六辊单机架可逆轧机板形设计与实现

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1、第一章-60-第一章综述1.1研究板形控制必要的必要性随着我国社会经济建设的蓬勃发展对钢铁的需求量，特别是对优质板带材需求越来越大。尽管我国几年前就已经成为世界第一大钢铁生产国，但众所周知我国是钢铁大国而非钢铁强国，主要表现在生产高端钢铁产品能力不足，而同时低端产品产能严重过剩。既造成了资金和资源的浪费，又使得钢铁行业处于行业的恶性竞争中，2008-2009年金融危机背景下钢铁行业处于亏损边缘，并且多年来我国空有世界铁矿石第一进口国约占世界铁矿石贸易额的一半左右，却无铁矿石贸易价格的话语权，都集中反映出了我国钢铁行业大而

2、不强的局面。近十年来是我国钢铁行业发展最快的一个阶段，引进了一批世界一流的板材生产线，例如可生产规格最薄达到0.8mm的CSP连铸连轧热轧超薄板带生产线，先进的酸轧联合冷轧板连轧生产机组，以及一批单机架可逆轧机，极大程度上缓解了国内市场对板带材的需求缺口，目前已经基本上可满足国内市场的需求。近些年来随着钢材市场的竞争日益激烈，下游产业用户对冷轧薄板的质量要求更加严格。用户对冷轧薄板的质量要求主要集中在冷轧薄板的机械性能、表面质量、厚度公差和板形等几个方面。家电、汽车等行业对冷轧薄板板形质量的要求尤为迫切。这使得钢铁行业开

3、始要求轧机制造商提供的轧机具有更高性能跟多样的板形控制手段，更有效的板形检测设备，更完善的板形控制系统。板形控制的发展史可以从建立辊形曲线算起，至今已经有半个世纪的历史了，在这半个世纪里，虽然世界许多轧机机械制造公司、轧机电气公司、研究机构在板形的理论研究、控制及控制手段、板形检测方面已经做了大量的工作，而且也取得了极大的成果，但其结果仍然不尽如人意。板形控制的研究历史虽然已经有50多年，各种新设备、新技术不断涌现，但都不能达到尽如人意的板形控制效果。究其原因，主要是由于影响带钢板形的因素非常多，而且各种因素之间具有复杂

4、的耦合关系，涉及到电气，机械，液压等各个方面的因素。因此，要想提高带钢的板形质量，完善板形自动控制，使冷轧薄板的板形质量达到较高水平还须投入大量的人力、物力在板形控制理论，控制手段，检测装置等方面进行大量的研究和实践工作，这也是提高我国钢-60-铁行业国际竞争力的必要条件。所以说研究板形控制是非常必要的。1.2板形检测技术和控制理论的现状及发展趋势1.2.1检测技术的现状及发展板形检测装置从检测方式可分为两大类：非接触式和接触式非接触式板形检测装置主要应用于热轧板带工艺生产线以克服生产时产生的高温对检测设备的损害，主要采

5、用光学原理或者射线穿透原理制成，在冷轧板生产线使用较少。但非接触式板形检测方式是未来板形检测发展的方向，几年前德国西门子公司开发了一种利用偏心轮风机和压力传感器组合在一起测量板形的新型非接触式板形检测系统命名为SI-FLAT，应用在唐钢酸轧联合机组及鞍钢单机架可逆轧机上取得了成功。该系统相对于传统的接触式板形检测系统而言优点是：造价低廉，检测精度相当，板形曲线构造更为精密。缺点是：由于需要用偏心轮风机吹扫钢带使钢带小幅震荡，易产生干扰，并使带钢处于不稳定状态；产生的信号频率较低不利于高速轧制。接触式板形检测装置是冷轧机组

6、应用最广范的板形检测形式，国内外开发了多种不同检测原理的接触式板形仪。从检测的具体形式又可分为测距法和辊式测张法，测距法包括电气接触式、机械接触式和接触辊式；而辊式测张法包括实心棍式、中空分割辊式和张力计式。在国内冷轧机组上应较多是两种辊接触式板形检测系统，一种是ABB公司的Stressometre板形检测系统，它是利用压磁原理制成的，检测辊根据工艺需要被分为若干个检测区，每个检测区圆周方向上安装有4个压磁传感器，每个传感器相隔900其外形图如下图1.1。另一种是德国研制的BFI板形检测系统其检测辊的结构和ABB检测辊结

7、构类似，只是其每个检测区圆周上治安装一个压电晶体传感器，相邻检测区传感器相角相差900。从实际应用取得的效果来看在同等配置水平下ABB板形系统的检测和板形控制效果要好一些。ABB板形辊每旋转一周会产生4个板形检测信号例如检测辊直径为313mm则每0.25米就会有一条实际板形曲线产生，而BFI辊要1米才产生一条新实际检测的板形曲线。无疑板形检测频率越高其在低速阶段投入板形控制系统所要求的最小速度就越低，这有利于提高成材率。-60-图1.11.2.2控制理论的发展20世纪50年代以前，带钢板形控制主要用磨削轧辊原始凸度的方法

8、加以实现。由于原始凸度磨削完成后是固定不变的值，很难适应千变万化的轧制情况，因此，人们又采用人工控制压下制度和控制轧辊热凸度及合理编制生产计划来弥补其不足。但是，这必然会影响轧机生产能力的发挥和增加编制生产计划的复杂性。20世纪60年代，液压弯辊装置被应用到钢板轧机上，这标志着带钢板形控制进入了新的时期。采用液压弯辊