带钢板形的概念及CVC轧机板形控制原理

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  1、带钢板形及CVC轧机板形控制原理内容概述 板形基本概念带钢尺寸质量指标包括纵向和横向尺寸。 横向横向板形指标的是带钢的断面形状(Profile or Contour),即带钢沿板宽方向上的断面分布,包括(Crwon)、(Wedge)、(Edge drop)等。 纵向纵向用(Flatness)来表示,俗称带钢浪形,即指带钢长度方向上的平坦程度; 横截面形状:凸度、楔形度、边部减薄、局部高点凸度楔形度(左右标志点厚度之差)边部减薄 EL=hL-hEL ER=hR-hER 图1.凸度图2.楔度hRhLhLhRhchEL hER2/ )(RLchhhCRLRhhCT RLVLRLLV510 LLI%1

  2、00LvRv板形的重要性理想板形公式和良好板形公式 良好板形判别式:bawhhChCwh)(40)(80222112带钢比例凸度变化轧前凸度、轧后凸度、21CC轧前厚度、轧后厚度、21hh带钢宽度w 理想板形公式:2211hChC1177phChCC)3 , 2 , 1(3/%70ppiiCC影响板形的因素工艺因素:坯料板形、压下率、操作因素等设备因素:辊型、轧辊磨损、轧辊磨削精度、轧辊热膨胀、侧导板余量、轧机刚度、 WR与BUR的接触状态(W, w/R, r/R)等等总之:影响板形的因素的实质就是影响有载辊缝形状的因素板形控制的实质是控制各架轧机的负载辊缝的形状。板形控制的实质是控制各架轧机

  3、的负载辊缝的形状。轧机弹跳轧机弹跳:轧件轧制时,轧制力引起工作机座内部受力元件的纵向弹性变形,其数值可达 f=2-5mm。由于在轧制过程中,轧制力P总是会波动的,所以产生的工作机座的弹性变形 f 也是变化的。为维持板厚不变,必须对此进行补偿。补偿的方法是在轧制过程中控制压下量,采用AGC系统改变轧机的空载辊缝值。工作机座弹性变形f与轧制力P之间的关系曲线称之为机座弹性变形曲线机座弹性变形曲线或弹跳曲线,弹跳曲线,如图示: 此曲线直线段的斜率:fPtgC 一般C值越大越好,对大型轧机其值应为6000KN/mm以上。 工作机座刚度系数C的确定方法,能够使用理论计算的方法也能够使用实测法。对于现场

  4、的轧机而言一般都会采用实测法一般都会采用实测法。 轧制法轧制法 保持辊缝的开口S0不变,用不同原始厚度h0的轧件轧制,测出其轧制力P与轧后的厚度h1,对每次轧制,工作机座的变形量: f= h1 - S0 这样做才能够得出一组变形f与轧制力P的数据,由此连成的曲线就是该机座的弹跳曲线。 压靠法压靠法 首先使原始辊缝S0=0,这时上下工作辊接触,并旋转轧辊,继续压下,记录下一组辊缝值S0与对应的轧制力P的值,将此连成曲线,就是该机座的弹跳曲线。改变负载辊缝的形状弯拉变态动态鼓肚错位CVC轧机工作原理CVC(Continuously Variable Crown)技术是由德国SMS公司于1984年提出的控制轧件

  5、板形的一种新型轧辊技术,由于该技术控制板形的优越性能而在热轧和冷轧板带材中获得了广泛的应用CVC轧辊辊身曲线为CVC轧辊的辊系布置及工作原理,两个形状相同的轧辊相互倒置180布置,通过两个轧辊沿相反方向的对称移动,得到连续变化的不同凸度辊缝,等效于配置了一系列不同凸度的轧辊。CVC辊型的优点1、不仅轧辊凸度可调范围大,还能够联系调节,再加上弯辊的话,板形控制范围显著扩大。2、一对磨好的轧辊能满足更多轧制系统、更多钢种的需要,并扩大轧制宽度和厚度,增强轧机适应能力。3、WR磨损均匀,工作周期长,大幅度减少换辊次数,提高产量3、带材表面上的质量提高,提高平直度,增加成材率。(a)轧辊移动距

  6、离为零时,凸度为零;(b)上辊向右移动,下辊向左移动,轧辊凸度增加,定义为正凸度;(c)上辊向左移动,下辊向右移动,轧辊凸度减小,定义为负凸度。 CVC辊形曲线和两辊间的移动距离,决定了辊缝凸度的大小和正负。abc图5.CVC辊工作原理(a)零凸度;(b)正凸度;(c)负凸度下工作辊曲线)()()()(xLaxLaxLaaxy3322101)(xaxaxaaxyCVC辊形曲线函数上轧辊轮廓与上轧辊完全一样,但转动180与上轧辊配置,因此,下轧辊的辊形曲线为: 式中: L-轧辊辊身长度; x-辊身距坐标原点的距离; 三次函数的系数,决定了曲线Ra )(xaxaxaxaxaaxy)()()()()()(xLaxLaxLaxLaxLaaxy轧辊凸度与轧辊轴向窜动量之间的关系五次CVC辊形的辊缝二次及四次凸度都仅与多项式系数a2a5有关,与a0无关,且二次凸度与窜辊量s呈三次函数关系,而四次凸度与窜辊量s呈线为与辊径相关的参数,对曲线m23mLaLaLaC4/ )23s6(2233n23nLaLaLaC)3/()(2nm3msLCCam2mm22)2()2(sLCLsCLsanm)()0()

  8、(20302100BaBaaBRBRRtt)(130320201BaBaRBa解得:)(0t0Ra a1 与辊缝凸度无关,为了减小带钢参与应力及改善带钢质量,实际生产中可以用辊径差最小作为设计按照辊形优化实例武钢2250mmCVC轧机F51、WR磨损量呈“箱形”,且上下WR 磨损中心不对称,上下轧辊磨损中心线分别向传动侧和操作侧偏移大概50mm。2、轧辊磨损严重,直径磨损量达到700um3、上下WR磨损量不同,下辊比上辊严重4、一般“箱形”开口宽1600mm,底部宽1100mm左右,具体形状与轧制单位编排有关。传动侧操作侧1、串辊明显分布不均匀,中心位置基本集合在+50mm左右,与轧辊磨损偏移

  9、量吻合2、串辊主要分布在-50,+150范围,-150,50几乎没用过,串辊行程利用率只有66%。2、负凸度偏大,正凸度偏小,使得F5串辊行程利用率低,大部分时间只往传动侧串,频繁磨损轧辊固定区域,造成轧辊磨损严重且不均匀,磨损中心也发生了偏移。3、正向串辊极限值位置概率突高,高达7%。3、频繁使用极限串辊位,说明串辊达到极限位置时凸度控制能力依然不够原来串辊范围:-150,+150;凸度控制范围:-0.5,+0.5实验数据分析,需要改到:-0.3,+0.7,最大板宽2130mm,取轧辊长度2430mm,代入可计算出辊形曲线表达式。板形控制数学模型1、轧件变形2、形成辊缝的变形(弹跳、温度、磨

  10、损)3、目标4、判别(yes/no)5、识别6、操刀20一、板形控制理论u 变分法:简单、速度快、精度略差u 条元法:流线条元法适用于冷轧离线模拟,精度高,速度较慢 流面条元法适用于热轧离线模拟,精度高,速度较慢 条 层 法 适用于热轧离线模拟,精度高,速度较慢 u 条元变分法:简单、速度快、精度适中,适用于冷、热轧在线nynyy出 口入 口 轧件塑性变形模型解释变形区内金属产生塑性变形的机理及各种各样的因素对它的影响作用计算轧制压力及前、后张应力横向分布21一、板形控制理论 辊系弹性变形模型计算带材出口厚度、辊间压力横向分布影响函数法u速

  11、度与精度相互冲突,理论很成熟u 适合与轧件塑性变形模型耦合 u 可用于冷、热轧各种常见的机型: 普通四辊轧机,CVC四、六辊轧机, PC四辊,HC轧机,UC轧机,UCMW轧机等 一、板形控制理论 基础原理u 能量守恒原理基本方法 u 有限差分法:快速、稳定 轧件与轧辊温度场模型计算带材与轧辊温度场u 热传导方程)1(2222zTrTrrTtTc带材温度场轧辊温度场互为边界条件 基础原理求解方法u 实测数据回归法最终结果u 摩擦学原理u 轧辊磨损辊型wp L 轧辊磨损模型计算轧辊磨损量一、板形控制理论24u 轧件塑性变形模型计算板形u 板形失稳判别模型判断是否失稳u 耦合运算得到各机架的控制目

  12、标u 成品板形与横断面形状综合最优 板形控制目标模型确定各机架出口板形控制目标一、板形控制理论u 最小势能原理求解方法u 经典特征值求解 板形良好(带材失稳)判别模型判断带材是否失稳基础原理一、板形控制理论26 板形模式识别模型1根据残余应力的分布及大小判断带钢是否失稳对板形偏差进行分解u 最小二乘法基础原理求解方法u 解析法一、板形控制理论27u BP神经网络基础原理求解方法u 智能法最终结果u 14次板形偏差分量 板形模式识别模型2对板形偏差进行分解一、板形控制理论 板形控制模型(矩阵模型)根据模式识别确定各控制手段调节量u 影响矩阵法基础原理求解方法u 分析或数据挖掘最终结果u 板形控制影响矩阵4142434444ccccxaccccxaccccxaccccxa调节量板形偏差矩阵控制矩阵一、板形控制理论轧件轧件&轧轧辊辊T场场轧辊轧辊弹性弹性变形变形轧辊轧辊磨损磨损轧件塑轧件塑性变形性变形板形良好板形良好判别判别控制目标控制目标板形识别板形识别板形控制板形控制

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