板形指標(biāo)及CVC軋機(L-3)

1、 帶鋼板形控制簡介帶鋼板形控制簡介 2009年年3月月12日日 目目 錄錄 1.1.帶鋼板形指標(biāo)帶鋼板形指標(biāo) 2. 2.帶鋼板形控制模型帶鋼板形控制模型 3.CVC3.CVC軋機工作原理軋機工作原理 4. 4.帶鋼板形檢測帶鋼板形檢測 5. 5.板形控制系統(tǒng)簡介板形控制系統(tǒng)簡介 1. 帶鋼板形指標(biāo)帶鋼板形指標(biāo) 帶鋼尺寸質(zhì)量指標(biāo)包括縱向和橫向尺寸，其中縱向厚度帶鋼尺寸質(zhì)量指標(biāo)包括縱向和橫向尺寸，其中縱向厚度尺寸精度由尺寸精度由AGCAGC（Automatic Gauge ControlAutomatic Gauge Control）系統(tǒng)控制，）系統(tǒng)控制，AGCAGC經(jīng)過幾十年的應(yīng)用，目前已經(jīng)很成

2、熟。最近幾年，熱軋、經(jīng)過幾十年的應(yīng)用，目前已經(jīng)很成熟。最近幾年，熱軋、冷軋帶鋼的板形控制研究及應(yīng)用也日趨成熟，新建的板帶軋冷軋帶鋼的板形控制研究及應(yīng)用也日趨成熟，新建的板帶軋機都裝備了板形控制系統(tǒng)。一個完整的板形控制系統(tǒng)必須具機都裝備了板形控制系統(tǒng)。一個完整的板形控制系統(tǒng)必須具備以下三個條件：備以下三個條件： （1 1）可靠的、高精度的）可靠的、高精度的板形指標(biāo)檢測系統(tǒng)板形指標(biāo)檢測系統(tǒng)； （2 2）成熟的）成熟的板形理論模型板形理論模型； （3 3）快速的）快速的板形調(diào)節(jié)、執(zhí)行機構(gòu)板形調(diào)節(jié)、執(zhí)行機構(gòu)。 板形檢測儀表包括平直度儀、凸度儀等；板形調(diào)節(jié)、執(zhí)行板形檢測儀表包括平直度儀、凸度儀等；板形調(diào)

3、節(jié)、執(zhí)行機構(gòu)主要有彎輥裝置、軋輥竄動機構(gòu)、機架間噴水裝置等。帶機構(gòu)主要有彎輥裝置、軋輥竄動機構(gòu)、機架間噴水裝置等。帶鋼板形涉及到軋輥的鋼板形涉及到軋輥的彎曲變形、熱凸度、軋輥磨損彎曲變形、熱凸度、軋輥磨損等，因此，等，因此，如果需要對板形進行精確的控制，首先必須能夠?qū)堓伒膹澢绻枰獙Π逍芜M行精確的控制，首先必須能夠?qū)堓伒膹澢冃巍嵬苟?、軋輥磨損等進行精確的計算和預(yù)報。目前，軋變形、熱凸度、軋輥磨損等進行精確的計算和預(yù)報。目前，軋輥的彎曲變形和熱凸度的計算已有比較成熟的、復(fù)雜的理論模輥的彎曲變形和熱凸度的計算已有比較成熟的、復(fù)雜的理論模型，但由于影響軋輥磨損的因素眾多，目前還沒有成熟的、

4、可型，但由于影響軋輥磨損的因素眾多，目前還沒有成熟的、可以實際使用的軋輥磨損模型，一般是采用經(jīng)驗?zāi)Ｐ?，或者是半以實際使用的軋輥磨損模型，一般是采用經(jīng)驗?zāi)Ｐ?，或者是半理論半?jīng)驗?zāi)Ｐ汀＠碚摪虢?jīng)驗?zāi)Ｐ汀?板形指標(biāo)通常包括縱向和橫向兩個方面，縱向用板形指標(biāo)通常包括縱向和橫向兩個方面，縱向用平直度平直度（FlatnessFlatness）來表示，俗稱帶鋼浪形，即指帶鋼長度方向上）來表示，俗稱帶鋼浪形，即指帶鋼長度方向上的平坦程度；衡量橫向板形指標(biāo)的是帶鋼的斷面形狀的平坦程度；衡量橫向板形指標(biāo)的是帶鋼的斷面形狀（Profile or ContourProfile or Contour），即帶鋼沿板寬方向上

5、的斷面分布，），即帶鋼沿板寬方向上的斷面分布，包括包括凸度凸度（CrwonCrwon）、）、楔形楔形（WedgeWedge）、）、邊部減薄邊部減?。‥dge dropEdge drop）等。等。 1.1 凸度（凸度（Crwon） 帶鋼凸度是描述帶材橫截面形狀的一項主要指標(biāo)帶鋼凸度是描述帶材橫截面形狀的一項主要指標(biāo)(見圖見圖1)。凸度定義為在寬度中點處厚度與兩側(cè)邊部標(biāo)。凸度定義為在寬度中點處厚度與兩側(cè)邊部標(biāo)志點平均厚度之差：志點平均厚度之差： （1） 式中式中hR和和hL為右部及左部的標(biāo)志點厚度。所謂標(biāo)志點是為右部及左部的標(biāo)志點厚度。所謂標(biāo)志點是指不包括邊部減薄部分的邊部點，一般取離實際邊部指不

6、包括邊部減薄部分的邊部點，一般取離實際邊部40mm左右處的點。左右處的點。hc為帶材寬度方向中心點的厚度。為帶材寬度方向中心點的厚度。 2/ )(RLchhhCR圖1.凸度圖2.楔度hRhLhLhRhchEL hER1.2 楔形（楔形（Wedge） 楔形即左右標(biāo)志點厚度之差：楔形即左右標(biāo)志點厚度之差： （2）1.3 邊部減?。ㄟ叢繙p?。‥dge drop） 邊部減薄指的是左右標(biāo)志點厚度與帶鋼邊部厚邊部減薄指的是左右標(biāo)志點厚度與帶鋼邊部厚度之差，即：度之差，即： EL=hL-hEL ER=hR-hER (3)LRhhCT圖1.凸度圖2.楔度hRhLhLhRhchEL hER1. 4 平直度（平直

7、度（Flatness） 帶鋼平直度可以用波形表示法，也可以用相長帶鋼平直度可以用波形表示法，也可以用相長度表示法來描述。度表示法來描述。1.4.1 1.4.1 波形表示法定義的帶鋼平直度波形表示法定義的帶鋼平直度 （4） 式中，式中，R-波高；波高；L-波距。波距。 圖圖3 平直度波形表示法平直度波形表示法 RLLR1.4.2 I單位表示帶鋼的平直度單位表示帶鋼的平直度 相對長度差表示波浪部分的曲線長度對于平直相對長度差表示波浪部分的曲線長度對于平直部分標(biāo)準(zhǔn)長度的相對增長量。一般用帶鋼寬度上部分標(biāo)準(zhǔn)長度的相對增長量。一般用帶鋼寬度上最長和最短縱條上的相對長度差表示。因為該數(shù)最長和最短縱條上的相

8、對長度差表示。因為該數(shù)值很小，國際上通常將相對長度差乘以值很小，國際上通常將相對長度差乘以105后，后，再再用來表示帶鋼的平直度，該指標(biāo)稱為用來表示帶鋼的平直度，該指標(biāo)稱為I單位。單位。一個一個I單位表示相對長度差為單位表示相對長度差為10-5。 式中： L-所取基準(zhǔn)點 的軋后長度； L-其它各點相對于 基準(zhǔn)點的軋后長度差。 or I-Units = *105DLLDLLD 1.4.3 兩種平直度指標(biāo)之間的關(guān)系兩種平直度指標(biāo)之間的關(guān)系 假設(shè)帶鋼波形可以表示為正弦曲線，則通過理論推導(dǎo)，假設(shè)帶鋼波形可以表示為正弦曲線，則通過理論推導(dǎo)，可以得到用波形表示的帶鋼平直度和用相對長度差表示的可以得到用波形

9、表示的帶鋼平直度和用相對長度差表示的相對長度差之間的關(guān)系為：相對長度差之間的關(guān)系為： 例如：例如：R=20 mm， 波長波長 L=1000 mm。 則，則，相對長度差相對長度差=0.00099， 即帶鋼平直度為即帶鋼平直度為99 個個I單位。單位。22DLRLLAssumption: sine shaped wave1.5 PCFC意義意義 PCFC代表 Profile, Contour and Flatness Control。 這里Proflie指橫斷面凸度，即通常所說的Crown。其定義見圖4。 絕對Proflle(mm)： C40=hc(hR+hL)/2 相對Proflle(%)： :

10、 C40REL=C40/hc100%hC hRW40 mmW - (2 x 40 mm)hL40 mm Contour 指的是帶鋼橫斷面沿寬度方向上的形狀，包括了帶鋼整指的是帶鋼橫斷面沿寬度方向上的形狀，包括了帶鋼整個寬度范圍（見圖個寬度范圍（見圖5 5）。）。 圖圖5 帶鋼凸度和斷面形狀控制范圍帶鋼凸度和斷面形狀控制范圍 Flatness意思與上述定義相同，即帶鋼平直度意思與上述定義相同，即帶鋼平直度。2. 帶鋼板形控制模型帶鋼板形控制模型2.1 帶鋼板形控制基本原理帶鋼板形控制基本原理2.1.1影響帶鋼斷面形狀的因影響帶鋼斷面形狀的因 素素 帶鋼的斷面形狀與軋機過鋼帶鋼的斷面形狀與軋機過鋼

11、時軋輥的輥縫形狀相同時軋輥的輥縫形狀相同.此時的此時的輥縫稱為輥縫稱為負(fù)載輥縫。負(fù)載輥縫。 影響影響負(fù)載輥縫負(fù)載輥縫形狀的因素有：形狀的因素有： 1)軋輥磨削凸度。軋輥磨削凸度。 2)軋輥磨損軋輥磨損。 3)軋輥熱凸度軋輥熱凸度。 4)支持輥彎曲支持輥彎曲。 5)支持輥與工作輥之間的壓扁。支持輥與工作輥之間的壓扁。 6)工作輥與軋件之間的壓扁。工作輥與軋件之間的壓扁。 7)工作輥彎曲。工作輥彎曲。 圖圖6 影響輥縫的因素影響輥縫的因素2.1.2帶鋼斷面形狀和平直度控制過程模型帶鋼斷面形狀和平直度控制過程模型圖圖7 板形控制模型板形控制模型2.2 帶鋼板形控制模型帶鋼板形控制模型 圖圖9 F7機

12、架軋輥熱凸度機架軋輥熱凸度 圖圖8 F7機架軋輥表面溫度沿輥身長度機架軋輥表面溫度沿輥身長度 方向上的分布方向上的分布 圖圖8為換輥后實測的沿輥身長度上的溫度分布，圖為換輥后實測的沿輥身長度上的溫度分布，圖9為軋輥熱凸度為軋輥熱凸度實測值。實測值。2.2.1 軋輥熱凸度模型軋輥熱凸度模型DNiiRBASiimDTTERD1,*4式中，式中，Ti-溫度；溫度；-起始溫度；起始溫度； R-軋輥半徑；軋輥半徑；-熱膨脹系數(shù)；熱膨脹系數(shù)；-系數(shù)系數(shù).30354045505560-2000-1500-1000-5000500100015002000SurfaceLayer 1Layer 2Layer 3

13、Roll change 20.05.1999roll length mmOSDSmeasuredRoll temperature / C Operational result: Offline recalculated work roll temperature 圖圖10 軋輥溫度（熱凸度）軋輥溫度（熱凸度） 2.2.2 軋輥磨損模型軋輥磨損模型 圖圖11 軋輥磨損實測結(jié)果軋輥磨損實測結(jié)果 采用以下公式計算軋制一個鋼卷后軋輥的磨損情況：采用以下公式計算軋制一個鋼卷后軋輥的磨損情況： 式中，式中，i機架號；機架號； FRi軋制壓力，軋制壓力， （kN）；）； B帶鋼寬度，（帶鋼寬度，（mm）；）

14、； ld接觸弧長，（接觸弧長，（mm）；）； e磨損指數(shù)（磨損指數(shù)（e=0.3）；）； Laus,i本次計算軋制帶鋼的長本次計算軋制帶鋼的長 度，度， (m)； DA,i工作輥直徑，（工作輥直徑，（mm）。）。 ai工作輥磨損因子。工作輥磨損因子。iAdiausedRiiiDlLlBFVT,/)/(2.2.3 軋輥受力變形軋輥受力變形FSD FSD FSD FSD FFB FFB FFB FFB Load distribution between work and backup rollLoad distribution inthe roll gap 軋輥受力變形包括：軋輥受力變形包括： （1

15、）彎曲變形；）彎曲變形； （2）壓扁變形。）壓扁變形。 圖圖12 軋輥受力示意圖軋輥受力示意圖2.2.4 模型自適應(yīng)模型自適應(yīng)TECHNOLOGICAL PROCESS MODEL Profile, Contour and for Flatness Rolling Schedule Calculation and SetupShort TermAdaptationLong TermAdaptationAnalysisof DeviationsRe- CalculationSetup:Shift PositionBending ForceRollingScheduleRecalculated P

16、rofileRolling dataMeasured ProfileCorrection ValuesStartup without Adaptation ( Performance approx. 85% ) Measuring- Thickness, Width- Roll force, Bending force- Temperature- Profile, Flatness 不良平直度是由于軋件不良平直度是由于軋件橫截面上的不同延伸引起的。橫截面上的不同延伸引起的。 而軋件橫截面上的延伸而軋件橫截面上的延伸差異是由于進入軋機的軋件差異是由于進入軋機的軋件橫截面形狀與負(fù)載輥縫局部橫截面形

17、狀與負(fù)載輥縫局部不匹配引起的。不匹配引起的。 因此獲得平直度良因此獲得平直度良 好的帶鋼的條件為：好的帶鋼的條件為：Hh即即進、出入軋機的軋件進、出入軋機的軋件斷面形狀相似。斷面形狀相似。 圖圖13 帶鋼平直度良好的條件帶鋼平直度良好的條件2.3 帶鋼平直度良好的條件帶鋼平直度良好的條件3.CVC3.CVC軋機工作原理軋機工作原理Mechanical Actuators Process ModelsControl Systems Thickness Width Profile, Contour, Flatness TemperatureMarket Requirement Schedule F

18、ree Rolling Mixed Rolling3.1 帶鋼板形控制調(diào)節(jié)帶鋼板形控制調(diào)節(jié)Automation systemWR shifting/bending systemCVC Strip profile Contour Flatness SFR strategiesProcess modelPCFCPhysical know howWork rollcrownShiftingpositionCVCF1F2F3F4F5F6F7Pass Schedule Computer (RM/FM)Material data:thickness, width, weight, temperature,

19、 hardnessPass schedule:reduction, speed, rolling force, torque, etc.Technical data: roll diameters, roll qualities, filethicknessflatnessMeasuringWork roll shiftingWork roll bendingPCFC FM Computer shifting positions work roll bending forcesF2F3F4F5F6F7width, temp.Measuringslap profileF13.2 工

20、作輥彎曲工作輥彎曲圖圖14 工作輥彎曲工作輥彎曲3.3 CVC軋機工作原理軋機工作原理 CVC（Continuously Variable Crown）技術(shù)是由德國）技術(shù)是由德國SMS公司于公司于1984年提出的控制軋件板形的一種新型軋輥技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。中獲得了廣泛的應(yīng)用。 我們寶鋼我們寶鋼80年代中期引進的年代中期引進的2050熱帶軋機是世界上首熱帶軋機是世界上首套采用套采用CVC技術(shù)的軋機，近年來，我國先后引進的幾套技術(shù)的軋機，近年來，我國先后引

21、進的幾套CSP生產(chǎn)線均采用了生產(chǎn)線均采用了CVC軋輥，有的生產(chǎn)線還采用了軋輥，有的生產(chǎn)線還采用了CVC的改的改進型進型CVCplus(CVC+)技術(shù)。技術(shù)。 CVC軋輥輥身曲線呈軋輥輥身曲線呈S形，圖形，圖15為為CVC軋軋輥的輥系布置及工作原理，兩個形狀相同的軋輥的輥系布置及工作原理，兩個形狀相同的軋輥相互倒置輥相互倒置180布置，通過兩個軋輥沿相反布置，通過兩個軋輥沿相反方向的對稱移動，得到連續(xù)變化的不同凸度輥方向的對稱移動，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。圖縫，等效于配置了一系列不同凸度的軋輥。圖3中（中（a）軋輥移動距離為零時，凸度為零；）軋輥移動距離為零

22、時，凸度為零；（b）上輥向右移動，下輥向左移動，軋輥凸）上輥向右移動，下輥向左移動，軋輥凸度增加，定義為正凸度；（度增加，定義為正凸度；（c）上輥向左移動，）上輥向左移動，下輥向右移動，軋輥凸度減小，定義為負(fù)凸度。下輥向右移動，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距離，決定了輥輥形曲線和兩輥間的移動距離，決定了輥縫凸度的大小和正負(fù)?？p凸度的大小和正負(fù)。 CVC軋輥的布置見圖軋輥的布置見圖16。我們以。我們以CVC三次輥形曲三次輥形曲線為例說明線為例說明CVC軋輥輥形函數(shù)和軋輥凸度與軋輥軸向軋輥輥形函數(shù)和軋輥凸度與軋輥軸向竄動量之間的關(guān)系。竄動量之間的關(guān)系。 操作側(cè)操作側(cè) 傳

23、動側(cè)傳動側(cè) 圖圖1616 漣鋼漣鋼CVC軋輥的布置軋輥的布置 上工作輥曲線為：上工作輥曲線為： （1） 下軋輥輪廓與上軋輥完全一樣，但轉(zhuǎn)動下軋輥輪廓與上軋輥完全一樣，但轉(zhuǎn)動180 0與上與上軋輥配置，因此，下軋輥的輥形曲線為：軋輥配置，因此，下軋輥的輥形曲線為： （2） 式中：式中： L-軋輥輥身長度；軋輥輥身長度； x-輥身距坐標(biāo)原點的距離；輥身距坐標(biāo)原點的距離； 三次函數(shù)的系數(shù)，決定了曲線的三次函數(shù)的系數(shù)，決定了曲線的 形狀。形狀。 3322102)()()()(xLaxLaxLaaxy3322101)(xaxaxaaxy3210,aaaa00Ra 假設(shè)兩輥間移動距離為零時，凸度為零；當(dāng)軋

24、輥假設(shè)兩輥間移動距離為零時，凸度為零；當(dāng)軋輥相對移動距離達到最大和最小值時，輥縫凸度分別為相對移動距離達到最大和最小值時，輥縫凸度分別為1mm和和-1mm，則兩輥間移動距離與凸度的關(guān)系見圖，則兩輥間移動距離與凸度的關(guān)系見圖17中曲線中曲線a。 圖圖17 軋輥移動量與凸度的關(guān)系軋輥移動量與凸度的關(guān)系 a-三次曲線函數(shù)；三次曲線函數(shù)； b-五次曲線函數(shù)五次曲線函數(shù) 最初的最初的CVC輥形曲線為三次曲線，后來改進輥形曲線為三次曲線，后來改進的的CVCplus為五次曲線，但實際上，三次曲線和為五次曲線，但實際上，三次曲線和五次曲線沒有本質(zhì)的改變，兩者的區(qū)別主要在于五次曲線沒有本質(zhì)的改變，兩者的區(qū)別主要

25、在于輥縫凸度與兩個軋輥移動距離之間的關(guān)系上。當(dāng)輥縫凸度與兩個軋輥移動距離之間的關(guān)系上。當(dāng)軋輥竄動量一定時，五次曲線軋輥竄動量一定時，五次曲線CVC軋輥具有更大軋輥具有更大的軋輥凸度（見圖的軋輥凸度（見圖17（b）。）。 由方程（由方程（1 1）和（）和（2 2）確定的）確定的CVC軋輥，當(dāng)軋軋輥，當(dāng)軋輥沒有相對竄動時，軋輥的原始輥縫凸度為零。輥沒有相對竄動時，軋輥的原始輥縫凸度為零。如果軋輥沒有相對移動，需要輥縫具有一定的初如果軋輥沒有相對移動，需要輥縫具有一定的初始凸度值，則需要改變軋輥的輪廓曲線函數(shù)，此始凸度值，則需要改變軋輥的輪廓曲線函數(shù)，此時上下軋輥輥形分別由方程（時上下軋輥輥形分別由

26、方程（3 3）和（）和（4 4）確定。）確定。上輥：上輥： （3） 下輥：下輥： （4） 方程（方程（3）和（）和（4）形成的軋輥凸度與軋輥竄動量之間）形成的軋輥凸度與軋輥竄動量之間的關(guān)系見圖的關(guān)系見圖18（b b）和（）和（c c）。）。CVCCVC原始凸度的大小取決于原始凸度的大小取決于軋輥的相對移動量（輥形函數(shù)曲線偏移）。軋輥的相對移動量（輥形函數(shù)曲線偏移）。3322102)()()()(xsLaxsLaxsLaaxy3322101)()()()(sxasxasxaaxy （a） （b） （c） 圖圖18 CVC輥形曲線與軋輥原始凸度的關(guān)系輥形曲線與軋輥原始凸度的關(guān)系+ 可以證明，可以證

27、明，CVC軋輥凸度與軋輥竄動量之間的關(guān)系不是線性關(guān)系，軋輥凸度與軋輥竄動量之間的關(guān)系不是線性關(guān)系，而是圖而是圖1414所示的曲線關(guān)系。線性關(guān)系的導(dǎo)出沒有考慮軋輥移動后對實所示的曲線關(guān)系。線性關(guān)系的導(dǎo)出沒有考慮軋輥移動后對實際輥縫的影響，這與軋輥的實際凸度有一定的誤差，原因在于在推導(dǎo)際輥縫的影響，這與軋輥的實際凸度有一定的誤差，原因在于在推導(dǎo)線性軋輥凸度關(guān)系時，當(dāng)軋輥相對移動一定的量后，仍然認(rèn)為兩個軋線性軋輥凸度關(guān)系時，當(dāng)軋輥相對移動一定的量后，仍然認(rèn)為兩個軋輥的接觸長度為原始輥身長度，忽略了軋輥移動距離對有效凸度的影輥的接觸長度為原始輥身長度，忽略了軋輥移動距離對有效凸度的影響，響， 從而使計

28、算軋輥凸度與軋輥從而使計算軋輥凸度與軋輥 移動量之間的結(jié)果產(chǎn)生誤差。移動量之間的結(jié)果產(chǎn)生誤差。 由于誤差是由于忽略了軋輥由于誤差是由于忽略了軋輥 移動而引起的，因此，軋輥移動而引起的，因此，軋輥 移動量越大，則這些公式的移動量越大，則這些公式的 計算結(jié)果誤差越大，圖計算結(jié)果誤差越大，圖1414中中 的曲線的曲線a a和曲線和曲線b b證明了這一證明了這一 點點。 圖圖19 19 軋輥凸度與軋輥移動量之間的關(guān)系軋輥凸度與軋輥移動量之間的關(guān)系 4.4.帶鋼板形檢測帶鋼板形檢測4.1 凸度凸度 多功能測量儀多功能測量儀 精軋出口的多功能測量儀精軋出口的多功能測量儀RM321為總部位于德國為總部位于德

29、國Erlangen的鐵的鐵Thermo Radio Metrie Limited公司提供，公司提供，可測量帶鋼厚度、寬度、溫度和可測量帶鋼厚度、寬度、溫度和Shape（可選）。由該多（可選）。由該多功能測量可直接得到帶功能測量可直接得到帶鋼凸度鋼凸度Crown和楔度和楔度C40。圖圖20 20 測量儀表布置圖測量儀表布置圖圖圖21 21 多功能板形儀多功能板形儀4.2 非接觸式激光三角帶鋼平直度測量原理非接觸式激光三角帶鋼平直度測量原理 漣鋼漣鋼CSP精軋機出口板形儀（精軋機出口板形儀（Shapemeter）BPM-120 由德國由德國PSYSTEME公司提供，采用公司提供，采用非接觸式激光三

30、非接觸式激光三角形測量原理角形測量原理測量帶鋼的高度，由檢測單元、數(shù)據(jù)處理單測量帶鋼的高度，由檢測單元、數(shù)據(jù)處理單元等構(gòu)成，元等構(gòu)成，檢測單元由三組（九路）激光源和三個攝像頭檢測單元由三組（九路）激光源和三個攝像頭組成組成，九個激光通道之間的距離一般為，九個激光通道之間的距離一般為180mm，采用，采用He-Ne型單色激光（波長型單色激光（波長632.8 nm）。中間一路激光源位置）。中間一路激光源位置固定在軋制線中間，和一個攝像頭配合使用，測量帶鋼中固定在軋制線中間，和一個攝像頭配合使用，測量帶鋼中央平直度。另外八路激光源分成兩組，和另外兩個攝像機央平直度。另外八路激光源分成兩組，和另外兩個

31、攝像機配合使用，分別檢測操作側(cè)和傳動側(cè)的帶鋼平直度。配合使用，分別檢測操作側(cè)和傳動側(cè)的帶鋼平直度。 九路激光源光束和三個攝像頭安裝在軋制線上方九路激光源光束和三個攝像頭安裝在軋制線上方3000mm處，與帶鋼成一固定的傾斜角，激光源向帶鋼表處，與帶鋼成一固定的傾斜角，激光源向帶鋼表面發(fā)射單色激光，產(chǎn)生光斑，帶鋼高度不同，掃描攝像頭面發(fā)射單色激光，產(chǎn)生光斑，帶鋼高度不同，掃描攝像頭以不同的角度以不同的角度“看見看見”激光光斑，根據(jù)掃描攝像頭看到光激光光斑，根據(jù)掃描攝像頭看到光斑的角度就可以確定帶鋼高度的變化。由于激光源、掃描斑的角度就可以確定帶鋼高度的變化。由于激光源、掃描攝像頭和光斑三者形成一個

32、三角形，因此這種測量方法稱攝像頭和光斑三者形成一個三角形，因此這種測量方法稱為為激光三角測量原理激光三角測量原理。 非接觸式三角測量法測量帶鋼平直度的原理見圖非接觸式三角測量法測量帶鋼平直度的原理見圖22。 圖圖22 激光板形儀平直度三角形測量原理激光板形儀平直度三角形測量原理 1激光；激光；2圓柱面透鏡；圓柱面透鏡；3光敏二極管陣列；光敏二極管陣列；4干擾過濾器；干擾過濾器；5攝像透鏡攝像透鏡4.3 接觸式帶鋼平直度測量原理接觸式帶鋼平直度測量原理 帶鋼板形主要有兩類指標(biāo)：表面平直度和橫斷面凸度。帶鋼板形主要有兩類指標(biāo)：表面平直度和橫斷面凸度。 熱軋利用激光測速儀、采用三角形測量原理測量帶鋼

33、的熱軋利用激光測速儀、采用三角形測量原理測量帶鋼的平直度和凸度等。利用多功能厚度儀測量帶鋼的凸度等。平直度和凸度等。利用多功能厚度儀測量帶鋼的凸度等。 冷軋采用張力平直度測量原理測量板形，通過測量沿帶冷軋采用張力平直度測量原理測量板形，通過測量沿帶鋼橫向上的張力分布來得到橫向上的延伸分布，進而得到帶鋼橫向上的張力分布來得到橫向上的延伸分布，進而得到帶鋼的板形。凸度仍然是用厚度計來測量。冷軋板形問題主要鋼的板形。凸度仍然是用厚度計來測量。冷軋板形問題主要是平直度不好。是平直度不好。圖圖23 23 接觸式板形儀接觸式板形儀圖圖24 24 板形測量輥板形測量輥 冷軋板形檢測目前采用最多的是瑞典冷軋板

34、形檢測目前采用最多的是瑞典ABB公司的分段公司的分段接觸式板形輥。它是通過將測量輥分成若干個測量區(qū)段，接觸式板形輥。它是通過將測量輥分成若干個測量區(qū)段，并在每區(qū)段內(nèi)安裝測量傳感器。測定帶鋼沿寬度方向上各并在每區(qū)段內(nèi)安裝測量傳感器。測定帶鋼沿寬度方向上各段的徑向力分布，再經(jīng)數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)化得到相應(yīng)張應(yīng)力分布，從段的徑向力分布，再經(jīng)數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)化得到相應(yīng)張應(yīng)力分布，從而來判斷板形缺陷的類型及大小。分段接觸式板形輥白而來判斷板形缺陷的類型及大小。分段接觸式板形輥白20世紀(jì)世紀(jì)70年代初在冷軋上使用一直沿用至今，其較高的測量年代初在冷軋上使用一直沿用至今，其較高的測量精度及穩(wěn)定的使用效果已得到了世界上眾多冷軋生產(chǎn)廠

35、家精度及穩(wěn)定的使用效果已得到了世界上眾多冷軋生產(chǎn)廠家的認(rèn)可。的認(rèn)可。軋前斷面軋后斷面自由延伸（）（）（） （）（）（） 圖圖25 25 軋件延伸與板形軋件延伸與板形 圖圖27 27 板形的種類板形的種類a a正常；正常； b b中浪；中浪； c c邊浪；邊浪；d d小邊浪；小邊浪； e e小中浪；小中浪；f f小偏浪小偏浪均勻延伸？ 圖圖26 26 軋件變形說明軋件變形說明5.5.帶鋼板形控制系統(tǒng)簡介帶鋼板形控制系統(tǒng)簡介 ABBABB板形測量輥由板形測量輥由3636個寬度為個寬度為52mm52mm的圓環(huán)組成，每個圓的圓環(huán)組成，每個圓環(huán)內(nèi)裝有磁彈力傳感器。在軋制時與帶鋼一起運行的測量環(huán)內(nèi)裝有磁彈

36、力傳感器。在軋制時與帶鋼一起運行的測量輥受到帶鋼張力的作用而發(fā)生電磁信號，信號的強弱反映輥受到帶鋼張力的作用而發(fā)生電磁信號，信號的強弱反映了帶鋼壓緊輥面的張力大小。電磁信號經(jīng)處理得出各段的了帶鋼壓緊輥面的張力大小。電磁信號經(jīng)處理得出各段的應(yīng)力和應(yīng)力偏差值。各段應(yīng)力偏差值組合即反應(yīng)了帶鋼在應(yīng)力和應(yīng)力偏差值。各段應(yīng)力偏差值組合即反應(yīng)了帶鋼在寬度方向上應(yīng)力分布的不均勻，由此反映了帶鋼寬度方向?qū)挾确较蛏蠎?yīng)力分布的不均勻，由此反映了帶鋼寬度方向的變形不均勻性。的變形不均勻性。 將檢測的帶鋼應(yīng)力偏差值傳送給板形監(jiān)視器顯示和板形控制計算機將檢測的帶鋼應(yīng)力偏差值傳送給板形監(jiān)視器顯示和板形控制計算機進行計算。計

37、算機根據(jù)給出的設(shè)定板形曲線算出板形設(shè)定值，與檢測的進行計算。計算機根據(jù)給出的設(shè)定板形曲線算出板形設(shè)定值，與檢測的帶鋼實際值進行比較得到偏差值。由計算機通過數(shù)學(xué)模型和數(shù)學(xué)方法把帶鋼實際值進行比較得到偏差值。由計算機通過數(shù)學(xué)模型和數(shù)學(xué)方法把偏差值回歸成一個四次多項式，即偏差值回歸成一個四次多項式，即: : Y=A0+ A1X+ A2X2+ A3X3+ A4X4式中式中, , A1X對應(yīng)一次板形缺陷的調(diào)節(jié)偏差分量；對應(yīng)一次板形缺陷的調(diào)節(jié)偏差分量； A2X2對應(yīng)二次板形缺陷的調(diào)節(jié)偏差分量；對應(yīng)二次板形缺陷的調(diào)節(jié)偏差分量； A3X3對應(yīng)三次板形缺陷的調(diào)節(jié)偏差分量；對應(yīng)三次板形缺陷的調(diào)節(jié)偏差分量； A4X

38、4對應(yīng)四次板形缺陷的調(diào)節(jié)偏差分量對應(yīng)四次板形缺陷的調(diào)節(jié)偏差分量 由此就分解出對于不同板形缺陷的偏差調(diào)節(jié)分量，輸出給各調(diào)節(jié)回由此就分解出對于不同板形缺陷的偏差調(diào)節(jié)分量，輸出給各調(diào)節(jié)回路，執(zhí)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)手段。路，執(zhí)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)手段。圖圖28 28 板形控制調(diào)節(jié)示意圖板形控制調(diào)節(jié)示意圖 每個測量段上存在的帶鋼張應(yīng)力調(diào)節(jié)偏差又被轉(zhuǎn)換成對每個測量段上存在的帶鋼張應(yīng)力調(diào)節(jié)偏差又被轉(zhuǎn)換成對應(yīng)于不同平坦度缺陷的調(diào)節(jié)偏差分量。這些不同的板形缺陷應(yīng)于不同平坦度缺陷的調(diào)節(jié)偏差分量。這些不同的板形缺陷可以通過下列不同的調(diào)節(jié)方式和調(diào)節(jié)回路來加以消除，見圖可以通過下列不同的調(diào)節(jié)方式和調(diào)節(jié)回路來加以消除，見圖2828。（1

39、）軋輥傾斜調(diào)節(jié)軋輥傾斜調(diào)節(jié) 軋輥傾斜調(diào)節(jié)用于消除非對稱性的帶鋼斷面形狀軋輥傾斜調(diào)節(jié)用于消除非對稱性的帶鋼斷面形狀(如楔如楔形、單邊浪形、單邊浪)的平坦度缺陷，即回歸多項式中的的平坦度缺陷，即回歸多項式中的a1x分量。該分量。該調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)帶鋼左、右兩邊的不對稱張應(yīng)力分布，根據(jù)數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)帶鋼左、右兩邊的不對稱張應(yīng)力分布，根據(jù)數(shù)學(xué)模型計算出軋輥傾斜的調(diào)節(jié)量，并與原軋輥傾斜設(shè)定值迭學(xué)模型計算出軋輥傾斜的調(diào)節(jié)量，并與原軋輥傾斜設(shè)定值迭加，作為新的軋輥傾斜值輸出給傾斜控制回路對軋輥的左右加，作為新的軋輥傾斜值輸出給傾斜控制回路對軋輥的左右壓下位置進行修正。壓下位置進行修正。 （2）工作輥彎輥和）工作

40、輥彎輥和CVC位置調(diào)節(jié)位置調(diào)節(jié) 工作輥彎輥和工作輥彎輥和CVC位置調(diào)節(jié)是用于消除對稱帶鋼斷面形狀缺陷位置調(diào)節(jié)是用于消除對稱帶鋼斷面形狀缺陷(如如中間浪、兩邊浪等中間浪、兩邊浪等)，即拋物線形狀的平坦度缺陷，亦即回歸多項式中的，即拋物線形狀的平坦度缺陷，亦即回歸多項式中的a2x2分量。分量。 利用彎輥控制法，通過控制軋輥在軋制過程中的彈性變形可以達到利用彎輥控制法，通過控制軋輥在軋制過程中的彈性變形可以達到這一目的。所謂液壓彎輥技術(shù)就是利用液壓缸施加壓力使工作輥產(chǎn)生附這一目的。所謂液壓彎輥技術(shù)就是利用液壓缸施加壓力使工作輥產(chǎn)生附加彎曲，以補償由于軋制壓力和軋輥溫度等工藝因素的變化而產(chǎn)生的輥加彎曲，以補償由于軋制壓力和軋輥溫度等工藝因素的變化而產(chǎn)生的輥縫形狀的變化，以保證生產(chǎn)出高精度的產(chǎn)品。縫形狀的變化，以保證生產(chǎn)出高精度的產(chǎn)品。 (a)(a)正彎工作輥正彎工作輥 彎輥力加在兩工作輥軸承座之間。即除工作輥平衡油缸以外，尚配彎輥力加在兩工作輥軸承座之間。即除工作輥平衡油缸以外，