新一代高技术宽带钢轧机的板形控制

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1997.s1.001 第19卷增刊 北京科技大学学报 Vol 19 197年2月 Joumal of University of Science and Technology Beijng Feb.1997 新一代高技术宽带钢轧机的板形控制 陈先霖 北京科技大学机械工程学院，北京100083 摘要提出界定轧机板形控制性能的辊缝调节特性空间(CQ一CH一q)及评价的主要参数：辊缝 基本凸度及可调度、辊缝刚度、弯辊调控幅度、辊缝曲线四次分量可调度和辊间接触压力峰值. 分析了板形控制的“柔性辊缝策略”与“刚性辊缝策略”.提出采用“变接触长度(VCL)支持辊”以 改善连轧机组的板形控制性能，并在生产中应用， 关健词带材轧制，板形控制，辊缝控制 板形与厚度是决定带钢几何精度的两大指标，板形包含平坦度、横截面凸度和边部减薄 量3项内容，目前，厚度控制技术已能将纵向厚度偏差稳定地控制在成品厚度±1% 或±5μm甚至±24m的范围以内，而横截面凸度和边部减薄量则一般尚在10~20m 的水平.80年代以来，随着汽车、家电等轻工业部门的发展，工业用户对板形平坦度的 要求正在越来越高，原来平坦度20I已能被接受，而今的要求则是10I甚至5I.板形 质量的挑战推动着板形技术和轧机机型的发展，上述多种机型的同时并存和竞争，一方面 表明板形技术是当前国际上开发研究的前沿和热点，另一方面也表明现有的板形技术尚未 达到成熟稳定的地步. 1轧机板形控制性能的界定：辊缝调节域与辊缝刚度特性 板形控制和厚度控制的实质都是辊缝的控制.但厚度控制只须控制辊缝中点处的开度 精度，而板形控制则必须控制沿带钢宽度方向辊缝曲线的全长.辊缝曲线全长的几何尺寸 和形状既决定带钢横截面的凸度和边部减薄量，更决定带钢的平坦度，在一般情况下，空辊 缝是一具有负凸度的简单二次曲线.在轧制过程中，受载变形后的辊缝形状可以用有限元 模型来求得四.求出的辊缝曲线可用一离散值多项式来表示（考虑对称形状）：g(x)=2x+ a+·,在带钢宽度B的跨距内，辊缝的二次分量凸度Co和四次分量凸度CH可近似地 用下式表示： Co=(1/4)a2B2;CH=(3/256aB 受载辊缝的二次分量与带钢二次浪形（边浪、中浪）的生成和控制有关，其四次分量则与四 次浪形(1/4浪、边中复合浪)的生成和控制有关. 控制辊缝的传统手段是通过工作辊和支持辊的辊形配置、压下调节、正负弯辊和工作辊 199%-03-20收稿 第一作者男68岁中国工程院院士

第 珍 卷 增刊 1望刀 年 2 月 北 京 科 技 大 学 学 报 王翔. 目 过 U公饥句 过 歇勿耽 . 回 1初恤山叮 压攀嗯 V区 珍 I划压 】望刀 新一代高技术宽带钢轧机的板形控制 陈 先 霖 北京科技大学机械工程学院 , 北 京 1加佣3 摘要 提 出界定轧机板形控制性能的辊缝调节特性 空间 ( c Q 一 q 一 妇及评价 的主要参数: 辊 缝 基本 凸度及可调度 、 辊缝 刚度 、 弯辊调控幅度 、 辊缝 曲线四 次分量可调度和辊间接触 压力 峰值 . 分析 了板形控制 的 “ 柔性 辊缝策略 ’ 与 “ 刚性辊缝策略 ” . 提 出采用 “ 变接 触长 度 (叭几) 支 持辊 ” 以 改善连轧机组的板形控制性能 , 并在生产中应用 . 关键词 带材轧制 , 板形控制 , 辊缝控制 板形 与厚度是 决定带钢几何精 度 的两大指 标 . 板形 包含平坦度 、 横 截 面凸度 和边部 减薄 量 3 项 内容 . 目前 , 厚度 控 制 技 术 已 能 将 纵 向 厚 度 偏 差 稳 定 地 控制 在 成 品 厚 度 士 1% 或 土 5料m 甚 至 士 2 料m 的 范围 以 内 , 而 横截面 凸 度 和 边部减 薄量则一 般 尚 在 10 一 2 0脚沮 的水平 . 80 年 代以 来 , 随着 汽车 、 家电等轻 工 业 部 门 的 发 展 , 工 业 用 户 对 板 形 平坦 度 的 要求正在越来越 高 , 原 来平 坦度 20 1 已 能被接受 , 而 今的 要 求则是 10 1 甚 至 5 1 . 板形 质量 的挑战推动着板 形技 术和轧机 机 型 的 发展 . 上 述 多 种 机 型 的 同 时并存和 竞争 , 一方 面 表 明板形技术是 当前国 际上 开发研究 的前沿和 热点 , 另 一方 面也 表 明现 有 的 板形 技术尚未 达到成熟稳定的地步 . 1 轧机板形控制性能的界定 : 辊缝调节域与辊缝刚度特性 板形 控制和厚度 控制 的 实质都是辊 缝的控制 . 但厚度控制只须控 制辊 缝 中点处的 开 度 精度 , 而板形 控制则 必须控制 沿带钢宽 度方 向辊 缝 曲 线 的全 长 . 辊缝曲线全 长 的几 何尺 寸 和 形状既决定带钢横截面的 凸度和边部减 薄量 , 更 决定带钢 的平 坦度 . 在 一般情况下 , 空 辊 缝是一 具有负凸度 的简单二次 曲线 . 在 轧制过程 中 , 受 载变形 后 的辊缝形 状可 以用 有限 元 模型来求得l[] . 求出的辊缝曲线可用一 离散值多 项 式来表示 (考虑 对称形 状) : g x() = 以 + 喇 + 一 , 在带钢 宽度B的跨距内 , 辊缝 的二 次分 量 凸度 几和 四 次分 量 凸度 C H可 近 似地 用 下式表 示 : 几= l( 4)/ 几 矛 ; q = (3 2/ 5 6) a洲 . 受载辊缝的二 次分量 与带钢二 次浪 形 ( 边 浪 、 中浪 )的 生 成 和控 制有 关 , 其 四 次分 量 则 与 四 次浪形 ( 14/ 浪 、 边 中复合浪) 的 生成和 控制有 关 . 控制辊缝的传统手段是通 过工 作辊和支持辊的辊形配 置 、 压下 调节 、 正 负弯辊和工 作辊 1望汉5一 03 一 为 收稿 第一作者 男 阴 岁 中国 工程 院院士 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1997. s1. 001

2 北京科技大学学报 1997年 热辊形的利用.新一代轧机则采用工作辊或（及）中间辊的轴向抽动、上下辊双交叉，支持 辊的受控变形以及带钢张力分布的调控等作为新的调控手段.由于选用的调控手段不同， 形成了不同的轧机机型.不同机型的板形控制性能可用辊缝调节域和辊缝刚度特性来界定， 通过合理选择调节路径，应能达到板形控制所要求的最佳辊缝状态(C。,C),但从 生产角度看，理想的辊缝还应在单位板宽轧制压力9发生波动变化时保持其稳定性，辊 缝的稳定性用辊缝刚度S来描述： S=△q/△Cw 其中，△g一单位板宽轧制压力q的变化量；△Cw一辊缝凸度Cw对应于△q的变化量.辊 缝凸度C是辊缝中点对带钢边部的凸度，在辊缝为对称的条件下，在计算Cw时，四次 分量可以忽略不计，因此辊缝凸度Cw即等同于二次分量凸度C。· 350 300 对VCL支持辊： K一基本特性； 250 L-轧制压力横向不均匀分布S=1.1; 200F M-弯辊力100%. 150 100 对常春风支持辊： A一基本特性； 50 B一轧制压力横向不均匀分布，PS=11; 0 C-弯辊力100%. -50 -100L 0.6 0.8 1.0 12 1.4 轧制压力g1t·mm 图1辊缝刚度特性 图1是建立在Cw一q坐标系中的两组辊缝刚度特性曲线，它们对应于一定的轧制宽度 B.图中A,B,C为一组，K,L,M为另一组，分属两种不同辊形的辊系.每组中的3条曲线 是在不同的轧制压力分布状态（用不均匀分布系数P=C/qAv来描述，式中qc为宽度中点 处的单位板宽轧制压力值，9v为全宽度内的平均值)和不同的弯辊力(w)作用下计算得到 的.其中A,K为单位板宽轧制压力均匀分布(Ps=1.0)及弯辊力为0(w=0)时的基本特 性线；B,L是当单位板宽轧制压力为不均匀分布(Ps=1.I)及弯辊力为0(w=0)时的特性 性线；C,M是当弯辊力为100%及Ps=1.0时的特性线.根据计算结果，每组近似为一族平行 的直线.AB或KL之间的区域可作为对单位板宽轧制压力横向分布不确定性的估计 区；在AC或KM之间的区域则是弯辊力的调控范围.特性线的斜率越小，辊缝的刚度越 高.高刚度辊缝是板形控制追求的目标， 辊缝调节域表明了辊缝的调节柔性；辊缝刚度特性表明了辊缝在轧制压力变动时的稳 定性.在将二者结合组成的C。一CH一q三维图上，以轧制宽度B为参变量，将构成轧机板 形控制性能的全景

北 京 科 技 大 学 学 报 1卯7 年 热辊 形 的利用 . 新一代轧机则 采用工 作辊 或 ( 及 ) 中 间辊 的 轴 向抽 动 、 上 下 辊 双交 叉 、 支持 辊的受控变形 以 及带钢张 力分 布 的调 控等 作为新 的调 控 手段 . 由于 选用 的 调控 手 段 不 同 , 形成 了不 同的轧 机机 型 . 不 同机型 的板形控制性能可用辊缝调节域 和辊缝 刚度特性来界定 . 通 过合理 选择调 节路 径 , 应能达 到板 形控 制所 要求 的 最 佳 辊 缝 状 态 ( C Q , q ) , 但 从 生产 角 度看 , 理 想 的辊缝还应 在单位板 宽 轧 制 压力 q 发 生 波 动 变 化 时 保持 其稳 定 性 . 辊 缝的稳定性 用辊 缝刚度 S 来描 述 : S = △q /△ wC 其 中 , △q 一 单位 板 宽轧 制压力 q 的变 化 量 ; △ wC 一 辊 缝 凸度 wC 对应 于 △q 的变 化量 . 辊 缝凸 度 C w 是 辊缝 中点对带钢边 部 的 凸 度 , 在 辊 缝为 对称 的条件 下 , 在计算 wC 时 , 四 次 分量 可 以忽略 不计 , 因此辊缝 凸度 wC 即等 同于 二次分量 凸度 几 · 3 5 0 r一 . - 一 一 一 一一一 一 ~ 一 一 - 一 一 一 一 - 一 一一门 对 V C L 支持辊: K 一 基本特性 ; L 一 轧制压力横 向不 均匀分布 邢 = 1 . 1 M 一 弯辊力 10 % . :二二一 ’ 乡 ’ / .一/ . . / ·尸/ 对常春风支持辊: A 一 基本特性 ; B 一 轧制压力 横向不均匀分布 , SP = 1 . 1; C 一 弯辊力 1的% . 0 CU0 CU几C曰nUU几 ns 日ù` 321105n - l 、日芝沃 创电翻骥. 0 . 6 0 . 8 1 . 0 1 . 2 1 . 4 轧 制压 力q / t · m m , 图 1 辊缝刚度特性 图 1 是建 立 在 wC 一 q 坐 标系 中的两组辊 缝刚度特性 曲线 , 它们 对应 于 一 定 的 轧 制 宽 度 B . 图中 A , B , C 为 一组 , K , L , M 为另一组 , 分 属两 种不 同辊形 的辊系 . 每组 中的 3 条曲线 是 在 不 同的轧 制压 力分布状 态 (用不 均匀分 布 系数 几 = q q/ vA 来 描 述 , 式 中 q C 为 宽 度 中 点 处的单位板宽轧制 压力值 , q vA 为全 宽度 内的 平均值 ) 和不 同的弯辊 力 (而) 作用 下 计算得 到 的 . 其中 .A K 为单位板 宽轧制压力均 匀分 布 (几 二 1 . 0) 及 弯辊 力 为 O (而 = 0) 时 的 基 本特 性线 ; B , L 是 当单位板 宽 轧制 压力 为不均 匀 分布 (sP = 1 . 1) 及 弯辊 力 为 0( 而 二 0) 时 的 特 性 性 线 ; C , M 是 当弯辊 力为 10 % 及 几 = 1 . 0 时的特性 线 . 根 据计算结果 , 每组近似为一族平行 的直 线 . A B 或 K L 之 间 的 区 域 可作 为对单位 板 宽 轧 制 压 力 横 向 分 布 不 确 定 性 的 估 计 区 ; 在 A C 或 K M 之 间的 区 域则 是弯辊 力 的调 控 范 围 . 特性 线 的 斜率 越 小 , 辊 缝 的 刚 度 越 高 . 高 刚度 辊缝 是板 形控 制追 求 的 目标 . 辊缝调 节域 表 明 了辊 缝的调节 柔性 ; 辊 缝刚度 特性 表明 了辊 缝 在 轧 制压 力 变 动 时的稳 定 性 . 在将二者结合组成 的 c Q 一 几一 q 三维 图上 , 以轧制宽度 B 为参变量 , 将 构成 轧机 板 形 控制性能 的全 景

VoL19 陈先霖：新一代高技术宽带钢轧机的板形控制 ·3· 2不同机型板形控制性能的比较 由于所采用的板形控制手段不同，新一代带钢轧机按其板形控制策略可归纳为两类： 柔性辊缝型和刚性辊缝型.前者如采用工作辊轴向抽动的四辊CVC,采用中间辊轴向抽动 的六辊CVC,以及采用上下辊双交叉的P℃，虽然它们采用的机构不同，但目的都在于 增大空辊缝凸度的调节范围，以适应轧制条件的变化，因而控制策略相同.均属于柔性 辊缝型；后者如采用工作辊或（及）中间辊轴向抽动的四辊HCW或FPC,六辊HCM,UCM, HCMW或UCMW,虽然它们采用的机构与六辊或四辊CVC相同，但控制策略完全不同， 它们的轴向抽动是为了消除辊间有害接触区，以使辊缝凸度在单位板宽轧制压力发生变 动时仍能保持相对稳定，因而属于刚性辊缝型.两类策略的目的都在于适应生产条件的 变化，以轧出稳定良好的板形，但其板形控制性能是有差别的. 表1是对几种有代表性的机型进行的对比.凸度及板形平坦度调控性能的评价是根据： (1)辊缝基本凸度（即在q=1.0kNmm,Ps=1.0,人w=0时的辊缝凸度值）；(2)辊缝刚 度（即单位板宽轧制压力q每变动0.1kN/m时辊缝凸度的变化量）；(3)弯辊调控幅度 (当弯辊力由0增至满度时辊缝凸度的变化量)；(4)辊缝曲线四次分量可调度.辊耗则 与辊间接触压力的峰值有关 表1几种代表性机型的性能对比 机型 常规四辊 VCL PC CvC HC (工作辊不抽动或抽动) 不抽动 抽动 不抽动 抽动 凸度调控性能 C C A A B B B 板形平坦度调控性能 c C B B A B B 轧件行进的稔定性 B B C B B P A 实现自由规程轧制 C A C B C A 轧机结构及维修的简易性 B C B B A 辊形及磨辊的简易性 A A A C B C C 辊耗 A B C A A 避免过大的轧辊轴向力 A A C B B A *A-优；B-次之；C-差. 由表1可见，在板形控制性能上具有优势的HC机型却受到辊耗问题的挑战.这是由轧机的 基本结构决定的.P℃机型工作辊与支持辊沿辊身长度全线接触，与常规四辊轧机无异，辊 间接触压力分布比较均匀，接触压力尖峰值较低，对支持辊材质的要求和辊耗与常规四辊 轧机相同.CV℃机型工作辊长度等于支持辊辊身长度与抽动总行程之和，因此在抽动过程 中，辊间接触线长度并不改变，但由于其特殊的辊形将使接触压力的最大值比常规四辊轧 机增大约10%.而HC的抽动本是为了消除“有害接触区”，因而辊间接触线长度必然缩 短，同时接触压力呈三角形分布，致使抽动辊端部接触处产生较大的接触压力尖峰，其数值 将比常规四辊轧机增大约30%~100%（取决于抽动辊端部设计的合理性度），因而将 加速支持辊的剥落和增大辊耗，或要求采用抗剥落性能更高的支持辊材质

V bl . 19 陈先霖 : 新一代高技术宽带钢轧机的板形 控制 2 不 同机型板形控制性能的比较 由于 所采用 的板形 控制手段 不 同 , 新一 代带钢轧机按其板 形 控 制策略可归纳为两类 : 柔性 辊缝型和 刚性 辊缝型 . 前者 如采 用工作 辊轴 向抽 动 的 四 辊 C V C , 采 用 中 间辊 轴 向抽 动 的六 辊 C V C , 以 及 采 用 上 下 辊 双 交 叉 的 P C , 虽 然 它们采 用的机 构不 同 , 但 目的都在于 增 大 空辊缝 凸度 的调 节 范 围 , 以 适 应 轧制 条件 的变 化 , 因而控 制策 略相 同 . 均 属于柔 性 辊缝型 ; 后者 如采用 工 作 辊 或 (及 ) 中 间辊 轴 向抽动 的四 辊 H C W或 F CP , 六辊 H C M , U C M , H C M W 或 U C M W , 虽 然 它 们采用 的 机 构与六辊或 四辊 C V C 相 同 , 但控制策略完 全不 同 , 它 们的 轴向抽动是 为 了 消 除 辊 间 有 害接触 区 , 以 使辊缝凸度在 单位 板宽轧 制压力 发生 变 动时仍 能保持相 对稳 定 , 因 而 属 于 刚性辊 缝型 . 两类策略的 目的都在于适 应生 产条件的 变化 , 以 轧 出稳 定 良好的 板 形 , 但 其板形 控制性 能是 有差 别的 . 表 1 是对几 种 有代表性 的机 型进行的对比 . 凸度及板形 平坦度调 控性 能的评价是根据 : ( l) 辊缝基本凸度 ( 即在 q = 1 . 0 k N 加叨 , 尸s = 1 . 0 , 而= O 时 的 辊 缝 凸度 值) ; ( 2) 辊 缝 刚 度 ( 即单位 板宽轧制 压力 q 每 变 动 0 . 1 k N / nI 时 辊缝 凸 度 的变 化量 ) ; ( 3) 弯 辊 调 控 幅 度 ( 当弯辊力 由0增 至 满 度 时 辊 缝 凸度 的 变 化 量 ) ; ( 4) 辊 缝 曲线 四 次 分量 可 调 度 . 辊 耗 则 与辊间接触压力 的峰 值有 关 . 表 1 几种代表性机型的性能对比 机 型 江作辊不抽动或抽动 ) 常规 四辊 R 二 C V C 不抽动 抽动 V C L H C — 不抽动 抽动 BB B ACAC ABC ACB CBAB ACBA BCABC ABB A A C B CB A A 凸度调控性能 板形平坦度调控性能 轧件行进 的稳定性 实现 自由规程轧制 轧机结构及维修的简易性 辊形及磨辊的 简易性 辊耗 避免过大的轧辊轴向力 * A 一 优 ; B 一 次之 ; C 一 差 . 由表 1可见 , 在板 形 控制 性能上 具有 优势的 H C 机 型却受到辊 耗 问 题的 挑 战 . 这 是 由轧 机 的 基 本结构 决定 的 . P C 机 型工作 辊 与支持辊沿 辊身长度 全线接 触 , 与 常规 四辊 轧 机 无 异 , 辊 间接触压 力分布 比 较均 匀 , 接 触压 力尖 峰值较低 , 对支持辊 材 质 的要 求 和 辊 耗 与 常规 四 辊 轧 机相 同 . C VC 机型工 作 辊长 度 等 于 支持 辊辊 身长度 与抽 动总 行 程 之 和 , 因此 在抽 动过 程 中 , 辊 间接触线长度 并 不改变 , 但 由于其特殊 的 辊形 将 使接 触 压 力 的最 大 值 比常规 四 辊 轧 机增 大约 10 % , 而 H C 的抽动 本是 为 了消除 “ 有 害接触 区 ” , 因而 辊 间 接 触 线 长 度 必 然 缩 短 , 同 时接触压力呈 三 角形分 布 , 致使抽 动辊 端部接触 处产生较 大 的接 触 压力 尖 峰 , 其数 值 将比常规四辊轧机 增大约 30 % 一 10 % (取 决于 抽动 辊端 部 设 计 的 合 理 性 度 ) , 因 而 将 加速 支持辊 的剥 落和增大 辊耗 , 或要 求采 用抗 剥落性能更高 的支 持辊 材质

。4 北京科技大学学报 1997年 3采用“变接触长度(VCL)支持辊”改善轧机的板形控制性能 现代高生产率的带钢冷轧机大多采用5机架连轧的型式.按照传统方式，将板形平坦 度的自动控制系统置于轧件厚度最薄的第5机架（成品出口机架处），以对平坦度进行最 后的直接控制.但必须看到，第1机架（坯料人口机架，此处轧件最厚）也是控制板形的 关键部位.在第1机架处强化板形控制能力，是当前国内外生产实践的共识.其主要目的是： (1)保证第1机架出口轧件具有良好的平坦度，以保持良好稳定的机架间穿行导 向性，使轧件顺行，防止跑偏断带事故的发生，(2)实现对带钢横截面的凸度控制，保 持对来料板形波动变化的消化能力和对轧制品种规格变动及难轧品种的适应能力，为以下 各机架轧出优良的板形创造条件， 为强化第1机架的板形控制能力，有的 在第1机架采用HCMW机型，以在坯料入 口处设置高刚度辊缝，有的在第1机架出口 处安置板形仪，实现平坦度控制，防止轧件 跑偏.作者的课题组将“刚性辊缝”与“柔性 辊缝”的特点结合起来，提出“变接触长度 (VCL)支持辊”问.其基本思想是通过特殊设 计的支持辊辊廓曲线（图2），基于系统弹性 变形的特性，使在受力状态下支持辊与工作 000000000000900000000% 与辊身中点距离 辊之间的接触线长度能与轧制宽度自动适 应，以消除或减少辊间有害接触区，增大了 图3VCL支持辊的辊形曲线 辊缝刚度；同时在此曲线辊廓下，弯辊力可 以发挥更大的弯曲调节作用，又增大了辊缝的调节柔性，由图1中VCL支持辊与常规辊型 特性曲线的对比，可以看出这种双重效果.同时新辊形还能保持支持辊与工作辊之间接触 压力分布均匀，使磨损均匀，并能在支持辊一次服役期中始终保持辊廓应有的正确曲线形 状.此种“变接触长度(VCL)支持辊”已应用于武钢1700m五机架冷连轧机和宝钢2030mm 五机架全连续冷连轧机的第1机架，取得了明显的效果，使跑偏断带减少，板形质量提高， 生产实绩表明：在坯料人口的第1机架处设置VCL刚性辊缝，可以允许第1机架单位 板宽轧制压力在大范围内调节，以提高轧机的消化和适应能力，达到对横截面凸度的有效 控制.其原理如下. 根据轧件人口和出口截面几何相似条件建立的平坦判据为： (CB/Cx)K(HB/Hx)=1.0 式中：He-人口厚度；H-出口厚度；Ce人口横截面凸度；C。-出口横截面凸 度.表2中的采样结果表明，由于采用了变接触长度(VCL)支持辊，平坦判据值虽在 第1机架处偏离1.0甚多，但实际上并未引起瓢曲（此处轧件厚度最大，金属横向流动 仍有条件)，从而创造条件、使在以下各机架的轧制过程中判据值保持在10左右，保证 了最后轧出符合控制目标的板形

· 4 · 北 京 科 技 大 学 学 报 1卯 7年 3 采用 “ 变接触长 度 ( V C L ) 支持辊 ” 改善轧机的板形 控制性能 现代高生产率的带钢冷轧机大 多采用 5 机架连 轧的型 式 . 按 照传统方式 , 将板形 平坦 度 的 自动 控制 系统 置于 轧件 厚度 最薄 的第 5 机架 (成 品 出 口 机 架 处 ) , 以 对 平坦度 进 行 最 后 的直接 控制 . 但 必须看 到 , 第 1 机 架 ( 坯 料人 口 机 架 , 此 处轧 件 最 厚 ) 也 是 控制 板形 的 关键部位 . 在第 1 机架处强 化板 形控制 能力 , 是 当前国 内外 生产实践的共 识 . 其主要 目的是 : ( l) 保证第 1 机 架 出 口 轧 件具有 良好 的平 坦度 , 以 保 持 良好稳 定 的 机 架 间 穿 行 导 向性 , 使 轧件顺 行 , 防 止 跑 偏断带事故 的发 生 . ( 2) 实 现 对带钢 横 截 面 的 凸 度 控 制 , 保 持对来料 板形 波动 变化 的 消化能 力和 对轧制 品种规格 变动及 难轧品 种 的 适 应 能力 , 为 以 下 各机架轧出优 良的板形 创造 条件 . 腮嵘 1 机 架 腼赚撇 力 , 有 的 一 在 第 1 机架采用 H C M W 机 型 , 以 在 坯 料 人 口 处设置高刚度 辊缝 , 有 的 在 第 1 机 架 出 口 处安 置 板形 仪 , 实 现 平 坦 度 控 制 , 防 止 轧 件 跑 偏 . 作 者 的课题组 将 “ 刚性 辊 缝 ” 与 “ 柔 性 辊 缝 ” 的 特 点 结 合 起 来 , 提 出 “ 变 接 触 长 度 ( V C L ) 支 持辊 ” 2[] . 其 基 本 思 想 是通 过 特 殊 设 计的支持辊 辊 廓 曲线 (图 2) , 基 于 系 统弹 性 变形 的特性 , 使在受 力 状 态 下 支 持 辊 与工 作 辊 之 间 的接 触线长 度 能 与 轧制 宽 度 自动 适 应 , 以消除 或减少 辊 间 有害接触 区 , 增 大 了 辊 缝 刚度 ; 同 时 在 此 曲线 辊 廓 下 , 弯 辊 力可 袭 鲜 与辊 身 中点 距离 图 3 V ( : L 支持辊的辊形 曲线 以 发挥 更大 的 弯曲调 节作 用 , 又增 大 了辊缝 的调节 柔性 . 由图 l 中 V C L 支持 辊 与 常规辊 型 特 性 曲线 的对 比 , 可 以 看 出这种 双重效 果 . 同 时新 辊 形 还 能 保 持 支 持 辊 与 工 作 辊 之 间接 触 压力分布均 匀 , 使磨 损均 匀 , 并 能在支 持辊 一次 服 役 期 中始 终 保 持 辊 廓 应 有 的 正确 曲线 形 状 . 此 种 “ 变接 触 长度 (V C )L 支持辊 ” 已应 用于武 钢 1 7 0 r 。们n 五机架冷连轧机和宝钢 2 0 30 l l u l l 五 机架 全 连续冷 连 轧机 的第 l 机架 , 取得 了 明显 的效 果 , 使跑 偏 断带减 少 , 板 形 质 量 提 高 . 生 产实绩表明 : 在 坯 料 人 口 的第 l 机 架 处设置 V C L 刚性 辊缝 , 可 以 允 许第 1 机架单 位 板宽轧制压力 在大 范 围内调 节 , 以 提 高轧机 的消 化 和 适 应 能 力 , 达 到 对横截面 凸度 的有 效 控制 . 其原理 如下 . 根据 轧件人 口 和 出 口 截 面几 何相 似条件 建立 的平坦 判 据为 : ( C 曰 /q ) /(月司月劝二 1 . 0 式 中 : H 。 一 人 口 厚 度 ; H 。 一 出 口 厚 度 ; 几一 人 口 横 截 面 凸 度 ; C 、 一 出 口 横 截 面 凸 度 . 表 2 中 的采 样 结 果 表 明 , 由于 采 用 了变 接 触 长 度 ( V C )L 支 持 辊 , 平 坦 判 据 值 虽 在 第 1 机 架处偏 离 1 . 0 甚 多 , 但 实 际上 并 未 引 起 飘 曲 ( 此 处 轧 件 厚度 最 大 , 金 属 横 向 流 动 仍有条件 ) , 从而 创造 条件 、 使在 以 下各机架的轧制过程 中判 据值保持在 1 . 0 左 右 , 保证 了最后轧 出符 合控 制 目标的板形

Vol.19 陈先暴：新一代高技术宽带钢轧机的板形控制 5 表2 在采用变接触长度(VCL)支持棍情况下带钢入口藏面与出口截面的几何相似性分析 样品号 G7002 G4002 来料厚度mm,H。 3.403 2.737 第1机架出口厚度mm,H, 2.619 2.202 第5机架出口厚度mm,H, 1.227 1.016 来料凸度/m,Co 110 150 第1机架出口凸度/m,C, 65 90 第5机架出口凸度/m,C 30 40 总厚度压缩比R:=HH 2.773 2.694 总凸度压缩比R=C,C5 3.667 3.750 比值RcRH 1.32 1.392 第1机架厚度压缩比S产H,H, 1.299 1.243 第1机架凸度压缩比S=C/C, 1.692 1.667 比值ScS 1.303 1.341 第2~5机架厚度压缩比TH=H,H 2.134 2.167 第2~5机架凸度压缩比Tc=C,/C5 2.167 2.250 比值TcTH 1.015 1.038 参考文献 I Chen Xianlin,et al.A Specialized Finite Element Model for Investigating Controlling Factors Affecting Behavior of Rolls and Strip Flatness,In:Proceedings of 4th International Steel Rolling Conference. Deauville,France.1987,E4 2 Chen Xianlin,et al.Varying Contact Back-up Roll for Improved Strip Flatness.STEEL TECH- NOLOGY INTERNATIONAL,1994/95 (yearly),London Sterling Publications Limited.203~208 Flatness Control in New Generation High-tech Mills for Wide Strip Rolling Chen Xianlin College of Mechanical Engineering.USTB.Beijing 100083,PRC ABSTRACT The area of roll gap adjustment and its characteristics of stiffness are investigated in a Co-CH-space.Parameters for evaluating the capabilities of the roll gap control are defined. KEY WORDS strip rolling,flatness control,flatness control

丫b l . 19 陈先霖 : 新一代高技术宽带钢轧机的板形控 制 表 2 在采用变接触 长度 (V C L )支持辊 情况下 带钢入口 截面 与出口截面的几何相似性分析 样品号 来料厚 度知 m , H 。 第 1机架 出 口 厚度加口 , 鱿 第 5 机架 出 口 厚度知功 , 坑 来料 凸度八在氏 c0 第 1机架 出 口 凸度 /脚认 C : 第 5 机架 出口 凸度八叭 几 总厚度压缩 比 R 。 = 0H sH/ 总凸度压缩 比 凡 = c0 /几 比值 凡 R/ H 第 1机架厚度压缩 比 凡产 0H H/ : 第 1 机架凸 度压缩 比 cS = q C/ : 比值 cS sn/ 第 2 一 5 机架厚度压缩比 几 = H , H/ 5 第 2 一 5 机架凸 度压缩 比 兀 = C , /几 比值 cT /几 G 大刃2 .3 40 3 2 . 6 19 1 . 2 7 110 6 5 30 2 . 7 3 .3 肠7 1 . 32 1 . 2卯 1 . 69 2 1 . 30 3 2 . 134 2 . 167 1 . 0 15 G 4() 02 2 . 737 .2 加2 1 . 0 16 1印 如 40 .2 694 脚珊3924341167 .2 2印 1 . 0 38 参 考 文 献 1 C he l l X正ilr in , et al . A S p 戈词」互对 F 而et 日 e n 盆爪 t M 以允1 fo r ln 璐石即ti n g 助 n it 。 』」角9 F a d D IS A fl 出」n g 玫恤劝沁r of R o lS an d s吻 F la tr 七岛 , :nI R 划刀幻 五1邵 of 灿 顶记订. 由几目 S曰 oR 」」i n g 助 n fe 庆泊ce . D ea u 诚阮 , F琦nL ce . 1 987 , 4E 2 C be n 为an iln , et al . V时如吧 〔 b n at tC B以ck 一 叩 oR n of r 】功P or W对 Sitr p F al tr 吧岛 . ST E E L r 正C H - N O L O G Y I刊叮E R N A IT O N A L , 1州月5 伽比 r ly) , 助川。 n : Set 由ng haI ibl ca 由璐 L 让in 让d . 加3 一 2朋 F l a t nes s C o n t r 0 1 i n Ne w eG ne r a t i o n H ig h七戈h M ils fo r Wi de S t r iP R o l ing C 为曰t 芜a 川in 助1】卿 of M戊如劝 i司 E吧~ ng , US BT , 倒吨 AB S I 卫 A C T in ves t lg a回 in 丁h e a rea o f ro l g a P a dj us tn 脸 n t a nd its 1《洲犯3 , PR C 比a ra 侧比irs t i“ o f s t诩m es a re o f l h e ro l g a P co n it D I a re K E Y W O吸 D S C Q 一 几 一 q d e if n ed . s itr p ro iln g , sP a eC . aP ar r r et sr fo r vea lua it n g het ca aP b il t jes fla in 。 粥 co n t or l , afl in 。 洛 co n it