D0I:10.13374/1.issnl00103.2007.05.017 第29卷第5期 北京科技大学学报 Vol.29 No.5 2007年5月 Journal of University of Science and Technology Beijing May 2007 热带钢轧机板形综合控制技术开发 何安瑞)黄涛)杨荃)陈先霖)赵林) 1)北京科技大学高效轧制国家工程研究中心，北京1000832)鞍山钢铁集团公司热轧带钢厂，鞍山114021 摘要为了改善热带钢轧机的板形控制性能、提高产品的板形质量、降低生产消耗，针对工作辊可轴向窜动的热带钢轧机， 在大量有限元模拟基础上开发了特殊的工作辊辊形技术和支持辊辊形技术及相应的板形控制模型，包括过程控制系统(L2 级)的板形设定控制模型和基础自动化系统(L1级)的弯辊力前馈控制模型、凸度反馈控制模型及平坦度反馈控制模型·在经 历离线模型建立、在线编程和调试等诸多复杂过程后，辊形技术及板形控制模型在工业宽带钢热轧机上进行了长期、稳定的 应用.生产实践表明，采用这些板形控制技术后，凸度偏差控制在士18m的比例超过93%，平坦度偏差控制在士25U的比 例超过94%，同时实现了自由规程轧制. 关键词轧机：热带钢：板形控制：辊形：模型：轧制规程 分类号TG334.9:TP273 板形是热轧带钢产品主要尺寸精度之一，也是 1.1工作辊辊形技术 目前还未得到很好解决、困扰生产企业的难题之一， 工作辊辊形主要指初始辊形，也称为磨削辊形， 国内虽然在20世纪六七十年代就开始进行板形相 或者为上机前辊形，作为综合辊形的一部分，改变 关理论的研究，并取得很多成功用于工业生产的单 工作辊的初始辊形将改变轧制时空载辊缝形状，对 项成果，但还未见有向用户提供自主开发的、系统 带钢的板形及板形控制有重要的影响.工作辊辊形 的、成套的板形控制技术并完成从设计到实施、从编 一旦确定，将对整个工作辊换辊周期内所轧的带钢 程到调试、从工艺到模型的整个过程的成功实例. 的板形控制均起作用，另外，除用于带钢的板形控 因而，成套的板形控制技术目前多依赖于几家国际 制外，工作辊的初始辊形对轧制时带钢的运行状态 知名的公司提供，这一方面增加了企业的投入，另 也有重要的影响，合理的工作辊初始辊形可以改善 一方面由于这些公司越来越注重技术保密，不提供 板形控制的起点，增加带钢运行的稳定性 核心技术的设计原理及关键控制程序代码，使得日 对于工作辊配备窜辊系统的热连轧机精轧机组 后企业在进行工艺改进或新产品开发方面处于不利 而言，根据热轧的板形控制策略，在精轧机组下游机 地位，因而有必要集成已经开发成功的板形控制技 架，由于轧辊磨损严重，同时为实现自由规程轧制 术，开发其相应的控制模型，并在工业轧机进行实 (逆宽轧制、增加同宽轧制量、延长换辊周期、改善产 施 品表面质量等)，一般采用普通辊形的工作辊，利用 1辊形技术 工作辊的长行程窜辊系统(WRS)轴向周期窜动，均 匀化轧辊的磨损，实现带钢边部形状的控制，同时， 辊形是控制带钢板形最直接、最有效和最灵活 利用工作辊弯辊系统，保持等比例凸度变化以控制 的板形控制技术，也是最能体现自主创新的板形控 带钢平坦度.而在上游机架则采用线性变凸度的工 制技术.事实上，当今很多国际知名的板形控制技 作辊((linearl山y variable crown,简称LVC)同，以显著 术的创新点就在于辊形技术的创新，如CVC山、 增加轧机的板形控制能力，为下游机架的板形控制 UPC2]和SmartCrown]等 提供良好基础 对于四辊轧机而言，工作辊和支持辊均可作为 CVC(continuously variable crown)工作辊技术 技术载体，分别进行辊形技术的开发，各自实现自己 最早是由德国西马克公司开发的标志性板形控制技 的控制目标，显著改善轧机的板形控制性能， 术，目前在热轧和冷轧均有许多成功的应用实例， 收稿日期：2006-03-28修回日期：2006-09-25 这种辊形技术的板形控制特性如下6]： 基金项目：“九五”国家重大技术装备研制项目(N。.97-31G0-01) (1)空载辊缝的二次凸度C.与轧辊的窜动量 作者简介：何安瑞(1972一)，男，副教授，博士 呈线性关系，这种特性对于简化辊形的上机使用、实热带钢轧机板形综合控制技术开发 何安瑞1） 黄 涛1） 杨 荃1） 陈先霖1） 赵 林2） 1） 北京科技大学高效轧制国家工程研究中心‚北京100083 2） 鞍山钢铁集团公司热轧带钢厂‚鞍山114021 摘 要 为了改善热带钢轧机的板形控制性能、提高产品的板形质量、降低生产消耗‚针对工作辊可轴向窜动的热带钢轧机‚ 在大量有限元模拟基础上开发了特殊的工作辊辊形技术和支持辊辊形技术及相应的板形控制模型‚包括过程控制系统（L2 级）的板形设定控制模型和基础自动化系统（L1级）的弯辊力前馈控制模型、凸度反馈控制模型及平坦度反馈控制模型．在经 历离线模型建立、在线编程和调试等诸多复杂过程后‚辊形技术及板形控制模型在工业宽带钢热轧机上进行了长期、稳定的 应用．生产实践表明‚采用这些板形控制技术后‚凸度偏差控制在±18μm 的比例超过93％‚平坦度偏差控制在±25IU 的比 例超过94％‚同时实现了自由规程轧制． 关键词 轧机；热带钢；板形控制；辊形；模型；轧制规程 分类号 TG334∙9；TP273 收稿日期：2006-03-28 修回日期：2006-09-25 基金项目：“九五”国家重大技术装备研制项目（No．97－316－01－01） 作者简介：何安瑞（1972－）‚男‚副教授‚博士 板形是热轧带钢产品主要尺寸精度之一‚也是 目前还未得到很好解决、困扰生产企业的难题之一． 国内虽然在20世纪六七十年代就开始进行板形相 关理论的研究‚并取得很多成功用于工业生产的单 项成果‚但还未见有向用户提供自主开发的、系统 的、成套的板形控制技术并完成从设计到实施、从编 程到调试、从工艺到模型的整个过程的成功实例． 因而‚成套的板形控制技术目前多依赖于几家国际 知名的公司提供．这一方面增加了企业的投入‚另 一方面由于这些公司越来越注重技术保密‚不提供 核心技术的设计原理及关键控制程序代码‚使得日 后企业在进行工艺改进或新产品开发方面处于不利 地位．因而有必要集成已经开发成功的板形控制技 术‚开发其相应的控制模型‚并在工业轧机进行实 施． 1 辊形技术 辊形是控制带钢板形最直接、最有效和最灵活 的板形控制技术‚也是最能体现自主创新的板形控 制技术．事实上‚当今很多国际知名的板形控制技 术的创新点就在于辊形技术的创新‚如 CVC ［1］、 UPC ［2］和 SmartCrown ［3］等． 对于四辊轧机而言‚工作辊和支持辊均可作为 技术载体‚分别进行辊形技术的开发‚各自实现自己 的控制目标‚显著改善轧机的板形控制性能［4］． 1∙1 工作辊辊形技术 工作辊辊形主要指初始辊形‚也称为磨削辊形‚ 或者为上机前辊形．作为综合辊形的一部分‚改变 工作辊的初始辊形将改变轧制时空载辊缝形状‚对 带钢的板形及板形控制有重要的影响．工作辊辊形 一旦确定‚将对整个工作辊换辊周期内所轧的带钢 的板形控制均起作用．另外‚除用于带钢的板形控 制外‚工作辊的初始辊形对轧制时带钢的运行状态 也有重要的影响‚合理的工作辊初始辊形可以改善 板形控制的起点‚增加带钢运行的稳定性． 对于工作辊配备窜辊系统的热连轧机精轧机组 而言‚根据热轧的板形控制策略‚在精轧机组下游机 架‚由于轧辊磨损严重‚同时为实现自由规程轧制 （逆宽轧制、增加同宽轧制量、延长换辊周期、改善产 品表面质量等）‚一般采用普通辊形的工作辊‚利用 工作辊的长行程窜辊系统（WRS）轴向周期窜动‚均 匀化轧辊的磨损‚实现带钢边部形状的控制．同时‚ 利用工作辊弯辊系统‚保持等比例凸度变化以控制 带钢平坦度．而在上游机架则采用线性变凸度的工 作辊（linearly variable crown‚简称 LVC） ［5］‚以显著 增加轧机的板形控制能力‚为下游机架的板形控制 提供良好基础． CVC（continuously variable crown）工作辊技术 最早是由德国西马克公司开发的标志性板形控制技 术‚目前在热轧和冷轧均有许多成功的应用实例． 这种辊形技术的板形控制特性如下［6］： （1） 空载辊缝的二次凸度 Cw 与轧辊的窜动量 呈线性关系‚这种特性对于简化辊形的上机使用、实 第29卷 第5期 2007年 5月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．29No．5 May2007 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2007．05．017