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第8期 王向丽等：张力计的辊高差对板形检测精度的影响 .1077. 布比较接近， 发生辊高方向上的弯曲变形才可以由初始的不接触 辊高差越大，低辊及旁边高辊对应的带材张应 状态变为与低辊面接触的状态，若各分段辊部件为 力分布情况差别越大，导致板形检测误差越大， 完全刚性，则只有带材发生变形：但由于分段辊部件 根据图8当辊高差相同时，厚度为lmm的带 为常温钢材质，存在大的刚度，在受力时会产生微量 材在低辊及旁边高辊处的张应力分布情况与厚度为 变形，同时高温带材也具有一定的弹性模量和一定 4mm的带材同位置处的张应力分布相近；若高低辊 厚度，因此实际情况是带材和高低辊部件之间发生 处张应力差是板形检测误差产生的唯一原因，则应 协调变形，在高辊与低辊相邻的端部，带材由高位 得出同一辊高差下不同带厚的板形检测误差基本相 逐渐降至低位，此端部处带材（具有一定平均张应 同的结论，但是，图7结果却揭示，同一辊高差下， 力)在弯曲变形后会对高辊产生作用力·辊高差越 带材越厚，产生的板形检测误差越大，由此说明辊高 大、带材越厚，带材的弯曲量就越大，弯曲变形后的 差导致的高低辊处带材张应力差不是此类板形检测 带材对高辊的作用力也越大，对相邻低辊的作用力 误差产生的唯一原因· 相应减小，从而在各辊传感器处产生力差，导致板形 为进一步探究误差产生原因，分析了低辊面与 检测误差.误差量取决于辊高差、带材在辊高方向的 其相邻高辊面上带材的弯曲变形，如图9所示，当 弯曲刚度（包含带材的弹性模量、带厚和弯曲区的宽 带材具有一定平均张应力后，低辊之上的带材必须 度等因素)以及分段辊、支撑部件的竖直刚度K 初始位置的带材 辊高差△M 带材弯曲变形区 ~初始位置的高辊辊面 变形协调后的高辊辊面 初始位置的低辊辊面 变形协调后的带材 变形协调后低辊辊面T 高辊 图9存在辊高差时带材与高低辊的变形协调示意图 Fig 9 Defomation coomation sketch of the strip and mollers when the mllerheightdifference exists 综上所述，辊高差的存在使高低辊处带材的张 际使用中为保证张力计检测精度就是将辊高差限定 应力分布情况出现差别，加上低辊附近带材发生弯 为0.030mm 曲变形，导致对高辊作用力增大、对低辊作用力减 (4)在实际热连轧生产中，带材平均张应力会 小，这两方面构成辊高差导致板形检测误差的主要 有波动，不同厚度的热轧带材的实际平均张应力也 原因 有所不同，因此了解带材平均张应力对一定辊高差 下板形检测误差的影响情况有实际工程意义， 3结论 参考文献 (1)当辊高差为定值时，高低辊分布情况对板 [1]W ang G D.Shape Control and Shape Theory Beijing Metallurgi 形检测精度有明显影响，因此，在对张力计的各分 cal Industry Press 1986 段辊辊面进行调整时，应尽量避免分段辊辊面一高 (王国栋.板形控制和板形理论。北京：治金工业出版社， 一低的间隔分布，并尽可能将各辊面由中部到边部 1986) 按最低辊面至最高辊面的顺序布置，以减小板形检 [2]Liu H.Application of ABB shape measumment system in Baosteel 测误差， 1800mm col molling train Metall Ind Au tomn.2006 30(1):61 (刘浩.ABB板形测量系统在宝钢18O0mm冷连轧机组的应 (2)板形检测误差随分段辊辊高差、带厚的增 用.冶金自动化，2006.30(1)：61) 加而增大：在带厚一定、带材具有较大平均张应力 [3]Scottow C Shape measunment and coolant spray soltions for moll 时，板形检测误差和辊高差基本呈线性比例关系， ing m ills MPT Metall Plant Technol Int 2002 25(1):72 (3)当辊高差为0.030mm,通过有限元计算得 [4]Peng K X.Tong C N.Dong J et al Shape control system for 到的带厚为123和4mm的板形检测误差分别为 1400mm col ahm nim strip-foilm ill Metall Ind Autom:2004. 1.4812.6214.46I和6.461说明此时对于带厚 28(4):32 (彭开香，童朝南，董洁，等.1400mm铝带箔冷轧机板形控制 1~4mm的带材张力计可以保证较好的板形检测精 系统.冶金自动化，2004,28(4)：32) 度，使误差在6.5以下，而德马克西马格公司在实 (下转第1089页)第 8期 王向丽等： 张力计的辊高差对板形检测精度的影响 布比较接近． 辊高差越大低辊及旁边高辊对应的带材张应 力分布情况差别越大导致板形检测误差越大． 根据图 8当辊高差相同时厚度为 1ｍｍ的带 材在低辊及旁边高辊处的张应力分布情况与厚度为 4ｍｍ的带材同位置处的张应力分布相近；若高低辊 处张应力差是板形检测误差产生的唯一原因则应 得出同一辊高差下不同带厚的板形检测误差基本相 同的结论．但是图 7结果却揭示同一辊高差下 带材越厚产生的板形检测误差越大由此说明辊高 差导致的高低辊处带材张应力差不是此类板形检测 误差产生的唯一原因 ∙ 为进一步探究误差产生原因分析了低辊面与 其相邻高辊面上带材的弯曲变形如图 9所示．当 带材具有一定平均张应力后低辊之上的带材必须 发生辊高方向上的弯曲变形才可以由初始的不接触 状态变为与低辊面接触的状态．若各分段辊部件为 完全刚性则只有带材发生变形；但由于分段辊部件 为常温钢材质存在大的刚度在受力时会产生微量 变形同时高温带材也具有一定的弹性模量和一定 厚度因此实际情况是带材和高低辊部件之间发生 协调变形．在高辊与低辊相邻的端部带材由高位 逐渐降至低位此端部处带材 （具有一定平均张应 力 ）在弯曲变形后会对高辊产生作用力．辊高差越 大、带材越厚带材的弯曲量就越大弯曲变形后的 带材对高辊的作用力也越大对相邻低辊的作用力 相应减小从而在各辊传感器处产生力差导致板形 检测误差．误差量取决于辊高差、带材在辊高方向的 弯曲刚度 （包含带材的弹性模量、带厚和弯曲区的宽 度等因素 ）以及分段辊、支撑部件的竖直刚度 Ｋ． 图 9 存在辊高差时带材与高低辊的变形协调示意图 Ｆｉｇ．9 Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎｓｋｅｔｃｈｏｆｔｈｅｓｔｒｉｐａｎｄｒｏｌｌｅｒｓｗｈｅｎｔｈｅｒｏｌｌｅｒ-ｈｅｉｇｈｔ-ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｅｘｉｓｔｓ 综上所述辊高差的存在使高低辊处带材的张 应力分布情况出现差别加上低辊附近带材发生弯 曲变形导致对高辊作用力增大、对低辊作用力减 小．这两方面构成辊高差导致板形检测误差的主要 原因． 3 结论 （1） 当辊高差为定值时高低辊分布情况对板 形检测精度有明显影响．因此在对张力计的各分 段辊辊面进行调整时应尽量避免分段辊辊面一高 一低的间隔分布并尽可能将各辊面由中部到边部 按最低辊面至最高辊面的顺序布置以减小板形检 测误差． （2） 板形检测误差随分段辊辊高差、带厚的增 加而增大；在带厚一定、带材具有较大平均张应力 时板形检测误差和辊高差基本呈线性比例关系． （3） 当辊高差为 0∙030ｍｍ通过有限元计算得 到的带厚为 1、2、3和 4ｍｍ的板形检测误差分别为 1∙48Ｉ、2∙62Ｉ、4∙46Ｉ和 6∙46Ｉ说明此时对于带厚 1～4ｍｍ的带材张力计可以保证较好的板形检测精 度使误差在6∙5Ｉ以下而德马克--西马格公司在实 际使用中为保证张力计检测精度就是将辊高差限定 为 0∙030ｍｍ． （4） 在实际热连轧生产中带材平均张应力会 有波动不同厚度的热轧带材的实际平均张应力也 有所不同因此了解带材平均张应力对一定辊高差 下板形检测误差的影响情况有实际工程意义． 参 考 文 献 ［1］ ＷａｎｇＧＤ．ＳｈａｐｅＣｏｎｔｒｏｌａｎｄＳｈａｐｅＴｈｅｏｒｙ．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉ- ｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＰｒｅｓｓ1986 （王国栋．板形控制和板形理论．北京：冶金工业出版社 1986） ［2］ ＬｉｕＨ．ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＡＢＢｓｈａｐｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｉｎＢａｏｓｔｅｅｌ 1800ｍｍｃｏｌｄｒｏｌｌｉｎｇｔｒａｉｎ．ＭｅｔａｌｌＩｎｄＡｕｔｏｍ200630（1）：61 （刘浩．ＡＢＢ板形测量系统在宝钢 1800ｍｍ冷连轧机组的应 用．冶金自动化200630（1）：61） ［3］ ＳｃｏｔｔｏｗＣ．Ｓｈａｐｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｃｏｏｌａｎｔｓｐｒａｙｓｏｌｕｔｉｏｎｓｆｏｒｒｏｌｌ- ｉｎｇｍｉｌｌｓ．ＭＰＴＭｅｔａｌｌＰｌａｎｔＴｅｃｈｎｏｌＩｎｔ200225（1）：72 ［4］ ＰｅｎｇＫＸＴｏｎｇＣＮＤｏｎｇＪｅｔａｌ．Ｓｈａｐｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ 1400ｍｍｃｏｌｄａｌｕｍｉｎｉｕｍｓｔｒｉｐ-ｆｏｉｌｍｉｌｌ．ＭｅｔａｌｌＩｎｄＡｕｔｏｍ2004 28（4）：32 （彭开香童朝南董洁等．1400ｍｍ铝带箔冷轧机板形控制 系统．冶金自动化200428（4）：32） （下转第 1089页 ） ·1077·