第37卷 第1期2002年1月
钢 铁
IRO N A ND ST EEL
V o l.37,N o.1
Janua ry2002
?综合论述?
薄板冷轧厚度与板形高精度控制技术
许健勇
(上海宝钢集团公司)
摘 要 介绍与分析目前最新薄板冷轧厚度控制技术M ass F low A GC及激光直接测量带钢速度技术,厚度偏差可控制在厚度的±(0.7%～0.6%)范围内。分析和比较目前冷轧主流机型及其板形控制技术,并介绍高精度数学模型及神经网络在过程控制中的应用。
关键词 M ass F lo w AG C 横向刚度 凸度 边部减薄 神经网络a
HIGH PRECISION THICKNESS AND SHAPE CONTROL
TECHNOLOGY FOR THIN STRIP ROLLING
XU Jianyong
(Shanghai Baosteel Group Corp.)
ABSTRACT The latest techno logy o f Mass Flow AGC and laser v elo city detecto r has been introduced and analy zed.With this techno logy,str ip thickness dev iation can be controlled w ithin the range of±(0.6～0.7%).The main ex isting mill ty pes and their strip shape contr ol techno logy hav e been analy zed and compared,and high precision mathem atical model and neuro-netw ork applicatio n in pro cess contro l have also been introduced.
KEY WORDS mass flo w AGC,lateral rig idity,crow n,edge drop,neuro-netw ork
1 前言
厚度偏差和平坦度是冷轧板带最重要的尺寸精度指标。带钢具有良好的平坦度是后道生产工序稳定运行的重要前提,现代化的镀锡板连续退火生产机组,运行速度高达800m/m in,过大的单边浪造成炉内带钢跑偏断带,处理炉内断带故障将消耗大量的时间,过大的中浪会引起带钢热瓢曲。不恰当的浪形将加剧罩式炉内带钢粘结。现代制罐生产线具有每分钟生产2000多个罐的高效生产率,此时模具公差很小,这要求冷轧板具有尽量小的纵向和横向厚度偏差、良好的平坦度、分布均匀的力学性能以及合理的表面结构。两片罐生产要求DI材厚度横向偏差小于厚度的±1%、纵向偏差小于±1.5%,冲片的重量偏差小于±2%,边部减薄小于3%。家用电器用材要求距边部15m m处比例凸度小于1.5%,冰箱面板用材的平坦度要求很高,波高小于2mm。薄板自动上漆生产线要求钢板的波高最大不超过2 m m。本文介绍和分析当前最新的冷轧板带厚度偏差与平坦度高精度控制技术。
2 厚度控制
在冷轧过程中引起带钢纵向和横向厚度偏差有如下一些原因:热轧来料厚度和材质波动、支承辊偏心和轴承油膜波动、测量仪表精度、控制系统结构等。
2.1 传统厚度控制
单机架或连轧机的第1机架厚度控制精度取决于有载辊缝调控精确程度,通常都是计算出液压压下的设定值,为此必须考虑到下列一些因素:1在轧制力作用下机架的弹跳;o轧机在升速和降速过程中支撑辊油膜轴承的油膜厚度变化;?轧制速度
a联系人:许健勇,高级工程师(教授级),上海(200941)宝山钢铁股份有限公司冷轧部
变化对摩擦影响;?轧辊的弹性压扁,特别是轧制薄规格带钢时,工作辊有可能相互接触;?弯辊力对轧制力的影响;?液压压下位置对张力的影响;?液压压下系统摩擦滞后作用。视机架状态而定,不可能对上述诸多因素进行足够精确的计算,因此一个起修正作用的监控控制对几乎所有的控制系统来说是必不可少的。通常厚度控制系统利用机架前后的测厚仪实行监控和预控,采用速度环—张力环—压下环模式,最终达到消除厚度偏差,因此这种控制模式的精度直接受到上述因素的影响。
2.2 辊缝中的物流自动厚度控制(M ass Flo w AGC)
与传统AGC不一样,Mass Flow AGC根据秒流量相等原理,将传统A GC多参量控制变成速度控制,只要使带钢入口秒流量始终保持恒定,自动速度控制环精度越高,出口厚度偏差就越小。如果变形区内宽展忽略不计的话,根据流量恒定可得到,入口金属体积等于出口体积:
v0h0=v1h1(1)式中 v0——入口速度;
h0——入口设定厚度;
v1——出口速度;
h1——出口厚度。
如果带钢入口实际厚度与设定值h0有一偏差$h0,可以给设定入口速度一个修正值$v0,那么入口厚度偏差便得到补偿。
(v0+$v0)(h0+$h0)=v1h1(2)
$v0=-v0$h0
h0
(3) 通过滑动记录仪将入口厚度偏差转换为速度修正值,同时考虑开卷机起调时间。与通常张力控制方法一样,调控轧机液压压下位置实现开卷机与轧机之间的张力调控,即张力调控系统预先给出轧制力调控设定值。为了减轻张力调控的负担,开卷机速度调控修正值产生一个轧制力调控扰动量接通,由厚度偏差和材料硬度近似计算出接通量的大小。
宝钢1420mm冷连轧机组采用了扩展物流自动厚度控制模式Adv anced M ass Flow AGC。在这个控制模式中,入口张力辊作为零机架,第1机架前后各设备1台测厚仪,系统根据式(3),将热轧来料厚度偏差信号转换为零机架速度修正值,同时还将这偏差信号转换为第1机架轧制力控制信号,修正零机架与第1机架间张力,保持其恒定,形成第1机架的前馈控制。同样第1机架后测到的轧后厚度偏差信号也转换为零机架速度修正值和第1机架速度修正值。
$v0=-v0$h1
h1
(4)
$v1=-v1$h1
h1
(5)
同时调控零～第1机架间和第1～第2机架间张力,组成第1机架的反馈控制。
第5机架厚度控制分B模式和C模式两种,轧制镀锡原板采用B模式,而轧制冷轧板时采用C模式。与热处理后镀锡原板性能有关,冷轧总变形率要求在86%～92%范围内,那么第5机架变形率仍然高达30%左右。带钢经前面4个机架的冷变形后,不但屈服极限已经大大地提高,而且厚度已很薄,例如第5机架出口目标厚度为0.2mm,变形率为30%,则入口厚度只有0.286m m,此时带钢塑性曲线斜率很大,要想通过调控轧制力达到调控出口厚度的目的显然非常困难。在这种情况下,只有通过改变带钢前后张力来改变带钢塑性曲线斜率,最终达到调控带钢厚度的目的。第5机架前后的测厚仪检测到入口与出口的厚度偏差$h4和$h5,这些偏差信号被转换成第5机架速度前馈控制值及反馈控制值,实现第5机架(Mass Flo w AGC)。
$v5FF=v4$h4
h4
(6)
$v5FB=v5
$h5
h5(7) 轧制冷轧板时总变形量大部分分配在前面4个机架上,第5机架相对变形率一般在0.4%～2.0%,起着平整机的作用,轧制力恒定,确保出口板形平直。第4机架和第5机架的M ass Flow A GC 与上述B模式略有不同。
目前该机组厚度控制偏差为厚度的±1%已达轧制总长95%,如果在系统中增加激光测速,则精度可望有大幅度提高。
2.3 激光测速仪在AGC的应用
M ass Flo w AGC控制精度关键的是带钢速度的确定,传统的带钢速度确定方法都是间接式的,在没有带钢测速仪情况下,根据主马达转速、轧辊直径并考虑带钢在变形区的前滑,然后按下式换算成带钢的线速度[1]:
v h=v(1+S h)(8)式中 v h——带钢速度;
v——轧辊线速度;
S h——前滑值。
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关于前滑不少学者已作过大量的研究,常用的有S .Ekelund 、D .Dresden 、D .Bland -G .Ford 等公式。前滑与许多因素有关,例如轧辊直径R 、变形区润滑与摩擦状况L 、轧件几何尺寸h 、压下量E 、轧制力p 及张力q 等,可用下式表达:
S h =f(R ,h ,E ,L ,p ,q )
(9)
由于变形区内带钢的前滑受许多因素影响,在计算时对一些参数只能作出某种假设,因此这种方法存在精度不高的缺点。要想得到与实际误差很小的结果是十分困难的,激光测速仪投入使问题迎刃而解,
采用激光多普勒测速技术,系统误差可控制在±0.05%,这一精度完全能满足连轧机自动控制的要求。
激光多普勒测速仪(LDV )的工作原理如图1所示,通过声光调整仪AOM ,将一束激光束分为两束光强相等的光束,其中一束被一个频率为40M Hz 高频信号调制,系统测出带钢的零速度及运动方向。两束激光交叉后,形成一个测量区,当带钢通过此测量区时,两束光便产生散射光,经过混频,在光探测器上接收到的散射光,经信号处理便获得多普勒移动频率,移动频率最终被转换为带钢速度和
速度方向。
图1 激光多普勒测速仪F ig.1 L aser doppler velocimeter
建于1972年的德国Rasselstein 公司的镀锡板厂6机架冷连轧机于1999年进行了现代化改造,传统AGC 更换成Mass Flo w AGC ,并在第1机架前后各设置1台激光测速仪。厚度精度从原来的±1.2%提高到±0.65%,带头带尾超差长度从原来150mm 缩短至40m m [2]
。
宝钢1550mm 冷连轧机组的第1个机架都设置有1台多普勒测速仪(LDV),并有5套X 射线测厚仪,在第1机架入口侧及出口侧、第5机架的入口侧各1套,第5机架的出口侧2套。机组运行时,根据第5机架出口带钢厚度等级选取其中1台测厚仪。从第2机架至第5机架采用了反馈式M ass
Flow AGC,同时第2机架和第5机架还采用了前馈
AGC ,第1机架采用了反馈AGC 、
前馈AGC 和绝对值BISRA AGC 等控制方式。为了防止速度A GC 引起的张力偏差还采用了解藕控制。厚度偏差保证值为±(0.7%～0.6%)。
3 板形控制技术
带钢在冷轧过程中变薄的同时,还会在轧制方向发生延伸。如果带钢的压下量在宽度方向不能保持均匀,延伸也会不均匀,此时带钢便产生内应力,延伸较大部分受压应力,较小部分受拉应力。当内应力达到某一临界值时,受压应力部分失稳屈曲,带钢便翘曲起来。造成带钢沿宽度方向延伸不均匀可归咎于:1热轧来料板形不佳或硬度分布不均;o轧辊系统的弹性变形;?轧辊的热凸度及磨损。
市场对带钢平坦度的要求不断提高,促进了轧机机型和控制技术的发展。冷轧机发展可分为两条路径:一条路径是增大轧辊系统的机械刚度,最大限度地减小轧辊的弯曲变形;另一条路径是开发各种调控方法,补偿轧辊的弯曲变形以及轧辊热凸度、磨损及工艺参数这样一些动态因素对板形的影响。在70年代至80年代期间,一大批控制能力强大的新机型和新技术犹如雨后春笋,其中最具有代表性的有HC 、U CM W 、CVC 、UPC 、PC 、VC 和DSR 。这些新机型和新技术可分为4大类。3.1 高横向刚度
横向刚度标志有载辊缝在轧制力发生波动时保持相对稳定的能力。辊缝刚度定义如下[3]
:
k =$p $C w
(10)
式中 $p ——单位轧制力p 的变化量;
$C w ——辊缝凸度对应$p 的变化量。传统的4辊轧机在轧制过程中工作辊和支承辊在一定的轧制力作用下辊身处于全接触状态,对工作辊来说,在板宽两侧以外的工作辊与支承辊之间接触力构成有害弯矩。由日本HIT ACH I 公司于1972年开发出来的HC 轧机,适当调整其中间辊轴向位移,不但可避免有害弯矩的形成,而且当轧制力发生波动时弯辊力只需作很小幅度的调整便能保持辊缝的凸度稳定,甚至不用调整弯辊力也能保持辊缝的凸度稳定,此时轧机的横向刚度无限大[4]。高横向刚度辊缝是板形控制追求的指标之一。根据不完全统计,从1971年至1998年,新建和改建的HC 轧机包括其派生机型如U CMW 总共有428台。3.2 连续改变辊缝凸度
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75?第1期 许健勇:薄板冷轧厚度与板形高精度控制技术
属于此类型的有CVC、U PC技术及PC轧机。CVC和U PC技术将工作辊或中间辊按设定曲线磨削,通过移动工作辊或中间辊获得有一定凸度的辊缝,视移动方向而定,辊缝凸度可正也可负。PC轧机则借助上下轧辊交叉而获得正凸度辊缝。CVC技术最突出的特点在于可连续改变辊缝的凸度,一套轧辊就能满足不同轧制规程的凸度要求。在冷轧过程中为确保轧机出口板形平直,各机架或各轧制道次的板形控制目标曲线是按照比例凸度不变原则设定的,无疑辊缝凸度控制能力是衡量轧机板形控制能力的一个非常重要的指标。CVC技术的另一特点
是辊间挤压力分布要比HC轧机平缓,没有三角形尖峰,因此轧辊磨损较为均匀。根据不完全统计,从1982年至1999年,总共新建和改建的CVC轧机约266台。值得注意的是,近年来建造的CSP(紧凑式带钢生产)都采用CVC轧机,总共32台。
3.3 通过液压系统使轧辊胀形获得任意辊型
VC轧辊由芯轴和辊套组成,在芯轴与辊套之间组成油腔。往油腔加压,便使辊套胀大,辊套的胀大量在辊身中部最大,朝外逐渐变小,从而形成凸度。如果V C辊作为4辊轧机的支承辊,与工作辊液压弯辊向结合,就可大大加强对板形的调控能力。
DSR轧辊虽然也是通过液压胀辊,但其结构与VC轧辊不同。DSR辊由不转动的芯轴、若干个装在芯轴上的压块和辊套组成。轧制过程中,通过液压推动压块以此挤压辊套,根据板形情况设定各个压块的压力,每块压块的压力单独控制,压块与辊套之间必须建立油膜。DSR辊通常作支承辊,由于DSR辊这种独特的结构,支承辊与工作辊之间的压力分布便可以自由地调节,不受左右对称性的限制。宝钢2030mm冷连轧机改造已经结束,第5机架支承辊采用DSR辊取代传统实心支承辊,以0.8mm厚规格带钢为例,板形控制精度≤10I-Units达96%。
3.4 边部减薄控制
带钢经冷轧后在两边缘0～100mm范围的厚度急剧减薄,这将给后道成型工序带来麻烦。用作饮料罐的DI材,距边部3mm处的减薄超过3%则要加大切边量。装配变压器铁芯过程中,为保证铁芯厚度均匀,需要将厚边与薄边一张张地反复交错叠层装配,严重影响工作效率,加重劳动强度。
边部减薄定义目前没有统一的标准,一般是根据用户要求来定。
C11)式中 h c——带钢中部厚度;
h x1——距边缘5mm处厚度。
带钢边部减薄成因可追溯到工作辊与带钢边部接触处弹性压扁以及此区域金属流动特殊性:1将轧辊看作半无限体,采用影响函数法计算结果表明,由于与带钢边缘接触的区域只受单侧力,此区域内轧辊的弹性压扁急剧减小至零,图2显示了轧辊与带钢边缘接触处的弹性压扁分布[5];o变形区内带钢边缘的金属处于二向应力状态,金属会发生横向流动,视厚度而定,向外流动或向内聚。图3描述了变形区内带钢边缘金属发生横向流动情况[6]。
图2 轧辊弹性压扁分布
F ig.2 Roll elastic f latt ening
图3 金属横向流动分布
Fig.3 M etal later al flo w
日本川崎制铁于1983年开发出一端带锥度的工作辊,亦称Taper辊。根据来料及断面轮廓,设定锥度辊轴向位移量,便能有效的控制带钢边部减薄。
宝钢1550mm5机架UCM W冷连轧机组在酸洗线出口侧的切边剪后设置1台带钢断面形状检测仪,机组的出口侧装有1台边部形状检测仪,从第1机架至第5机架实现边部减薄闭环控制。边部减薄控制功能包括设定值控制、移动方式控制、反馈控制及工作辊弯辊力修正控制4部分。设定值控制是根
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据入口处带钢断面形状检测仪提供的当前来料带钢截面形状数据,按设定的边部厚度控制目标值,计算工作辊移动的距离。移动方式控制在带头带尾交接处进行,每当下一卷带钢进入轧机前,根据带钢断面形状检测仪的实测值,实现下一带钢的工作辊位置控制。反馈控制是根据出口侧带钢边部形状检测仪实测结果计算出工作辊移动距离的修正值。工作辊弯辊力修正控制的目的在于计算工作辊弯辊力修正量,因为在上述3项控制后,工作辊的轴向位置必定发生变化,而这个变化也会给板形带来影响。为了确保获得良好的板形,必须计算弯辊力的修正值。
近期德国SM S 公司开发另两项边部减薄控制技术—EDC 轧辊和工作辊强化冷却—EDC cool-ing 。图4显示了EDC 轧辊控制边部减薄的原理。EDC 轧辊的一端部车削出深槽,刚性的端部变成柔性端部,达到减小边部减薄的效果。如图5(a )所示,以传统的模式进行冷却时,工作辊热凸度近乎于抛物线,而新的冷却模式则与之不同,在优化冷却模式中还叠加边缘低温强化冷却模式,强化冷却区形成大落差温度场,从而形成平台状热凸度,避免了边缘区热凸度过大造成带钢边部减薄(图5(b))
。
图4 SM S-EDC 轧辊示意图F ig .4 Diag r am of SM S -EDC ro
ll
图5 冷却模式Fig .5 Sprag patter n
(a )传统冷却模式;(b )最佳冷却模式
Thyssen 公司新建的2100mm 冷连轧机组5个机架全部为6辊机型,中间辊为CVC 辊,工作辊为EDC 辊,在第1机架和第5机架后各设置有板形
测量辊,第5机架采用了强化冷却模式。此外,在第1机架前和第5机架后各设置1台带钢边部形状检测仪,实现全线边部减薄闭环控制[7]。该机组已投入运行。
4 板形自动控制发展的特点
4.1 数学模型不断完善,设定计算精度不断提高
宝钢1420m m 冷连轧机组过程控制系统板形设定计算包含轧制力模型、辊缝模型、弯辊模型、温度模型和磨损模型,轧制力模型和温度模型采用了简化有限元,大大提高了模型的预报精度。根据研究结果表明,该机组轧制力的预计算值与实测值的偏差已控制在2%～8%范围内,传统解析法的预设定计算偏差为13%左右。4.2 自适应智能化
在传统的模式中,计算机借助数学模型描述复杂的轧制过程,预报各种过程参数。尽管有限元法有很高的精度,但仍无法消除计算预设定值与实际值之间的偏差。神经元网络能强化预计算,通过对轧制过程参数的反复和系统地观察,积累经验,识别公共模式,有力支持传统数模,甚至取而代之。例如数模和神经元网络同时并行计算道次计划预计算,数模以尽可能高的精度计算轧制力,神经元网络计算由于钢材化学成分差异造成的内在模型误差,经过优化的预报值更接近实际值,比传统数模的精度提高20%。
宝钢1420m m 冷轧机组过程参数使用了神经元网络:材料强度神经网络,机架神经网络,速度神经网络,板形神经网络,执行机构神经网络。材料强
度神经网络依据材料的化学成分,应用历史和前一根带钢压下量来计算材料的强度。机架神经网络计算与轧机相关的影响参数如轧辊辊型及直径、润滑状况、压下量等。速度神经网络计算与轧制速度有关的参数,如辊缝摩擦、前滑速度修正、轧制力修正。5 结论
通过调控带钢入口速度,使得入口带钢秒流量保持恒定,只要自动速度控制环的精度越高,则出口带钢厚度偏差越小,这就是M ass Flow AGC 最大的优点,它将会得到越来越广泛的应用。提高有载辊
缝的横向刚度,加强辊缝凸度调控能力,是板形控制技术发展追求的目标,边部减薄控制技术日益受到人们的关注。HC 、U CMW 、CVC 等新型轧机的开发,大大提高冷轧板形的质量。高精度数学模型及神经网络在过程控制系统的应用,有助于冷轧薄带钢精度的提高。
(下转第18页)
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77?第1期 许健勇:薄板冷轧厚度与板形高精度控制技术
图3 1150℃时不同测量面平均温度(65mm 砖衬)F ig .3 T he av erag e temperat ur e of each sectio n during
furnace temperat ur e 1150℃(65mm br ick)
件设球墨铸铁的导热系数为38W /(m ?K ),钢的导热系数为42W /(m ?K),但由于两种冷却壁在制造工艺上存在着加涂层和不加涂层的差别,在水管与
冷却壁母体之间的缝隙量和热阻层不同,因而使钢冷却壁的温度场分布和整体导热性都明显地优于球墨铸铁冷却壁。
(3)从计算结果和温度梯度曲线可以看出,从冷却壁热面到冷面的温度差值以球墨铸铁冷却壁最大,钢冷却壁居中,而铜冷却壁的温差最小。因而球墨铸铁冷却壁所要承受的热应力就比其他材质冷却壁高,表明在相同条件下会最先产生应力裂纹和破损。
(4)在允许的条件下,冷却壁内冷却水管的内径应选大一些,冷却水管或水道之间的间距应选小一些。
(5)在冷却水流速一定时,使水流产生扰动状态,对提高冷却壁的效率具有积极的意义。
(6)计算结果的分析表明,钢冷却壁的结构可以比球墨铸铁冷却壁大大简化和优化。
8 钢冷却壁的展望
(1)钢冷却壁的总厚度及镶砖槽深度可以减小。例如就内径40m m 的孔径或水管,对于钻孔型钢冷却壁其总厚度(含镶砖槽深度)可以减小到120m m ;对于铸钢冷却壁其总厚度可减小到160mm 。两种钢冷却壁镶砖槽深度都可减小到30mm 。
(2)由于减小了冷却壁的厚度,在一定程度上扩大了高炉容积,提高了高炉生产效率。钢冷却壁的单位造价基本与球墨铸铁冷却壁相当或稍高一些,
但总重量和总投入费用却有可能相当于或低于球墨铸铁冷却壁,从而比较易于企业应用。
(3)有可能形成高炉冷却设备的新体系。现有的工作已在350、1000、2580m 3各型高炉上试用和大面积应用,同期对比表明:钢冷却壁比球墨铸铁冷却壁具有更长的寿命。预计在一般高炉上将可能联合使用钢冷却壁和球墨铸铁冷却壁,在大型高炉上将可能综合采用铜冷却壁、钢冷却壁和球墨铸铁冷却壁,使高炉炉体冷却结构更加合理。
9 结语
(1)为了延长高炉寿命而进行钢冷却壁的研制在基本思路和技术方向上是正确的,钻孔型钢冷却壁和铸钢冷却壁的研制是成功的。
(2)两种钢冷却壁在鞍钢和济钢高炉上的试用和大面积应用表明,在同期同工况对比下钢冷却壁具有比球墨铸铁冷却壁更长的寿命。相应的理论研究和测试工作证实了钢冷却壁的优越性。
(3)钢冷却壁可在各型高炉上应用,具有广泛的发展和应用前景。
参加本项工作的还有金宝昌、蔡漳平、高贤成、李大伟、邢国光等。
(上接第77页)
参 考 文 献
1 赵志业.金属塑性变形与轧制理论.北京:冶金工业出版社,1980.342.
2 P aul M ichels .M odernisier ung der 6-g er .T andemstr asse .Betriebsber icht .R asselstein .1999.
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5 许健勇.四辊冷轧机轧辊系统弹性变形研究.轧钢,1994,(专集):369～373.6 刘立文.冷轧板带变形的三维分析.轧钢,1999,(3):41～44.
7 K laus G rimm .T andem Co ld Ro lling M ill for T hy ssen K rupp St ahl A G ,Duisburg -Beecker w erth .Cold R olling
Sy mposium at SM S D emag A ktieng esellschaft .2000,2.
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轧机厚度自动控制系统设计 摘要：随着社会经济的发展，对板带产品的质量和精度要求越来越高。厚度精度就是板带产品的重要质量指标之一。本文针对轧机AGC技术的现状，以及轧机厚差产生的原因进行了分析。在此基础上，对轧机AGC进行分析，以APC为主要研究对象，选用PLC作为系统的控制器，将位移传感器测得的位移量经A/D转换送给PLC来控制步进电机，从而控制阀，通过轧制力来改变辊缝厚度实现轧机厚度控制。 1 引言 轧机又称轧钢机，轧钢机就是在旋转的轧辊之间对钢件进行轧制的机械，轧钢机一般包括主要设备（主机）和辅助设备（辅机）两大部分。轧钢机按轧辊的数目分为二辊，三辊式，四辊式和多辊式，轧钢机通常简称为轧机。 板带厚度精度是板带材的两大质量指标之一，板带厚度控制是板带轧制领域里的两大关键技术之一。带钢纵向厚度不均是影响产品质量的一大障碍，因此，轧机的一项重要课题就是带钢厚度的自动控制。厚度自动控制系统是通过测厚仪或传感器对带材实际轧出厚度连续进行测量，并根据实测值与给定值比较后的偏差信号，借助于控制回路或计算机的功能程序，改变压下装置、张力或轧制速度，把带材出口厚度控制在允许的偏差范围内。实现厚度自动控制的系统称为“AGC"。 我国近年来从发达国家引进的一些大型的现代化的板带轧机，其关键技术是高精度的板带厚度控制和板形控制。板带厚度精度关系到
金属的节约、构件的重量以及强度等使用性能，为了获得高精度的产品厚度，AGC系统必须具有高精度的压下调节系统及控制系统的支持。 而对于轧机来说产生厚差的原因大致可分为三大类： （1）轧机方面的原因：轧辊热膨胀和磨损、轧辊弯曲、轧辊偏心和支撑辊轴承油膜厚度等都会产生厚度波动。它们都是在液压阀位置不变的情况下，使实际辊缝发生变化，从而导致轧出的带钢厚度产生波动。 （2）轧件方面的原因：厚度偏差会直接受到坯料尺寸变化的影响。它包括来料宽度不均和来料厚度不均的影响。 （3）轧制工艺方面的原因：轧制时前后张力的变化、轧制速度的变化等。 2 系统总体设计 厚度自动控制AGC （Automatic Gauge Control）是指钢板轧机在轧制过程中通过动态微调使钢板纵向厚度均匀的一种控制手段。厚度自动控制系统是通过测厚仪或传感器对带材实际轧出厚度连续进行测量，并根据实测值与给定值比较后的偏差信号，借助于控制回路或计算机的功能程序，改变压下装置、张力或轧制速度，把带材出口厚度控制在允许的偏差范围内。 AGC系统一般包括有： 1）压下位置闭环：为了轧出给定厚度的轧件，首先必须在轧件进入辊缝之前，准确地设定空载辊缝。其次，在轧制过程中，为了使轧后的轧件厚度均匀一致，还必须随着轧制条件的变化及时的调整空
冷轧板常见表面缺陷及成因 冷轧板常见表面缺陷及成因 冷轧板常见表面缺陷有麻点缺陷、冷硬板中部穿裂、冷硬板边裂、带状翘皮、不连续点线状缺陷、黑(灰)线（带）缺陷等。 1麻点缺陷。单个麻点呈不规则分布，整体呈现带状分布。麻点在微观上由许多微小的凹坑组成，凹坑内部看到很多细小的颗粒。凹坑部分杂质元素与结晶器保护渣成分基本一致，说明这些夹杂主要来自结晶器保护渣。 2冷硬板中部穿裂。中部穿裂部位悬挂着许多鳞状碎片，大块的鳞状碎片边沿包含许多细小的小颗粒，断口为脆性形貌。细小颗粒与结晶器保护渣成分相似，确定这些夹杂主要来自结晶器保护渣。 3冷硬板边裂。边裂处呈锯齿状，裂口部位包含大量大小不一的颗粒，颗粒与基体之间无明显间隙，部分颗粒沿平行于裂口方向呈线状分布，同样这些颗粒来自结晶器保护渣。 4带状翘皮。带状翘皮在板材近表层有一明显薄层与基体发生分离或半分离状态，翘皮部位皮下含有大量粉状物质，能谱分析，这些物质主要来源于变性后的结晶器保护渣。 5不连续点线状缺陷。板材厚度薄于1mm，该缺陷易发生。线状缺陷多成簇出现，缺陷底部残留了硅酸盐复合夹杂物。主要是CSP铸坯中坯壳及皮下、中心部位富集的夹杂物，在热轧过程中，随着厚度变薄，逐渐呈现。 6黑(灰)线（带）缺陷。酸洗后的宏观形貌有条状、长条状、块状或多点状，轮廓特别分明。由于 1）轧辊质量不佳，主要是氧化膜剥落、老化粗糙、剥落、异物粘附等。 2）除鳞不干净，主要由于喷嘴堵塞、喷嘴压力低等因素。 3）工艺因素，机架间冷却水控制不规范等。
4）连铸至F7前输送辊道划伤，主要由于炉辊结瘤、异物粘结、死辊等。 以上因素导致氧化铁皮压入，从而在冷硬板上形成黑(灰)线（带）缺陷。 冷轧产品质量缺陷及改正措施 一、冷轧与镀锌产品外在质量 冷轧薄板之所以说是精品，一个主要的原因就是冷轧薄板对表面质量的严格要求。可以说，在整个冶金行业中，冷轧薄板对表面质量是要求最高最严的，尤其是宽而薄的冷轧钢带产品和对冲压成型性能有严格要求的产品。这也是下游工序如涂漆、涂镀、冲压成型的要求，如宝钢经多轮攻关并成功开发O3板、O5板，就是为了向汽车制造厂家供应高级表面质量要求的冷轧产品。一般而言，冷轧产品的表面质量按表面缺陷情况分为普通表面质量、较高级表面质量和高级表面质量三个级别，具体的定义在相关的标准中有规定。下表列出冷轧产品可能出现的表面缺陷的种类及可能产生的工序及原因，当然，所列缺陷不一定完全，产生原因及工序也不一定完全正确，这有待于在今后的实际生产中逐渐补充完善。 冷轧以及热镀锌钢板与钢带表面缺陷表 序号缺陷名称产生缺陷的可能工序可能的产生原因 冷轧钢板与钢带表面缺陷 一、表面缺陷 （一）、钢板与钢带不允许存在的缺陷 1 气泡炼钢炼钢时产生气泡，在热轧时又未焊合，酸洗冷轧后暴露在外 2 裂纹炼钢、热轧与冷轧及各加工工序由于炼钢热应力、轧制形变或加工致应力集中造成 3 结疤或结瘤酸洗与冷轧酸洗未洗尽氧化皮，轧制时镶嵌于表面形成结疤 4 拉裂冷轧、镀锌与平整张力过大、张力波动过大以及张力不稳定等原因造成
冷轧产品板型控制技术浅析 文中就冷轧产品板型控制技术，分析了影响带钢板型的主要因素，提出了冷轧板型控制的主要方法，并对轧制过程中板型控制进行了讨论。 关健词：冷轧；板型控制 板型是冷轧产品质量的重要评价指标。近年来，用户对产品不断提出新的要求，饱和的钢材市场更加促使了各大钢厂对产品质量的重视。在冷轧板生产过程中，板型控制是提高和稳定产品质量的重要途径，是带钢平直度、凸度等指标的决定性因素。 1 影响板型的主要因素 1.1 原材料 来料为热轧卷，其主要缺陷多为带钢边部波浪和镰刀弯。无论是边浪还是镰刀弯，经过冷轧工艺成型后，均会影响后续产品质量。 1.2 轧制壓下量 压下量的均匀程度直接影响到带钢经轧制后沿纵向延伸量的均匀程度，若带钢中部压下量高于两边部，就会在产品中部生成鼓浪，当两边部压下量高于中部时，又会在带钢两边部产生边浪。 1.3 轧辊变形量 在较高的轧制力作用下，轧辊会产生径向弹性变形，同时由于轧制过程产生的摩擦热和变形热，使得轧辊产生热变形，这两种变形量均会使得辊缝不匀，造成产品横向厚度分成不匀。此外，轧辊本身质量问题（如辊面压痕、软点等）、轧辊磨损不匀等也会影响产品板型。 1.4 压扁量与金属横流动因素 在轧制过程中，带钢两边部金属比中部更容易产生横向流动，使轧辊与边部带钢压扁量及带钢边部轧制力明显减小，增加了两边部的减薄量。因此，部分带钢的边部厚度会实然变薄，即边部减薄现象。为保产品质量，这种现象会使得切边量增加，成才率降低。 2 板型控制的主要方法 之前，人们只重视冷轧产品板型在冷轧过程中的控制，主要包括轧制过程中轧辊磨损、设备的弹性变形、轧辊的轴向位移、乳化液辅助轧制效果、热凸度等
一、压痕 原因：1、因勒带或穿带甩尾不正常，带钢在工作辊表面造成堆焊或粘接 2、在轧机空转时预压力过小，造成工作辊与支撑辊点接触而使支撑辊周 长磨损，受损支撑辊反过来造成新更换工作辊表面压印而造成带钢表 面压痕 3、支撑辊掉肉造成工作辊表面压印，即在带钢表面产生压痕 措施： 1、轻微小面积压痕可对工作辊进行修磨（用砂石），严重压痕应更换工作辊 2、轧机空转时给一定轧制压力或采用正弯辊，以避免局部损伤轧辊，发现 支撑辊局部损伤，避免使用负弯辊，减轻轧辊表面压痕深度，勤换工作 辊，必要时及时更换支撑辊 二、压印 特征：带钢表面呈周期性凸状印痕 原因：工作辊表面产生裂纹或掉皮 措施： 1、更换新工作辊之前，严格检查轧辊表面质量，防止未磨净裂纹辊投入使用（轧辊间应确保应有磨削量，特别是粘钢辊，以完全消除裂纹层）。 2、确保各机架工艺润滑良好，轧制液温度、浓度、压力在正常范围，防止喷嘴堵塞，避免轧辊局部温度过高 3、发现压印及时更换轧辊，更换新辊后，要进行一定预热，同时，开轧头几卷钢要严格控制升速制度 三、划伤 特征：带钢沿轧制方向的直线凹状缺陷 原因： 1、各种导辊与带钢速度不一样 2、带钢与辅助设备异常接触 3、生产线设备有异物 措施： 1、定期检查辅助传动辊是否转动灵活及表面状况 2、固定辅助设备与带钢应保持一定间隔 3、及时检查、清除生产线设备中的异物 4、发现带钢表面有划伤，应从后向前逐个检查，查出事故原因后，根据情况采 取的办法给予处理。 四、裂边特征：带钢边部局部开裂或呈锯齿形裂口 五、原因： 1、酸洗剪切边部状况不好，造成轧后带钢裂边 2、热轧板本身边部裂口或龟裂 3、吊运中夹钳碰撞，使带钢边部碰损 措施： 1、酸洗剪切边剪刃间隙，应按剪切的不同厚度规格精确调节 2、热轧原板边部缺陷应在酸洗工序尽量切除（呈月牙形） 3、吊运钢卷时，夹钳应稳、准、轻，防止吊具将钢卷边部碰损
热轧钢板和冷轧钢板的区别 热轧，顾名思义，轧件的温度高，因此变形抗力小，可以实现大的变形量。以钢板的轧制为例，一般连铸坯厚度在230mm 左右，而经过粗轧和精轧，最终厚度为1~20mm。同时，由于钢板的宽厚比小，尺寸精度要求相对低，不容易出现板形问题，以控制凸度为主。对于组织有要求的，一般通过控轧控冷来实现，即控制精轧的开轧温度、终轧温度和卷曲温度来控制带钢的微观组织和机械性能。 冷轧，一般在开轧前是没有加热工序的。但是，由于带钢厚度小，很容易出现板形问题。而且，冷轧后为成品，因此，为了控制带钢的尺寸精度和表面质量，采用了很多很繁琐的工艺。冷轧的生产线长，设备多，工艺复杂。随着用户对带钢尺寸精度、板形和表面质量要求的提高，冷轧机组的控制模型、l1和l2系统、板形控制手段相对热轧要多。而且，轧辊和带钢的温度也是其中一项比较重要的控制指标。 从定义上来说，钢锭或钢坯在常温下很难变形，不易加工，一般加热到1100～1250℃进行轧制，这种轧制工艺叫热轧。大部分钢材都用热轧方法轧制。但是因为在高温下钢的表面容易生成氧化铁皮，使热轧钢材表面粗糙，尺寸波动较大，所以要求表面光洁、尺寸精确、力学性能好的钢材，以热轧半成品或成品为原料再用冷轧方法生产。
在常温下轧制，一般理解为冷轧，从金属学的观点看，冷轧与热轧的界限应以再结晶温度来区分。即低于再结晶温度的轧制为冷轧，高于再结晶温度的轧制为热轧。钢的再结晶温度为450～600℃。 区别：简单点说 1、冷轧板表面有一定的光泽度手确摸起来比较光滑，类似于那种用来喝水的很常见的钢水杯。 2、热轧板如未经酸洗处理，则与市场上很多普通钢板的表面相类似，生了锈的表面为红色，没生锈的表面为紫黑色（氧化铁皮）。 冷轧板与热轧板的性能优点在于： 1、精度更高，冷轧带钢厚度差不超过0.01~0.03mm。 2、尺寸更薄，冷轧最薄可轧制0.001mm的钢带；热轧现在最薄可达到0.78mm。 3、表面质量更优越，冷轧钢板甚至可以生产出镜面表面；而热轧板的表面则有氧化铁皮，麻点等缺陷。 4、冷轧板可以根据用户要求调整其办学性能如抗拉强度和工艺性能如冲压性能等。 冷轧和热轧是两种不同的轧钢技术，顾名思义，冷轧就是在钢在常温情况下进行扎制，这种钢的硬度大。热轧就是钢在高温情况下扎制.
质量教育材料之一冷轧卷常见缺陷 缺 陷 名 称 缺陷特征产生原因表 面夹杂钢板(带)表面呈现点状，块状或线条状的非金 属夹杂物，沿轧制方向间断或连续分布，其颜 色为红棕色、深灰色或白色。严重时，钢板出 现孔洞、破裂、断带。 (1)炼钢时造渣不良，钢水粘度大，流动性差，渣 子不能上浮，钢中非金属夹杂物多。 (2)铸温低，沸腾不良，夹杂物未上浮。 3)连铸时，保护渣带^钢中。 (4)钢水罐、钢锭模或注管内的非金属材料未清扫 干净。 结疤钢带表面出现不规则的舌状”、鱼磷状”或条状 翘起的金属起层，有的与钢板本体相连结，有 的与钢板本体不相连，前面叫开口结疤，后者 叫闭口结疤，闭口结疤在轧制时易脱落，使板 面成为凹坑。 (1)炼钢方面锭模内壁清理不净，模壁掉肉．上注 时，钢腐飞溅，粘于模壁，发生氧化，铸温低， 有时中断注流，继续注钢时，形成翻皮下注锭， 保护渣加入不当时造成钢液飞溅。 (2)轧钢方面板坯表面残余结疤未清除干净，经轧 制后留在钢板上。 压 入氧化铁皮缺陷呈点状、条状或鱼鳞状的黑色斑点，分布 面积大小不等，压人的深浅不一。这类铁皮在 酸洗工序难以洗尽，当铁皮脱落时形成凹坑。 (1)板坯加热温度过高，时间过长炉内呈强氧化气 氛，炉生氧化铁皮轧制时压入。 (2)高压水压力不足，连轧前氧化铁皮未清除干 净。 (3)高压水喷咀堵塞，局部氧化铁皮未清除。 (4)集鳞管道打开组数不足，除鳞不干净。 欠酸洗带钢上下表面严重时整个板面呈现条片状、黑 灰色条斑，无光泽。 (1)热轧带钢各部分温度和冷却速度不同，即沿带 钢长度方向的头、中、尾以及沿宽度方面的边部 和中部的温度和冷却速度不同，使同带钢各部分 的铁皮结构和厚度不同，一般说，热轧带钢的头、 中部比尾部温度高30-50℃，因此，头部铁皮较 厚，尾部铁皮较薄，因而，在酸洗速度相同的情 况下，易产生局部未洗净。 (2)酸洗工艺不适当，如酸洗的浓度、温度偏低， 酸洗速度太快，酸洗时间不足，或亚铁浓度高未 及时补充酸液等。 (3)拉伸除鳞机拉伸系数不够，使铁皮未经充分破 碎、剥离、影响酸洗效果。 (4)带钢外形差，如镰月弯、浪形等，使机械除鳞 效果差，易造成局部欠酸洗。
一、判断题 （×）1. 一般在轧制成品时，应采用正公差轧制。 （√）2.缓蚀剂的主要作用是避免过酸洗。 （√）4. 带钢的残余应力会产生板形缺陷，如果带钢的两边受压应力，则带钢将出现两边浪。 （×）5. 轧件宽度越小，工作辊的挠度越小。 （×）6. 轧制压力只能通过直接测量的方法获得。 （√）7.因各种因素，在轧制后发现中部有未轧区域（厚度超标），如果未轧长度较短，应作好记录和标记送下工序。 （×）8.工作辊除了有粗糙度的要求外，对于凸度、圆度和同轴度一般不作要求。 （√）9.轧机轧制时为保证生产顺行，要尽可能稳定轧制速度，不能一味追求高速。 （×）10.擦拭辊子（除平整辊外）作业时，在确认安全的状态下，可以在入口侧操作。 （×）11. 宽带钢轧制过程中只发生延伸变形。 （√）12. 细化晶粒是唯一的既能提高塑性，又能提高强度的方法。（√）13.在控制计算机显示设备在故障状态，未经相关部门处理确认，并恢复正常状态下，严禁操作设备。 （√）14.氧化铁皮硬而脆，几乎无延展性。 （×）15. 强度是轧辊最基本的质量指标，它决定了轧辊的耐磨性。 16、目前，世界各国对去除钢铁表面的氧化铁皮采取了多种办法，下
列方法中，使用较为普遍的是机械法、化学法、电化学法和氧化法。（×） 17、AGC 的中文译文为自动厚度控制。（√） 18、乳化液的维护温度对乳化液的使用和轧制没有影响。（×） 19、更换工作辊后，应先将辊缝调整到位后，再将轧制线调整到位。（×） 20、轧制过程中出现张力偏差过大，可通过倾斜来调整。（×） 21、轧制时，使用的乳化液油浓度越高越好。（×） 22、以下为工作辊负弯示意图：（×） 23、乳化液的皂化值反映的是乳化液中氯离子的多少。（×） 24、欠酸洗的特征是带钢表面上残留着黑色的铁皮斑点或条文，严重欠酸洗时，整个带钢表面全呈黑色。（√） 25、乳化液中混入清洗机或普通自来水不会对乳化液造成影
板形控制技术发展 板形控制技术在不同的发展阶段，各国先后开发出了许多先进的控制手段和相关的轧机形式。其中具有重要意义的控制技术和先进轧机小结如下： （1） 垂直平面（VP）工作辊弯辊系统 垂直平面（Vertical Panel）弯辊系统是最早的轧机控制带材板形的重要而有效的手段之一，包括单缸工作辊正弯，双缸工作辊正弯，单缸工作辊负弯，以及支撑辊正弯。到目前为止，垂直平面弯辊系统仍然是板形调整的重要技术之一。广泛应用于各类轧机中[21]。 （2） 连续可变凸度（CVC）系统 基于连续可变凸度（Continuously Variable Crown）系统的CVC轧机主要是由两个可移动的瓶形辊身组成。瓶形辊的辊径差和普通辊的凸度值大小相似，安装相反，互补成对称辊缝，辊缝略微呈S形。通过特殊S形工作辊的轴向窜动，来达到连续变化空辊缝正、负凸度（等效于工作辊正、负凸度）的目的。缺点是辊型复杂，磨削精度高而且困难，辊型互换性差，辊耗增加，轧辊接触压力大。在一个轧制单位过程中，如工作辊出现较大的磨损和变形，则将影响其调控性能偏离设定的要求，并且由于工作辊与支撑辊之间接触压力的分布呈S形，使磨损后的支撑辊也成S形，如不及时换辊，将影响其设定的调控性能，为此，CVC支撑辊需采用较短的换辊周期[22]。但由于CVC轧机控制板凸度的能力极强，操作方便且易改造，所以发展较快，世界各国普遍采用。我国宝钢在2050热连轧精轧机组七个机架上均采用了此项技术[23]。 （3） HC控制轧机 HC（High Crown）轧机是为了克服阶梯支撑辊不能随板宽变化而改变其支撑辊与工作辊接触长度的缺点以及提高工作辊弯辊效果而开发的。HC轧机是中间辊横移的六辊轧机，通过中间辊的相反方向横移来改变中间辊与工作辊的接触长度，以适应其板宽的变化。HC轧机具有工作辊直径小、板形控制稳定、改善边部减薄、同宽度轧制数量多以及可实现自由程序轧制的优点。但HC轧机也具有结构复杂、机架高、设备投资大、轧辊易剥离、操作维修难的缺点。尽管这样，HC轧机仍旧属于高精度板形，板凸度控制的轧机，不失为具有划时代意义的新型轧机。所以HC轧机发展迅速，世界各国均广泛采用。我国也研制成功了HC冷轧机[23]。
轧机厚度自动控制AGC系统 使 用 说 明 书 中色科技股份有限公司 装备所自动化室 二零零九年八月二十五日
目 录 第一篇 软件使用说明书 第一章 操作软件功能简介 第二章 操作界面区简介 第三章 操作使用说明 第二篇 硬件使用说明书 第一章 接口板、计算机板跨接配置图 第三篇 维护与检修 第一章 系统维护简介及维护注意事项 第二章 工程师站使用说明 第三章 检测程序的使用 第四章 常见故障判定方法 第四篇 泵站触摸屏操作说明 第五篇 常见故障的判定方法 附录： 第一章 目录 第二章 系统内部接线表 第三章 系统外部接线表 第四章 系统接线原理图 第五章 系统接口电路单元图
第一篇 软 件 说 明 书
第一章 操作软件功能简介 ．设定系统轧制参数； ．选择系统工作方式； ．系统调零； ．显示时实参数的棒棒图、馅饼图、动态曲线； ．显示系统的工作方式、状态和报警。 以下就各功能进行分述： １、在轧机靠零前操作手需根据轧制工艺，设定每道次的入口厚度、出口厚度和轧制力等参数。也可以在轧制表里事先输入，换道次时按下道次按钮，再按发送即可。 ２、操作手根据不同的轧制出口厚度，设定机架控制器和厚度控制器的工作方式，与轧制参数配合以得到较理想的厚差控制效果。 ３、在泄油状态下，操作手通过在规定状态下对调零键的操作，最终实现系统的调零或叫靠零，以便厚调系统正常工作。 ４、在轧制过程中，以棒棒图、馅饼图和动态曲线显示厚调系统的轧制速度、轧制压力、开卷张力、卷取张力、操作侧油缸位置、传动侧油缸位置、压力差和厚差等实时值。（注意：轧机压靠前操作侧油缸位置、传动侧油缸位置显示为油缸实际移动位置。轧机压靠后操作侧油缸位置、传动侧油缸位置显示的是辊缝值。）
板形控制作业实现板形控制的主要方法及原理 李艳威机电研一班s2*******
实现板形控制的主要方法及原理 李艳威1, （1. 太原科技大学研1201班太原） 摘要：介绍了六种类型的实现板形控制方法，包括热轧过程中对板形的控制；采用液压AGC系统控制板厚及板形；通过轧辊有载辊缝的控制，进行板形控制；通过选择机型实现板形控制；采用板形控制新技术以及控制策略和控制系统的结构对板形控制的影响。每个类型的方法中列举了具体实现的技术，并简要介绍了该技术的基本原理。 关键词：板形控制方法原理 The Method of Achieving Plate-shaped Control and Principle LI Yanwei1 （1. Taiyuan University Of Science And Technology,The graduate class of 1201,Taiyuan） Abstract:Introduced six types of shape control method , Including the plate-shaped control in the hot rolling process;Adopt Hydraulic AGC System to control the shape of plate;Through the roll-load roll gap control the shape of plate;By selecting models to achieve plate-shaped control;Adopt new technologies plate-shaped control. Listed for each type of method to achieve technical, and briefly describes the basic principles of the technology. Keyword: plate-shaped control method principles 0 前言 为了说明金属纵向变形不均的程度，引入了板形(Shape)这个概念。板形是板带的重要指标，包括板带的平直度、横截面凸度(板凸度)、边部减薄三项内容。直观说来,所谓板形是指板材的翘曲程度；就其实质而言，是指带钢内部残余应力的分布。作为带材重要的质量指标之一，板形已越来越受到生产厂商与用户的重视，其好坏直接影响到带材对市场的占有率。下面介绍几种常见的板形控制技术及其简单原理。 热轧过程中带钢的板形及带钢性能在 宽度方向上和轧制方向上的控制、酸洗的拉矫过程、冷轧过程的板形控制、连续退火时温度和张力的控制、乎整机的板形控制及涂层前的拉矫等构成了一个全过程的复杂的 冷轧板形控制系统．在这个系统中，前一个工序的出口板形影响后一个工序的板形．所以，带钢的最终板形不可能单独由系统中的某一个工序或某一设备所决定，而由整个系统决定。 1 热轧过程中对板形的控制 热轧过程中，根据钢种不同，设定热轧目标终轧温度．必要时还要提高钢坯的出炉温度，确保热轧带钢的边部终轧温度控制晶粒均匀成长，尽量消除硬度沟的影响，为冷轧提供较为合适的板形．尤其是热轧后部设立平整机，通过在热状态下，平整机的拉伸矫平，消化板形缺陷。 2 采用液压AGC系统 为了实现轧件的自动测厚控制(简称AGC)，使得纵向板形得以实现平直度，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：(1)测厚部分，
冷轧板与热轧板的区别 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
. 热轧板，轧件的温度高，因此变形抗力小，可以实现大的变形量。以钢板的轧制为例，一般连铸坯厚度在230mm左右，而经过粗轧和精轧，最终厚度为1~20mm。同时，由于钢板的宽厚比小，尺寸精度要求相对低，不容易出现板形问题，以控制凸度为主。对于组织有要求的，一般通过控轧控冷来实现，即控制精轧的开轧温度、终轧温度和卷曲温度来控制带钢的微观组织和机械性能。 . . 2 . 冷轧板，一般在开轧前是没有加热工序的。但是，由于带钢厚度小，很容易出现板形问题。而且，冷轧后为成品，因此，为了控制带钢的尺寸精度和表面质量，采用了很多很繁琐的工艺。冷轧的生产线长，设备多，工艺复杂。随着用户对带钢尺寸精度、板形和表面质量要求的提高，冷轧机组的控制模型、l1和l2系统、板形控制手段相对热轧要多。而且，轧辊和带钢的温度也是其中一项比较重要的控制指标。 . . 3 . 从定义上来说，钢锭或钢坯在常温下很难变形，不易加工，一般加热到1100～1250℃进行轧制，这种轧制工艺叫热轧。大部分钢材都用热轧方法轧制。但是
因为在高温下钢的表面容易生成氧化铁皮，使热轧钢材表面粗糙，尺寸波动较大，所以要求表面光洁、尺寸精确、力学性能好的钢材，以热轧半成品或成品为原料再用冷轧方法生产。 在常温下轧制，一般理解为冷轧，从金属学的观点看，冷轧与热轧的界限应以再结晶温度来区分。即低于再结晶温度的轧制为冷轧，高于再结晶温度的轧制为热轧。钢的再结晶温度为450～600℃。 . . 4 . 简单点说: . 1、冷轧板表面有一定的光泽度手确摸起来比较光滑，类似于那种用来喝水的很常见的钢水杯。 . 2、热轧板如未经酸洗处理，则与市场上很多普通钢板的表面相类似，生了锈的表面为红色，没生锈的表面为紫黑色（氧化铁皮）。 . . . 5 . 区别： . 冷轧板与热轧板的性能优点在于：
一、填空题 1、9.5根据轧机弹跳方程测得的厚度和厚度偏差信号进行厚度自动控制的系统称为GM-AGC或称 P-AGC。 2、9.5监控式厚度自动控制的基本原理就是反馈式厚度自动控制的基本原理。 3、9.5中厚板头部厚度补偿做法主要有两种：头部三角形补偿法和冲击补偿法。 4、9.6 20世纪90年代到现在，热轧带钢厚度偏差±40μm，全长命中率99%，宽度偏差＋2～6mm， 全长命中率95%。 5、9.6热带厚度精度可分为：一批同规格带钢的厚度异板差和每一条带钢的厚度同板差。为此可将厚度 精度分解为带钢头部厚度命中率和带钢全长厚度偏差。 6、9.6热带头部厚度命中率决定于厚度设定模型的精度。 7、9.6带钢全长厚差则需由AGC根据头部厚度(相对AGC)或根据设定的厚度(绝对AGC)使全长各点厚 度与锁定值或设定值之差小于允许范围，应该说头部精度对AGC工作有明显影响。 8、9.6可将宽度精度分解为带钢头部宽度偏差和带钢全长宽度偏差。 9、9.6头部宽度偏差除了决定于宽度设定模型的精度外，还取决于变形条件及是否采用短行程控制 (SSC)。 10、9.6热带粗轧用立辊时为了克服头尾宽度变窄采用短行程(SSC)控制。 11、9.7热带轧机弹跳量一般可达2～5mm。 12、9.7在现场实际操作中，为了消除弹跳方程曲线段的影响，都采用了所谓人工零位的方法。 13、9.7做试验确定轧机刚度的方法有轧铝板法和自压靠法。 14、9.8带钢尾部补偿可选用的方法为压尾或拉尾。 二、判断题 1、9.5轧件通过轧辊时，由于轧辊及轧机的弹性变形，导致辊缝增大的现象称为“辊跳”。（√） 2、9.5从数据和实验中都获得共识：轧机的弹跳值越大，说明轧机抵抗弹性变形的能力越强。（×） 3、9.5轧机刚度越大，产品厚度精度就越易保证。（√） 4、9.5中厚板轧制时，在咬钢的瞬间，由于头部温度较低，再加上轧制力的冲击作用，辊缝有一个上 升的尖峰。若不进行补偿，使得轧件的头部变厚。（√） 5、9.6头部宽度偏差除了决定于宽度设定模型的精度外，还取决于变形条件及是否采用短行程控制。 （√） 6、9.7轧机机座的弹性变形与压力并非呈线性关系，而是在小压力区为一曲线，当压力大到一定值以 后，压力和变形才近似呈线性关系。（√） 7、9.7轧机压靠时所测的轧机刚度和实际轧制时的轧机刚度一样大。（╳） 8、9.8当轧件温度降低时，轧制压力增大，厚度增大。（√） 9、9.8当轧件温度降低时，轧制压力增大，厚度减小。（╳） 10、9.8只存在轧辊偏心时，轧制压力增大，厚度增大。（╳） 11、9.8只存在轧辊偏心时，轧制压力增大，厚度减小。（√） 12、9.8精轧机组各个机架都要进行尾部补偿。（╳） 13、9.8热带粗轧和精轧机组都需要设置厚度自动控制系统。（╳） 14、9.8当选用绝对AGC时，如设定误差过大，计算机将自动改用相对AGC。（√） 15、9.4宽度控制的任务主要是在热轧的粗轧阶段完成的。（√） 16、9.4随着立辊轧机宽度压下量的增大，在几十米长的带钢上，头尾部产生五到几十毫米的失宽，如 不加以控制，头部轧后宽度沿着轧制方向的变化规律由窄逐渐变宽，尾部是由宽逐渐变窄。（√）三、单选题 1、9.5为消除厚度偏差δh所必需的辊缝调节量?S应是（ A ）。 A、δS= h K M K m mδ + ；B、δS= h K M K m mδ +；C、δS= h M M K m δ + ；D、δS= h K M M m δ +
板带箔轧制的厚度自动控制系统 金属加工产品广泛应用于建筑业、容器包装业、交通运输业、电气电子工业、机械制造业、航空航天和石油化工等各工业民用部门，其生产和消费水平已成为衡量一个国家工业发达程度的重要标志之一。 作为有色金属加工行业的设计研究单位，洛阳有色金属加工设计研究院早在1989年就自行设计研制出1400mm、1200mm、1300mm、1450mm、800mm 等各型全液压不可逆铝带箔冷轧机，1300mm 可逆铝带坯热轧机，560mm、850mm 全液压可逆铜带冷轧机，以及可逆钢带冷轧机的自动厚度控制配套系统，并积极开展铝板带箔厚度自动控制系统的开发研制工作，在吸收消化国外同类产品先进技术的基础上，先后开发出AGC-Ⅲ型到AGC-Ⅶ型厚度自动控制系统，厚控精度高，系统稳定。广泛用于铝、铜加工及钢铁加工行业的各类板带箔轧机上，深得用户好评（参见厚控系统用户表）。 板带材在轧制过程中的厚度变化，既与轧件的塑性变形抗力、厚度等因素有关，也与轧制工艺规程及轧机机架的刚度有关，下面对板带材轧制厚度自动控制原理作一简述。 1．弹跳方程和P-H 图 板带轧制过程中轧件作用于轧辊辊系的反作用力使机架发生弹性变形，遵循弹跳方程的规律： K P S h 0+= 式中： h — 轧件出口厚度，mm 0S — 原始辊缝，mm P — 轧制压力，t K — 轧机刚性系数，t/mm 作用于轧件的轧制力，使轧件发生塑性变形，轧件的塑性曲线虽然实际上不是直线，但在板带材轧制过程中塑性曲线处在微量变化情况下，可视为直线，轧件的塑性系数M 则可表示为： Ｍ＝ΔＰ／Δｈ 式中： Ｍ — 轧件塑性系数 ΔＰ — 轧制力变化量 Δｈ — 轧件的厚度变化 利用弹性变形曲线和塑性变形曲线所构成的Ｐ－Ｈ图（图１-１），可以很方便地用来分析轧件厚度变化原因。
常用冷轧卷板规格型号大全 钢材四大品种（板、管、型、丝）之一，在发达国家，钢板产量占钢材生产总量50％以上，随着我国国民经济的发展，钢板生产量逐渐增长。钢板是一种宽厚比和表面积都很大的扁平钢材。钢板按厚度分为薄板和厚板两大规格。薄钢板是用热轧或冷轧方法生产的厚度在0.2-4mm之间的钢板。薄钢板宽度在500-1400mm之间。根据不同的用途，薄钢板采用不同材质钢坯轧制而成。通常采用材质有普碳钢、优碳钢、合金结构钢、碳素工具钢、 不锈钢、弹簧钢和电工用硅钢等。它们主要用于汽车工业、航空工业、搪瓷工业、电气工业、机械工业等部门。薄钢板除轧制后直接交货之外，还有经过酸洗的、镀锌和镀锡等种类。厚钢板是厚度在4mm以上的钢板的统称，在实际工作中，常将厚度小于20mm的钢板称为中板，厚度＞20mm至60mm的钢板称为厚板，厚度＞60mm的钢板则需在专门的特厚板轧机上轧制，故称特厚板。厚钢板的宽度从0.6mm-3.0mm。厚板按用途又分造船钢板、桥梁钢板、锅炉钢板、高压容器钢板、花纹钢板、汽车钢板、装甲钢板和复合钢板等。钢板的一个分支是钢带，钢带实际上是很长的薄板，宽度比较小，常成卷供应，也称为带钢。钢带常在多机架连续式轧机上生产，切成定尺长度后就是钢带，因此生产率比单张机制时高。一、中、厚板（一）普通中、厚钢板1、普碳钢沸腾钢板（GB3274-88）普碳钢沸腾钢板顾名思义是由普通碳素结构钢的沸腾钢热轧制成的钢板。沸腾钢是一种脱氧不完全的钢材，钢液含氧量较高，当钢水注入钢锭模后，碳氧反应产生大量气体，造成钢液呈沸腾状态而得名。沸腾钢含碳量低，且由于不用硅铁脱氧，故钢中含硅 量常＜0.07%。沸腾钢的外层是在沸腾状态下结晶的，所以表层纯净、致密，表面质量好，加工性能良好。沸腾钢没有大的集中缩孔，用脱氧剂少，钢材成本低。沸腾钢心部杂质多，偏析较严重，力学性能不均匀，钢中气体含量较多，韧性低、冷脆和时效敏感性较大，焊接性能较差，故不适用于制造承受冲击截荷，在低温下工作的焊接结构件和其他重要结构件。 （1）主要用途 沸腾钢板大量用制造各种冲压件、建筑及工程结构和一些不太重要的机器结构和零件。（2）材质的牌号、化学成分和力学性能符合GB700-79(88)(普通碳素结构钢技术条件)中沸腾钢的规定。参阅（型钢）等部分。（3）钢板规格尺寸热轧厚钢板厚度为4.5-200mm。（4）生产单位普碳沸腾钢板由鞍钢、武钢、马钢、太钢、重庆钢厂、邯郸钢铁总厂、新余钢厂、柳州钢厂、安阳钢钢公司、营口中板厂和天津钢厂等生产。2、普碳钢镇静钢板（GB3274-88）普碳镇静钢钢板是由普通碳素结构钢镇静钢坯热轧制成的钢板。镇静钢是脱氧完全的钢，钢液在注锭前用锰铁、硅铁和铝等进行充分脱氧，钢液在钢锭模中较平静，不产生沸腾状态，故得名为镇静钢。镇静钢的优点是化学成分均匀，所以各部分的机械性能也均匀，焊接性能和塑性良好、抗腐蚀性较强。但表面质量较差，有集中缩孔，成本也较高。（1）主要用途普通镇静钢板主要用于生产在低温下承受冲击的构件、焊接结构及其他要求较高强度的结构件。（2）材质的牌号、化学成分和力学性能符合GB700-79(88)（普通碳素结构钢技术条件）中镇静钢的规定。参阅型钢等部分。（3）钢板规格尺寸热轧厚板厚度4.5-200mm。 （4）生产单位普碳镇静 钢板由鞍钢、武钢、舞阳钢铁公司、马钢、太钢、 重庆钢厂、邯郸钢铁总厂、新余钢厂、柳州钢厂、安阳钢铁公司、天津钢厂、营口中板厂、上钢一、三厂、韶关钢铁厂和济南钢铁厂等生产。3、低合金结构钢钢板（GB3274-88）低
基于“大数据”的冷轧板形分析与控制技术研究 Research on flatness analysis and control in cold rolling based on big date 包仁人1，张 杰1，李洪波1，程方武2，贾生晖2 BAO Ren-ren 1, ZHANG Jie 1, Li Hong-bo 1, CHENG Fang-wu 2, JIA Sheng-hui 2 （1.北京科技大学 机械工程学院，北京 100083；2.武汉钢铁（集团）公司，武汉 430083） 摘 要：为充分利用冷轧过程中的工艺数据，总结板形控制过程中的规律，文章借鉴了“大数据”的相 关思想，对板形检测结果和大量工艺数据进行了分析，找到边部板形缺陷难以控制的原因在于冷连轧机现有板形控制手段能力不足，进而提出了能提高轧边部板形控制能力的辊形优化方法，并进行了工业试验，证明此方案的有效性。 关键词：大数据；板形；冷连轧机；辊形优化中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2015)03(下)-0010-03Doi：10.3969/j.issn.1009-0134.2015.03(下).03 收稿日期：2014-12-01 基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（FRF-TP-14-019A2） 作者简介：包仁人（1986 -），男，辽宁本溪人，博士研究生，研究方向为冷轧板形控制、数据挖掘和辊形优化。 0 引言 近年来，“大数据”引起了社会各界广泛的高度关注。2012年3月22日，美国总统奥巴马正式宣布美国政府将斥资2亿美元启动“大数据研究和发展计划（Big Data Research and Development Initiative ）”。这是继1993年美国政府宣布“信息高速公路”计划后的再一次重大的科技发展部署，美国对大数据的研究上升为国家意志，必将对未来科技、经济的发展带来深远的影响[1]。在维克托·迈尔-舍恩伯格及肯尼斯·库克耶编写的《大数据时代》中“大数据”指不用随机分析法（抽样调查）这样的捷径，而采用所有数据用于分析的方法，大数据具有4V 特点：Volume （大量）、Velocity （高速）、Variety （多样）、Veracity （真实性）[2] 。 目前对“大数据”的研究多集中在数据的存储、读取等方面[3, 4]，建立可快速读取的数据平台，而如何从工业数据中发现并总结规律方面的研究较少。现代化的冷连轧机配备有完整的多级计算机系统，涉及轧制过程监测与控制、物料系统跟踪、合同订单跟踪等，生产线上有大量的传感器，实时采集的信息数据量以GB 为单位存储在服务器中，仅某六辊CVC 冷连轧机基础自动化部分传感器所记录的数据量每天可达6GB ，这些数据被大部分被束之高阁，仅用于出现事故时定点分析及查询[5] 。如何科学、高效的处理轧制过程工艺参数，明确板形控制状态，是冷轧生产单位的迫切需求[6～8] ，因此可将聚类 分析、数据挖掘等“大数据”分析方法引入到冷轧板形 分析领域。 1 冷轧板形缺陷的聚类分析 解决冷轧板形缺陷问题的前提是准确分析板形缺 陷的形式，实际生产过程中往往通过实物板形跟踪来确定板形缺陷的类型，但这种靠人工进行的判断方法存在着效率低下的问题，且因采样较少不能全面的反映板形缺陷问题。因此有学者提出利用模式识别方法来对板形缺陷进行分析[9, 10]，将板形仪的检测信号识别为几类确定的板形缺陷，如中浪、边浪、四分之一浪和边中复合浪，这类识别方法中多需对板形检测信号进行拟合，面对成千上万组的板形检测结果计算速度较慢。 某冷连轧机为五机架超宽六辊CVC 轧机，最大可轧带钢宽度达2080mm ，通过对其所轧带钢板形长达两年的跟踪，发现同批轧制规格和钢种近似的带钢，稳定轧制阶段的板形缺陷具有相似性，其浪形幅值和形态接近，因此本文借鉴了“大数据”的思想，采用基于密度和网格的聚类分析方法[11]对大批量带钢的板形检测结果进行特征提取，再利用模式识别方法计算各板形缺陷分量，并利用MATLAB 编程实现聚类分析与模式识别过程[12]，与传统板形模式识别方法相比，省去了大量的曲线拟合过程，计算速度从每千帧信号30s ，降低至每千帧5s 以内，而所得板形缺陷识别结果与传统方法保持一致，证明对冷轧板形分析而言，采用聚类分析的方法是可行的。通过对1000多卷，近百万帧冷轧带钢板形检测数据进行分析后发现，此机组所轧带钢板形缺陷以边中复合浪为主，且轧机难以对此类板形缺陷进行有效控制，严重影响后续生产以及用户的使用。 2 冷轧板形相关工艺参数的大数据分析 为确定复杂板形缺陷难以控制的原因，需对轧机的板形控制工艺参数进行分析，以往多对单参数的时域检测信号进行分析，忽视了各工艺参数间的联系性，不能
冷轧钢板表面碳形态分析方法研究本文在生产实践的基础上，总结了退火处理后钢板表层碳的存在形 态的表征方法，重点介绍了评价退火后冷轧钢板表面质量及对后处 理有较大影响的碳元素存在的形态、数量和深度等的分析仪器和方法，分析了不同方法的特点。 冷轧带钢广泛应用于汽车、家电、建筑等各行业。为了进一步加工 和表面处理的需要，经退火处理后的带钢板面必须具有较高的表面 质量。带钢经冷轧轧制后，带钢表面残留有轧制油等物质，随后的 热处理会把带钢加热到一定温度并保持一段时间，从而获得均匀的 组织结构和所需的机械性能。在热处理的过程中，轧硬卷表面残留 的轧制油也会挥发，钢板基体中的碳等元素也可能在一定的气氛条 件下向钢板表面扩散，从而在钢板表面形成无定形碳、石墨碳等不 同形态。热处理后钢板表面碳的存在形态和分布状况，可能会对后 续的清洗和涂装质量带来严重不良影响。本文在生产实践的基础上，总结了退火处理后钢板表面碳的形态和分布状况的表征方法，分析 了不同方法的优缺点，可在钢材生产和使用过程中，根据钢板表面 质量监控需要区别使用。 分析方法及设备
评价研究选取退火处理后的冷轧钢板为样板，采用3M公司Scotch胶带提取钢板表面样本，并粘贴在清洁度取样本上，使用NOVO-SHADE 反射率计来测量反射率数值，借助美国LECO公司GDS-750A型辉光光谱仪(GDS)、美国LECO公司RC-412检测仪（Leco）和RINT2500/PC 型X射线衍射（XRD）等方法对碳在钢板表面的深度分布、存在形态和结构等进行分析。 分析与讨论 2.1反射率评价 退火后冷轧带钢表面清洁程度采用反射率来衡量是一种简单快捷的评价方法，可在短短几分钟时间内对钢板表面的清洁状况作一大致判断。具体是采用Scotch胶带在被测样板上进行粘贴取样，然后采用NOVO-SHADE光反射率计进行测量，测量出的数据即为钢板表面反射率的数值。通常，反射率数值越大的钢板表面清洁程度越高，反之，钢板表面清洁程度越低。胶带粘贴取样主要用来评价退火后冷轧钢板表面残留的无定形碳等物质，因为这层附着在钢板表面的这层物质可较为容易地被黏附到胶带上。Scotch胶带和检测样本如
第一章板形基本概念 一、名词解释 1.板形 2.凸度 3.边部减薄 4.翘曲度 5.板形指数 二、填空 1.板形的表示方法有残余应力表示法，，，，厚度相对变化量差表示法，带材断面形状的多项式表示法等。 2.板形不良可以分为的板形不良，和的板形不良。 3.板带轧制对变形过程有一个主要的要求，即沿各部分有均一的延伸。 4.一般为了使问题简化，以带钢和接近带钢的厚度差表示断面形 状。 5.用相对长度差表示法表示板形，相对长度差也称为。 6.带钢板形实质上是指带钢内部残余应力的分布。 7.厚度相对变化量差表示法，以和两点厚度相对变化量差来表示板形的变化。 8.边部厚度以接近边部但又在以外的一个点的厚度来代表。 9.边部减薄率直接影响到的大小，同成材率有密切的关系。 10.冷轧过程要求严格保证良好板形条件，轧制过程中板凸度的绝对值，但比例凸度应始终。 三、选择 1.板形的表示方法（） A. 相对长度差表示法 B. 波形表示法 C. 矢量表示法 D. 残余应力表示法 2.要精确表示残余应力分布，需要用（）次函数。 A.1 B.2 C.3 D.4
3.板形缺陷的类型包括（） A.侧弯 B.中波 C.边波 D. 复合波 4.对于冷轧宽带钢，产生侧边波时，K cr的取值范围为（） A.＜12.6 B.＝12.6 C.12.6＜K cr＜17.0 D.＞17.0 5.冷轧板的翘曲度一般应小于（） A.1% B.2% C.2.5% D.3% 6.用厚度相对变化量差表示法表示板形时，当板形参数S h＞0时，说明（） A.带钢板形没有变化 B.带钢向边波方向变化 C.带钢板形向中波方向变化 D.带钢向复合波方向变化 四、是非 1.翘曲有各种形式，但都只限于局部。（） 2.只要带钢中存在残余的内应力，就称为板形不良。（） 3.凡是影响轧制压力的因素，也影响工作辊的压扁分布。（） 4.边部金属所受侧向阻力比内部要小得多。（） 5.在板形死区内比例凸度变化并不引起板形发生变化（） 6.除带钢边部外，90%的中间带钢断面大致具有二次曲线的特征（） 7.带钢板形实质上是指带钢内部残余应力沿横向的分布（） 8.通过板形控制的方法，可以彻底消除轧制过程中的变形不均（） 9.工作辊直径越小，则边部减薄也越小（） 10.耍精确表示残余应力分布，需要用四次函数.（） 五、问答 1.钢板发生翘曲的力学条件 2.良好板形几何关系的表达式 3.用相对长度差表示法表示板形 4.边部减薄的主要原因