 、 ΔL 1b —— 分别为来料和轧后长度差，可用下式表 示：
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? 宽度方向翘曲
板带材以其纵截面的x轴为中性轴产生的弯 曲变形。又称横向弯曲或C瓢曲。在轧制过 程中，轧辊承受轧制力发生弹性变形，工 作辊出现挠度，板带材会出现横向厚差。 进行辊型设计时要确定合理的轧辊原始凸 度。考虑到轧辊磨削方便。四辊轧机轧辊 原始凸度设计应用较广泛的一种方法是一 个工作辊有凸度，另一个工作辊及两个支 撑辊都是圆柱形。
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式中： be——带材边缘位置，一般取 be = 5 mm
EM —— 传动侧边部减薄量； EO —— 操作侧边部减薄量。 ? 局部凸起量
指横切面上局部范围内的厚度凸起。
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?平直度
定义：平直度是不平坦程度的定量表示。
在板带钢生产过程中，由于轧制力沿轧辊轴 向分布不均匀、轧辊热膨胀不均匀、轧辊磨损不 均匀、带钢横向温度分布不均匀，造成带钢各处 长度不一致，带钢较长的部分波浪起伏，即平时 所说的浪形，浪形为不可恢复变形。
带材板形的自动控制
三、反馈控制的计算模型 板形测量信号一般都是离散的信号。 其计算模型有多种，其中主要的有4种方 法，即 模式识别法 参数评价法 影响函数法 人工智能法
带材板形的Байду номын сангаас动控制
板形自动控制是板带材轧制的核 心控制技术之一，是一项综合技术， 生产中必须通过先进的控制手段与工 艺参数的合理匹配，才能获得理想的 板形。 近年来随着科学技术的不断进 步，先进的板形控制技术不断涌现， 并日臻完善。 板形控制的目的是要轧出横向厚 差均匀和外形平直的板带材。
一、板形的概念 在直观上是指板带材的平直度， 即浪形、瓢曲、翘曲、折皱或旁弯等 板形缺陷的程度，其实质是指带钢内 部残余应力分布状况，即轧件在宽度 方向变形的均匀程度。 二、板形缺陷常见种类 有：浪形、瓢曲、翘曲、折皱或旁弯 等。
热连轧机的闭环反馈控制，主要是根
据精轧出口处的板形测量仪的实测结 果，反馈调整最后一个或几个机架的 弯辊力，达到保证带钢平直的目的。 冷连轧机的闭环反馈控制，一般在最 末机架安装板形测量辊，与最末机架 形成闭环反馈。有的轧机在第一机架 也装有板形测量辊和闭环反馈系统。
二、反馈控制策略：根据板形调控手段 的数量和各自特点，确定对于这些板 形调控手段如何分配板形偏差。 反馈控制策略总体上可以分为两 大类，即接力方式与分配方式。 接力方式：确定控制层次及优先调节 权。 分配方式：分配板形偏差，并计算各 个调控手段的调节量。
2. 板形目标曲线的确定 （1）概念 板形目标曲线：指板形控制系统调节带 钢板形(由板形仪测得的 前张应力)应达到的目 标。 板形目标曲线代表了生产者所期望 的实物板形质量，其研究过程经历了三 个发展阶段。
由于来料情况不同，或是根据客户 的需要，或是根据生产的实际情况，如 裂边、浪形、楔形等，可选择不同的目 标曲线组织生产。板形仪一般可以存贮 近50条目标曲线，供操作人员选择。 目标曲线的选用可分为两个参数： 形状，即目标曲线号 幅值，即曲线正负值的大小。
热轧带钢生产中的板形控制
热轧带钢生产中的板形控制是保证产品质量的关键环节之一。
板形控制主要包括轧制工艺参数的调整和辊系结构的优化两方面。
本文将从这两个方面进行详细的介绍。
一、轧制工艺参数的调整1. 温度控制：热轧带钢的温度对板形控制有着重要影响。
过高的温度会导致带钢热膨胀，从而产生较大的板凸度；过低的温度则会导致带钢冷却过快，使得带钢变形不均匀。
因此，必须对热轧带钢的温度进行精确控制，确保其在适宜的温度范围内进行轧制。
在实际生产中，可以通过控制热轧带钢的加热温度、热轧温度和冷却方式等来实现温度控制。
可以采用先控制热轧带钢的加热温度，确保钢坯达到适宜的温度范围，然后通过控制热轧带钢的入口温度和轧制温度来进一步调整温度进行控制。
同时，还可以优化冷却方式，如采用水冷、风冷等方法进行冷却，以达到更好的板形控制效果。
2. 速度控制：热轧带钢的速度对板形控制同样具有重要影响。
速度过快会导致拉伸应力过大，从而使板形产生波状或弓形变形；速度过慢则会导致带钢在轧制过程中受到过多的应力作用，导致板形不稳定。
因此，在热轧带钢的生产过程中，需要对轧制速度进行合理的控制。
可以通过调整轧机的传动装置、辊道的排列方式、模块的配比等来实现速度控制。
同时，还可以通过控制轧机的压下量、变形度等工艺参数来进一步调整速度进行控制。
3. 张力控制：热轧带钢的张力对板形控制同样具有重要影响。
张力过大会导致带钢产生不均匀的塑性变形，从而使板形产生波状或弓形变形；张力过小则会导致带钢发生塑性回弹，导致板形不稳定。
因此，在热轧带钢的生产过程中，需要对张力进行精确的控制。
可以通过调整轧机的辊道间隙、调整轧机的压下量、调整轧机的传动装置等来实现张力控制。
同时，还可以采用张力控制系统进行实时的张力监测和调整，以确保带钢在轧制过程中保持适宜的张力。
二、辊系结构的优化1. 辊系选择：辊系的选择对板形控制具有重要影响。
辊系的结构参数、辊型和辊材质等都会对板形产生影响。
合适的辊系选择可以实现板形的稳定控制，提高产品的表面质量和机械性能。
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一、填空题
13.1板形是指成品带钢断面形状和平直度两项指标。
13.1带钢断面形状对于不同用途的成品有着不同要求，作为冷轧原料的热带卷，要求有一定凸度，而成品热带卷则希望断面接近矩形。
13.3影响轧辊磨损的主要因素是工作期内实际磨耗量以及磨损的分布特点。
13.3影响辊缝形状的因素有：热辊型、轧制力使辊系弯曲和剪切变形、磨损辊型、原始辊型、CVC或PC辊对辊型的调节、弯辊装置对辊型的调节。
二、判断题
13.1理论上残余压应力将使带钢产生翘曲(浪形)，实际上，由于带钢自身的刚性，只有当内部残余应力大于某一临界值后，才会失去稳定性，使带钢产生翘曲(浪形)。
此临界值与带钢厚度、宽度有关。
（√）
13.2在来料平直度良好时，入口和出口相对凸度相等，这是轧出平直度良好的带钢的基本条件。
（√）
13.2为了保证操作稳定，轧制过程中的辊缝必须是凸形的。
（√）
13.2违背了“板凸度一定”原则，一定会出现浪形或瓢曲。
（×）
13.2板带愈薄，保持良好板形的困难也就愈大。
（√）
13.2 12rnm以上厚度时相对凸度的改变受到限制较小，即不会因为适量的相对凸度改变而破坏平直度。
因此将会允许各小条有一定的不均匀延伸而不会产生翘曲。
（√）
13.2厚度6～12mm时不存在横向流动，因此应严格遵守相对凸度恒定条件以保持良好平直度。
（×）
13.3支承辊的弹性弯曲以及支承辊与工作辊间的相互弹性压扁的不均匀性决定了工作辊的弯曲挠度。
（√）
三、单选题
13.1作为冷轧原料的热带卷要求带钢断面形状呈（）。
A、接近矩形；
B、矩形；
C、凸形；
D、凹形
答案：C
13.1作为成品热带卷要求带钢断面形状呈（）。
A、接近矩形；
B、矩形；
C、凸形；
D、凹形
答案：A
13.1 带钢边部厚度测量时一般取（）。
A、离实际带边10mm处；
B、离实际带边20mm处；
C、离实际带边30mm处；
D、离实际带边40mm处
答案：D
13.1带钢边部减薄形成的原因是（）。
A、弯曲挠度；
B、磨损；
C、弹性压扁；
D、热凸度
答案：C
13.1一个I单位相当于相对长度差为（）。
A、10-6；
B、10-5；
C、105；
D、106
答案：B
13.1以I为单位表示的板形数量值为相对长度差的倍数为（）。
A、10-6；
B、10-5；
C、105；
D、106
答案：C
13.2应严格遵守相对凸度恒定条件以保持良好平直度的厚度条件是（）。
A、小于6mm；
B、6～12mm；
C、12～18mm；
D、大于18mm
答案：A
四、多选题
五、名词解释题
13.1平直度：平直度一般是指浪形、瓢曲或旁弯的有无及存在程度。
13.3轧辊的挠度：在轧制压力的作用下，轧辊要发生弹性变形，自轧辊水平轴线中点至辊身边缘L/2处轴线的弹性位移，称为轧辊的挠度。
13.3轧辊的实际凸度：轧制过程中轧辊的实际凸度，系指轧辊的原始(磨削)凸度，热凸度及磨损量的代数和。
上下工作辊与上下支承辊的实际凸度，共同构成了轧辊的实际总凸度。
13.3轧辊凸度的磨损率：轧辊凸度的磨损率即轧制每张或每吨钢板轧辊凸度的磨损量。
13.3原始凸度：轧辊磨削加工时所预留的凸度为磨削凸度，又称原始凸度。
六、简答题
13.1列举带钢断面形状的表示方法。
答：1）断面形状可用一多项式加以逼近。
2）为了简单，往往以其特征量——凸度为控制对象。
3）还可以采用相对凸度CR=δ/h作为特征量。
13.1断面形状用一多项式表示为h(x)=he+ax+bx2+cx3+dx4，解释各参数的含义。
答：he为带钢边部厚度，一次项实际为楔形的反映，二次项(抛物线)为对称断面形状，对于宽而薄的热带亦可能存在三次和四次项，边部减薄一般可用正弦或余弦函数表示。
13.1列举带钢平直度的表示方法。
答：(1)波形表示法（翘曲度、板形单位I、不平度）
(2)残余应力表示法
13.1热带生产时，冷轧原料和成品热带卷对厚度和板形有那些不同要求。
答：（1）带钢断面形状对于不同用途的成品有着不同要求，作为冷轧原料的热带卷，要求有一定凸度，而成品热带卷则希望断面接近矩形。
（2）对厚度要求，冷轧原料采用相对AGC，成品热带卷采用绝对AGC。
13.2为什么说断面形状和平直度是两项独立指标，但相互存在着密切关系。
答：断面形状是指带钢横断面的厚度分布情况，常用凸度（Δ或δ）或相对凸度（δ/h或Δ/h）表示。
平直度一般是指浪形、瓢曲或旁弯的有无及存在程度。
从理论上讲带钢只有沿宽度上各点的压不率相等，从而使各小条的延伸率相等时，才能获得良好的平直度。
根据上述条件和体积不变定律，可以推得在来料板形良好的情况下，保证带钢轧后平直的条件为：，即遵循板相对凸度一定原则。
13.3影响辊缝形状的因素有哪些？
答：影响辊缝形状的因素有：
(1)热辊型；
(2)轧制力使辊系弯曲和剪切变形；
(3)磨损辊型；
(4)原始辊型；
(5)CVC或PC辊对辊型的调节；
(6)弯辊装置对辊型的调节。
13.4热带轧制时粗轧、精轧机组板形控制有什么不同。
根据板形良好判断条件，粗轧一般不用考虑板形。
对精轧，后三架保证板相对凸度一定，即用来控制平直度；前几架用来控制相对凸度，保证
在F3得到成品相对凸度。
13.4如何同时保证成品要求凸度及带钢平直度？
答：相对凸度恒定，是获得平直带钢的理想条件，实际上，允许有一定的偏差。
为此，板形设定模型应充分利用头两个机架限制条件较宽的条件来设定F1、F2机架，使F2机架出口凸度达到要求凸度，然后后面各机架设定成保持相对凸度恒定而达到要求，从而同时达到了成品凸度和平直度。
由此可见，在设计轧机时，应使F2机架具有较强的改变辊缝形状的能力13.4热连轧薄规格带钢时，平直度良好，成品凸度大，如何调整？
答：应充分利用头两个机架限制条件较宽的条件来设定F1、F2机架，使F2机架出口凸度达到成品要求的凸度，然后后面各机架设定时保持相对凸度恒定（即成品要求的凸度），从而同时达到了成品凸度和平直度要求。
13.4普通轧机和特殊轧机靠什么完成板形设定，靠什么完成板形控制？
答：对设置有HCW、CVC或PC机构的现代轧机，板形设定(或称为断面凸度设定)主要靠这些装置，而对老的轧机，则只能靠合理负荷分配(轧制力分配)来保证带钢头部板形(凸度和平直度)。
对热轧来说，在轧制状态下能够调整有载辊缝形状，主要是靠弯辊装置(轧制时轧制力对板形来说已成为扰动量)，因此希望设定时不过多利用弯辊。