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 控制冷軋板帶板形的*技術(shù)

板形控制是冷軋板帶加工的核心控制技術(shù)之一，近年來隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，*的板形控制技術(shù)不斷涌現(xiàn)，并日臻完善,板形控制技術(shù)的發(fā)展，促進了冷軋板帶工業(yè)的裝備進步和產(chǎn)業(yè)升級，生產(chǎn)效率和效益大幅提升。
　　一、板形的概念
　　1、板形的基本概念
　　板形直觀來說是指板帶材的翹曲度，其實質(zhì)是板帶材內(nèi)部殘余應(yīng)力的分布。只要板帶材內(nèi)部存在殘余應(yīng)力，即為板形不良。如殘余應(yīng)力不足以引起板帶翹曲，稱為“潛在”的板形不良;如殘余應(yīng)力引起板帶失穩(wěn)，產(chǎn)生翹曲，則稱為“表觀”的板形不良。
　　2、板形的表示方法
　　板形的表示方法有相對長度差表示法、波形表示法、張力差表示法和厚度相對變化量表示法等多種方式。其中前兩種方法在生產(chǎn)控制過程中較為常用。
　　3、常見的板形缺陷及分析
　　常見的板形缺陷有邊部波浪、中間波浪、單邊波浪、二肋波浪和復(fù)合波浪等多種形式，主要是由于軋制過程中帶材各部分延伸不均，產(chǎn)生了內(nèi)部的應(yīng)力所引起的。為了得到高質(zhì)量的軋制帶材，必須隨時調(diào)整軋輥的輥縫去適合來料的板凸度，并補償各種因素對輥縫的影響。對于不同寬度、厚度、合金的帶材只有一種Z佳的凸度，軋輥才能產(chǎn)生理想的目標(biāo)板形。因此，板形控制的實質(zhì)就是對承載輥縫的控制，與厚度控制只需控制輥縫中點處的開口精度不同，板形控制必須對軋件寬度跨距內(nèi)的全輥縫形狀進行控制。
　　二、影響板形的主要因素
　　影響板形的主要因素有以下幾個方面∶
　　(1)軋制力的變化;
　　(2)來料板凸度的變化;
　　(3)原始軋輥的凸度;
　　(4)板寬度;
　　(5)張力;
　　(6)軋輥接觸狀態(tài);
　　(7)軋輥熱凸度的變化。
　　三、板形控制*技術(shù)改善和提高板形控制水平，需要從兩個方面入手，一是從設(shè)備配置方面，如采用*的板形控制手段，增加軋機剛度等;二是從工藝配置方面，包括軋輥原始凸度的給定、變形量與道次分配等。常規(guī)的板形控制手段主要有彎輥控制技術(shù)、傾輥控制技術(shù)和分段冷卻控制技術(shù)等。近年來，一些特殊的控制技術(shù)，如抽輥技術(shù)(HC軋機和UC系列軋機)、漲輥技術(shù)(VC軋機和IC軋機)、軋制力分布控制技術(shù)(DSR動態(tài)板形輥)和軋輥邊部熱噴淋技術(shù)等*的板形控制技術(shù)，得到日益廣泛的應(yīng)用。在此，分別就其中幾種典型技術(shù)作以簡單介紹。
　　1、抽輥技術(shù)---HC軋機軋輥橫移板形控制系統(tǒng)
　　HC(HighCrown)即高性能軋輥凸度。該軋機是在普通4輥軋機的基礎(chǔ)上，在支撐輥和工作輥之間安裝一對可軸向移動的中間輥，中間輥的軸向移動方向相反。通過對普通4輥軋機軋輥撓曲的分析，工作輥與支撐輥之間超出軋件寬度區(qū)域的有害接觸區(qū)，導(dǎo)致了軋輥的過度撓曲。這種撓曲不僅取決于軋制力的大小，而且取決于軋件寬度。另一方面，在工作輥上施加彎輥力時，軋輥的撓曲會在超出軋件寬度部分受到支撐輥的約束。HC軋機是通過中間輥的橫移，消除了支撐輥與工作輥之間的有害接觸區(qū)，提高了軋制的板形控制能力，可適用于任何寬度帶材的軋制。HC軋機目前已發(fā)展出多種形式，如中間輥傳動的HCM6輥軋機;中間輥和工作輥均能竄動的HCMW6輥軋機;中間輥帶輥型曲線的HC--CVC軋機;及HCW、UCM、UVMW、MB、UC2~UC4等多種改進型軋機。
　　HC軋機的優(yōu)點∶
　　板形控制能力強，不需要太大的彎輥力即可較好的調(diào)整板形;可消除支撐輥與工作輥邊部的有害接觸部分，減輕邊部減簿和裂變傾向;由于工作輥徑較小(比普通4輥軋機小30%左右)，可加大壓下量，實現(xiàn)大壓下量軋制，并減少能耗;采用標(biāo)準(zhǔn)無凸度輥，就能滿足各種寬度帶材的軋制，減少了軋輥的備件。
　　從20世紀(jì)70年代以來，世界各國已建HC軋機200多架，直到至今仍是一種較流行的機種。 
2、曲面輥技術(shù)
　　(1)CVC輥板形控制
　　CVC(CoutinuouslyVariableCrown)的原意是連續(xù)可變凸度。經(jīng)過20多年的發(fā)展與完善，CVC軋機已發(fā)展出很多種機型，廣泛應(yīng)用于冷軋板帶生產(chǎn)中。*的控制策略和控制手段相結(jié)合，使CVC技術(shù)成為目前世界上的軋制技術(shù)之一。它的控制原理很簡單，就是將上、下軋輥輥身磨削成相同的S形CVC曲線，上、下輥的位置倒置180度，當(dāng)曲線的初始相位為零時，形成等距的S形平行輥縫，通過軋輥竄動機構(gòu)，使上、下CVC軋輥相對同步竄動，就可在輥縫處產(chǎn)生連續(xù)變化的正、負(fù)凸度輪廓，從而適應(yīng)工藝對軋輥在不同條件下，能迅速、連續(xù)、任意改變輥縫凸度的要求。
　　(2)UPC輥板形控制
　　UPC軋機是繼HC、CVC技術(shù)之后又一種可改善板形的軋輥橫移式軋機。其原理是將普通4輥軋機的工作輥磨成雪茄型，大、小頭相反布置，構(gòu)成一個不同凸度的輥縫。UPC軋機投產(chǎn)的數(shù)量不及HC軋機和CVC軋機，Z早使用UPC技術(shù)的是德國克虜伯1250軋機和芬蘭2000軋機。
　　3、交叉輥技術(shù)---PC軋機軋輥交叉板形控制
　　PC(PairCross)的原意是軋輥成對交叉，即軋機軋輥交叉板形控制技術(shù)。軋輥交叉系統(tǒng)的設(shè)計原理與采用帶凸度的工作輥相同。通過調(diào)整軋輥的交叉角，使得距軋輥中心越遠(yuǎn)的地方輥縫越大，實現(xiàn)對輥縫形貌的控制。
　　軋輥交叉等效凸度與軋輥交叉角、軋輥直徑和軋件寬度有關(guān)，其關(guān)系式如下∶
　　Cr=Se-Sc=(b.r)^2/(2Dw)
　　式中∶Cr----等效凸度;
　　b----軋件寬度;
　　Se----中心輥縫;
　　r----軋輥偏轉(zhuǎn)角;
　　Dw----軋輥直徑;
　　Sc----邊部輥縫。
　　常用的軋輥交叉系統(tǒng)有∶
　　只有支撐輥交叉的支撐輥交叉系統(tǒng);
　　每組工作輥與支撐輥的軸線平行，而上、下輥系交叉的對輥交叉系統(tǒng)。
　　4、漲輥技術(shù)—VC板形可變凸度支撐輥板形控制技術(shù)
　　VC(VariableCrown)原意為在線可變凸度支撐輥，是由日本住友金屬公司于1977年開發(fā)成功的，軋機的軋輥為輥套型軋輥，主要由芯軸、輥套、密封油腔、油路、旋轉(zhuǎn)連接器和高壓泵站等部分組成。VC輥控制板形的原理較簡單，輥套和芯軸之間設(shè)有密封油腔，通過改變油腔內(nèi)的壓力，即使支撐輥改變輥形(軋輥凸度)油腔壓力與直徑脹大在一定范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，且可做無級調(diào)節(jié)，因此，可以參與到閉環(huán)板形控制系統(tǒng)中。
　　VC具有較多優(yōu)點∶
　　減少支撐輥的換輥次數(shù)，避免貯存多個不同輥型的軋輥;可補償軋輥磨損及熱輥形;在帶材軋制加、減速階段，可有效補償因軋制速度的變化引起的軋制力波動和軋輥凸度變化;在線改造方便，僅需用VC輥代替原有支撐輥即可。
　　但VC也有局限性∶
　　VC輥制造較困難;高壓旋轉(zhuǎn)接頭及油腔密封維護難;調(diào)整軋輥凸度的幅度較小。
　　5、軋制力分布控制技術(shù)—DSR動態(tài)板形輥高精度板形控制
　　DSR動態(tài)板形輥高精度板形控制(即軋制力分布控制)技術(shù)，主要由靜止輥芯、旋轉(zhuǎn)輥套、7個柱塞式液壓缸、推力墊及電液伺服閥等部分組成。DSR動態(tài)板形輥多用于四輥軋機的支撐輥，可成對使用，也可單獨使用。其工作原理∶根據(jù)板形儀測量計算出的實際曲線與目標(biāo)板形曲線比較，得到一組偏差，通過7個單獨調(diào)控的液壓壓下缸，沿整個帶寬經(jīng)旋轉(zhuǎn)輥套給板帶分布相應(yīng)的軋制力，來進行高精度的板形(平直度)控制。DSR動態(tài)板形輥高精度板形控制具有突出的優(yōu)點，是高精度板形控制執(zhí)行器的一次歷史性飛躍。
　　主要表現(xiàn)在∶
　　1)能消除對稱性和非對稱性的板形缺陷;
　　2)板形控制不影響厚度控制;
　　3)能動態(tài)高精度控制板形。
　　充分發(fā)揮DSR方式高精度板形控制能力的關(guān)鍵，在于板形儀系統(tǒng)的測量精度、計算精度以及偏差轉(zhuǎn)換為伺服閥調(diào)控信號的精度。一般板形儀應(yīng)達(dá)到1I單位的測量精度。DSR雖有突出的優(yōu)點，但其結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，檢修和維護難度大，且價格昂貴，因此目前尚未大范圍普及。
　　板形控制是一項綜合技術(shù)，生產(chǎn)中必須通過*的控制手段與工藝參數(shù)的合理匹配，才能獲得理想的板形。