轧钢机械第六章

第六章工作机座刚度与轧件厚度控制第一节工作机座刚度与轧件厚度关系一、工作机座弹性变形对轧件厚度的影响轧制时，在轧制压力作用下轧件产生塑性变形。同时，在轧件反力的作用下，工作机座中的轧辊、轴承、轴承座、垫板、压下螺丝和螺母、机架等一系列受力零件，也产生相应的弹性变形，总变形量可达几毫米(2～6)。对于成品轧机，尤其是板宽较大的板带轧机，机座的弹性变形对轧件尺寸精度有很大影响。图6一l表示了二辊钢板轧机的弹性变形情况。轧件进入轧辊前，轧辊的原始辊缝设为，如果轧辊的原始辊型为圆柱形，那么辊缝是均匀的。当轧制时，在轧制力P作用下，机座产生弹性变形，使实际辊缝呈不均匀地增大．轧制后的轧件断面呈中部较厚的弧形，轧件的厚度大于原始辊缝，设机座在轧辊辊身中部处产生的弹性变形为，那么(6—1)式中——轧制后的轧件厚度；——轧辊原始辊缝；——机座弹性变形(机座在轧辊辊身中部处的弹性变形量)。由上式可见，机座弹性变形对轧制后的轧件厚度影响很大，要想得到厚度为的轧件，轧辊的原始辊缝应调整到比轧件厚度小一个机座弹性变形量的数值。机座的弹性变形可分为两局部。一局部是除轧辊弯曲变形以外的其他各受力零件的弹性变形，包括由轴承、轴承座、垫板、压下螺丝、螺母等零件产生的压缩变形，轧辊的弹性压扁，机架立柱的拉伸变形和机架横梁的弯曲变形等造成的。这些变形使轧辊辊缝均匀地增大。另一局部是轧辊的弯曲变形，使轧辊轴线挠曲，除了加大原始辊缝外，还使辊缝在宽度方向产生不均匀变化，这使轧件沿宽度方向产生横向厚度偏差。由于机座的弹性变形，是由轧制力产生的，如果在轧制过程中轧制力有波动，那么在一定原始辊缝下，机座的弹性变形也有相应的波动，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。对于纵向厚度偏差，在现代板带连轧机上，设置了厚度控制装置，使轧机能在轧制过程中迅速调整辊缝，控制轧件的纵向厚度偏差。至于轧件沿宽度方向产生的横向厚度偏差，。一般是通过合理的辊型没计、辊型凋整等措施来控制的。由上可知，机座的弹性变形直接影响轧后的轧件厚度以及轧件的纵向和横向的厚度偏差，因而也影响到轧机的调整、轧制工艺规程的制定和辊型设计等。二、机座弹性变形曲线、弹跳方程及刚度概念为了控制成品轧件厚度精度，必须对机座的弹性变形在数值上加以确定。目前，可以用计算法获得近似值，但为了得到精确值，最可靠的方法还是通过实验，对机座弹性变形进行测定。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下，轧制不同厚度而宽度相同的一组板坯，分别测出轧制力和轧后的轧件厚度，测得的板厚减去轧辊原始辊缝值。即为在相应的轧制力作用下的机座弹性变形量。将测得的与数值一一对应绘成曲线，即为机座弹性变形曲线，如图6—26所示。机座弹性变形曲线也称为弹跳曲线。在用轧制法测定机座弹性变形时，应注意不要使轧辊发热，以免轧辊热膨胀而影响轧辊辊缝的数值。用轧制法测定，符合生产实际情况，能测得较精确的数值。2．轧辊压靠法轧制法不可能在生产中屡次经常地进行，大轧机用轧制法也较困难，此时可用轧辊压靠法。用压靠法测定时，轧辊中役有轧件。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，压靠力使工作机座产生弹性变形。将压下螺丝的移动量(相当于机座的弹跳值，从轧辊辊缝指示器读出)与压下时的压靠力(相当于轧制力)一一对应，即可绘成机座的弹跳曲线，如图6—2c中的曲线。用压靠法测定时，因与实际轧制情况有所不同，测量误差较大。由机座弹跳曲线可见，在轧制力不大时，机座弹性变形曲线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。当轧制力到达一定值后，机座弹性变形与轧制力成直线关系，此直线的斜率tan(图6—26)一般称为机座刚度系数，或称为自然刚度系数，以C(kN／mm)表示，即式中——弹跳曲线直线局部的轧制压力变化量，kN；——机座变形的变化量，mm。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。机座的刚度系数愈大，表示机座的刚度愈好；在同样大轧制力作用下，机座弹性变形愈小。将实测得到的弹跳曲线，按式(6—2)计算直线段的斜率，即得到机座的刚度系数C。注意，机座的弹跳曲线或刚度系数是在一定的工艺条件下，即不变的轧制速度和一定板宽条件下才是个常数。

有了机座弹跳曲线，那么轧后的轧件厚度矗可近似地用下面公式表示式中——轧辊原始辊缝；——轧制力。式(6—3)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。由于机座中各零件闯存在的间隙和接触不均匀是一个不稳定因素，弹跳曲线的非直线局部经常是变化的。为了消除非直线段的影响，现场操作时往往采用人工零位法进行轧制。即在轧制时，先将轧辊预压靠到一定的压力，并将此时的轧辊辊缝指示器读数设为零，称为人工零位。在图6—2c中的弹跳曲线。就是预压靠随线，在O点处轧辊开始接触，当压力靠力为时，轧辊辊缝指示器读数是一个负值。今以点作为人工零位，即将压靠力为时的轧辊辊缝指示器读数设为零(清零)。显然，当压靠力等于零时，实际的原始辊缝为零，而辊缝指示器读数那么为，如果轧辊继续上升，当实际的原始辊缝为时，辊缝指示器读数那么为，曲线为在此辊缝下的机座弹跳曲线，它与压靠曲线完全对称。当轧制力为时，机座弹性变形，故线段可代表轧制力为时人工零位的轧辊辊缝指示器读数。如果轧制力为P时，那么轧后的轧件厚度可用下面公式表示(6—4)式中——人工零位时的轧辊辊缝指示器读数；——轧辊预压靠力。式6—4为采用人工零位时的弹跳方程。采用人工零位操作，町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)、(6—4)所示的弹跳方程，对于轧机的调整有重要意义：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；弹跳方程也给轧机板厚自动控制系统的设计提供依据。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根本公式。机座刚度与轧件厚度尺寸精度有密切关系，特别是轧制板材时，从保证板厚出发，希望轧机刚度大，从式(6—3)、(6—4)可看出，机座的刚度系数愈大，由于轧制力的波动产生的轧件厚度波动就愈小，在未装设厚度自动控制系统的轧机中，正是依靠机座的大刚度来到达产品厚度尺寸的高精度。从控制板厚的要求出发，当连轧机用调整压下控制板厚时，轧机的刚度大效果好。因此，板带轧机的刚度系数，既是板带生产的重要工艺参数，又是板带轧机设备的重要参数。第二节工作机座刚度的计算及提高刚度的途径由于机座中各零件的形状和受力情况较复杂，各零件间的接触面存在间隙和接触不均匀，理论计算时作了许多简化，故计算所得的机座刚度或弹性变形只是一个近似值，目前还没有比拟简单而精确的理论计算方法。工厂对现有轧机的刚度主要是通过实测法得到的。但是，在设计新轧机时，近似计算仍是提供参考依据的一种手段。一、工作机座的刚度计算在一定轧制压力的作用下，机座各受力零件弹性变形总和求出后，便可按下式计算出机座的刚度系数，即(6—5)以四辊轧机为例，工作机座的弹性变形包括轧辊系统的弹性变形(由支承辊弯曲变形、支承辊和工作辊的弹性压扁、工作辊间的弹性压扁三局部组成)、支承辊轴承的弹性变形、支承辊轴承座的弹性变形、压下系统的弹性变形(电动压下时，那么由压下螺母的压缩变形、压下螺丝的压缩变形和螺纹牙的弯曲变形三局部组成)、机架的弹性变形(由横梁的弯曲变形和立柱的拉伸变形组成)和其他受载零件的弹性变形(其他受载零件有垫板、止推球面垫和测压仪等)。上述各零件的弹性变形总和，即为机座的弹性变形=+++++(6—6)轧辊系统和机架的弹性变形计算，已在前面表达过。这两局部变形一般占机座总变形的60％～70％。其他零件的变形计算，可参阅有关书籍上提供的计算式。例如某1700精轧机座弹性变形计算结果如表6一l所示。将计算结果绘成坐标图，便可得到工作机座的理论弹性变形曲线，进一步即可求得刚度系数。由于机座各零件尺寸大致有一定的比例关系，一般都与支承辊的直径和辊身长度有关。因此，机座刚度系数可近似地用支承辊直径来表示。按某些轧机的统计资料，工作机座的刚度系数与支承辊直径(mm)的一些经验公式表示如下：对于小型四辊轧机=3为1200～1400mm宽冷带轧机=(3～4)为1200～1400mm宽热带轧机=(2．5～3．5)(6—7)二、提高机座刚度的途径为了保证成品轧件的尺寸精度，轧机应有足够大的刚度。根据轧机的不同用途，选取不同的刚度系数。各种轧机的刚度系数如表6—2所示。由于对成品轧件的尺寸精度，特别是板带材厚度公差的要求不断提高，对机座刚度的要求也相应提高。提高机座刚度的途径有三种。1．提高承载零件的刚度在普通结构的工作机座弹性变形中，轧辊及轴承的变形很大，占总变形的40％～70％，饥架变形占10％～16％，因此，提高承载零件的刚度，即加大机座刚度的主要方向是：1)加大支承辊直径，提高辊系刚度，可以显著地改善机座的刚度。例如，热带钢轧机的支承辊直径由1141mm增加到1632mm；对于辊身长度超过4m的厚板轧机，支承辊直径超过2m；现代型钢轧机的辊身长度与辊径比，也由原来的3．5～4缩小到1．5～2。2)增加机架立柱和横梁的断面尺寸。例如，热带钢轧机机架立柱的横断面面积由3000cm2增加到7000cm2，辊身长4m的厚板轧机的立柱横断面积达10000cm2。应该指出，随着轧辊直径和机架断面的增大，机架高度也相应增加(影响机座刚度的提高)，也使轧辊弹性压扁量增大，因此，采用这种方法来提高机座刚度受到一定限制，不能使机座结构过于庞大。3)采用多列圆柱轴承和动压液体摩擦轴承，可减少轴承的弹性变形。2．采用预应力轧机——对机座施加预应力预应力轧机采用四根刚性拉杆将轧机的上下轴承座(或半机架)联接起来，这里，刚性拉杆代替了普通轧机的立柱，轴承座代替了普通轧机的上下横梁，使之联接成为一个刚性整体(如图6—3)。通过液压螺母给拉杆施加相当的预紧力(约为轧制力的1．5倍)，使轧机在轧制前就处于受力状态，各接合面无缝隙紧密贴合。而在轧制时，由于预应力的影响，使轧机的弹性变形减小，从而提高轧机的刚度。预应力轧机主要用在中小型和线材轧机上。

为了说明其原理，把拉杆和被压缩件(上轴承座与半机架等)的受力与变形情况，分三种状态列于图6—3中。图6～3以表示未施加预应力状态，此时拉杆未受拉力，被压缩件也未受力，而各接合面已无缝隙紧密贴合；图6—3b表示拉杆上已施加预紧力拉杆因受作用而伸长，而被压缩件因受作用，产生了压缩变形，缩短了；图6—3c表示，当轧制压力为时，拉杆的受力由预应力状态的增大为，此时拉杆的变形也由增加了，即拉杆实际变形量为+，随着拉杆伸长的同时，被压缩件的压缩量也弹回了，即实际变形量为一，被压缩件的受力也由减小为。在最大轧制力(小于)作用下，上辊轴承座与半机架接合面仍不致分开，保持有一定大小的预压力。以上分析说明，预应力轧机的刚度系数要比普通轧机的刚度系数大，假设=，那么为其4倍。3．缩短轧机应力线长度——采用短应力线轧机结构根据虎克定律，受力零件的弹性变形量与其长度成正比，轧机机座中受力零件的长度之和，就是该轧机应力回线的长度。因此，缩短轧机应力回线的长度，就能减小机座的弹性变形，提高机座的刚度。根据这一原理设计的短应力线无机架轧机(如图6～5)，可较大地提高机座刚度(见表6—2)。图6—5b所示为无机架轧机，它用四根立柱式的具有左、右螺纹的拉杆螺栓，将刚性很大的上、下轴承座固定在一起，实现了上、下辊系相对于轧制线的对称调整，且取消了压下和压上螺丝，从而大大缩短轧机的应力线长度。由于将集中于压下螺丝处的载荷分散到轴承座的两边，使轴承寿命大为提高。这种轧机刚度高，且实现了对称调整，使得轧制线保持不动，从而减少了生产事故，提高了轧机作业率。目前无机架式短应力线轧机在我国中小型车间的技术改造中得到普遍推广应用。图6—6为“GY”型短应力线轧机，它主要由轧辊辊组、拉杆、轧辊径向调整机构、平衡机构、轴向调整机构和三角架等组成(图6—6a)。径向调整机构为手动压下，转动手柄经蜗杆蜗轮使拉杆1转动，通过拉杆上、下端的左右螺纹与固定在轴承座6内部的压下螺母4相配合，从而带动上、下轴承座、轧辊作对称的压下调整。球面垫5与压下螺母4凸弧相配合调心，起一个铰链作用，以适应安装误差，减小轴承的边缘负荷，提高轴承寿命。平衡弹簧2和平衡螺母3的作用是，消除由于自重产生的压下螺母螺纹的上间隙，以防止轧件咬入时的冲击。由于平衡螺母与压下螺母之间没有相对运动，从而保证弹簧平衡力不变。第三节当量刚度与厚度控制一、弹一塑曲线与原始辊缝调整1．轧件塑性变形曲线与塑性方程轧制中轧辊原始辊缝的调整与机座弹性变形有关，同时电和坯料条件有关。板材轧机的轧制压力，在第二章中已给出了计算式其中，平均单位压力是绝对压下量、轧制温度、变形速度、摩擦系数等因素的函数。当轧制工艺条件一定时，即、、、、R……等因素为常数时，那么轧件的轧制压力(6—16)为一非线性方程。上述关系也可由试验方法作出相应的曲线，如图6～7所示。此曲线称为轧件的塑性变形曲线，式(6—16)那么称为轧件的塑性方程。在一般情况下，采用很小或很大的压下量轧制轧件的情况较少，轧件塑性变形曲线可近似地用直线表示(6—17)式中——轧件的塑性刚度系数，=，反映了轧件变形的难易程度，它与一系列因素如张力、变形温度、变形阻力……等有关。见图6—7中的曲线2、3；——轧件压下量，即坯料厚度与轧件出口厚度的差值，=一。将轧件塑性方程与机座弹跳方程联立求解，就可根据需要来确定轧辊的原始辊缝，或得到轧件厚度。

2．弹跳方程图解法——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()有关，因此弹跳方程与塑性方程的联立求解可采用图解法，即弹一塑曲线(P—H)进行。下面以确定轧辊的原始辊缝为例，说明P—H图的应用。在图6—8所示的P—H图上，塑性曲线用近似直线表示，其与横坐标的交点H为坯料厚度。要想得到厚度为的轧件，在塑性曲线上找到相应的一点，点的纵坐标那么为压下量为时的轧制力P，过点作机座弹跳曲线，由曲线与横坐标交点，便得到轧辊应调整到的原始辊缝。P—H图对于轧机的调整和厚度控制都有重要作用，是一个有效的分析工具。P—H图比拟直观的表示了坯料厚度H、轧件厚度、轧制力P以及辊缝等的参数关系，可以形象地分析造成厚度差的各种原因，并能探讨补偿厚度偏差的根本方法。二、机座当量刚度与厚度控制方式1．机座当量刚度在轧制过程中，有很多因素会引起轧制压力P的不稳定，比方轧件的化学成分、坯料厚度以及轧制温度的不稳定等，必然导致轧制力波动。而轧制力的变化也必定引起机座弹性变形量的变化，直接影响轧辊辊缝值，使轧件厚度发生变化。对带钢来说，带钢的纵向厚度偏差是一个主要的质量指标。为了减少带钢厚度偏差，除采用刚度较大的机座外，在现代带钢连轧机上，都采用了厚度自动控制装置，在轧制过程电及时调整辊缝，使辊缝调整量能够局部或全部抵消由轧制力变化引起的机座弹性变形量，就能减不葚至完全消除轧件的厚度偏差，这就是厚度自动控制的根本出发点。在进行厚度自动控制的轧机上，往往用机座当量刚度系数K来表示机座进行厚度控制的能力。注意，这里的机堕当量旦!鐾墨螫与前面介绍的机座本身刚度系数(自然刚度)是根本不同的。16—18)式中——轧制力的波动量；一一轧件的厚度偏差。今以坯料厚度不均匀时的厚度控制为例，说明机座当量刚度控制的根本原理。如图6～9所示，曲线是机座弹跳曲线，曲线是坯料厚度为时的轧件塑性曲线。当实际原始辊缝为时，轧后的轧件厚度为，轧制力为。如果坯料厚度增加了槲，那么轧件塑性曲线变到，位置，此时轧制力变为，增加了，轧后的轧件厚度增加了一个厚度偏差。为了完全补偿产生的厚度偏差，就要及时调整轧辊辊缝，使辊缝减小。调整辊缝后的机座弹跳曲线位置为虚线MN所示。此时，轧制力为P，轧制力的波动量为，轧件的轧后厚度仍保持为。由图6—9所示几条曲线的几何关系，不难推导出、和之问的关系：得辊缝调整量为式中——机座自然阿《度系数，=；——轧件塑性刚度系数，=。上式说明，当消除相同的坯料厚差影响时，愈大和愈小，压下所需的辊缝调整量就愈小。因此，轧机刚度系数较大是有利于消除坯料厚差对轧件厚度影响的。2．厚度控制方式采用上述调整轧辊辊缝方法进行轧件厚度控制时，在不采用人工零位操作的轧机上，轧后的轧件厚度可用下式表示式中——轧辊原始辊缝；——轧制力；——机座自然刚度系数；——轧辊辊缝调整量。对式(6—20)微分，可得轧件厚度偏差的公式将式(6—21)代人式(6一18)，可得出机座当量刚度系数与之问关系表达式由式(6—21)可知，轧件厚度偏差与机座弹性变形波动量和有关。当和相等时，轧件厚度偏差等于零，即完全消除了轧件的厚度偏差，轧后的轧件厚度保持为。轧后的轧件厚度实际上反映了轧机受载时的轧辊辊缝，可以认为轧后的轧件厚度是轧辊的“有载辊缝”。因此这种能维持“有载辊缝”不变的控制方法称为“恒辊缝”控制法。根据式(6—22)，“恒辊缝”控制时的机座当量刚度系数为无穷大，表示机座有“无穷大”的厚度控制能力，能够完全消除轧件的厚度偏差，而机座本身的刚度(自然刚度)并未改变。采用“恒辊缝”控制时，虽然可以完全消除轧件的纵向厚度偏差，但由于轧辊的弯曲变形较大，故轧件的板形较差。当轧机的补偿机座弹性变形能力较差时，即机座当量刚度系数较小时，那么可获得较好的板形，而轧件的厚度偏差较大。因此，在某些板带轧机上，希望机座的当量刚度系数是“可变”的，以便根据不同的工艺要求，采用不同的控制方式，故机座的当量刚度又可称为可控刚度。如果用辊缝调节系数，来表示与的比值，即那么机座当量刚度系数可表示为从上式可知，改变辊缝调节系数的大小，就可改变机座的当量刚度系数，实现不同的控制方式(图6—10)：1)恒辊缝控制。当=1时，K=∞，即轧机具有无限大的控制能力(特性最硬)，轧辊辊缝的调整量完全补偿了机座弹性变形波动量，轧制过程的工作点始终在图6—10直线l上。2)硬特性控制。当l>>0时，∞>K>C，轧辊辊缝调整量只能局部补偿机座弹性变形波动量(图6—10中直线2)。实践证明，要使调节系数=1是很困难的，目前可到达=0．9左右，也就是说，轧机当量刚度最大等于轧机自然刚度的10倍。厚度控制的目的是使轧制的成晶带钢厚度保持在其允许的厚度公差范围内即可。3)恒定原始辊缝控制。当=0时，K==C，即轧机当量刚度等于机座自然刚度，在轧制过程中压下不进行调节，轧辊原始辊缝恒定，轧制过程的工作点始终在自然刚度曲线上(图6～10直线3)。4)恒压力控制。当K=0时，即机座的当量刚度为零(特性最软)，轧辊辊缝调整方向与机座弹性变形量的方向相同，以保证轧制过程中轧制力恒定(即=0)，轧制过程的工作点始终保持在图6一10直线5上。恒压力控制时，轧件的板形最好。恒压力控制一般用在平整机操作上，以改善轧件板形。在连轧机的前几架通常采用大当量刚度，以尽快消除坯料纵向厚度的不均匀，使板材纵向厚度差最小。但采用大当量刚度的“恒辊缝控制”时，由于轧辊的弯曲变形，会使板材横向厚度偏差增大，因此在连轧后几架，采用较小的当量刚度，以消除轧件的横向厚差。在最后一架，那么采用近似“恒压力控制”进行平整，以改善板形，并使轧辊偏心对厚度的影响降至最小限度。三、厚度自动控制原理近代带钢连轧机已根本实现了应用计算机全面控制整个生产线。厚度的自动控制是自动控制中的重要环节之一。厚度自动控制系统(AGC)为典型的反应闭环控制系统，它包括以下三局部：1)测厚仪，用来检测轧件实际厚度；2)厚度比拟和调节器，根据给定厚度和实测厚度相比拟，得出厚度偏差值，再根据工艺要求给出辊缝调节系数后，输出辊缝调节信号；3)辊缝调整执行机构，根据调节信号调节压下系统，改变辊缝，以减小或消除轧件的厚度偏差。1．液压AGC的类型采剐液压压下的轧件厚度自动控制系统，通常称为液压AGC。根据轧件的测厚方法不同，液压AGC可分为三类：1)采用直接测厚法。应用测厚仪直接测量轧机出口处轧件厚度。这种方法的优点是控制系统较为简单，但从辊缝到测厚仪有一段距离．带钢的测量点和轧制控制点不在同一处，有较丈的滞后性，控制精度不高。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。将通常的测厚仪直接放在辊缝处是不可能的，故有问接测厚法，即利用测压仪测出轧制力，通过弹跳方程来间接得出轧件厚度或厚度偏差，故又称为P—AGC，是目前应用最广的一种型式。间接测厚法的优点是测厚装置简单、便于维护，同时，测得的是辊缝处的轧件厚度，所以信号传递时差小。但缺点是精度差些，主要是有些因素不易考虑，如轧辊磨损、热膨胀、轧辊偏心及轴承间隙都会使空载辊缝改变，影响轧件厚度的测量精度。这一缺点，目前利用出口侧的测厚仪信号来不断校正。3)预控液压AGC。上述两种测厚方法的一个共同缺点就是都有一个滞后时间。而预控调整是将测厚仪设置在轧机入口处，测出轧．件入口处的坯料厚度。并与给定的轧件坯料厚度比拟后，输出轧件坯料厚度偏差信号。通过计算机计算出将产生的轧件厚度偏差，以及所需的辊缝调节量(公式6一18)。然后，根据轧件上该检测点进入轧辊的时间和压下移动所需的时间，提前进行控制，使厚度控制点匹好就是轧件入口检测点，以消除可能产生的厚度偏差。预控AGC系统如图6—1l所不。预控AGC是开环控制，不能检查控制效果，其控制精度取决于计算精度。为了提高控制精度，预控AGC往往与P—AGC联合使用。上述三种类型的液压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那么根本上采用P—AGC系统。2．P—AGC系统的根本原理P—AGC属于闭环反应控制系统。图6一12表示了P—AGC系统简图，系统主要是出压力反应回路和位置反应回路组成。压力反应回路包括测压仪、压力比拟器、压力和位置转换器等装置；位置反应回路由位置传感器、位置比拟器等装置组成。在压力反应回路中，根据轧件的给定厚度，预先向压力比拟器4输入与给定厚度相对应的轧制力，当测压仪3测出轧件的实际轧制力，并输入压力比拟器与比拟后，如有差值那么输出压力波动值，经过压力和位置转换器5转换为机座的弹性变形波动量／C。然后，辊缝调节系数装置6将调节系数与相乘舌，即可输出根据规定的机座当量刚度应该补偿的轧辊辊缝调整量。在位置反应回路中，根据轧件的给定厚度，预先向位置比拟器9输入与给定厚度相对应的液压压下的液压缸行程，当位置传感器1测出液压缸的实际行程后，即向位置比拟器输入，并与给定的相比拟后，输出液压缸行程的差值。综合比拟调节器7将上述两个回路的反应信号与相比拟，如果二者不相等，那么综合比拟调节器有信号输出，控制伺服阀8使液压缸动作，直到和二者相等，综合比拟调节器无信号输出，液压缸停止动作。此时，轧机完成一次按给定的机座当量刚度系数的辊缝调整。在压力反应回路中，由调节系数装置给出不同的辊缝调节系数，就能实现各种特性的厚度自动控制。

第四节板带轧机的辊型调整一、板材的横向厚差与板形1．横向厚差板材沿宽度方向的厚度偏差，称为横向厚差。它决定于板材的横截面形状(图6—13)。矩形截面的横向厚差为零，属于理想情况；楔形截面的横向厚差，是因为左右压下装置调整不当引起的。只有对称的凸形或凹形截面的横向厚差，是由于轧制时实际辊缝形状(辊型)所造成的，它决定于辊型的设计和调整。所谓辊型就是指轧辊辊身外表轮廓形状。以下仅讨论凸形(或凹形)截面的横向厚差问题。横向厚差可表示为(6—25)式中——轧出板材横截面的中部厚度；——轧出板材横截面的边部厚度。2．板形板形的好坏是指板带材各部位是否产生波浪，它决定于板带材沿宽度方向的延伸是否相等。如果轧制时的轧辊辊缝不良，当板材边缘的延伸大于板材中部延伸时，那么产生双边浪(图6—14)，如果板材中部延伸大于边缘局部，那么产生中间浪(瓢曲)(图6—14)。假设两边的压下不当，使一边的延伸大于另一边，那么产生单边浪或镰刀弯，这只有靠调整左右压下量才能消除。双边浪和瓢曲是两种常见的板形不良现象，必须靠调整辊型加以解决。衡量板形好坏的标准是平直度(波浪度)。取一定长度的板材，自然地放到一个平面上(图6一15)，以观察其翘曲，那么平直度可用下式表示：(6—26)

式中——波浪高度；——波浪长度。3．横向厚差与板形关系显然，板形与横向厚差有着密切的关系，它们都与轧辊辊缝形状有关。由于板材轧制根本上属于平面变形(无宽展或宽展可忽略)，只要沿板材宽度上各点的压下率相等，就能使板材纵向延伸均匀，可以得到良好的板形。因此，根据板材中部和边缘局部压下率应相等的原那么，可以推导出用轧前和轧后板材断面的横向厚差表示的获得良好板形的几何条件是(6—27)式中、——轧前和轧后的板材横向厚差。其中为轧前板材断面中部厚度和边部厚度之差，即=一(图6～16)；、——轧前和轧后的板材平均厚度。在冷轧板带生产中，板形对废品率的影响，较之横向厚差的影响更为严重，故在冷轧板带轧机上的辊型调整，应以控制板形为主。在热轧生产中，特别是在热轧厚板时，因轧件有足够的厚度和温度，允许侧面宽展，板形发生波浪的情况很少见。因此在热轧板带轧机上，应按横向厚差为零的要求来控制初期辊缝，从而消除板材横断面的凸度，使进入后期辊缝的板材为无凸度(=0)的板材，由于此时板材已经变薄，温度已降低，后期辊缝对板形的影响变得较敏感，因此后期辊缝的调节，应从最正确板形条件出发，从而获得最好的板形，也使板材的横向厚差最小。二、影响轧辊辊缝形状的因素板材的横向厚差和板形都与轧辊辊缝形状有密切关系，在轧制中，影响轧辊实际辊缝形状的有以下诸因素：1)轧辊的弹性弯曲变形。它使辊缝中部尺寸大于边缘局部尺寸，板材断面产生凸度。2)轧辊的弹性压扁。影响辊缝形状的不是压扁量的大小，而是压扁量沿辊身长度的分布情况。实验说明，四辊轧机工作辊和支承辊间的压力和相互弹性压扁沿辊身长度的分布是不均匀的。带钢宽度与辊身长度的比值／和工作辊与支承辊直径的比值D1／D2愈小，压扁的分布愈不均匀。由于轧辊中部和边部压扁量的不同，会使工作辊产生附加挠度。3)轧辊的磨损。轧辊的磨损量沿辊身长度方向的分布也是不均匀的，通常中部大于边部。由于影响轧辊磨损的因素很多，且是时间的函数，因此很难用计算方法求得。4)轧辊的热膨胀。在轧制过程中，由于轧辊受热和冷却条件沿辊身长度是不均匀的，通常靠近辊颈局部受热较少，冷却快，故轧辊中部比边部热膨胀大，导致轧辊产生热凸度。5)轧辊的原始辊型。为了补偿上述各因素对辊缝的影响，一般轧辊都磨削成一定的原始凸度。所谓原始辊型即指磨削后的轧辊辊身外表轮廓形状，一般用辊身中部直径与辊身边缘直径差值来表示，=一。轧辊的原始辊型有凸形、凹形和圆柱形三种。四辊轧机的支承辊一般都磨成圆柱形，即=0，而工作辊那么磨成凸形的(可以一个或两个都磨成凸形)，即>0。在设有弯辊装置的轧机上，工作辊可以不磨原始凸度。在二辊迭轧薄板轧机上，由于轧辊在高温下工作，沿辊身长度方向温差较大，会产生相当大的热凸度，故此种轧机轧辊的原始辊型一般做成凹面的，即<0。综合上述各影响因素，轧出板材的横向厚差可用下式表示=十十一+(6—28)式中——轧辊原始辊型，凸形为正，凹形为负，圆柱形为零；——轧辊热凸度，取为正，可按辊身中部与边部温度差进行计算；——轧辊的弹性弯曲变形对辊缝的影响值；——轧辊的弹性压扁不均对辊缝的影响值；——轧辊的磨损凹度。如果轧制时各影响因素都是稳定的，那么可通过合理的轧辊原始辊型设计，使横向厚差为零或在规定范围以内，以便获得良好板形。但是，在轧制过程中，由于多种原因，各因素是在不断变化的，不能仅依靠一个固定的原始辊型来补偿各种随时变化的因素对轧辊辊缝的影响。随着板带轧机的开展，出现了各种辊型调整方法，以减少板材的横向厚差和改善板材的板形。三、轧辊辊型的调整轧辊辊型调整的根本思想，是根据轧制过程中实际变化情况，随时改变轧辊的实际凸度，即调整轧辊实际辊型，满足式(6—28)的要求，使横向厚差和板形控制在合理范围内。在实际生产中，常用的辊型调整方法有以下几种。1．调整轧辊的温度，以改变热凸度辊温控制法是采用沿辊身长度方向分段调节冷却水的分布和冷却强度，以改变轧辊的热凸度，从而控制轧辊的实际凸度，到达辊型调整的目的。这种方法的优点是没备简单，操作方便，但它的调整速度很慢，不能满足高速轧制的要求。2．采用液压弯辊装置调节轧辊挠度液压弯辊控制法是在轧辊两端装设液压缸，以弯辊力调节轧辊挠度，即按式(6—28)的需要，加大或减小轧辊在轧制过程中所产生的挠度。这种方法的优点是快速、准确，能满足高速度、高精度轧制的要求，实现板形自动控制，减少换辊次数，提高生产率，因此，这是现代轧机上广泛采用的方法。它往往与液压压下系统同时采用，形成带材纵向和横向厚差联合自动调节系统。此法的缺点是弯辊力使轧辊有关零件的负荷增加，降低零件使用寿命等。液压弯辊有两种根本方式：1)工作辊弯曲方式。当工作辊辊身长L与直径D之比L／D<3．5～4时，通常都采用工作辊弯曲方式，因弯曲工作辊较灵活，结构简单，弯辊力较小，又能到达满意的效果。当L／D>3．5～4时，如仍采用弯曲工作辊方法，那么由于工作辊刚度不够，弯曲作用的影响不能到达辊身中部，就起不到改善辊型的作用，有时反会使板材出现复合波浪。弯曲工作辊又有正弯辊法和负弯辊法两种，如图6一17所示。正弯工作辊是将液压缸设置在两工作辊轴承座之间(图6—17)，对上下工作辊轴承座施加与轧制力P方向相同的弯辊力，以减少轧制时产生的轧辊挠度。调节弯辊力的大小，即可改变值。采用正弯工作辊时，工作辊原始辊型凸度应小一些，然后借助弯辊力来减小工作辊挠度，这相当于增加了工作辊原始凸度，故称正弯辊。此法优点是设备简单，弯辊缸与工作辊平衡缸合为一体，且当轧件咬人或抛出时，液压系统不需切换。其缺点是使工作辊与支承辊间在辊身边缘处的接触压力增大，会增加这一部位疲劳剥损的可能性，其次，弯辊力也加大了工作辊辊颈、轴承、压下装置和机架的负荷，特别是对工作辊轴承寿命影响较大。负弯工作辊是将液压缸设置在工作辊轴承座和支承辊轴承座之间(图6—17b)，对工作辊轴承座施加一个与轧制力方向相反的弯辊力，它使工作辊挠度增加，故称负弯辊。采用负弯辊时，应大些。增减弯辊力，同样能改变工作辊的挠度，到达调整辊型目的。负弯辊法同样增大了工作辊轴颈和轴承的负荷，但它不增加压下装置和机架的负荷，而对支承辊与工作辊辊身边缘的接触压力减小了。当采用正弯工作辊时，支承辊辊身边缘处可磨成一定的锥度，以降低工作辊和支承辊间的接触压力，同时还可增加弯辊效果，减小所需弯辊力。工作辊正弯和负弯两种方法同时采用，可扩大辊型调节范围。因此，在带钢连轧机中，前面几个机座只设正弯辊装置，后面几个机座那么正、负弯辊装置都有。2)支承辊弯曲方式。当轧辊辊身较长L／D>3．5～4时，宜采用支承辊弯曲方式，因支承辊刚度大，可防止产生板材复合波浪。目前常用的是正弯辊法(图6—17c)，以减少支承辊挠度。此时弯辊力作用方向与轧制力方向相同。弯曲支承辊的方法需要延长支承辊辊颈，以便安装液压缸，同时，液压缸的位置还影响工作辊换辊，一般只用于宽度较大的中厚板轧机。由于支承辊比工作辊的刚度大得多，故这种方法所需弯辊力也较大，会增大支承辊辊颈、轴承、压下装置和机架的负荷。在某些轧机上，采用了结构较为复杂的弯曲支承辊的特殊装置，可使压下装置和机架不承受弯辊力。3．新的辊型控制轧机目前广泛使用的四辊板带轧机，通常是采用具有原始凸度的工作辊，同时采用液压弯辊装置来控制板形。由于原始凸度不能适应轧制规程的变化，弯辊力又受辊颈强度等的限制，板形控制的效果还不十分理想。70年代以来，相继出现了一些新的辊型控制轧机：1)高性能辊型凸度控制轧机——HC轧机的原理。在一般的四辊轧机上，工作辊与支承辊间的弹性压扁是不均匀的，因而影响轧辊辊型。这种辊间不均匀的弹性压扁，是由于工作辊与支承辊的接触长度不等于工作辊与板材的接触长度而造成的，而且在板宽范围以外的接触局部，其接触压力对工作辊形成一个弯矩，使工作辊产生弯曲变形。板材愈窄，板宽