热轧板形的负荷分配变化控制方法

1、2010年 2月第48卷第1期武钢技术WISCOTECHNOLOGY Feb.2010 Vol.48 No.1 19热轧板形的负荷分配变化控制方法韩 斌1,张 超2,王国栋3(1.武钢研究院,湖北武汉430080;2.武钢股份有限公司,湖北武汉430083;3.轧制技术及连轧自动化国家重点实验室(东北大学),辽宁沈阳110004)摘 要:通过合理变化精轧各架的压下负荷分配,可在实现带钢良好凸度控制的同时,兼顾到平直度的控制。该方法考虑到带钢板形取决于下游机架轧制时金属的流动,同时平直度可通过末机架的轧制状态得以控制,其实质是通过改变精轧各架的压下负荷分配来补偿轧辊热凸度变化。文中列出3种压下模

2、式,在保证比例凸度近乎常数的前提下,通过比较这几种模式下得到的计算凸度值和实际凸度值,来说明该方法可补偿轧辊热凸度变化对带钢板形的影响,具有实际的应用价值。关键词:热带钢轧制;负荷分配;凸度;平直度中图分类号:TG335.11 文献标识码:A 文章编号:1008 4371(2010)01 0019 04ControlmethodofhotstripshapebychangesofreductiondistributionHANBin,ZHANGChao,WANGGuo dong(1.ResearchandDevelopmentCenterofWuhanIronandSteel(Group)Co

3、rp.,Wuhan430080,China;2.WuhanIronandSteelCo.,Ltd.,Wuhan430083,China;3.StateKeyLaboratoryofRollingandAutomation,NortheasternUniversity,Shenyang110004,China)Abstract:Thehot rolledstripcrowncanbecontrolledthroughreasonablechangesofre ductiondistributionalongwiththerollingprogress,andthestripflatnesscan

4、becon trolledsimultaneously.Thismethodtakesintoconsiderationthefactthatthestrippro fileisdeterminedbymetalflowinthelatterstands,andthefactthattheflatnesscanbecontrolledbytherollingconditionatthefinalstand,theessentialofthismethodistocompensatefortherollthermalcrownchangethroughchangesofscheduledistr

5、ibutionintherollingcycle.Threereductionmodesareusedinthispaper,thecrownratiosaremadealmostequalinallthreemodes,thecomparisonofthecalculatedstripcrownandthepracticalstripcrownofallmodesisshowntoexplaintherollthermalcrownchangecanbecompensatedforbycorrectchangesofreductiondistribution,andthismethodisw

6、orthofpracticalapplicationinhotrollingplants.Keywords:hotstriprolling;reductiondistribution;stripcrown;flatness热带钢在轧辊的一个轧制周期内,由于轧辊热凸度和磨损量的变化,带钢本身凸度也发生很大的变化。综合考虑磨损和热凸度的影响,在一个轧制周期内实测成品带钢凸度可由100 m变化到20 m。虽然弯辊控制技术比较成熟,而且被公认是控制板形的有效手段,但是由于受弯:韩 斌 )男,1123辊力和模型的限制,对于上述较大的凸度变化,仅依靠液压弯辊是补偿不了的。由于完整的板形控制系统是由机型-辊

7、型-工艺-控制4个部分有机整合成的一体化系统4,所以可从改变轧制规程即在工艺方面寻求解决方法。2 320 武钢技术第48卷1 负荷分配对轧辊热凸度的补偿通过合理分配精轧各架的压下负荷分配,可在实现带钢良好凸度控制的同时,兼顾到平直度的控制。该方法考虑了下游机架轧制时金属的流动对带钢横截面形状的影响,同时平直度可通过末机架的轧制状态得以控制,在一个轧制单位内通过改变精轧各架的压下负荷分配系数来补偿轧辊热凸度变化5。可通过如下2组典型规程验证利用负荷分配变化进行板凸度控制的有效性。第1组、第2组规程分别如表1、表2所示,第1组不考虑板形情况,只用来观察改变负荷分配调整轧后板凸度的能力;第2组用来研

8、究在必须保证板形的情况下,板凸度控制范围有多大1。每组规程中都有3种模式,其中A模式上游机架压下率较大,下游机架压下率较小;B模式在F1F6机架采用几乎相等的压下率;C模式是上游机架压下率较小,下游机架压下率较大。表1 不考虑板形时计算和实轧所用压下规程相对压下率机 架计算实轧计算实轧计算实轧F135.033.426.125.012.017.4F233.035.726.129.219.020.0F330.030.126.127.424.025.1F427.026.126.125.327.025.3F524.023.526.127.530.031.7F619.017.826.126.233.02

9、9.4F712.011.126.117.435.027.9备 注下游机架压下率较小各机架压下率相对均衡下游机架压下率较大%ABC机 架ABCF136.329.720.5表2 考虑板形时实轧所用压下规程相对压下率F2F3F4F5F6F734.928.323.732.030.027.923.323.731.821.728.427.021.227.227.010.714.717.3%备 注下游机架压下率较小各机架压下率均衡下游机架压下率较大首先对第1组规程进行理论计算,在A和C两种规程之间,板凸度改变量可达170 m,这足以补偿热凸度的100 m的变化量。第2组规程考虑了板形变化,A规程到C规程凸度

10、差为60 m,这也可以补偿热凸度的变化。以上计算结果如图1所示。在这3种压下模式下,精轧入口和出口的比例凸度几乎相等。图2是分别在3种模式下,带坯由900mm宽、26mm厚轧制为厚度为3.2mm成品时,在每一机架带钢凸度Ch25的计算结果。模式A和模式C所计算的凸度差别约为55 m,这说明轧辊热凸度对带钢横截面形状的影响可通过不同的压下规程加以补偿。现场实际轧制也可验证改变规程以控制板凸度的有效性。实轧时精轧入口厚度26mm,出口2.3mm,轧制单位的初期阶段,以模式A和模式B轧制925mm的带坯;轧制单位的中期阶段,以模式A和模式B轧制1215mm的带坯;轧制单位的末期阶段,以模式B和模式C

11、轧制925mm的带坯。实轧结果如图3。不考虑带钢板形时,带1.考虑板形的规程2.不考虑板形的规程图1 不同规程模式时带钢最终凸度Ch及其与CH h/H之差规程之间带钢凸度差总计20 m,对每一种轧制,第1期韩 斌,等:热轧板形的负荷分配变化控制方法 21到50 m。考虑带钢板形时的情况如图中细实线所示,由一种模式变换到相邻的另一种轧制模式时,对于925mm宽的带坯,板凸度变化减小到15 m;对于1215mm宽的带坯,凸度差别约为25 m。在一个轧制单位中,随着轧制过程的进行,改变压下分配模式由A过渡到B再过渡到C,这种方法可以将凸度控制在一个恒定范围内,即在80 m左右,如图3中粗实线所示。只

12、要适当修改初始辊凸度,则出口板凸度可以控制在任意要求的水平上,并在轧制中基本保持不变6。图4 一个轧制周期内原有常规轧制规程(虚线区)与新轧制规程所轧带钢板凸度的比较2 负荷分配变化方法规程的确定由轧制实验发现,成品板凸度与后3架的总相对压下率成正比。这个关系可写成:Chf=Chf-Cha=ai= rin-2ri=i=n-2nn1(1)(2)r+ i= ri=i=n-2n-2nsin47h4式中,Chf为末架实际板凸度;Cha为末架目标板凸度;a为比例常数;r为相对压下率;rs为目标相对压下率;n为机架数目。由式2可以确定倒数第4架的出口厚度,进一步可按下式确定每一架的相对压下率:i-1isi

13、-1sisri=ari(3)hi-1hi-1式中,ri为i架新确定的压下率;hi为i架新确定的厚度;rsi为i架为获得良好板形所确定的标准压下率;hsi为i架的标准厚度;a为与标准压下率成比例的常数。例如,在一个7机架的精轧机组,精轧第4架出口厚度可由式2确定,而第6、7架出口厚度可一个完整轧制周期的实轧情况如图4所示,说明了采用上述的新规程和传统规程时带钢凸度Ch25变化的比较。图4中空心圆点区域为采用传统轧制规程的成品板凸度范围,由100 m变化到20 m,超出了目标值的要求范围。而采用新规程时所轧带钢凸度如图中实心圆点区域所示,由60 m变化到30 m,完全满足凸度的控制要求。当模式变更

14、所致的凸度变化较大时,应该增加模式变更的频次7。理论计算和实轧过程都证明了,用改变轧制负荷分配的方法,可以在保证板形的前提下,有效由式1计算,精轧第1、第2、第3架出口厚度可由式3计算。3 负荷分配变化的在线过程控制在线进行负荷分配变化轧制的过程控制流程图如图5所示。首先应离线用计算机计算34个轧制规程,轧制时操作者根据带钢断面形状检测装置显示的状况手动操作改变规程。在这一阶段通过生产实践证实系统在板凸度控制方面是有效的,带钢板凸度90%在2060 m,然后采用自动控制系统。断面形状检测装置可采用带X射线测厚仪的板断面检测装置。22 武钢技术第48卷恒定范围内,只要适当修改初始辊凸度,则出口板

15、凸度可以控制在任意要求的水平上,并在轧制中基本保持不变。3)分配负荷时要考虑成品板凸度与后三架的总相对压下率成正比,由此倒推出上游各机架的出口厚度。参考文献1 王国栋.板形控制和板形理论M.北京:冶金工业出版社,1986,11.2 胡建平,黄 玲,黄幼务.热连轧宽带钢中道次变形量的自动分配模型J.钢铁研究学报,2003,15(1):27 30.3 刘宏民,F.SanfiIippo,F.Dolci.热带钢连轧机板形设定控制数学模型J.钢铁,1996,31(10):30 34.4 陈先霖,张 杰,张清东,等.宽带钢热连轧机板形控制系统的开发J.钢铁,2002,35(7):28 33.5 K.Kit

16、amura,I.Yarita,N.Suganuma,etc.Edge dropcontrolofhotandcoldrolledstripsbyatapered crownworkrollshiftingmillJ.KawasakiSteelTechnicalReport,1992(27):5 12.6 Y.Miyake,I.Yarita,K.Hamada,Y.Hirose,etc.Develop图5 负荷分配变化控制板形的系统流程mentofhotrollingtechnologyforimprovingstripprofileandflatnessJ.KawasakiSteelTechni

17、calReport,1985(12):1 14.7 I.Yarita,K.Kitamura,K.Kataoka,etc.FlatnessandprofilecontrolinhotandcoldrollingofsteelstripJ.Ka wasakiSteelTechnicalReport,1980(1):60 69.(收稿日期:2009 06 04)4 结 语1)当轧辊热凸度引起的成品带钢凸度变化较大,仅靠液压弯辊不可完全补偿时,通过负荷变化控制板形是行之有效的方法。2)改变压下分配模式可以将凸度控制在一个(上接第18页)量供应一批二次冷轧电镀锡板的产品,以确保实物产品能在有效的过程控制、质量