板形指标及CVC轧机.ppt

1、带钢板形指标及CVC轧机 2006年5月15日,目 录 1.带钢板形指标 2.CVC轧机工作原理,1. 带钢板形指标 带钢尺寸质量指标包括纵向和横向尺寸，其中纵向厚度尺寸精度由AGC（Automatic Gauge Control）系统控制，AGC经过几十年的应用，目前已经很成熟。最近几年，热轧、冷轧带钢的板形控制研究及应用也日趋成熟，新建的板带轧机都装备了板形控制系统。一个完整的板形控制系统必须具备以下三个条件： 可靠的、高精度的板形指标检测系统； 成熟的板形理论模型； 快速的板形调节、执行机构。,板形检测仪表包括平直度仪、凸度仪等；板形调节、执行机构主要有弯辊装置、轧辊窜动机构、机架间喷水

2、装置等。带钢板形涉及到轧辊的弯曲变形、热凸度、轧辊磨损等，因此，如果需要对板形进行精确的控制，首先必须能够对轧辊的弯曲变形、热凸度、轧辊磨损等进行精确的计算和预报。目前，轧辊的弯曲变形和热凸度的计算已有比较成熟的、复杂的理论模型，但由于影响轧辊磨损的因素众多，目前还没有成熟的、可以实际使用的轧辊磨损模型，一般是采用经验模型，或者是半理论半经验模型。 板形指标通常包括纵向和横向两个方面，纵向用平直度（Flatness）来表示，俗称带钢浪形，即指带钢长度方向上的平坦程度；衡量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，包括凸度（Crwon）

3、、楔形（Wedge）、边部减薄（Edge drop）等。,1.1 凸度（Crwon） 带钢凸度是描述带材横截面形状的一项主要指标(见图1)。凸度定义为在宽度中点处厚度与两侧边部标志点平均厚度之差： （1） 式中hR和hL为右部及左部的标志点厚度。所谓标志点是 指不包括边部减薄部分的边部点，一般取离实际边部 40mm左右处的点。hc为带材宽度方向中心点的厚度。,1.2 楔形（Wedge） 楔形即左右标志点厚度之差： （2） 1.3 边部减薄（Edge drop） 边部减薄指的是左右标志点厚度与带钢边部厚度之差，即： EL=hL-hEL ER=hR-hER (3),1. 4 平直度（Flatnes

4、s） 带钢平直度可以用波形表示法，也可以用相长 度表示法来描述。 1.4.1 波形表示法定义的带钢平直度 式中： R-波高；L-波距。 （4） 图2 平直度波形表示法,1.4.2 I单位表示带钢的平直度 相对长度差表示波浪部分的曲线长度对于平直部分标准长度的相对增长量。一般用带钢宽度上最长和最短纵条上的相对长度差表示。因为该数值很小，国际上通常将相对长度差乘以105后，再用来表示带钢的平直度，该指标称为I单位。一个I单位表示相对长度差为10-5。 式中： L-所取基准点 的轧后长度； L-其它各点相对于 基准点的轧后长度差。,D,1.4.3 两种平直度指标之间的关系 假设带钢波形可以表示为正弦

5、曲线，则通过理论推导，可以得到用波形表示的带钢平直度和用相对长度差表示的相对长度差之间的关系为： 例如：R=20 mm， 波长 L=1000 mm。 则，相对长度差=0.00099， 即带钢平直度为99 个I单位。,1.5 PCFC意义 PCFC代表 Profile, Contour and Flatness Control。 这里Proflie指横断面凸度，即通常所说的Crown。其定义见图3。 绝对Proflle(mm)： C40=hc(hR+hL)/2 相对Proflle(%)： : C40REL=C40/hc100%,Contour 指的是带钢横断面沿宽度方向上的形状，包括了带钢整个宽

6、度范围（见图4）。 图4 带钢凸度和断面形状控制范围 Flatness意思与上述定义相同，即带钢平直度。,1.6 带钢板形控制基本原理 1.6.1影响带钢断面形状的因 素 带钢的断面形状与轧机过钢 时轧辊的辊缝形状相同.此时的 辊缝称为负载辊缝。 影响负载辊缝形状的因 素有： 1)轧辊磨削凸度。 2)轧辊磨损。 3)轧辊热凸度。 4)支持辊弯曲。 5)支持辊与工作辊之间的压扁。 6)工作辊与轧件之间的压扁。 7)工作辊弯曲。,1.6.2 影响带钢平直度的因素 不良平直度是由于轧件横截面上的不同延伸引起的。 而轧件横截面上的延伸差异是由于进入轧机的轧件横截面形状与负载辊缝局部不匹配引起的。,因此

7、获得平直度良 好的带钢的条件为： Hh 即进、出入轧机的轧件断面形状相似。,由影响带钢断面形状和带钢平直度因 素的分析可知： 板形控制的实质是控制各架轧机的负载辊缝的形状。 1.6.3 调整负载辊缝形状的机构 （1） 工作辊弯辊机构,（2） 辊身曲线呈S形的工作辊轴向移动机构,1.6.4 带钢断面形状和平直度控制过程模型,2. 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。 我们宝钢80年代中期引进的2050热带

8、轧机是世界 上首套采用CVC技术的轧机，近年来，我国先后 引进的几套CSP生产线均采用了CVC轧辊，有的 生产线还采用了CVC的改进型CVCplus(CVC+)技术。,CVC轧辊辊身曲线呈S形，图5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。图3中（a）轧辊移动距离为零时，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。,CV

9、C轧辊的布置见图6。我们以CVC三次辊形曲线为例说明CVC轧辊辊形函数和轧辊凸度与轧辊轴向窜动量之间的关系。 操作侧 传动侧 图6 涟钢CVC轧辊的布置,上工作辊曲线为： （7） 下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： （8） 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，决定了曲线的 形状。,假设两辊间移动距离为零时，凸度为零；当轧辊相对移动距离达到最大和最小值时，辊缝凸度分别为1mm和-1mm，则两辊间移动距离与凸度的关系见图7中曲线a。 图7 轧辊移动量与凸度的关系 a-三次曲线函数； b-五次曲线函数,最初的CVC辊形

10、曲线为三次曲线，后来改进的CVCplus为五次曲线，但实际上，三次曲线和五次曲线没有本质的改变，两者的区别主要在于辊缝凸度与两个轧辊移动距离之间的关系上。当轧辊窜动量一定时，五次曲线CVC轧辊具有更大的轧辊凸度（见图7（b）。 由方程（7）和（8）确定的CVC轧辊，当轧辊没有相对窜动时，轧辊的原始辊缝凸度为零。如果轧辊没有相对移动，需要辊缝具有一定的初始凸度值，则需要改变轧辊的轮廓曲线函数，此时上下轧辊辊形分别由方程（9）和（10）确定。 上辊： （9） 下辊： （10） 方程（9）和（10）形成的轧辊凸度与轧辊窜动量之间的关系见图8（b）和（c）。CVC原始凸度的大小取决于轧辊的相对移动量（辊形函数曲线偏移）。,方程（9）和（10）形成的轧辊凸度与轧辊窜动量之间的关系见图8（b）和（c）。CVC原始凸度的大小取决于轧辊的相对移动量（辊形函数曲线偏移）。 （a） （b） （c） 图8 CVC辊形曲线与轧辊原始凸度的关系,经过我们的理论推导，可以证明，CVC轧辊凸度与轧辊窜动量之间的关系不是线性关系，而是图9所示的曲线关系。线性关系的导出没有考虑轧辊移动后对实际辊缝的影响，这与轧辊的实际凸度有一定的误差，原因在于在推导线性轧辊凸度关系时，当轧辊相对