第6章-轧机机座的刚性SN

第6章轧机机座的刚性,6.1工作机座刚度6.2厚度控制的基本原理6.3板形控制的基本原理,轧钢机在轧钢时产生的巨大轧制力，通过轧辊、轧辊轴承、压下螺丝、最后传递至机架，由机架来承受。轧钢机上的所有这些零部件都是受力部分，它们在轧制力作用下都要产生弹性变形。因此，轧机受力时轧辊之间的实际间隙要比空载时大。,6.1工作机座刚度,6.1.1基本概念1、原始辊缝s0定义：轧机空载时的轧辊间隙。2、弹跳值f（1）定义：在轧钢时轧机的辊缝增大量。,a、弹跳值是从总的方面来反映轧钢机座受力后轧机变形的大小，它是与轧制力的大小成正比的。b、在相同的轧制力的作用下，如果轧机弹跳值愈小说明该轧钢机座的刚度愈好。c、轧机弹跳值的存在并不妨碍轧机轧出一定厚度的轧件，因为对于该轧机可以采用预先调整原始辊缝的办法，使弹跳后的辊缝值恰好与轧件厚度相同。d、轧机的弹跳值大小将限制轧出钢板的最小厚度。,e、轧机弹跳值对产品质量很大影响，它是决定轧出钢板厚度有波动量的主要因素之一。造成板厚波动的主要因素是一道轧制过程中（s0一定），当轧制压力由于某种原因而发生变化时（例如张力发生变化，轧件温度和机械性能不均匀等），辊缝的弹性增大量也随着变化。由于轧材出辊缝后弹性恢复很小，所以轧机辊缝弹性增大量的变化就是轧出钢板板厚的变化。3、轧钢机座的刚度定义：轧机抵抗弹性变形的能力。,6.1.2机座刚度及其意义1机座弹性变形对轧件厚度的影响在轧制时，由于轧制力的作用，轧钢机工作机座产生一定的弹性变形。在某些轧钢机上，工作机座总的弹性变形量可达26mm。这对于成品轧机，特别是宽度较大而厚度较薄的板带轧机，机座的弹性变形对轧机调整和轧件尺寸精度有很大的影响。,以图6-1a(P174页)所示的二辊板带轧机为例，轧件进入轧辊前，轧辊的原始辊缝设为s0当轧制轧件时，在轧制力P作用下，机座在轧辊辊身中部处产生的弹性变形为f。如果轧辊原始辊型为圆柱形，则轧后的轧件断面将呈腰鼓形(图6-1b)(P174页)，轧后的轧件厚度也大于原始辊缝S。，即h=s0+f6-1,式中h轧后的轧件厚度(轧后的轧件中部处的厚度)；s0轧辊原始辊缝；f机座弹性变形(机座在轧辊辊身中部处的弹性变形)。由此可见，机座弹性变形，与轧后的轧件厚度h与轧辊原始辊缝s0的调整密切相关。要想得到厚度为h的轧件，轧辊原始辊缝s0应调整到比轧件厚度h小一个机座弹性变形量f的数值。,机座的弹性变形可以分为两大部分。一部分是轧辊的弯曲变形fw，另一部分是除轧辊弯曲变形以外的各受力零件的弹性变形fy。轧辊弯曲变形fw使轧辊轴线挠曲，除了使受载荷轧制力作用下的轧辊辊缝(此辊缝称为有载辊缝)要比轧辊原始辊缝增大外，这一有载辊缝在宽度方向也产生了不均匀变化。另一部分弹性变形fy是由轧辊轴承座、垫板、压下螺丝等零件产生的压缩变形、轧辊的弹性压扁、机架的拉伸变形等造成的。这些变形使轧辊辊缝均匀增加。,由于机座弹性变形f与轧制力有关，如果在轧制过程中的轧制力有波动，则在一定原始辊缝下，机座的弹性变形及轧辊有载辊缝也有相应的波动。这就使轧件沿长度方向的厚度发生变化，产生了纵向厚度偏差。因此，在现代板带轧机上，设置了厚度自动控制装置，使轧机能在轧制过程中调整辊缝，控制轧件的纵向厚度偏差。至于有载辊缝沿宽度方向的不均匀变化，将使轧件产生横向偏差，并导致板形的变化，一般是通过合理的辊型设计，设置辊型调整和板形控制装置等措施来控制的。,2机座弹性变形曲线(弹跳方程)与机座刚度为了控制成品轧件的精度，并为轧机调整和工艺规程的安排创造有利条件，必须对机座弹性变形在数值上加以确定。机座弹性变形量主要是通过实测法来确定的，一般采用以下两种测定方法。,1)轧制法在冷轧机上，轧件的厚度可以精确测量，一般采用轧制法。即在一定的原始辊缝s0下，轧制不同厚度的轧件，测出轧制力P和轧后的轧件厚度h。显然，轧后的轧件厚度h与原始辊缝s0之间的差值，即为在此轧制力P作用下的机座弹性变形量f。将测得的数值绘制成机座弹性变形曲线，如图6-2(P175页)中的曲线gkl所示，此曲线称为弹跳曲线。弹跳曲线可以用轧制力P和轧后的轧件厚度h表示。也可以用轧制力P和机座弹性变形f表示。,步骤：（1）在保持轧辊辊缝一定的情况下，用不同厚度的板坯送入轧机轧制，读出轧制每块钢板时的轧制力，并分别测定各块钢板的轧制后的板厚；（2）由测量所得的各块钢板的板厚和原始辊缝值的差值，来确定轧机在各对应轧制力的情况下的弹跳值；（3）绘制轧机弹性曲线，以纵坐标为轧制力，横坐标为弹跳值的关系曲线。,在用轧制法测定机座弹性变形时，应注意不要使轧辊发热，以免因轧辊热膨胀而影响轧辊辊缝的数值。轧制法测定的条件，与实际生产条件最为相近，能测得较精确的数值。如果采用不同宽度的轧件进行轧制，则可得出轧件宽度对机座弹性变形的影响曲线。,2)轧辊压靠法轧制法不可能在生产中多次经常地进行，大轧机用轧制法也较困难，故出现了第二种方法轧辊压靠法。用轧辊压靠法测定时，轧辊中没有轧件。轧辊一面空转，一面调整压下螺丝，使上下工作辊直接接触压靠。轧辊接触压靠后，压下螺丝仍继续下降，使轧机工作机座产生弹性变形。显然，由轧辊压靠开始点至轧制力为P时的压下螺丝行程，即为在此轧制力P作用下的机座弹性变形。根据所测数据，可绘制如图6-3(P175页)中的弹跳曲线okl。由于轧辊压靠开始点不易测量，往往可先假定某一压力值P。作为压靠开始点。,步骤：（1）先移动轧辊，使上、下工作辊直接接触，此时测压仪读数指向零，即处于零位状态；（2）在保持轧辊回转的情况下，开始调节压下螺丝，使两轧辊逐渐压靠；（3）每增加一定的压靠量时，记录下相应的压下调节量和轧制力；（4）绘制轧机的弹性曲线，以纵坐标为轧制力，以横坐标为压下调节量的关系曲线。,由机座的弹跳曲线可见，在轧制力不大时，机座弹性变形与轧制力成曲线关系，这是因为机座各零件间存在间隙和接触不均匀而形成的。当轧制力P达到一定数值后，机座弹性变形与轧制力就成直线关系，此直线的斜率tana，一般称为机座刚度系数C，即C=tana=P/f6-2式中C机座刚度系数，kNmm；P弹跳曲线直线部分的轧制力变化，kN；f弹跳曲线直线部分的机座弹性变形的变化，mm。,由式6-2可看出，机座刚度系数C的物理意义是使机座产生1mm弹性变形所需的轧制力，它表示了机座抵抗弹性变形的能力。机座刚度系数愈大，表示机座的刚度愈好。由于轧制力一般都比弹跳曲线上非直线段的最大轧制力高，故机座弹跳曲线也可用图62的直线表示。此时，轧后的轧件厚度h可近似地用以下公式表示h=S0+P/C63式中S。轧辊原始辊缝，mm；P轧制力，kN。式63称为机座弹跳方程，它反映了轧件厚度与机座弹性变形的关系。,由于机座各零件间存在的间隙和接触不均匀是一个不稳定因素，弹跳曲线的非直线部分经常是变化的。在现场操作时，为了消除非直线段的影响，往往采用人工零位法进行轧制。即在轧制前，先将轧辊预压靠到一定的压力P。，并将此时的轧辊辊缝指示器读数设为零，称为人工零位。即为轧后的轧件厚度h，可用以下公式表示h=S0+(P-P0)/C6-4式中S0人工零位的轧辊辊缝指示器读数，mm；P0轧辊预压靠力，kN。,式6-4为采用人工零位时的弹跳方程。采用人工零位操作，可以消除压靠曲线非直线段零位的不稳定性，使弹跳方程便于应用。式6-3或式6-4所示的弹跳方程，对于轧机的调整有重要意义。例如，在实际操作时，要应用弹跳曲线或弹跳方程来确定轧辊原始辊缝。弹跳方程也是分析轧机厚度控制的一个有力工具。此外，由于弹跳方程直接表示了轧件厚度与轧辊辊缝和轧制力的关系，可以用来作为间接测量轧件厚度的一个基本公式。,6.1.3各种因素对板厚度的影响1、金属变形抗力的变化2、板坯原始厚度的变化3、轧件与轧辊间的摩擦系数的变化4、轧制时张力的变化5、轧辊原始辊缝的变化,6.1.4板带钢轧机工作机座刚度系数的选择6.1.4.1板带钢轧机工作机座刚度对轧制工艺和设备制造的影响1、决定轧机所能轧出的板带最小厚度。2、决定轧机所轧板带的纵向厚差。轧制力由于轧件的温度、张力、转速的变化和轧件材质机械性能不均，在轧机原始辊缝一定的条件下势必引起机座弹跳值的变化，最终使得所轧板带在长度方向上的厚度产生波动，形成板带的纵向厚差。当纵向厚差值超差时，导致次品或废品的出现。3、从轧机制造的角度考虑，板带轧机工作机座刚度系数的选择直接决定轧机甚至与之配套的辅助设备的材料用量。,6.1.4.2板带钢轧机工作机座刚度系数的选择1、类比法是参考生产条件相近已投产使用的轧机的刚度系数值和板带的生产情况，确定所需设计的新轧机的刚度系数。这是长期以来普通采用的方法。由于不需要进行任何定量的计算而完全依赖经验，因而也是最简单的方法。但是其结果很难获得合理的轧机刚度系数值。2、简易估算法是按轧机最大允许轧制压力Pmax和产品大纲中最薄成品厚度hmin估算工作机座刚度系数。其估算式为：CPmax/hmin,经与实测数据比较表明，该估算式可粗略应用于成品厚度很大的中厚板轧机的设计，而完全不适用于成品较薄的冷、热带钢轧机。3、理论模型计算法的模型是在分析了刚度系数对板带生产质量的影响后，运用轧制理论的基本概念推导得出的。该模型适用于各种用途、结构及生产条件下的板带轧机。鉴于上述两种方法存在的缺陷，该理论模型对选择冷、热带钢连轧机、单机座的冷带轧机的刚度系数则尤其有现实意义。,6.1.5提高轧机刚度的措施从轧机弹跳方程hs0P/C可知，对于克服由于轧制力的波动而引起板厚变化，轧机的刚度系数愈大则更加有利。因此在一般情况下均希望尽可能地增大轧机的刚度。目前在板带轧机设计中，有增大立柱断面和各受力零部件尺寸的趋势。用增大轧机零部件尺寸的方法来提高轧机刚度是有一定限度的，一方面它遇到像机架这样巨大零件在制造、加工和运输方面的困难，另一方面由于轧辊间以及轧辊和轧件间接触变形的不可避免，而且随着轧辊尺寸加大，接触变形也要增加，它约占总变形的1550。所以提高轧机刚度要从下面两个方面来采取措施。,6.1.5.1缩短轧机应力回线的长度尽可能地减少轧机中受力零件的长度。轧机中受力零部件的长度之和就是该轧机的应力回线长度。因此，缩短轧机应力回线的长度，便能提高轧机的刚度。根据这个原理设计成的轧机，称为短应力回线轧机。该轧机取消了长度较大的受力件机架，而在轧辊的每侧用两个拉紧螺栓将刚度很大的两个轴承座固定在一起，缩短了轧机应力回线的长度，使轧机具有较大的刚度。同时两螺栓在轧辊轴承外圈允许的条件下，尽量靠近安装，以减少上、下横梁的长度。这种轧机也称为无牌坊轧机或悬挂式轧机。它可制成二辊、三辊或四辊型式，用于线材、型钢、中厚板直至板带材轧机上。,6.1.5.2对机座施加预应力如果在轧制前对轧机施加预应力，那么轧机在轧制时的变形量可大大减少，从而提高了轧机的刚度。凡是轧辊未受力就使机架和轴承座处于受力状态的轧机，都称为预应力轧机。,课后作业：1、什么是轧机的刚度？2、轧机刚度的测定方法有哪几种？分别是什么？3、提高轧机刚度的措施有哪些？,6.2厚度控制的基本原理,6.2.1.1塑性变形曲线与塑性方程如上所述，弹性变形曲线和弹跳方程是分析各种厚度控制系统的一种有力工具，通过它不仅可以弄清各种因素对轧件厚度的影响，还可以对各种厚度控制方案进行分析。由于弹跳方程与轧制力有关，故在分析厚控方案时，还需要知道轧制力与轧件厚度的变化曲线(塑性变形曲线)。,轧制力的计算公式：,轧制力方程为一非线性方程，其塑性变形曲线如图6-12（P186页）所示。,轧件塑性方程：Q=f（H，T，u，）,6.2.1.2弹跳方程与塑性方程的联立求解P-H图由于弹跳曲线与塑性曲线的纵坐标都是轧制力P，而其横坐标都与轧件厚度H(h)有关。因此，弹跳方程与塑性方程的联立求解，可采用图解法弹-塑曲线(P-H图)进行。弹-塑曲线(P-H图)如图6-13（P187页）所示，它是将弹性曲线和塑性曲线绘制在同一个图上，能较直观地表达各种轧制条件和机座刚度对轧件厚度的影响，是分析研究轧机调整和厚度自动控制的一种重要工具。今以确定轧辊的原始辊缝为例，说明PH图的意义。,在P-H图上，也可较清楚地表示轧件的压下量h、机座的弹性变形量（P-P0）/C等参数。,6.2.1.3P-H图与厚度控制的基本方法由式6-3或式6-4表示的弹跳方程可看出，在轧制过程中，影响轧后轧件厚度h的主要因素是轧辊原始辊缝s0或s0，以及轧制力P。而在同一轧机上轧制一定宽度的轧件时，机座刚度系数是不变的。,影响轧辊原始辊缝的因素有轧辊的偏心、磨损和热膨胀，以及油膜轴承油膜厚度的变化，它们都是在压下位置不变的情况下使实际的轧辊原始辊缝发生变化，从而使轧件厚度h发生波动的。当原始辊缝变化时，在P-H图上的弹跳曲线位置将发生变化。如图6-14a（P188页）所示，当原始辊缝减小S，弹跳曲线将由位置1移至位置2，就使轧后的轧件厚度变薄，由h变为h，其厚差为h=h-h。,轧制力P的波动是影响轧件厚度的主要因素。所有影响轧制力变化的因素都会使轧件厚度发生变化。这些因素有轧件温度、轧件化学成分和组织性能，坯料原始厚度、张力、轧制速度、轧件和轧辊间的摩擦系数等。其中，轧件的温度、化学成分和组织性能以及轧制速度的波动，都是使金属变形阻力变化而改变了轧制力。当上述因素发生变化时，P-H图上的塑性曲线的斜率或位置将发生相应的变化。如图6-14b（P188页）所示，当金属变形阻力增加时，塑性曲线斜率(轧件塑性刚度系数Q)变大，就使轧后的轧件厚度增加，由h变为h，其厚差为h=h-h.,为了部分或全部抵消轧件的厚度偏差(厚差)，现代板带轧机设置了厚度控制装置。常用的厚度控制方法有调整压下、调整张力和调整轧制速度，其原理可通过P-H图加以说明。(1)调整压下改变轧辊的辊缝调整压下是厚度控制的最主要方法，常用以消除由于影响轧制力的因素所造成的厚差。今以轧件坯料原始厚度发生变化为例，用P-H图表示其厚控原理。如图6-15（P188页）所示，曲线AB是机座弹跳曲线，曲线CD是坯料厚度为H时的轧件塑性曲线,(2)调整张力改变塑性曲线斜率在连轧机或可逆式板带轧机上，除了调整压下进行厚控外，还可通过改变P前后张力来进行厚控。如图6-16（P189页），在轧辊辊缝不变的情况下，可通过加大张力，使塑性曲线B2斜率变化为曲线B2，就可使轧后轧件厚度h保持不变，消除了厚差h。,采用调整张力进行厚控的优点是响应快，可使厚控更有效和更精确。其缺点是在热轧带钢和冷轧较薄的轧件时，为防止轧件拉窄或拉断，张力变化范围不能过大。所以，这种方法在热轧时一般不采用，但有时在连轧机末架采用张力进行微调；在冷轧时采用较多，但也不是仅仅单独采用此法，而是与调整压下厚控相互配合使用。当厚差较小时，在张力允许范围内进行张力微调；当厚差较大时，则采用调整压下进行厚控。,(3)调整轧制速度进行厚控轧制速度的变化影响到轧制温度、张力以及轧辊与轧件间的摩擦系数等因素，它也是通过改变塑性曲率的斜率来进行厚控的。调整轧制速度进行厚控的P-H图与图6-16相似。,6.2.2自动厚度控制的基本类型为了实现轧件的自动厚度控制(简称AGCAutomaticGaugeControl)，在现代板带轧机上，一般装有液压压下装置。采用液压压下的自动厚度控制系统通常称为液压AGC。AGC系统包括三个主要部分：1)测厚部分，主要是检测轧件的实际厚度；2)厚度比较和调节部分，主要是将检测得到的轧件实际厚度与轧件的给定厚度(所要求的轧件厚度)比较，得出厚差h。此外，根据具体情况和要求，转换和输出辊缝调节量讯号S；3)辊缝调整部分，主要根据辊缝调节量讯号，通过压下装置对辊缝进行相应的调整，以减小或消除轧件的厚差。,根据轧件的测厚方法，AGC可分为三类：(1)采用直接测厚法的AGC这种AGC是应用测厚仪直接测量轧机出口处轧后的轧件厚度，经厚度比较调节后得出轧件厚度偏差溉，并输出辊缝调节量讯号，通过液压装置进行辊缝调整。这种方法的优点是控制系统较为简单，但轧件的厚度控制精度不高。因为这种AGC是用轧机出口处轧后的轧件厚差来调节入口或轧制时的轧件厚度，此时的轧件状况不一定与出口处轧件相同，有较大的滞后性。这种厚度控制方法一般用在轧制速度不高的轧机上。,(2)采用间接测厚法的AGC这种AGC是利用轧制力P来间接测量轧件厚度，故又称为P-AGC，是目前应用较广的一种型式。这种方法是应用测压仪测出轧件轧制力后，通过弹跳方程间接得出轧件的厚度或厚差。由于得出的轧件厚度是处在轧辊辊缝中轧制的轧件厚度，讯号传递时差小，能较好地改善轧件的厚差。间接测厚法另一个优点是测厚装置简单，便于维护。这种方法的缺点是轧件厚度的测量精度较低。但是，可以用轧机出口处测厚仪测得的讯号来矫正间接测厚的测量精度。,(3)预控AGC上述两种测厚方法有一个共同缺点，就是不能矫正检测处的轧件厚差。因为，从检测出轧件厚差，到调整轧辊辊缝之间都有一个滞后时间。近年来，采用计算机控制轧机后，轧辊辊缝可以实现“预控”调整。此时，将测厚仪设置在轧机入口处，测出轧件入口处的坯料厚度H，并与给定的轧件坯料厚度比较后，输出轧件坯料厚差讯号H。通过计算机计算出将产生的轧件厚差h，以及相应的辊缝调整量S。最后，根据检测处轧件进入轧辊的时间，以及调整辊缝的时间，通过液压装置对轧辊辊缝进行“预控”调整，以便能及时消除检测处的轧件厚差。这种厚度控制系统称为预控AGC。,预控AGC是开环控制，不能检查控制效果，其控制精度只能取决于计算精度。为了提高控制精度，预控AGC往往与P-AGC联合使用。P-AGC属于闭环反馈控制系统。上述三种类型的AGC各有其使用特点。现代带钢连轧机组，在机组入口和出口处一般设有测厚仪，而中间各架轧机的工作机座则基本上采用P-AGC系统。,6.2.2.2P-AGC系统P-AGC系统的主要特点是利用弹跳方程间接测量轧件厚度。在不采用人工零位操作的轧机上，可用式6-3表示的弹跳方程。,图6-17（P190页）P-AGC系统简图;图6-18（P191页）为P-AGC系统的P-H图;图6-19（P191页）预控AGC系统简图;图6-20（P192页）所示的P-H图估计出可能产生的轧后的轧件厚度偏差。由于预控AGC属于开环控制，其控制效果不能单独进行检查，一般是与P-AGC系统联合应用的。,6.2.2.3液压AGC与机座当量刚度的控制如前所述，采用液压压下的自动厚度控制系统称为液压AGC。液压AGC不仅惯性小、响应速度快、控制精度高，而且还可以进行机座当量刚度的控制，以适应不同的工艺要求，故。在现代带钢冷连轧机和单机座可逆式冷轧机上得到广泛的应用，在带钢热连轧机的精轧机上也得到了一定的应用。,1机座当量刚度的基本概念上述各节所述的机座刚度，一般称为机座的自然刚度。在一定条件下，例如在一定的轧辊直径(工作辊和支承辊)下轧制一定宽度的轧件时，机座刚度系数C是一个常数。而在液压压下轧机的厚度控制系统中，可以采用改变辊缝调节系数Cp，的办法，控制和改变轧机的“刚度”来实现不同的厚控要求。这种可以变化的“刚度”称为机座当量刚度，用机座当量刚度系数K来表示。图6-21（P193页）机座当量刚度系数K与辊缝调节系数Cp的关系曲线。,由式6-48和图6-21可知，只要改变辊缝调节系数Cp，即改变S与轧件厚差h=P/C的比值，就可改变机座的当量刚度系数K。例如：1)当Cp=1时，K为无穷大，称为“恒辊缝”控制，轧辊辊缝的调整量完全补偿了轧件厚差。2)当0Cp1时，K大于机座刚度系数C而小于无穷大，这是硬特性控制，轧辊辊缝调整量只能补偿部分轧件厚差。3)当Cp=O时，K等于机座刚度系数C，这是恒定原始辊缝控制，轧件厚差完全不能补偿，轧辊辊缝根本不调整。4)当CpO时，K小于机座刚度系数C，这是软特性控制，轧辊辊缝调整方向与轧件厚差的方向相同。,采用不同的辊缝调节系数进行厚度控制的PH图，如图6-22（P194页）所示。它表示了机座当量刚度系数可变时的控制特点。辊缝调节系数Cp也可称为刚度调节系数。应该指出，恒压力控制与其它控制方式的基本出发点是完全不同的。恒压力控制是保持轧制力为恒定值，使轧制力波动最P等于零。由式6-47可知，当轧制力波动最归为零时，恒压力控制的机座当量刚度系数K等于零。由上述对机座当量刚度系数K的分析可见，机座当量系数K并不是机座本身的刚度，它仅仅是表示机座进行厚控的能力及其控制方式，这与机座刚度系数C是根本不同的。,2液压AGC系统图6-23（P195页）为液压AGC系统简图。此系统是在P-AGC系统基础上，增加了当量刚度控制功能，并在轧机出口处增设了测厚仪，增加了直接测厚AGC系统。液压AGC系统可以控制机座当量刚度，能适应不同的轧制工艺要求。例如，在轧制开始阶段，要求机座有较大的当量刚度，以获得较小的纵向厚差。而在精轧或平整时，则要求机座有较小的当量刚度，以获得良好的板形。因此，液压AGC系统在现代板带轧机上获得了广泛应用。,课后作业：厚度控制的基本原理是什么？,6.3板形控制的基本原理,6.3.1板形的基本概念板形是板带的重要质量指标。随着仪表、电器、汽车及轻工等工业的发展，对板带板形的要求也日趋严格。20世纪80年代以来，随着对板形要求的不断提高，板形控制技术和新型板带轧机的研制和开发不断深入，取得了较大的发展，已出现数十种可使板形控制达到高精度的新型轧机。板形包括板带的平直度、横截面凸度(板凸度)和边部减薄量三项内容。,1板带的平直度板带的平直度是指板带纵向形状平直程度，即板带纵向有无波浪形或瓢曲。在板带坯料板形良好的条件下，板带波浪形或瓢曲的产生，主要决定于板带轧制时纵向延伸量的不均匀程度。例如，当板带两边压下量大于中部时，板带两边的纵向延伸量较大，就产生了边浪(图6-24a)（P196页）。如果中部压下量大于边部使中部的纵向延伸量较大时，则产生中部浪形(中浪)，如图6-24b（P196页）所示。,应该指出，从直观来说，板带的平直度是指板带纵向有无波浪形。而从实质上看，是板带内部产生了不均匀的残余应力。今设想将板带分割成若干纵向窄条(图6-25)（P196页）。当某一窄条上的压下量较大时，该窄条将产生较大的纵向延伸。由于板带本身实际上是一个整体，在各窄条之间存在相互牵制和相互作用，右延伸量不同的窄条之间产生相互作用的内应力(残余应力)，当压缩内应力增长到一定界限值时，就使延伸量大的窄条翘曲而产生波浪形。,由此可见，板带平直度的实质是反映了板带各纤维纵向变形不均和存在残余应力的程度。如果板带内部虽然存在残余应力，但尚不足以产生浪形，则称为“潜在的”板形不良(暗板形)。例如，板带在张力作用下并未出现浪形，而当去除张力后有时就发生明显的浪形(明板形)。这说明暗板形和明板形在一定条件下可以转化的。残余应力分布规律不同，将出现不同的板形缺陷(浪形)。图6-26（P197页）表示了某些常见浪形及其残轧件残余应力分布图。,常见的板带平直度定量表示方法有以下三种。(1)相对长度差法即用板带横向不同点的相对长度差L/L来表示板带的平直度。其中，L是所取基准点的轧后长度，L是其他点相对基准点的轧后长度差。相对长度差也称为平直度(板形)指数。(2)翘曲度(波浪度)法用相对长度法表示板带平直度与产生板带浪形的根本原因是一致的，但实际测量不便，而直接测量如图6-25a所示的波浪形的波高RV，和波长LV是较为方便的。波高与波长的比值称为翘曲度(或波浪度)。,(3)残余应力法如前所述，产生板带浪形的实质是板带内部产生了不均匀的残余应力，当使用测张应力式板形仪(图6-28)（P198页）时，可沿板带宽度检测若干点的径向作用力后，转换成沿板带宽度方向的残余应力，根据不同的残余应力分布图(参见图6-26)表示所形成的不同的浪形。,2板凸度(1)绝对板凸度与相对板凸度板凸度可用绝对板凸度(简称凸度)和相对板凸度来表示。绝对板凸度是板带沿宽度方向中心处厚度与边部处厚度的厚度差，也可称为横向厚差。如图6-29（P198页）所示。相对板凸度是将绝对板凸度除以板带的平均厚度(或边部厚度)来表示。(2)保持板带良好平直度的几何条件通过对轧前和轧后板凸度的进一步分析，可得出得良好平直度的几何条件。板带获得良好平直度的基本原则是要使板带在轧制时能得到均匀的延伸率。,3.边部减薄量图6-30（P200页）所示。,6.3.2板形控制的基本原理和传统的板形控制方法1.轧辊有载辊缝形状与板形控制众所周知，轧辊有载辊缝形状决定于以下因素：1)轧辊原始辊型；2)轧辊热辊型；3)轧辊磨损辊型；4)轧辊由作用力(轧制力、弯辊力)所产生的弯曲变形；5)轧辊的弹性压扁；6)板带轧制前的板凸度等。如采用HC、CVC或PC等新型板带轧机时，还应考虑其对有载辊缝的影响。,2板形控制的传统方法如果轧制时各影响因素都是稳定的，则通过合理的轧辊原始辊型设计，就可获得良好的板形。但是，在轧制过程中，各因素是在不断变化的，需要随时补偿这些变化因素对轧辊有载辊缝形状的影响，以便能获得良好的板形。因此，板形控制的基本思想是：按照轧制过程中的实际情况，根据式6-63，随时改变辊缝凸度CR，使其能满足获得良好板形的要求。,除设定一定的辊型来控制板形外，板形控制的传统方法有两种：辊温控制法和液压弯辊控制法。(1)辊温控制法辊温控制法是人为地沿轧辊辊身长度方向对其进行冷却或加热，使辊温发生变化来改变轧辊热辊型，以适应板形控制的要求。,图6-3l（P201页）为冷却液分段自动控制系统简图。系统的执行机构是冷却液喷射阀门。沿轧辊辊身长度可将冷却液喷嘴分成若干段，一般5080mm为一个区段，以与板形检测仪的分段保持一致。在特殊情况下，所分区段可小至25mm。由板形检测仪送来的信号输入逻辑运算部分，经信号处理后，给出各段阀门最合理的流量分布模型，以控制各阀门的流量来改变轧辊的热辊型。个别轧机也有用改变冷却液温度来改变轧辊热辊型的。由于轧辊本身热容量大，升温或降温都需要较长的过渡时间，而急冷急热又易使轧辊损坏，故辊温控制法只能作为板形控制的一种辅助手段。,(2)液压弯辊法液压弯辊法是将液压缸压力作用在轧辊辊颈处使轧辊产生附加弯曲，以补偿由于轧制力和轧辊温度等因素的变化而产生的轧辊有载辊缝的变化，以获得良好的板形。由于液压弯辊法能迅速改变辊缝形状，具有较强的板形控制能力，是板形控制的最有效的方法。即使在新型板带轧机(如HC轧机等)上，也都装设液压弯辊装置。,液压弯辊法有两种基本方式：弯曲工作辊和弯曲支承辊。1)弯曲工作辊法垂直方向弯曲工作辊又分为正弯辊和负弯辊两种形式。正弯辊法如图6-32a（P202页）所示。负弯辊法是在工作辊轴承座与支承辊轴承座之间设置液压缸，对工作辊轴承座施加一个与轧制力方向相反的作用力。如图632b（P202页）所示，此力规定为负值，故称为负弯辊法。它使工作辊挠度和有载辊缝中部处尺寸增加。表6-2表示了正弯辊和负弯辊的主要特性。,2)弯曲支承辊法(图6-36)（P204页）采用弯曲支承辊法来控制轧辊有载辊缝时，需要将支承辊两端加长，在伸长的辊端上设置液压缸。弯曲支承辊法也有正弯辊法和负弯辊法。一般采用正弯辊法，如图6-36所示。就结构而言，弯曲支承辊法要比弯曲工作辊法庞大和复杂，其液压缸的位置往往影响工作辊换辊。只有在轧辊辊身特别长时才采用这一弯辊方式。,6.3.3板形控制新技术和新型板带轧机1板形控制新技术的基本原理上述两种传统的板形控制方法虽已得到广泛应用，但还存在一定的局限性和不足之处。辊温控制法是要有较长的过渡时间才能调整到所要求的轧辊辊型，而液压弯辊法的板形控制能力要受到轴承寿命和工作辊与支承辊辊身接触状态的限制。随着板带轧机轧制速度和对板形质量要求的不断提高，板形控制技术的研究已成为一个重点和热点。自20世纪70年代以来，板形控制的新技术和具有较好板形控制能力的新型板带轧机得到了较大的发展。,板形控制新技术的基本原理有两个：一是增加有载辊缝的刚度；二是加大轧辊原始辊缝(或有载辊缝)的调节范围。在轧制过程中，当轧制力发生波动时而仍能保持有载辊缝形状的稳定性，是有利于减小轧后板带板形波动的。图6-37（P205页）采用阶梯支承辊的四辊轧机；,2新型板带轧机目前，已先后出现了数十种采用板形控制新技术的新型板带轧机，具有代表性的轧机是HC轧机、CVC轧机、PC轧机和VC轧机四种类型。(1)高性能辊型凸度控制轧机HC(HighCrown)轧机这是具有轧辊轴向移动装置的轧机。这种轧机的辊缝是刚性辊缝型。其基本出发点是通过改善或消除四辊轧机中工作辊与支承辊之间有害的接触部分，来提高辊缝刚度的。如图6-38（P206页）所示，板带与工作辊的接触宽度一般都小于轧辊辊身长度，在轧制力作用下，位于板带宽度以外的工作辊与支承辊辊身接触区是一个有害的接触部分，它使工作辊产生附加的变形，降低了辊缝刚度，而且也阻碍了弯辊力作用的发挥。这都不利于板形控制。,目前，HC轧机已发展了多种机型(图6-41)（P207页）。上HC轧机的主要特点是：1)通过轧辊的轴向移动，消除了板宽以外辊身间的有害接触部分，提高了辊缝刚度；2)由于工作辊一端是悬臂的，在弯辊力作用下，