中厚板板形控制技术分析曾凡德（萍钢股份公司九江轧钢厂）摘要：本文从板形控制原理出发，建立了负荷分配算法流程和弯辊力计算流程，分析了轧制力和弯辊力对板形控制的规律，并提出了在中厚板轧制过程中如何调整轧制力和弯辊力，使得板形得到良好控制。关键词：中厚板、板形控制、板凸度、轧制力、弯辊力1引言经过技术改造后的中厚板厂，特别是近年来投产的中厚板生产线，其高精度液压AGC系统、近置式测厚仪的投入有效地降低了板厚尺寸的偏差,使得中厚板的纵向尺寸精度有了很大的提高[1]；在中厚板的横向厚度差,即板凸度和板形的控制上，大刚度的中厚板轧机配上先进的板形控制技术，如动态负荷分配法、弯辊技术、CVC横向窜辊技术与PC辊交叉技术或轧辊分段冷却技术等等的应用，实现了良好的板形控制。2板形控制原理为了保证板形良好，必须遵守均匀延伸，即板凸度一定的原则去确定精轧道次的压下量[2]。由于轧后钢板的断面形状即是有载辊缝形状，因此板形控制的实质就是控制钢板宽度方向上的有载辊缝，从而获得所需的板凸度和平直度。影响有载辊缝形状的因素较多,主要有使辊系产生弯曲变形的轧制力和弯辊力、改变轧辊辊形的热膨胀和热磨损、工作辊辊形等[2]。有载辊缝形状可用如下方程描述[3]：（1）式中：——有载辊缝形状；——轧制力；——弯辊力；——辊系轧制力作用下的弯曲变形，又称为轧机横向刚度；——辊系在弯辊力作用下的弯曲变形，又称弯辊横向刚度；——可变辊形，根据CVC或PC技术参数确定其值；——热辊形；——磨损辊形；——初始辊形，根据板形控制需要，进行辊形设计和磨辊；——上一道次钢板凸度；、、、——相关系数。3.中厚板板形控制技术分析从板形控制原理可以看出，控制钢板的板凸度就是控制有载辊缝的形状，即控制公式（1）后边各影响因素。下面将从轧制力和弯辊力两个方面对各影响因素进行分析。3.1轧制力由式（1）可知，板形与轧制力之间关系比较密切。理论和实践都已经证明，如果最后几道次轧件满足等比例凸度变化，则轧件终轧板形良好，而等比例凸度反映在轧制力上就是最后几个轧制道次的轧制力基本上呈线性下降[2，4]。按负荷分配算法流程图，如图1，执行的轧制规程预计算，其显示的最后三道次轧制力成线性关系。因实际轧制过程中如轧件温度、轧辊磨损与热膨胀的影响，须动态调整轧制规程，其调整方法是调整最后一个道次的轧制力[3，5]。如果轧件的最终道次板形出现边浪，则降低，如果轧件出现中浪则增加。减少会使得最后三个道次的许可轧制力相应的减少，但是其他轧制道次的许可轧制力增加，反之增加会使得最后三个道次的许可轧制力相应的增加，其他轧制道次的许可轧制力减少。若将轧制力下降斜率称为板形控制系数，即改变其系数大小，可控制最后几道次轧制力的变化。根据实际板形将板形控制系数输入到过程机中，轧制规程就根据板形的变化调整的值来重新给定轧制规程。如图2，若情况a出现中浪，减小就使增加一些，得到情况b；若情况a出现边浪，增大，使减少一些，得到情况c。3.2弯辊力弯辊力控制板形的方法是通过改变工作辊与支承辊间相互弹性压扁量的分布曲线，从而改变了工作辊的挠度。弯辊力设定计算是在轧机设定计算结束之后进行，用轧制规程预报的轧制力按照轧辊热磨损模型公式（2）、热膨胀模型公式（5）循环计算轧辊热膨胀量、热磨损量，进而计算可能产生的钢板凸度，根据式(1)从目标凸度出发反算出凸度小于临界值的弯辊力基准值。先对轧辊在轧制过程中的轧辊热磨损和热膨胀进行分析。12…ii+1i+2…nn+1n+2m…图3轧辊磨损单元分割示意图轧辊磨损在每个道次后计算，只与轧件之间接触的轧辊小片(如i片)发生磨损如图3所示。其热磨损公式[6]：（2）式中：——第片在时刻t时的磨损量，[mm]；——第片在时刻时的磨损量，[mm]；——磨损系数，[mm2.kN]；——轧件长度，[mm]；——轧制力，[kN]；——轧辊半径，[mm]；——轧件宽度，[mm]；——系数，[1]。在有限元划分后，一个小片内轧辊的温度是均匀的，则根据轧辊与轧辊辊身水之间热交换如下公式：（3）式中：——第片在时刻时的温度，[℃]；——第片在时刻时的温度，[℃]；——第片在时刻时的温[℃]；——第片在时刻t时的温度，[℃]；——辊身水温度，[℃]；C——热传导系数，[1]；——轧辊与辊身水之间的热交换系数，[J/K/s]。轧辊与轧件之间热交换公式[6]：（4）式中：——第片在时刻时的温度，[℃]；——第片在时刻时的温度，[℃]；——轧件长度，[mm]；——接触弧长，[mm]；——轧辊渐进温，[℃]；——轧辊角速度，[rad/s]；——轧辊半径，[mm]；——小片宽度，[mm]；——时间系数，[s]；——系数，[1]。在轧