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1、 帶 鋼 板 形 控 制 簡(jiǎn) 介 2009年 3月 12日 目 錄 1.帶 鋼 板 形 指 標(biāo) 2.帶 鋼 板 形 控 制 模 型 3.CVC軋 機(jī) 工 作 原 理 4.帶 鋼 板 形 檢 測(cè) 5.板 形 控 制 系 統(tǒng) 簡(jiǎn) 介 1. 帶 鋼 板 形 指 標(biāo) 帶 鋼 尺 寸 質(zhì) 量 指 標(biāo) 包 括 縱 向 和 橫 向 尺 寸 ， 其 中 縱 向 厚 度尺 寸 精 度 由 AGC（ Automatic Gauge Control） 系 統(tǒng) 控 制 ，AGC經(jīng) 過 幾 十 年 的 應(yīng) 用 ， 目 前 已 經(jīng) 很 成 熟 。 最 近 幾 年 ， 熱 軋 、冷 軋 帶 鋼 的 板 形 控 制 研 究

2、及 應(yīng) 用 也 日 趨 成 熟 ， 新 建 的 板 帶 軋機(jī) 都 裝 備 了 板 形 控 制 系 統(tǒng) 。 一 個(gè) 完 整 的 板 形 控 制 系 統(tǒng) 必 須 具備 以 下 三 個(gè) 條 件 ： （ 1） 可 靠 的 、 高 精 度 的 板 形 指 標(biāo) 檢 測(cè) 系 統(tǒng) ； （ 2） 成 熟 的 板 形 理 論 模 型 ； （ 3） 快 速 的 板 形 調(diào) 節(jié) 、 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 。 板 形 檢 測(cè) 儀 表 包 括 平 直 度 儀 、 凸 度 儀 等 ； 板 形 調(diào) 節(jié) 、 執(zhí) 行機(jī) 構(gòu) 主 要 有 彎 輥 裝 置 、 軋 輥 竄 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 、 機(jī) 架 間 噴 水 裝 置 等 。 帶鋼 板 形 涉

3、 及 到 軋 輥 的 彎 曲 變 形 、 熱 凸 度 、 軋 輥 磨 損 等 ， 因 此 ，如 果 需 要 對(duì) 板 形 進(jìn) 行 精 確 的 控 制 ， 首 先 必 須 能 夠 對(duì) 軋 輥 的 彎 曲變 形 、 熱 凸 度 、 軋 輥 磨 損 等 進(jìn) 行 精 確 的 計(jì) 算 和 預(yù) 報(bào) 。 目 前 ， 軋輥 的 彎 曲 變 形 和 熱 凸 度 的 計(jì) 算 已 有 比 較 成 熟 的 、 復(fù) 雜 的 理 論 模型 ， 但 由 于 影 響 軋 輥 磨 損 的 因 素 眾 多 ， 目 前 還 沒 有 成 熟 的 、 可以 實(shí) 際 使 用 的 軋 輥 磨 損 模 型 ， 一 般 是 采 用 經(jīng) 驗(yàn) 模

4、型 ， 或 者 是 半理 論 半 經(jīng) 驗(yàn) 模 型 。 板 形 指 標(biāo) 通 常 包 括 縱 向 和 橫 向 兩 個(gè) 方 面 ， 縱 向 用 平 直 度（ Flatness） 來 表 示 ， ， 俗 稱 帶 鋼 浪 形 ， 即 指 帶 鋼 長(zhǎng) 度 方 向 上的 平 坦 程 度 ； 衡 量 橫 向 板 形 指 標(biāo) 的 是 帶 鋼 的 斷 面 形 狀（ Profile or Contour） ， 即 帶 鋼 沿 板 寬 方 向 上 的 斷 面 分 布 ，包 括 凸 度 （ Crwon） 、 楔 形 （ Wedge） 、 邊 部 減 薄 （ Edge drop）等 。 1.1 凸 度 （ Crwon）

5、帶 鋼 凸 度 是 描 述 帶 材 橫 截 面 形 狀 的 一 項(xiàng) 主 要 指 標(biāo)(見 圖 1)。 凸 度 定 義 為 在 寬 度 中 點(diǎn) 處 厚 度 與 兩 側(cè) 邊 部 標(biāo)志 點(diǎn) 平 均 厚 度 之 差 ： （ 1） 式 中 hR和 hL為 右 部 及 左 部 的 標(biāo) 志 點(diǎn) 厚 度 。 所 謂 標(biāo) 志 點(diǎn) 是指 不 包 括 邊 部 減 薄 部 分 的 邊 部 點(diǎn) ， 一 般 取 離 實(shí) 際 邊 部40mm左 右 處 的 點(diǎn) 。 hc為 帶 材 寬 度 方 向 中 心 點(diǎn) 的 厚 度 。 2/)( RLc hhhCR 圖 1.凸 度 圖 2.楔 度hRhL hL hRhchEL hER 1.

6、2 楔 形 （ Wedge） 楔 形 即 左 右 標(biāo) 志 點(diǎn) 厚 度 之 差 ： （ 2）1.3 邊 部 減 薄 （ Edge drop） 邊 部 減 薄 指 的 是 左 右 標(biāo) 志 點(diǎn) 厚 度 與 帶 鋼 邊 部 厚度 之 差 ， 即 ： EL=hL-hEL ER=hR-hER (3)LR hhCT 圖 1.凸 度 圖 2.楔 度hRhL hL hRhchEL hER 1. 4 平 直 度 （ Flatness） 帶 鋼 平 直 度 可 以 用 波 形 表 示 法 ， 也 可 以 用 相 長(zhǎng)度 表 示 法 來 描 述 。1.4.1 波 形 表 示 法 定 義 的 帶 鋼 平 直 度 （ 4）

7、 式 中 ， R-波 高 ； L-波 距 。 圖 3 平 直 度 波 形 表 示 法 RL LR 1.4.2 I單 位 表 示 帶 鋼 的 平 直 度 相 對(duì) 長(zhǎng) 度 差 表 示 波 浪 部 分 的 曲 線 長(zhǎng) 度 對(duì) 于 平 直部 分 標(biāo) 準(zhǔn) 長(zhǎng) 度 的 相 對(duì) 增 長(zhǎng) 量 。 一 般 用 帶 鋼 寬 度 上最 長(zhǎng) 和 最 短 縱 條 上 的 相 對(duì) 長(zhǎng) 度 差 表 示 。 因 為 該 數(shù)值 很 小 ， 國(guó) 際 上 通 常 將 相 對(duì) 長(zhǎng) 度 差 乘 以 105后 ，再 用 來 表 示 帶 鋼 的 平 直 度 ， 該 指 標(biāo) 稱 為 I單 位 。一 個(gè) I單 位 表 示 相 對(duì) 長(zhǎng) 度 差

8、為 10-5。 式 中 ： L-所 取 基 準(zhǔn) 點(diǎn) 的 軋 后 長(zhǎng) 度 ； L-其 它 各 點(diǎn) 相 對(duì) 于 基 準(zhǔn) 點(diǎn) 的 軋 后 長(zhǎng) 度 差 。 or I-Units = *105DLL DLLD 1.4.3 兩 種 平 直 度 指 標(biāo) 之 間 的 關(guān) 系 假 設(shè) 帶 鋼 波 形 可 以 表 示 為 正 弦 曲 線 ， 則 通 過 理 論 推 導(dǎo) ，可 以 得 到 用 波 形 表 示 的 帶 鋼 平 直 度 和 用 相 對(duì) 長(zhǎng) 度 差 表 示 的相 對(duì) 長(zhǎng) 度 差 之 間 的 關(guān) 系 為 ： 例 如 ： R=20 mm， 波 長(zhǎng) L=1000 mm。 則 ， 相 對(duì) 長(zhǎng) 度 差 =0.000

9、99， 即 帶 鋼 平 直 度 為 99 個(gè) I單 位 。22 D LRLL Assumption: sine shaped wave 1.5 PCFC意 義 PCFC代 表 Profile, Contour and Flatness Control。 這 里 Proflie指 橫 斷 面 凸 度 ， 即 通 常 所 說 的 Crown。 其定 義 見 圖 4。 絕 對(duì) Proflle(mm)： C 40=hc (hR+hL)/2 相 對(duì) Proflle(%)： : C40REL=C40/hc 100%hC hRW 40 mmW - (2 x 40 mm)hL40 mm Contour 指 的

10、 是 帶 鋼 橫 斷 面 沿 寬 度 方 向 上 的 形 狀 ， 包 括 了 帶 鋼 整個(gè) 寬 度 范 圍 （ 見 圖 5） 。 圖 5 帶 鋼 凸 度 和 斷 面 形 狀 控 制 范 圍 Flatness意 思 與 上 述 定 義 相 同 ， 即 帶 鋼 平 直 度 。 2. 帶 鋼 板 形 控 制 模 型2.1 帶 鋼 板 形 控 制 基 本 原 理2.1.1影 響 帶 鋼 斷 面 形 狀 的 因 素 帶 鋼 的 斷 面 形 狀 與 軋 機(jī) 過 鋼時(shí) 軋 輥 的 輥 縫 形 狀 相 同 .此 時(shí) 的輥 縫 稱 為 負(fù) 載 輥 縫 。 影 響 負(fù) 載 輥 縫 形 狀 的 因 素 有 ： 1)

11、軋 輥 磨 削 凸 度 。 2)軋 輥 磨 損 。 3)軋 輥 熱 凸 度 。 4)支 持 輥 彎 曲 。 5)支 持 輥 與 工 作 輥 之 間 的 壓 扁 。 6)工 作 輥 與 軋 件 之 間 的 壓 扁 。 7)工 作 輥 彎 曲 。 圖 6 影 響 輥 縫 的 因 素 2.1.2帶 鋼 斷 面 形 狀 和 平 直 度 控 制 過 程 模 型 圖 7 板 形 控 制 模 型 2.2 帶 鋼 板 形 控 制 模 型 圖 9 F7機(jī) 架 軋 輥 熱 凸 度 圖 8 F7機(jī) 架 軋 輥 表 面 溫 度 沿 輥 身 長(zhǎng) 度 方 向 上 的 分 布 圖 8為 換 輥 后 實(shí) 測(cè) 的 沿 輥 身

12、長(zhǎng) 度 上 的 溫 度 分 布 ， 圖 9為 軋 輥 熱 凸 度實(shí) 測(cè) 值 。 2.2.1 軋 輥 熱 凸 度 模 型 D Ni iRBASiim DTTERD 1 , *4式 中 ， Ti-溫 度 ；-起 始 溫 度 ； R-軋 輥 半 徑 ；-熱 膨 脹 系 數(shù) ；-系 數(shù) . 3035404550 5560 -2000 -1500 -1000 -500 0 500 1000 1500 2000Surface Layer 1 Layer 2 Layer 3 Roll change 20.05.1999 roll length mmOSDSmeasuredRoll temperatu re

13、/ C Operational result: Offline recalculated work roll temperature 圖 10 軋 輥 溫 度 （ 熱 凸 度 ） 2.2.2 軋 輥 磨 損 模 型 圖 11 軋 輥 磨 損 實(shí) 測(cè) 結(jié) 果 采 用 以 下 公 式 計(jì) 算 軋 制 一 個(gè) 鋼 卷 后 軋 輥 的 磨 損 情 況 ： 式 中 ， i機(jī) 架 號(hào) ； FRi軋 制 壓 力 ， （ kN） ； B帶 鋼 寬 度 ， （ mm） ； ld接 觸 弧 長(zhǎng) ， （ mm） ； e磨 損 指 數(shù) （ e=0.3） ； L aus,i本 次 計(jì) 算 軋 制 帶 鋼 的 長(zhǎng) 度 ，

14、 (m)； DA,i工 作 輥 直 徑 ， （ mm） 。 ai工 作 輥 磨 損 因 子 。 iAdiausedRiii DlLlBFVT , /)/( 2.2.3 軋 輥 受 力 變 形 FSD FSD FSD FSD FFB FFB FFB FFB Load distribution between work and backup rollLoad distribution inthe roll gap 軋 輥 受 力 變 形 包 括 ： （ 1） 彎 曲 變 形 ； （ 2） 壓 扁 變 形 。 圖 12 軋 輥 受 力 示 意 圖 2.2.4 模 型 自 適 應(yīng)TECHNOLOGIC

15、AL PROCESS MODEL Profile, Contour and for Flatness Rolling Schedule Calculation and SetupShort TermAdaptation Long TermAdaptation Analysisof DeviationsRe- CalculationSetup:Shift PositionBending ForceRollingSchedule Recalculated Profile Rolling dataMeasured ProfileCorrection ValuesStartup without Ada

16、ptation ( Performance approx. 85% ) Measuring- Thickness, Width- Roll force, Bending force - Temperature- Profile, Flatness 不 良 平 直 度 是 由 于 軋 件橫 截 面 上 的 不 同 延 伸 引 起 的 。 而 軋 件 橫 截 面 上 的 延 伸差 異 是 由 于 進(jìn) 入 軋 機(jī) 的 軋 件橫 截 面 形 狀 與 負(fù) 載 輥 縫 局 部不 匹 配 引 起 的 。 因 此 獲 得 平 直 度 良 好 的 帶 鋼 的 條 件 為 ： H h即 進(jìn) 、 出 入 軋 機(jī) 的

17、 軋 件斷 面 形 狀 相 似 。 圖 13 帶 鋼 平 直 度 良 好 的 條 件 2.3 帶 鋼 平 直 度 良 好 的 條 件 3.CVC軋 機(jī) 工 作 原 理 Mechanical Actuators Process ModelsControl Systems Thickness Width Profile, Contour, Flatness Temperature Market Requirement Schedule Free Rolling Mixed Rolling 3.1 帶 鋼 板 形 控 制 調(diào) 節(jié) Automation systemWR shifting/bendin

18、g systemCVC Strip profile Contour Flatness SFR strategiesProcess modelPCFCPhysical know howWork rollcrown ShiftingpositionCVC F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 Pass Schedule Computer (RM/FM)Material data: thickness, width, weight, temperature, hardnessPass schedule:reduction, speed, rolling force, torque, etc.Te

19、chnical data:roll diameters, roll qualities, etc. profile thicknessflatnessMeasuring Work roll shiftingWork roll bendingPCFC FM Computer shifting positions work roll bending forces F2 F3 F4 F5 F6 F7 width, temp.Measuringslap profile F1 3.2 工 作 輥 彎 曲 圖 14 工 作 輥 彎 曲 3.3 CVC軋 機(jī) 工 作 原 理 CVC（ Continuousl

20、y Variable Crown） 技 術(shù) 是 由 德 國(guó)SMS公 司 于 1984年 提 出 的 控 制 軋 件 板 形 的 一 種 新 型 軋 輥 技術(shù) ， 由 于 該 技 術(shù) 控 制 板 形 的 優(yōu) 越 性 能 而 在 熱 軋 和 冷 軋 板 帶 材中 獲 得 了 廣 泛 的 應(yīng) 用 。 我 們 寶 鋼 80年 代 中 期 引 進(jìn) 的 2050熱 帶 軋 機(jī) 是 世 界 上 首套 采 用 CVC技 術(shù) 的 軋 機(jī) ， 近 年 來 ， 我 國(guó) 先 后 引 進(jìn) 的 幾 套 CSP生 產(chǎn) 線 均 采 用 了 CVC軋 輥 ， 有 的 生 產(chǎn) 線 還 采 用 了 CVC的 改進(jìn) 型 CVC pl

21、us(CVC+)技 術(shù) 。 CVC軋 輥 輥 身 曲 線 呈 S形 ， 圖 15為 CVC軋輥 的 輥 系 布 置 及 工 作 原 理 ， 兩 個(gè) 形 狀 相 同 的 軋輥 相 互 倒 置 180 布 置 ， 通 過 兩 個(gè) 軋 輥 沿 相 反方 向 的 對(duì) 稱 移 動(dòng) ， 得 到 連 續(xù) 變 化 的 不 同 凸 度 輥縫 ， 等 效 于 配 置 了 一 系 列 不 同 凸 度 的 軋 輥 。 圖3中 （ a） 軋 輥 移 動(dòng) 距 離 為 零 時(shí) ， 凸 度 為 零 ；（ b） 上 輥 向 右 移 動(dòng) ， 下 輥 向 左 移 動(dòng) ， 軋 輥 凸度 增 加 ， 定 義 為 正 凸 度 ； （ c

22、） 上 輥 向 左 移 動(dòng) ，下 輥 向 右 移 動(dòng) ， 軋 輥 凸 度 減 小 ， 定 義 為 負(fù) 凸 度 。CVC輥 形 曲 線 和 兩 輥 間 的 移 動(dòng) 距 離 ， 決 定 了 輥縫 凸 度 的 大 小 和 正 負(fù) 。 CVC軋 輥 的 布 置 見 圖 16。 我 們 以 CVC三 次 輥 形 曲線 為 例 說 明 CVC軋 輥 輥 形 函 數(shù) 和 軋 輥 凸 度 與 軋 輥 軸 向竄 動(dòng) 量 之 間 的 關(guān) 系 。 操 作 側(cè) 傳 動(dòng) 側(cè) 圖 16 漣 鋼 CVC軋 輥 的 布 置 上 工 作 輥 曲 線 為 ： （ 1） 下 軋 輥 輪 廓 與 上 軋 輥 完 全 一 樣 ， 但

23、轉(zhuǎn) 動(dòng) 180 與 上軋 輥 配 置 ， 因 此 ， 下 軋 輥 的 輥 形 曲 線 為 ： （ 2） 式 中 ： L-軋 輥 輥 身 長(zhǎng) 度 ； x-輥 身 距 坐 標(biāo) 原 點(diǎn) 的 距 離 ； 三 次 函 數(shù) 的 系 數(shù) ， 決 定 了 曲 線 的 形 狀 。 3322102 )()()()( xLaxLaxLaaxy 3322101 )( xaxaxaaxy 3210 , aaaa 00 Ra 假 設(shè) 兩 輥 間 移 動(dòng) 距 離 為 零 時(shí) ， 凸 度 為 零 ； 當(dāng) 軋 輥相 對(duì) 移 動(dòng) 距 離 達(dá) 到 最 大 和 最 小 值 時(shí) ， 輥 縫 凸 度 分 別 為1mm和 -1mm， 則

24、兩 輥 間 移 動(dòng) 距 離 與 凸 度 的 關(guān) 系 見 圖17中 曲 線 a。 圖 17 軋 輥 移 動(dòng) 量 與 凸 度 的 關(guān) 系 a-三 次 曲 線 函 數(shù) ； b-五 次 曲 線 函 數(shù) 最 初 的 CVC輥 形 曲 線 為 三 次 曲 線 ， 后 來 改 進(jìn)的 CVCplus為 五 次 曲 線 ， 但 實(shí) 際 上 ， 三 次 曲 線 和五 次 曲 線 沒 有 本 質(zhì) 的 改 變 ， 兩 者 的 區(qū) 別 主 要 在 于輥 縫 凸 度 與 兩 個(gè) 軋 輥 移 動(dòng) 距 離 之 間 的 關(guān) 系 上 。 當(dāng)軋 輥 竄 動(dòng) 量 一 定 時(shí) ， 五 次 曲 線 CVC軋 輥 具 有 更 大的 軋 輥

25、 凸 度 （ 見 圖 17（ b） ） 。 由 方 程 （ 1） 和 （ 2） 確 定 的 CVC軋 輥 ， 當(dāng) 軋輥 沒 有 相 對(duì) 竄 動(dòng) 時(shí) ， 軋 輥 的 原 始 輥 縫 凸 度 為 零 。如 果 軋 輥 沒 有 相 對(duì) 移 動(dòng) ， 需 要 輥 縫 具 有 一 定 的 初始 凸 度 值 ， 則 需 要 改 變 軋 輥 的 輪 廓 曲 線 函 數(shù) ， 此時(shí) 上 下 軋 輥 輥 形 分 別 由 方 程 （ 3） 和 （ 4） 確 定 。 上 輥 ： （ 3） 下 輥 ： （ 4） 方 程 （ 3） 和 （ 4） 形 成 的 軋 輥 凸 度 與 軋 輥 竄 動(dòng) 量 之 間的 關(guān) 系 見 圖

26、18（ b） 和 （ c） 。 CVC原 始 凸 度 的 大 小 取 決 于軋 輥 的 相 對(duì) 移 動(dòng) 量 （ 輥 形 函 數(shù) 曲 線 偏 移 ） 。 3322102 )()()()( xsLaxsLaxsLaaxy 3322101 )()()()( sxasxasxaaxy （ a） （ b） （ c） 圖 18 CVC輥 形 曲 線 與 軋 輥 原 始 凸 度 的 關(guān) 系+ + + + + 可 以 證 明 ， CVC軋 輥 凸 度 與 軋 輥 竄 動(dòng) 量 之 間 的 關(guān) 系 不 是 線 性 關(guān) 系 ，而 是 圖 14所 示 的 曲 線 關(guān) 系 。 線 性 關(guān) 系 的 導(dǎo) 出 沒 有 考 慮

27、 軋 輥 移 動(dòng) 后 對(duì) 實(shí)際 輥 縫 的 影 響 ， 這 與 軋 輥 的 實(shí) 際 凸 度 有 一 定 的 誤 差 ， 原 因 在 于 在 推 導(dǎo)線 性 軋 輥 凸 度 關(guān) 系 時(shí) ， 當(dāng) 軋 輥 相 對(duì) 移 動(dòng) 一 定 的 量 后 ， 仍 然 認(rèn) 為 兩 個(gè) 軋輥 的 接 觸 長(zhǎng) 度 為 原 始 輥 身 長(zhǎng) 度 ， 忽 略 了 軋 輥 移 動(dòng) 距 離 對(duì) 有 效 凸 度 的 影響 ， 從 而 使 計(jì) 算 軋 輥 凸 度 與 軋 輥 移 動(dòng) 量 之 間 的 結(jié) 果 產(chǎn) 生 誤 差 。 由 于 誤 差 是 由 于 忽 略 了 軋 輥 移 動(dòng) 而 引 起 的 ， 因 此 ， 軋 輥 移 動(dòng) 量 越

28、 大 ， 則 這 些 公 式 的 計(jì) 算 結(jié) 果 誤 差 越 大 ， 圖 14中 的 曲 線 a和 曲 線 b證 明 了 這 一 點(diǎn) 。 圖 19 軋 輥 凸 度 與 軋 輥 移 動(dòng) 量 之 間 的 關(guān) 系 4.帶 鋼 板 形 檢 測(cè)4.1 凸 度 多 功 能 測(cè) 量 儀 精 軋 出 口 的 多 功 能 測(cè) 量 儀 RM321為 總 部 位 于 德 國(guó)Erlangen的 鐵 Thermo Radio Metrie Limited公 司 提 供 ，可 測(cè) 量 帶 鋼 厚 度 、 寬 度 、 溫 度 和 Shape（ 可 選 ） 。 由 該 多功 能 測(cè) 量 可 直 接 得 到 帶 鋼 凸 度 C

29、rown和 楔 度 C40。 圖 20 測(cè) 量 儀 表 布 置 圖 圖 21 多 功 能 板 形 儀 4.2 非 接 觸 式 激 光 三 角 帶 鋼 平 直 度 測(cè) 量 原 理 漣 鋼 CSP精 軋 機(jī) 出 口 板 形 儀 （ Shapemeter） BPM-120 由 德 國(guó) PSYSTEME公 司 提 供 ， 采 用 非 接 觸 式 激 光 三角 形 測(cè) 量 原 理 測(cè) 量 帶 鋼 的 高 度 ， 由 檢 測(cè) 單 元 、 數(shù) 據(jù) 處 理 單元 等 構(gòu) 成 ， 檢 測(cè) 單 元 由 三 組 （ 九 路 ） 激 光 源 和 三 個(gè) 攝 像 頭組 成 ， 九 個(gè) 激 光 通 道 之 間 的 距 離

30、 一 般 為 180mm， 采 用 He-Ne型 單 色 激 光 （ 波 長(zhǎng) 632.8 nm） 。 中 間 一 路 激 光 源 位 置固 定 在 軋 制 線 中 間 ， 和 一 個(gè) 攝 像 頭 配 合 使 用 ， 測(cè) 量 帶 鋼 中央 平 直 度 。 另 外 八 路 激 光 源 分 成 兩 組 ， 和 另 外 兩 個(gè) 攝 像 機(jī)配 合 使 用 ， 分 別 檢 測(cè) 操 作 側(cè) 和 傳 動(dòng) 側(cè) 的 帶 鋼 平 直 度 。 九 路 激 光 源 光 束 和 三 個(gè) 攝 像 頭 安 裝 在 軋 制 線 上 方3000mm處 ， 與 帶 鋼 成 一 固 定 的 傾 斜 角 ， 激 光 源 向 帶 鋼 表

31、面 發(fā) 射 單 色 激 光 ， 產(chǎn) 生 光 斑 ， 帶 鋼 高 度 不 同 ， 掃 描 攝 像 頭以 不 同 的 角 度 “ 看 見 ” 激 光 光 斑 ， 根 據(jù) 掃 描 攝 像 頭 看 到 光斑 的 角 度 就 可 以 確 定 帶 鋼 高 度 的 變 化 。 由 于 激 光 源 、 掃 描攝 像 頭 和 光 斑 三 者 形 成 一 個(gè) 三 角 形 ， 因 此 這 種 測(cè) 量 方 法 稱為 激 光 三 角 測(cè) 量 原 理 。 非 接 觸 式 三 角 測(cè) 量 法 測(cè) 量 帶 鋼 平 直 度 的 原 理 見 圖 22。 圖 22 激 光 板 形 儀 平 直 度 三 角 形 測(cè) 量 原 理 1激

32、光 ； 2圓 柱 面 透 鏡 ； 3光 敏 二 極 管 陣 列 ；4干 擾 過 濾 器 ； 5攝 像 透 鏡 4.3 接 觸 式 帶 鋼 平 直 度 測(cè) 量 原 理 帶 鋼 板 形 主 要 有 兩 類 指 標(biāo) ： 表 面 平 直 度 和 橫 斷 面 凸 度 。 熱 軋 利 用 激 光 測(cè) 速 儀 、 采 用 三 角 形 測(cè) 量 原 理 測(cè) 量 帶 鋼 的平 直 度 和 凸 度 等 。 利 用 多 功 能 厚 度 儀 測(cè) 量 帶 鋼 的 凸 度 等 。 冷 軋 采 用 張 力 平 直 度 測(cè) 量 原 理 測(cè) 量 板 形 ， 通 過 測(cè) 量 沿 帶鋼 橫 向 上 的 張 力 分 布 來 得 到 橫

33、 向 上 的 延 伸 分 布 ， 進(jìn) 而 得 到 帶鋼 的 板 形 。 凸 度 仍 然 是 用 厚 度 計(jì) 來 測(cè) 量 。 冷 軋 板 形 問 題 主 要是 平 直 度 不 好 。 圖 23 接 觸 式 板 形 儀 圖 24 板 形 測(cè) 量 輥 冷 軋 板 形 檢 測(cè) 目 前 采 用 最 多 的 是 瑞 典 ABB公 司 的 分 段接 觸 式 板 形 輥 。 它 是 通 過 將 測(cè) 量 輥 分 成 若 干 個(gè) 測(cè) 量 區(qū) 段 ，并 在 每 區(qū) 段 內(nèi) 安 裝 測(cè) 量 傳 感 器 。 測(cè) 定 帶 鋼 沿 寬 度 方 向 上 各段 的 徑 向 力 分 布 ， 再 經(jīng) 數(shù) 學(xué) 轉(zhuǎn) 化 得 到 相 應(yīng)

34、 張 應(yīng) 力 分 布 ， 從而 來 判 斷 板 形 缺 陷 的 類 型 及 大 小 。 分 段 接 觸 式 板 形 輥 白 20世 紀(jì) 70年 代 初 在 冷 軋 上 使 用 一 直 沿 用 至 今 ， 其 較 高 的 測(cè) 量精 度 及 穩(wěn) 定 的 使 用 效 果 已 得 到 了 世 界 上 眾 多 冷 軋 生 產(chǎn) 廠 家的 認(rèn) 可 。 軋 前 斷 面 軋 后 斷 面 自 由 延 伸（ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） 圖 25 軋 件 延 伸 與 板 形 圖 27 板 形 的 種 類a正 常 ； b中 浪 ； c邊 浪 ；d小 邊 浪 ； e小 中 浪 ； f小 偏 浪均 勻 延

35、伸 ？ 圖 26 軋 件 變 形 說 明 5.帶 鋼 板 形 控 制 系 統(tǒng) 簡(jiǎn) 介 ABB板 形 測(cè) 量 輥 由 36個(gè) 寬 度 為 52mm的 圓 環(huán) 組 成 ， 每 個(gè) 圓環(huán) 內(nèi) 裝 有 磁 彈 力 傳 感 器 。 在 軋 制 時(shí) 與 帶 鋼 一 起 運(yùn) 行 的 測(cè) 量輥 受 到 帶 鋼 張 力 的 作 用 而 發(fā) 生 電 磁 信 號(hào) ， 信 號(hào) 的 強(qiáng) 弱 反 映了 帶 鋼 壓 緊 輥 面 的 張 力 大 小 。 電 磁 信 號(hào) 經(jīng) 處 理 得 出 各 段 的應(yīng) 力 和 應(yīng) 力 偏 差 值 。 各 段 應(yīng) 力 偏 差 值 組 合 即 反 應(yīng) 了 帶 鋼 在寬 度 方 向 上 應(yīng) 力 分

36、 布 的 不 均 勻 ， 由 此 反 映 了 帶 鋼 寬 度 方 向的 變 形 不 均 勻 性 。 將 檢 測(cè) 的 帶 鋼 應(yīng) 力 偏 差 值 傳 送 給 板 形 監(jiān) 視 器 顯 示 和 板 形 控 制 計(jì) 算 機(jī)進(jìn) 行 計(jì) 算 。 計(jì) 算 機(jī) 根 據(jù) 給 出 的 設(shè) 定 板 形 曲 線 算 出 板 形 設(shè) 定 值 ， 與 檢 測(cè) 的帶 鋼 實(shí) 際 值 進(jìn) 行 比 較 得 到 偏 差 值 。 由 計(jì) 算 機(jī) 通 過 數(shù) 學(xué) 模 型 和 數(shù) 學(xué) 方 法 把偏 差 值 回 歸 成 一 個(gè) 四 次 多 項(xiàng) 式 ， 即 : Y=A0+ A1X+ A2X2+ A3X3+ A4X4式 中 , A1X對(duì) 應(yīng)

37、 一 次 板 形 缺 陷 的 調(diào) 節(jié) 偏 差 分 量 ； A2X2對(duì) 應(yīng) 二 次 板 形 缺 陷 的 調(diào) 節(jié) 偏 差 分 量 ； A3X3對(duì) 應(yīng) 三 次 板 形 缺 陷 的 調(diào) 節(jié) 偏 差 分 量 ； A 4X4對(duì) 應(yīng) 四 次 板 形 缺 陷 的 調(diào) 節(jié) 偏 差 分 量 由 此 就 分 解 出 對(duì) 于 不 同 板 形 缺 陷 的 偏 差 調(diào) 節(jié) 分 量 ， 輸 出 給 各 調(diào) 節(jié) 回路 ， 執(zhí) 行 相 應(yīng) 的 調(diào) 節(jié) 手 段 。 圖 28 板 形 控 制 調(diào) 節(jié) 示 意 圖 每 個(gè) 測(cè) 量 段 上 存 在 的 帶 鋼 張 應(yīng) 力 調(diào) 節(jié) 偏 差 又 被 轉(zhuǎn) 換 成 對(duì)應(yīng) 于 不 同 平 坦 度

38、 缺 陷 的 調(diào) 節(jié) 偏 差 分 量 。 這 些 不 同 的 板 形 缺 陷可 以 通 過 下 列 不 同 的 調(diào) 節(jié) 方 式 和 調(diào) 節(jié) 回 路 來 加 以 消 除 ， 見 圖28。（ 1） 軋 輥 傾 斜 調(diào) 節(jié) 軋 輥 傾 斜 調(diào) 節(jié) 用 于 消 除 非 對(duì) 稱 性 的 帶 鋼 斷 面 形 狀 (如 楔形 、 單 邊 浪 )的 平 坦 度 缺 陷 ， 即 回 歸 多 項(xiàng) 式 中 的 a1x分 量 。 該調(diào) 節(jié) 系 統(tǒng) 根 據(jù) 帶 鋼 左 、 右 兩 邊 的 不 對(duì) 稱 張 應(yīng) 力 分 布 ， 根 據(jù) 數(shù)學(xué) 模 型 計(jì) 算 出 軋 輥 傾 斜 的 調(diào) 節(jié) 量 ， 并 與 原 軋 輥 傾 斜

39、 設(shè) 定 值 迭加 ， 作 為 新 的 軋 輥 傾 斜 值 輸 出 給 傾 斜 控 制 回 路 對(duì) 軋 輥 的 左 右壓 下 位 置 進(jìn) 行 修 正 。 （ 2） 工 作 輥 彎 輥 和 CVC位 置 調(diào) 節(jié) 工 作 輥 彎 輥 和 CVC位 置 調(diào) 節(jié) 是 用 于 消 除 對(duì) 稱 帶 鋼 斷 面 形 狀 缺 陷 (如中 間 浪 、 兩 邊 浪 等 )， 即 拋 物 線 形 狀 的 平 坦 度 缺 陷 ， 亦 即 回 歸 多 項(xiàng) 式 中 的a2x2分 量 。 利 用 彎 輥 控 制 法 ， 通 過 控 制 軋 輥 在 軋 制 過 程 中 的 彈 性 變 形 可 以 達(dá) 到這 一 目 的 。 所

40、 謂 液 壓 彎 輥 技 術(shù) 就 是 利 用 液 壓 缸 施 加 壓 力 使 工 作 輥 產(chǎn) 生 附加 彎 曲 ， 以 補(bǔ) 償 由 于 軋 制 壓 力 和 軋 輥 溫 度 等 工 藝 因 素 的 變 化 而 產(chǎn) 生 的 輥縫 形 狀 的 變 化 ， 以 保 證 生 產(chǎn) 出 高 精 度 的 產(chǎn) 品 。 (a)正 彎 工 作 輥 彎 輥 力 加 在 兩 工 作 輥 軸 承 座 之 間 。 即 除 工 作 輥 平 衡 油 缸 以 外 ， 尚 配有 專 門 提 供 彎 輥 力 的 液 壓 缸 ， 使 上 下 工 作 輥 軸 承 座 受 到 與 軋 制 壓 力 方 向 相 同 的 彎 輥 力 N1， 結(jié)

41、 果 是 減 少 了 軋 制 時(shí) 工 作 輥 的 撓 度 。 控 制 帶 鋼 的 邊 浪 。 (b)負(fù) 彎 工 作 輥 彎 輥 力 加 在 兩 工 作 輥 與 支 撐 輥 的 軸 承 座 之 間 ， 使 工 作 輥 軸 承 座 受到 一 個(gè) 與 軋 制 壓 力 方 向 相 反 的 作 用 力 N1。 結(jié) 果 是 增 大 了 軋 制 時(shí) 工 作 輥的 撓 度 。 控 制 帶 鋼 的 中 浪 。 圖 29 液 壓 彎 輥a-工 作 輥 正 彎 ； b-工 作 輥 負(fù) 彎 板 形 調(diào) 節(jié) 系 統(tǒng) 根 據(jù) 帶 鋼 兩 邊 的 對(duì) 稱 張 應(yīng) 力 分 布 ， 再 根據(jù) 數(shù) 學(xué) 模 型 計(jì) 算 出 實(shí) 際

42、 需 要 的 軋 輥 彎 輥 力 調(diào) 節(jié) 值 。 由 于 帶鋼 的 斷 面 形 狀 各 種 各 樣 ， 并 且 彎 輥 力 對(duì) 軋 輥 輥 型 的 改 變 受到 軸 承 強(qiáng) 度 的 限 制 ， 其 變 化 量 是 有 限 的 ， 因 而 需 要 配 置 不同 輥 型 不 同 凸 度 的 CVC輥 來 適 應(yīng) 多 變 的 軋 制 參 數(shù) 。 通 過 軸向 移 動(dòng) 軋 輥 就 可 獲 得 各 種 不 同 的 軋 輥 凸 度 。 帶 鋼 斷 面 形 狀 的 二 次 缺 陷 (中 間 浪 、 兩 邊 浪 )首 先 先 由 工作 輥 彎 輥 裝 置 來 消 除 。 但 此 時(shí) 凸 度 調(diào) 節(jié) 范 圍 有

43、 限 ， 所 以 通過 彎 輥 控 制 系 統(tǒng) 常 常 不 能 完 全 消 除 板 形 缺 陷 ， 為 此 亦 需 要軸 向 移 動(dòng) 軋 輥 來 改 變 軋 輥 凸 度 ， 即 由 彎 輥 和 CVC軸 向 移 動(dòng)系 統(tǒng) 來 共 同 消 除 板 形 二 次 缺 陷 。 通 過 工 作 輥 彎 輥 和 CVC軸向 移 動(dòng) 系 統(tǒng) 組 成 的 閉 環(huán) 回 路 可 擴(kuò) 大 對(duì) 軋 輥 輥 縫 形 狀 進(jìn) 行 調(diào)節(jié) 的 范 圍 。 （ 3） 軋 輥 分 段 冷 卻 控 制 分 段 冷 卻 主 要 用 于 消 除 帶 鋼 斷 面 形 狀 的 其 他 平 坦 度 缺陷 ， 即 多 項(xiàng) 式 中 的 a3x3

44、和 a4x4分 量 。 由 于 三 次 、 四 次 板 形缺 陷 在 整 個(gè) 板 形 缺 陷 中 所 占 的 比 例 較 小 ， 可 以 采 用 軋 輥 分段 冷 卻 來 控 制 。 軋 輥 輥 身 方 向 共 有 36個(gè) 控 制 段 ， 對(duì) 這 些 段 噴 射 不 同 劑量 潤(rùn) 滑 及 冷 卻 劑 即 可 控 制 每 個(gè) 測(cè) 量 段 所 對(duì) 應(yīng) 的 軋 輥 段 的 熱膨 脹 量 ， 從 而 得 到 不 同 的 軋 輥 凸 度 。 這 樣 ， 36個(gè) 測(cè) 量 段 通過 9個(gè) 冷 卻 閥 組 成 了 9個(gè) 冷 卻 區(qū) ， 并 通 過 它 來 控 制 每 個(gè) 冷 卻區(qū) 的 冷 卻 量 ， 每 個(gè) 冷 卻 區(qū) 的 控 制 都 可 以 單 獨(dú) 進(jìn) 行 。