cvc六輥軋機(jī)板形控制原理及冷軋帶鋼板形的概念

1、CVC六輥軋機(jī)板形控制原理及冷軋帶鋼板形的概念,內(nèi)容概述,,控制模型(CVC),控制手段(CVC),影響因素,板形定義,板形基本概念,帶鋼尺寸質(zhì)量指標(biāo)包括縱向和橫向尺寸。? 橫向——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?。‥dge drop）等。? 縱向——縱向用平直度（Flatness）來(lái)表示，，俗稱帶鋼浪

2、形，即指帶鋼長(zhǎng)度方向上的平坦程度；,,橫截面形狀：凸度、楔形度、邊部減薄、局部高點(diǎn)凸度楔形度(左右標(biāo)志點(diǎn)厚度之差)邊部減薄 EL=hL-hEL ER=hR-hER,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(lái)描述。波形表示法定義的帶鋼平直度 式中： R-----波高；L-----波距。帶鋼平直度一般指邊浪和中浪，并以

3、二次浪為主要控制指標(biāo)，對(duì)于寬度大厚度很薄的情況才適當(dāng)考慮四次浪其實(shí)質(zhì)是帶鋼內(nèi)部殘余應(yīng)力的分布。,板形的重要性,板形是帶鋼重要質(zhì)量指標(biāo)，高精度板形是高級(jí)精品帶鋼重要特征。※熱軋板形直接影響冷軋板形的質(zhì)量有的后續(xù)工序?qū)Π逍斡刑厥庖?，eg.罩式退火爐喜歡微雙邊浪，有些連續(xù)退火喜歡中浪?！逍斡绊戝冧\層厚度及均勻性。※后續(xù)工序加工需要優(yōu)良的板形，減少對(duì)深沖性的影響。板形控制是寬帶鋼軋機(jī)的核心技術(shù)、前沿技術(shù)和高難度技術(shù)，數(shù)學(xué)模型是

4、板形控制技術(shù)的關(guān)鍵和研究難點(diǎn)。,理想板形公式和良好板形公式,? 良好板形判別式：,? 理想板形公式：,影響板形的因素,工藝因素：坯料板形、壓下率、操作因素等設(shè)備因素：輥型、軋輥磨損、軋輥磨削精度、軋輥熱膨脹、側(cè)導(dǎo)板余量、軋機(jī)剛度、 WR與BUR的接觸狀態(tài)（W, w/R, r/R）等等,總之：影響板形的因素的實(shí)質(zhì)就是影響有載輥縫形狀的因素板形控制的實(shí)質(zhì)是控制各架軋機(jī)的負(fù)載輥縫的形狀。,軋機(jī)彈跳,軋機(jī)彈跳：軋件軋制時(shí)，軋制力引起工作機(jī)座

5、內(nèi)部受力元件的縱向彈性變形，其數(shù)值可達(dá) f=2-5mm。由于在軋制過(guò)程中，軋制力P總是會(huì)波動(dòng)的，所以產(chǎn)生的工作機(jī)座的彈性變形 f 也是變化的。為了維持板厚不變，必須對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)償。補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ窃谲堉七^(guò)程中控制壓下量，采用AGC系統(tǒng)改變軋機(jī)的空載輥縫值。工作機(jī)座彈性變形f與軋制力P之間的關(guān)系曲線稱之為機(jī)座彈性變形曲線或彈跳曲線，如圖示： 此曲線直線段的斜率：,,一般C值越大越好，對(duì)大型軋機(jī)其值應(yīng)為6000KN/mm以上。 工

6、作機(jī)座剛度系數(shù)C的確定方法，可以采用理論計(jì)算的方法也可以采用實(shí)測(cè)法。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的軋機(jī)而言一般采用實(shí)測(cè)法?！?軋制法—— 保持輥縫的開(kāi)口S0不變，用不同原始厚度h0的軋件軋制，測(cè)出其軋制力P與軋后的厚度h1，對(duì)每次軋制，工作機(jī)座的變形量： f= h1 - S0 這樣可以得出一組變形f與軋制力P的數(shù)據(jù)，由此連成的曲線就是該機(jī)座的彈跳曲線。 ※ 壓靠法—— 首先使原始輥縫S0=0，這

7、時(shí)上下工作輥接觸，并旋轉(zhuǎn)軋輥，繼續(xù)壓下，記錄下一組輥縫值S0與對(duì)應(yīng)的軋制力P的值，將此連成曲線，就是該機(jī)座的彈跳曲線。,,,改變負(fù)載輥縫的形狀,板凸度和板形控制,,,彎,,拉,,變態(tài),動(dòng)態(tài)鼓肚,錯(cuò)位,,,,CVC軋機(jī)工作原理,CVC（Continuously 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CVC軋輥

8、輥身曲線呈S形，圖5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(guò)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。,CVC輥型的優(yōu)點(diǎn),1、不僅軋輥凸度可調(diào)范圍大，而且可以聯(lián)系調(diào)節(jié)，再加上彎輥的話，板形控制范圍顯著擴(kuò)大。2、一對(duì)磨好的軋輥能滿足更多軋制系統(tǒng)、更多鋼種的需要，并擴(kuò)大軋制寬度和厚度，增強(qiáng)軋機(jī)適應(yīng)能力。3、WR磨損均勻，工作周期長(zhǎng)，大大減少

9、換輥次數(shù)，提高產(chǎn)量3、帶材表面質(zhì)量提高，提高平直度，增加成材率。,（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）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)。,下工作輥曲線為：,CVC輥形曲線函數(shù),上軋輥輪廓與上軋輥完全一樣，但轉(zhuǎn)動(dòng)180°與上軋輥配置，因此，下軋輥的輥形曲線為：,式中：

10、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，其中 。,軋輥凸度與軋輥軸向竄動(dòng)量之間的關(guān)系,五次CVC輥形的輥縫二次及四次凸度都僅與多項(xiàng)式系數(shù)a2～a5有關(guān)，與a0無(wú)關(guān)，且二次凸度與竄輥量s呈三次函數(shù)關(guān)系，而四次凸度與竄輥量s呈線性關(guān)系。a0為與輥徑相關(guān)的參數(shù)，對(duì)曲線特

11、性無(wú)任何影響。,a1 與輥縫凸度無(wú)關(guān)，為了減小帶鋼參與應(yīng)力及改善帶鋼質(zhì)量，實(shí)際生產(chǎn)中可以用輥徑差最小作為設(shè)計(jì)依據(jù),輥形優(yōu)化實(shí)例,武鋼2250mmCVC軋機(jī)——F51、WR磨損量呈“箱形”，且上下WR 磨損中心不對(duì)稱，上下軋輥磨損中心線分別向傳動(dòng)側(cè)和操作側(cè)偏移大概50mm。2、軋輥磨損嚴(yán)重，直徑磨損量達(dá)到700um3、上下WR磨損量不同，下輥比上輥嚴(yán)重4、一般“箱形”開(kāi)口寬1600mm，底部寬1100mm左右，具體形

12、狀與軋制單位編排有關(guān)。,1、串輥明顯分布不均勻，中心位置基本集合在+50mm左右，與軋輥磨損偏移量吻合2、串輥主要分布在[-50,+150]范圍，[-150,50]幾乎沒(méi)用過(guò)，串輥行程利用率只有66%。2、負(fù)凸度偏大，正凸度偏小，使得F5串輥行程利用率低，大部分時(shí)間只往傳動(dòng)側(cè)串，頻繁磨損軋輥固定區(qū)域，造成軋輥磨損嚴(yán)重且不均勻，磨損中心也發(fā)生了偏移。3、正向串輥極限值位置概率突高，高達(dá)7%。3、頻繁使用極限串輥位，說(shuō)明串輥達(dá)到極限

13、位置時(shí)凸度控制能力依然不夠原來(lái)串輥范圍：[-150，+150]；凸度控制范圍：[-0.5,+0.5]實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，需要改到：[-0.3,+0.7]，最大板寬2130mm，取軋輥長(zhǎng)度2430mm，代入可計(jì)算出輥形曲線表達(dá)式。,板形控制數(shù)學(xué)模型,1、軋件變形2、形成輥縫的變形（彈跳、溫度、磨損）3、目標(biāo)4、判別（yes/no）5、識(shí)別6、操刀,20,一、板形控制理論,,變分法：簡(jiǎn)單、速度快、精度略差 條元法：流線條元法——適

14、用于冷軋離線模擬，精度高，速度較慢 流面條元法——適用于熱軋離線模擬，精度高，速度較慢 條 層 法 ——適用于熱軋離線模擬，精度高，速度較慢 條元變分法：簡(jiǎn)單、速度快、精度適中，適用于冷、熱軋?jiān)诰€計(jì)算,,① 軋件塑性變形模型——解釋變形區(qū)內(nèi)金屬產(chǎn)生塑性變形的機(jī)理及各種因素對(duì)它的影響作用——計(jì)算軋制壓力及前、后張應(yīng)力橫向分布,21,一、板形控制理論,

15、,,② 輥系彈性變形模型——計(jì)算帶材出口厚度、輥間壓力橫向分布,影響函數(shù)法速度與精度相互沖突，理論比較成熟 適合與軋件塑性變形模型耦合 可用于冷、熱軋各種常見(jiàn)的機(jī)型： 普通四輥軋機(jī)，CVC四、六輥軋機(jī)， PC四輥，HC軋機(jī)，UC軋機(jī)，UCMW軋機(jī)等,,,一、板形控制理論,,,基本原理,能量守恒原理,基本方法,有限差分法：快速、穩(wěn)定,③ 軋件與軋輥溫度場(chǎng)模型——計(jì)算帶材與軋輥溫度場(chǎng),熱傳導(dǎo)方程,帶材溫度場(chǎng)

16、,軋輥溫度場(chǎng),,互為邊界條件,,基本原理,求解方法,實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)回歸法,最終結(jié)果,摩擦學(xué)原理,軋輥磨損輥型,④軋輥磨損模型——計(jì)算軋輥磨損量,一、板形控制理論,,24,軋件塑性變形模型計(jì)算板形 板形失穩(wěn)判別模型判斷是否失穩(wěn) 耦合運(yùn)算得到各機(jī)架的控制目標(biāo) 成品板形與橫斷面形狀綜合最優(yōu),⑦ 板形控制目標(biāo)模型——確定各機(jī)架出口板形控制目標(biāo),一、板形控制理論,,最小勢(shì)能原理,求解方法,經(jīng)典特征值求解,⑤ 板形良好（帶材失穩(wěn)）判別模型——判斷帶

17、材是否失穩(wěn),基本原理,一、板形控制理論,,26,⑥ 板形模式識(shí)別模型1——根據(jù)殘余應(yīng)力的分布及大小判斷帶鋼是否失穩(wěn)——對(duì)板形偏差進(jìn)行分解,最小二乘法,基本原理,求解方法,解析法,一、板形控制理論,,27,BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),基本原理,求解方法,智能法,最終結(jié)果,1~4次板形偏差分量,⑥ 板形模式識(shí)別模型2——對(duì)板形偏差進(jìn)行分解,一、板形控制理論,,⑧ 板形控制模型（矩陣模型）—根據(jù)模式識(shí)別確定各控制手段調(diào)節(jié)量,影響矩陣法,基本原理,求解方法,