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,520 北京科技大学学报 第29卷 现自动控制非常有利 设定计算，主要是为保证带钢头部的凸度目标值和 (2)空载辊缝的二次凸度C。与所轧带钢的宽 精轧机下游各机架比例凸度，从而也保证带钢平坦 度呈二次方关系，意味着在轧制宽的带钢，其凸度 度目标值 调节能力较大，而轧制窄的带钢时，凸度调节能力呈 在热轧过程中，板形设定控制在整个板形自动 二次方下降，变得较小.事实上，对于宽料，由于弯 控制中占据非常重要的地位，它不仅决定了带钢头 辊力本身的板形调控功效很好，导致板形控制能力 部的板形控制精度；而且作为板形反馈控制的起点， 富余；而轧制窄料时，弯辊力的板形调控功效不好， 对反馈控制的效果也有很大影响，图1为板形设定 加之辊形的调节能力不强，使得轧机的整体板形控 控制模型的主要计算流程图 制能力不强 工作辊初始辊形计算 数据准备 LVC技术既实现了二次凸度C.与带钢宽度 工作银磨损锟形计算 呈线性关系，又保持C与轧辊窜动量的线性化· 工作辊综合辊形计算 工作辊热辊形计算 另外，LVC辊形不仅具有二次凸度的控制能力，还 支持根综合辊形计算 具有高次凸度的控制能力，例如消除边1/4浪、边中 支持辊初始辊形计算 复合浪等复杂浪形 支持辊磨损辊形计算 窜辊设定计算 支持辊热辊形计算 P 1.2支持辊辊形技术 模型系数计算 热轧轧制条件复杂恶劣，板形控制的干扰因素 机架间目标凸度和 很多，所有干扰因素集中表现为轧制过程中轧制力 平坦度计算 的波动和辊形的变化， 各机架弯辊力计算 为了消除或减轻轧制力波动和辊形变化对板形 机架间凸度和 平坦度计算 控制、操作等造成的影响，改善轧机的板形控制性 各机架弯辊力优化 能，在精轧机组全部采用变接触支持辊技术(vai 数据输出及存储 able contact-length backup roll,.简称VCR)[]. VCR辊形技术的核心是在支持辊上磨削特殊 图1板形设定控制模型计算流程 的辊形曲线，使得辊系在轧制力的作用下，支持辊和 Fig-1 Flow chart of the shape setup control model 工作辊的辊间接触长度能够与所轧带钢的宽度相适 2.2弯辊力前馈控制模型 应，消除或减少辊间“有害接触区”，提高承载辊缝的 在热连轧板带生产中，由于轧制温度、材质、精 横向刚度，增加轧机对板形干扰因素（包括来料的板 轧来料厚度、辊形等无法准确预知的因素以及AGC 形波动和轧制力波动等)的抵抗能力，抑制板形缺陷 系统对于辊缝的不断调整，轧制力在轧制过程中会 的产生，使轧后带钢的板形保持稳定。同时，由于 在很大的范围内波动.轧制力变化影响本机架出口 “有害接触区”的减少，增加了弯辊力的调控功效，使 带钢凸度，破坏机架间的协调平衡，如果任其发展 得轧机能够多快好省地消除板形缺陷，提高轧机的 而不加以干预，则带钢的板形必然也会随之波动，造 板形控制能力，另外，由于VCR技术改变了支持辊 成生产的不稳定和带钢板形的恶化.为了消除由于 与工作辊辊间的接触状态，对改善支持辊轴向不均 轧制力的波动给带钢板形带来的不良影响，最有效 匀磨损、延长支持辊的换辊周期乃至增加产量具有 的方法是使弯辊力随轧制力的波动以一定周期做出 非常积极的作用 相应的补偿性调整，以稳定承载辊缝的形状，使带钢 2控制模型 顺行、轧制生产稳定，这一功能由弯辊力前馈控制 模型来完成，通常也称为小闭环模型，即精轧机组各 板形自动控制模型包括过程控制级(L2)的窜 机架工作辊弯辊力根据其轧制力变化而进行相应的 辊设定模型和弯辊力设定模型（统称为板形设定控 前馈调节控制，以保证带钢全长板形的稳定 制模型)、基础自动化级(L1)的弯辊力前馈控制模 2.3凸度反馈控制模型 型、凸度反馈控制模型和平坦度反馈控制模型等. 如果在精轧机组出口安装有能快速检测出带钢 2.1板形设定控制模型 轧后凸度的凸度仪，则可在L1实现凸度反馈控制. 板形设定模型根据精轧设定模型计算的结果计 根据凸度仪检测带钢实际凸度值，与目标凸度 算精轧机组各机架工作辊的窜辊位置和弯辊力，并 值进行比较，得出凸度反馈控制偏差，依次通过调整 将设定值下达给L1.每块带钢可进行1~3次板形 精轧机组上游机架的弯辊力，以消除凸度偏差.当现自动控制非常有利． （2） 空载辊缝的二次凸度 Cw 与所轧带钢的宽 度呈二次方关系．意味着在轧制宽的带钢其凸度 调节能力较大而轧制窄的带钢时凸度调节能力呈 二次方下降变得较小．事实上对于宽料由于弯 辊力本身的板形调控功效很好导致板形控制能力 富余；而轧制窄料时弯辊力的板形调控功效不好 加之辊形的调节能力不强使得轧机的整体板形控 制能力不强． LVC 技术既实现了二次凸度 Cw 与带钢宽度 呈线性关系又保持 Cw 与轧辊窜动量的线性化． 另外LVC 辊形不仅具有二次凸度的控制能力还 具有高次凸度的控制能力例如消除边1／4浪、边中 复合浪等复杂浪形． 1∙2 支持辊辊形技术 热轧轧制条件复杂恶劣板形控制的干扰因素 很多．所有干扰因素集中表现为轧制过程中轧制力 的波动和辊形的变化． 为了消除或减轻轧制力波动和辊形变化对板形 控制、操作等造成的影响改善轧机的板形控制性 能在精轧机组全部采用变接触支持辊技术（variable contact-length backup roll简称 VCR） ［7］． VCR 辊形技术的核心是在支持辊上磨削特殊 的辊形曲线使得辊系在轧制力的作用下支持辊和 工作辊的辊间接触长度能够与所轧带钢的宽度相适 应消除或减少辊间“有害接触区”提高承载辊缝的 横向刚度增加轧机对板形干扰因素（包括来料的板 形波动和轧制力波动等）的抵抗能力抑制板形缺陷 的产生使轧后带钢的板形保持稳定．同时由于 “有害接触区”的减少增加了弯辊力的调控功效使 得轧机能够多快好省地消除板形缺陷提高轧机的 板形控制能力．另外由于 VCR 技术改变了支持辊 与工作辊辊间的接触状态对改善支持辊轴向不均 匀磨损、延长支持辊的换辊周期乃至增加产量具有 非常积极的作用． 2 控制模型 板形自动控制模型包括过程控制级（L2）的窜 辊设定模型和弯辊力设定模型（统称为板形设定控 制模型）、基础自动化级（L1）的弯辊力前馈控制模 型、凸度反馈控制模型和平坦度反馈控制模型等． 2∙1 板形设定控制模型 板形设定模型根据精轧设定模型计算的结果计 算精轧机组各机架工作辊的窜辊位置和弯辊力并 将设定值下达给 L1．每块带钢可进行1～3次板形 设定计算主要是为保证带钢头部的凸度目标值和 精轧机下游各机架比例凸度从而也保证带钢平坦 度目标值． 在热轧过程中板形设定控制在整个板形自动 控制中占据非常重要的地位．它不仅决定了带钢头 部的板形控制精度；而且作为板形反馈控制的起点 对反馈控制的效果也有很大影响．图1为板形设定 控制模型的主要计算流程图． 图1 板形设定控制模型计算流程 Fig．1 Flow chart of the shape setup control model 2∙2 弯辊力前馈控制模型 在热连轧板带生产中由于轧制温度、材质、精 轧来料厚度、辊形等无法准确预知的因素以及 AGC 系统对于辊缝的不断调整轧制力在轧制过程中会 在很大的范围内波动．轧制力变化影响本机架出口 带钢凸度破坏机架间的协调平衡．如果任其发展 而不加以干预则带钢的板形必然也会随之波动造 成生产的不稳定和带钢板形的恶化．为了消除由于 轧制力的波动给带钢板形带来的不良影响最有效 的方法是使弯辊力随轧制力的波动以一定周期做出 相应的补偿性调整以稳定承载辊缝的形状使带钢 顺行、轧制生产稳定．这一功能由弯辊力前馈控制 模型来完成通常也称为小闭环模型即精轧机组各 机架工作辊弯辊力根据其轧制力变化而进行相应的 前馈调节控制以保证带钢全长板形的稳定． 2∙3 凸度反馈控制模型 如果在精轧机组出口安装有能快速检测出带钢 轧后凸度的凸度仪则可在 L1实现凸度反馈控制． 根据凸度仪检测带钢实际凸度值与目标凸度 值进行比较得出凸度反馈控制偏差依次通过调整 精轧机组上游机架的弯辊力以消除凸度偏差．当 ·520· 北 京 科 技 大 学 学 报 第29卷